软弱水平岩层对长大隧道工程的影响分析

结合太中银铁路某水平岩层长大隧道工程,简要介绍了该隧道的勘察、设计和施工情况,针对水平岩层的特点,从岩石抗风化特征、地下水影响、薄层互层性质、大跨度等方面分析了软弱水平岩层对隧道工程的影响。     

含不同矿物掺合料混凝土的硫酸盐腐蚀试验研究

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀会对地下建筑造成严重的破坏。为了提高混凝土在地下水环境中抵抗硫酸盐腐蚀的能力,本文以掺粉煤灰、硅灰和矿粉的三种矿物掺合料混凝土为研究对象,开展了混凝土在15%硫酸钠溶液中的腐蚀研究。采用超声波平测法测得混凝土腐蚀60 d的腐蚀深度;此外,通过对比分析了不同掺合料混凝土腐蚀60 d的抗压强度。试验结果表明:掺10%掺量条件下,硅灰混凝土腐蚀深度最大,粉煤灰混凝土次之,矿粉混凝土最小,即矿粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的提升最有利;未腐蚀前,三种矿物掺合料混凝土的抗压强度从大到小依次为粉煤灰>矿粉>硅灰,腐蚀后,粉煤灰混凝土的抗压强度较腐蚀前有所提高,而掺硅灰和矿粉混凝土的抗压强度变化较小。     

综合测井技术在太行山隧道勘察中的应用

研究目的:根据石太客运专线27.87 km长的太行山隧道洞身岩性以石灰岩、白云岩为主夹薄层角砾状泥灰岩、石膏岩及其次生的膏溶角砾岩,通过地区全部处于地下水的补给区,隧道区内断裂构造较发育,地下水较丰富的情况,在地质勘察阶段查明洞身岩层风化破碎程度、含水层及补给关系。研究方法:布置23个地质钻探孔,选择声波波速、视电阻率、自然电位、井温、井斜五个测试参数,同时以井中全景式彩色电视检测为补充,开展综合测井工作,采用概率统计方法对测试参数进行统计分析。研究结果:不同的岩性具有不同的概率曲线特征,灰岩、断层角砾岩、膏溶角砾岩离散度大,岩石破碎可能性大,对施工影响大。而鲕状灰岩、花岗片麻岩离散度小,岩石发生破碎的几率小。井中电视观测是对地下水出水情况进行判断最直接的方式。研究结论:采用上述方法可以准确判断岩层风化破碎程度、含水层及补给关系。     

黑色岩层诱发山地灾害的水—岩作用机理研究

研究目的:在黑色岩层分布的高原山地区域,黑色岩层作为一种山地灾害的诱发因素,时常会给工程建筑以及人类活动带来危害。本文通过对黑色岩层水岩作用机理研究,期望对黑色岩层分布区内的山地灾害治理以及建筑工程设计提供一些帮助。研究结论:黑色岩层中的黄铁矿等硫化矿物在有氧参与的水岩作用下,可以产生硫酸型酸性水并影响周围矿物成分,导致黑色岩层本身以及与其相接触的非黑色岩层或建筑材料等矿物成分发生变化,使得岩石材料的物理力学性质受到弱化,最终容易在山地重力作用下形成山地灾害。通过对都匀地区不同岩性的黑色岩体以及周围水样进行试验分析,研究了山地灾害中含黑色岩层边坡的破坏模式,提出从控制酸性水因素进行治理的措施建议。     

