昔格达地层隧道围岩的失稳特征及变形控制工法

昔格达地层是一种分布于我国西南地区的河湖相沉积半成岩,具有水稳性差,遇水易泥化、崩解等特点,在隧道开挖中易出现坍塌、围岩大变形等灾害,对隧道安全施工产生不利影响. 基于此,依托攀西地区昔格达地层桐梓林、垭口以及盐边隧道工程,现场取样并进行围岩室内物理力学试验,同时建立不同含水率深浅埋昔格达地层隧道有限元模型,探究不同含水率下昔格达地层隧道围岩的失稳特征,并提出针对昔格达地层隧道施工变形控制工法. 研究结果表明:昔格达地层对水较为敏感,其中浅灰色页岩夹砂岩的物理力学性质受含水率影响最大;当围岩含水率在0～20%之间时,昔格达地层隧道围岩变形呈现递增,但变形较小,自稳性较好,当含水率在20%～25%时,隧道围岩变形增大明显,失稳潜力巨大;在大埋深、高含水率的条件下,隧道仰拱隆起累计变形和掌子面挤出累计变形急剧增大,在拱顶部位,掌子面挤出变形主要发生在上中台阶交界处;针对昔格达地层隧道围岩失稳变形特征,提出在无水和有水状态下的昔格达地层页岩夹砂岩、砂岩夹页岩隧道围岩施工工法.      

昔格达组地层深埋隧道围岩压力计算方法探讨

分布于我国攀西地区的昔格达组地层是一种河湖相沉积半成岩,遇水软化、易崩解,工程性质介于极软岩与土之间,极易出现拱架扭曲或剪断、喷射混凝土掉块、初支侵限,甚至坍塌冒顶等病害,给昔格达地层隧道施工带来了极大的困难。以成昆铁路扩能工程米易至攀枝花段桐梓林隧道为依托工程,通过现有围岩压力计算理论、经验公式与现场测试结果对比分析,对昔格达组地层铁路隧道围岩压力分布规律进行了研究。研究结果表明:《铁路隧道设计规范》垂直匀布压力计算值大于现场实测值,围岩压力竖向分量最大值位于拱顶处,且自拱顶至墙腰处逐级递减。天然含水率条件(约27%)下,昔格达组地层隧道开挖后拱部围岩压力竖向分量较小,边墙处围岩压力水平分量较大。     

昔格达岩层中灌注桩承载力计算方法探讨

昔格达岩层属于极软岩类,现行各规范对极软岩中的桩基未有明确完整的计算方法,这给在昔格达岩层中桩基的设计带来了很大的困难.本文分析了现行桩基承载力各种计算方法的特点,在总结前人经验的基础上,考虑昔格达岩层中灌注桩的承载特性,结合室内试验及该岩层中灌注桩的现场静载试验资料,提出了按土层中的摩擦桩来计算昔格达岩层中灌注桩承载力的计算模式,并得出了相应的计算公式,通过验证,此计算方法可用于昔格达岩层中灌注桩承载力的计算.     

昔格达土路基填料压实度影响因素的试验研究

以昔格达土作为路基填料,进行了该填料的含水量、颗粒级配、施工工艺对压实度影响的相关性试验。试验结果表明:昔格达土填料含水量在12%～17%之间时,路基的压实效果最佳;压实前后其Cu和Cc均满足要求,昔格达土填料是一种级配好的填料;16 t压路机碾压方式下适合昔格达土填料的松铺厚度为30～35 cm,18 t压路机碾压方式下为35～40 cm;2种压路机均以采用先强振后弱振的碾压方式压实度效果较好;16 t压路机最佳的碾压遍数为6遍、18 t压路机为5遍时,效果最好。     

昔格达路堤土工格栅加筋效果离心模型试验研究

以某在建昔格达填料路堤试验段为原型,进行了6组离心模型试验.通过测定模型顶面的沉降、模型内部的水平和竖向土压力,对高填方路堤中土工格栅的加筋效果进行了分析和研究,总结了土工格栅对高填方路堤的影响及作用,为昔格达填料路堤的设计和施工提供了依据.     