化学腐蚀作用下黑云片岩峰后应变软化特性研究

为探索地下水腐蚀作用下黑云片岩的峰后应变软化特性,采用人工配置的酸性溶液对黑云片岩开展化学腐蚀,并对腐蚀后的岩石进行三轴压缩试验,得到不同腐蚀时间黑云片岩的全应力-应变曲线。在试验基础上分析腐蚀作用下岩石的峰后应变软化规律,获得了化学腐蚀作用下黑云片岩的黏聚力和内摩擦角变化规律;将峰值应力与残余应力的算数平均数定义为软化应力,拟合了峰后软化应力、软化模量与腐蚀时间的函数关系,基于Mohr-Coulomb屈服准则,构建考虑腐蚀时间的黑云片岩峰后应变软化模型并基于FLAC3D平台进行了二次开发,利用开发后的应变软化模型进行三轴压缩试验的数值模拟。研究结果表明:随着腐蚀时间的增加,黑云片岩的峰后黏聚力与内摩擦角均呈减小的趋势,应变软化速率增加,软化程度提高,岩石从脆性转为延性,峰值强度与残余强度之间的间距逐渐减小;数值模拟的结果与试验数据吻合较好,说明论文构建的应变软化模型具有较好的可靠性。     

岩溶地区铁路桥梁地基稳定分析与基础设计

对岩溶的岩性和节理及构造发育程度、岩层的产状、溶洞的形态及大小和埋藏深度、溶洞顶板岩层厚度及充填情况、地下水等5个方面的岩溶形态及发育条件因素进行了一般岩溶地基的稳定性分析。针对各种不同稳定形式的岩溶地基,提出5种适宜的桥梁基础形式,以避免因地基基础问题引起的投资增加或引发工程质量事故。     

水位升降对顺层岩坡稳定性影响的上限分析方法

在构造顺层岩石边坡的简单直线破坏模式基础上,将强度折减技术与极限分析上限定理结合,推导边坡内外水位升降影响条件下的顺层边坡稳定性安全系数的目标表达式,并采用序列二次规划迭代法进行求解。通过算例计算,分析水位变化参数对顺层岩石边坡坡体安全系数和潜在破裂面的影响。研究结果表明:边坡内外水位升降对边坡安全系数和破坏范围存在不可忽视的影响,但当岩层倾角处于一定范围时,岩层倾角对边坡安全系数和破坏范围的控制程度更强。     

铁路梁桥在多因素腐蚀环境影响下构件抗弯性能研究

为了研究西格铁路专用线中桥梁结构在多种因素腐蚀环境影响下抗弯性能的变化,分别分析水分、二氧化碳浓度以及氯离子等因素对钢筋抗拉强度、有效受拉面积、混凝土碳化以及两者之间的黏结强度等性能方面的影响,基于钢筋锈蚀之后与混凝土之间重新形成的协同工作关系,通过构造新的几何条件,对锈蚀钢筋混凝土构件抗弯承载力的计算公式重新进行推导,分析钢筋锈蚀程度对构件抗弯性能的影响。研究表明:钢筋混凝土构件在腐蚀环境长期作用下,钢筋的抗拉强度不断降低,有效受拉面积不断减小,混凝土碳化现象加剧,两者之间的黏结性能削弱;通过重新构造锈蚀钢筋与混凝土之间应变关系,推导得到的锈蚀钢筋混凝土构件抗弯承载力计算公式可以较好地反映试验结果;随着钢筋锈蚀程度的不断增加,构件抗弯承载力损失率也在不断提高,当锈蚀率达到17%时,构件承载力损失率可达到30.33%。     

长期腐蚀环境影响下GFRP-钢混合配筋混凝土构件的抗弯性能研究

为了研究长期腐蚀环境影响下GFRP-钢混合配筋混凝土构件的抗弯性能,分别研究水分、温度以及酸碱环境等多种因素长期作用下,GFRP筋与钢筋抗拉强度、有效受拉面积以及同混凝土黏结性能方面的变化。基于构件腐蚀后老化GFRP筋、锈蚀钢筋同混凝土协同工作关系发生的变化,通过构造新的几何条件,推导腐蚀GFRP-钢混合配筋混凝土构件正截面抗弯承载力的计算公式,利用推导的公式分析不同GFRP筋老化率及钢筋锈蚀率对构件抗弯承载力的影响。研究结果表明:GFRP-钢混合配筋混凝土构件在腐蚀环境长期作用下,GFRP筋与钢筋在抗拉强度、有效受拉面积以及黏结性能方面都有不同程度的降低;随着GFRP筋材料老化率、钢筋锈蚀率的不断增加,构件抗弯承载力损失率也不断增加,当GFRP筋老化率达到27%时,钢筋锈蚀率达到35%,构件抗弯承载力也相应损失21.46%。     