基于图像处理技术的石灰石机制砂形貌研究

为定量研究不同粒级石灰石机制砂形貌特征及规律,使用数码相机和体式显微镜采集了4.750~2.360、2.360~1.180、1.180~0.600、0.600~0.300、0.300~0.150 mm和0.150~0.075 mm共6个粒级石灰石机制砂的数字图像(每一粒级以500粒为样本容量);基于数字图像处理(digital image processing,DIP)技术,使用软件Image-Pro Plus定量测定了样本的圆度、轴向系数和球度,通过分形理论计算了石灰石机制砂的分形维数;对不同形貌特征进行统计分析,并和天然河砂的形貌参数作了对比.研究结果表明:不同粒级石灰石机制砂的圆度、轴向系数和球度分布基本符合正态分布;不同粒级机制砂或河砂的圆度、轴向系数、球度和分形维数变化具有良好的一致性,砂粒形貌特征可采用任意一种参数表征;石灰石机制砂的圆度、轴向系数和球度分别为0.834~0.857、0.693~0.705和0.793~0.799,分别低于河砂5.0%、7.2%和3.3%,分形维数为1.046~1.056,高于河砂3.2%;提出了机制砂整形过程中圆度、轴向系数、球度和分形维数的建议取值范围,分别为0.880~1.000、0.740~1.000、0.820~1.000和1.010~1.025.     

基于分形理论的沥青混合料导热系数研究

沥青混合料的导热系数是沥青路面温度场研究的重要参数。简要介绍了级配分形维数的定义和计算方法,计算了所选用级配的分形维数。根据瞬变平面热源法,采用Hot disk导热系数测试仪,测试了各级配在不同沥青用量时的导热系数。根据试验结果,分析了导热系数的影响因素,分别建立了沥青混合料的导热系数与空隙率和级配分形维数的回归关系。空隙率越大,材料的导热系数越小;在用油量相同的情况下,级配的分形维数越大,材料的导热系数越大。分形维数与导热系数之间的相关性较好,可以用来表征级配对材料导热系数的影响。     

基于判别分析法室内悬浮颗粒物浓度与粒径分布测量

基于数学形态学对室内悬浮颗粒物图像进行图像处理,检测了颗粒物粒径,分形维数和形状系数等重要形态学参数.通过显微观察法,将颗粒物近似分为几个标准的类,以形状系数和分形维数为每一类的观测数据,提出了一种颗粒物判别分析归类的方法,将待测颗粒物归类,实现颗粒物的粒形、体积和表面积的按类近似估计;分析颗粒物的来源,估算颗粒物的密度,计算得出室内悬浮颗粒物浓度和粒径分布的实验数据.这种测量方法可以同时获取颗粒物的质量浓度、总表面积和体积浓度与粒径分布情况.     

全风化软岩填料级配对压实与破碎特性的影响

为研究颗粒级配对全风化软岩填料的压实特性及破碎特性的影响,对不同级配的全风化软岩进行击实、筛分及承载比试验。结果表明：全风化软岩最大干密度为1.86～2.05 g/cm³,最佳含水率为9.50%～11.23%。最大干密度随粗颗粒质量分数的增大而增大,随有效粒径和限制粒径的增大而增大,随不均匀系数的增大而增大,随曲率系数的增大先减小后增大;最佳含水率随粗颗粒质量分数的增大而减小,随有效粒径和限制粒径的增大而减小,随不均匀系数的增大而减小,随曲率系数的增大先增大后减小;4种级配的全风化软岩填料击实后的平均破碎率为0～30%,击实后级配曲线均向上限偏移,含水率对填料破碎率的影响较小,且粗颗粒质量分数越小破碎率越小;不同级配的加州承载比(california bearing ratio, CBR)为2.90～12.36,填料在压实过程中存在一定破碎,但含石量较大的土体仍能满足路堤填料填筑要求。在路堤填筑过程中提高含石量能取得较好的压实效果,可提高路堤承载比。     

钢轨波磨的分形描述及动力仿真分析

为了探讨用分形维数准确描述钢轨波磨磨损程度的方法,根据实测数据,用分形描述了石太线上半径300 m的曲线地段实测波磨痕迹曲线的特征,计算出其分形维数.以波磨痕迹曲线作为钢轨水平不平顺输入条件,对列车以不同速度运行时轨道各构件的竖向位移和竖向加速度等动力响应进行了仿真计算,探讨了各动力响应与波磨分形维数之间的关系.研究表明,钢轨波磨磨损的程度可以用其分形维数来描述,且其分形维数和用波磨痕迹曲线作为水平不平顺输入条件计算出的动力响应都与波磨观测点读数间距有关.     