冻融与腐蚀复合作用下煤矸石喷射混凝土耐久性演化规律

为研究煤矸石喷射混凝土的多因素耐久性,通过在单一冻融、单一腐蚀和冻融腐蚀复合作用3种环境下的物理、力学性能试验,获得了3种环境下质量、动弹性模量与单轴抗压强度的演化规律;通过对试验数据进行回归分析,建立了3种环境下煤矸石喷射混凝土性能演化的数学模型。研究结果表明:在质量损失率方面,单一冻融作用影响最大,单一腐蚀作用影响最小,这是由于单一冻融作用时产生的不均匀冻胀更大、剥落更快;在动弹性模量与单轴抗压强度方面,复合作用影响最大,单一腐蚀作用影响最小,这是由于冻融与腐蚀的叠加作用加大了动弹性模量与抗压强度的损失。建立的数学模型与试验数据较为吻合,能够反映煤矸石喷射混凝土在冻融腐蚀作用下的耐久性演化规律。     

氯离子对混凝土结构的腐蚀破坏与防治对策

通过对氯离子环境下混凝土结构中钢筋腐蚀机理的分析，结合国内外相关对氯离子在混凝土中的渗透扩散模型的研究成果，总结了预防和治理混凝土结构被氯离子破坏的方法和措施，为进行混凝土耐久性研究与设计提供参考。     

深长隧道涌水量预测影响因素评价分析

隧道涌水不但与施工条件和隧道特征有关,而且受到水文地质条件的影响,对影响隧道涌水的主要因素的遴选和分析是准确进行隧道涌水量预测的前提。对我国深长隧道地质与水文地质条件进行详细分析,采用层次分析法建立深长隧道涌水量影响因素评价模型,定量确定了各因素的权重。研究结果表明:地层岩性、岩层富水性、地下水类型、地质构造、地形地貌和年均降水量是影响深长隧道涌水量的关键因素。本文分析结果为深长隧道涌水量预测分析提供了科学依据。     

耐腐蚀混凝土辅料的试验研究

研究目的:为了提高混凝土耐海水、土壤中盐等的腐蚀性能,作者提出了在混凝土中掺加耐腐蚀辅料的方法。研究方法:通过混凝土离子渗透性试验、硫酸盐腐蚀试验、干湿腐蚀循环试验等对耐腐蚀辅料的性能进行了测试,并对该耐腐蚀混凝土辅料的耐腐蚀机理进行了分析。研究结果:(1)在硫酸盐腐蚀试验中,掺耐腐蚀辅料的水泥90d腐蚀中的耐腐蚀系数高于1.0;(2)在100次干湿腐蚀循环后,基准混凝土干湿腐蚀循环系数只有0.79,而掺耐腐蚀辅料的混凝土Kx达到1.28;(3)在氯离子渗透试验方面,掺耐腐蚀辅料混凝土28d、90d渗透系数分别为28d基准混凝土的43.1%和9.3%。研究结论:耐腐蚀辅料能够有效的改善混凝土内部孔隙结构特征和水泥与骨料的界面结构。     

开槽方钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

工程实际中的钢管混凝土构件在材料缺陷、构造开槽、环境腐蚀等因素的影响下,外部钢管表面将产生影响其结构完整性和使用寿命的局部缺陷.为研究钢管开槽对钢管混凝土短柱轴压承载力和钢管约束作用的影响,开展开槽方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究和有限元分析.试验采用机械开槽的方式模拟钢管局部缺陷,探讨中部横向开槽、中部纵向开槽、角部...     

钢筋腐蚀的非破坏性诊断装置

由于钢筋混凝土构筑物中的钢筋腐蚀是导致构筑物使用寿命降低的关键因素，能够尽早发现并处置是人们所期盼的。但是，在现场以目视能做出判断的腐蚀处所往往是腐蚀已发展到相当程度。实际上，即使当腐蚀处所周围的混凝土表面尚未出现锈蚀、剥离等腐蚀状况时，有的部分腐蚀已在进展之中。假如不进行混凝土的较大面积破坏性检查、确认并进行补修，则在短时间内因腐蚀产生的变形会进一步发展，     

酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压试验研究

对酸雨腐蚀后的9根方钢管混凝土进行偏心受压试验研究,主要考虑偏心距、混凝土类型和酸雨腐蚀率变化对试件力学性能的影响。研究表明:整体上酸雨腐蚀试验与法拉第电化学腐蚀定律吻合较好,随着腐蚀率的增加,试件极限承载力、前期刚度及延性均有所降低;混凝土类型对试件破坏形态、极限承载力和前期刚度影响不大,钢管再生混凝土的延性略差于同等条件下的钢管普通混凝土;随着偏心距的增加,试件达到峰值荷载前竖向相对压缩率增大,刚度减小。采用有限元软件对所有试件进行建模分析,整体上有限元建模方法能够较好模拟酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压全过程,计算所得试件的极限承载力与试验结果较吻合。     

关于公路混凝土路面封闭地下水的计算

分析地下水对混凝土路面所产生的影响，并合理选取混凝土板厚度及抗拔桩位置及根数，验算其裂缝宽度、挠度．满足其耐久性、抗渗性等要求．     

喷射纤维混凝土在硫酸盐腐蚀环境下的劣化规律

为研究喷射聚丙烯粗纤维混凝土在隧道腐蚀环境下应用的可行性,通过测试不同纤维掺量喷射混凝土的力学性能和在浓度为5%的硫酸盐溶液中长期浸泡条件下抗腐蚀性能,研究其在地下水腐蚀环境下的适用性和耐久性。并根据试验结果,探寻聚丙烯粗纤维混凝土的腐蚀劣化规律,在此基础上可对聚丙烯粗纤维混凝土寿命进行预测。研究表明:聚丙烯粗纤维掺量为8 kg/m~3左右时,喷射混凝土的力学和抗腐蚀性能均表现良好,试验成果可以作为喷射聚丙烯粗纤维混凝土耐久性定量设计的依据。     

地铁迷流以钢筋混凝土中钢筋腐蚀的试验研究

依据地铁迷流对地下埋设的金属管线和钢筋混凝土主体结构中钢筋发生阳极氧化的电化学腐蚀机理，模拟最钢筋混凝土试件处于水和土壤中的两种腐蚀介质，并就混凝土中的钢筋在不同外电压时发生的腐蚀进行了试验，同时测定了当混凝土试件处于这两种腐蚀介质时，其中钢筋发生电化学腐蚀的的电化学当量和腐蚀速率。通过实验数据分析，得出钢筋的电化学当量和腐蚀速率受其氘在腐蚀环境介质的影响，其在自然腐蚀状态下的电化学当量不适用于计     

混凝土及预应力混凝土结构碳化深度预测模型研究

基于二氧化碳气体在混凝土中的扩散理论和混凝土碳化机理,综合分析影响混凝土碳化深度的因素,推导出影响混凝土碳化深度的主要因素如混凝土材料因素、环境因素、碳化时间因素及混凝土碳化位置因素与混凝土碳化深度的定量关系,提出混凝土结构碳化深度预测模型。在此基础上,进一步考虑混凝土应力状态因素,提出预应力混凝土的碳化深度预测模型。并与多组试验数据和已有碳化深度预测模型进行对比研究,结果表明:本文提出的混凝土和预应力混凝土结构碳化深度预测模型比现有模型更加吻合试验结果,为碳化环境下混凝土和预应力混凝土结构的碳化耐久性寿命预测提供了有力工具。