城市道路网内部结构特性分析的分形维数方法

为科学规划和改造城市道路网,引入分形维数D(r)的有关理论,以城市道路网中i级子路网的分形维数Di(r)作为该级子路网覆盖效率的评价指标,对分形维数的运算过程进行深入研究。建立了各级子网分形维数Di(r)与网格边长r之间的关系模型,提出了连通深度指标Ri用以评价各级路网的有效连通距离。研究结果表明:分形维数D(r)能较好地描述路网的覆盖程度。Di(r)=1.585时,各级子路网相应地处于最优覆盖效率,对应的连通深度Ri可用于描述各级子路网的交通服务特性。     

马岭头隧道膨胀岩工程地质特征及防治措施

针对泥岩、粉砂岩质泥岩等软弱夹层的膨胀性给马岭头隧道所带来的危害，通过膨胀岩物理力学性质和隧道病害的治理研究，提示今后工程建设中，在同类地层中遇到膨胀岩时，应引起重视并采取相应的预防措施。     

施工期昔格达地层失稳机理分析

通过对西攀高速沿线边坡在施工期间情况的调查,分析了各坍塌边坡失稳的机理,总结出了其中存在的规律;其中着重研究了当工点附近有水渠通过和坡体内存在局部构造时,对边坡的不利影响;最后对防止昔格达地层施工期失稳提出了一些普适性的建议.     

施工期昔格达地层失稳机理分析

通过对西攀高速沿线边坡在施工期间情况的调查,分析了各坍塌边坡失稳的机理,总结出了其中存在的规律;其中着重研究了当工点附近有水渠通过和坡体内存在局部构造时,对边坡的不利影响;最后对防止昔格达地层施工期失稳提出了一些普适性的建议.     

基于灰色关联分析的密级配沥青混合料分形维数研究

针对AC-16沥青混合料,应用灰色关联分析方法,研究粒组集料含量与沥青混合料分形维数之间的关联程度,根据关联度的大小,将粒组分为四类,每一粒组类别与分形维数的关联程度相同.以粗糙集理论为基础,对粒组进行约简,选出了影响AC-16沥青混合料分形维数的关键粒组,通过控制与关键粒组对应的筛孔通过率,即可改变分形维数,进而调整沥青混合料的路用性能.     

分形元胞自动机在自组织临界性中的应用

基于元胞自动机分形模型，探讨了散粒体自组织临界性（SOC）的机制．不同级配散粒体单面坡的已有试验表明，散粒体的SOC与非均匀系数有关．应用分形理论计算了沙堆颗粒级配的分维数，结果表明，呈现SOC的沙堆，颗粒级配具有分形特征．进而假设：若大尺度非均匀沙系统的组构特征具有分形特性，系统也能呈现SOC．为解释此假设，建立了既能表征非均匀系数又具有分形组构特征的元胞自动机沙堆模型．数值模拟表明，元胞排列方式服从分形时，沙堆模型呈现SOC，而等间隔排列的模型不呈现SOC，结果与假设一致．最后对SOC的判据进行了讨论，认为系统组构特征具有分形特性是大尺度非均匀沙系统呈现SOC的必要条件．     

纤维沥青混凝土低温开裂的分形研究

纤维对沥青混凝土裂缝具有抑制作用,同时,纤维沥青混凝土开裂具有分形特征,为此,通过观察在温度、荷载作用下不同纤维含量的沥青混凝土的开裂情况并提取相应的裂缝分布,应用分形维数来研究纤维沥青混凝土在低温时裂缝的生长情况,建立温度、荷载与分形维数之间的关系,从而通过分形维数的变化规律,描述纤维沥青混凝土裂缝生成及扩展过程,为纤维沥青混凝土的开裂研究提供了一种新的思路。     

黏土岩微结构研究

从黏土物质来源与被压实成岩过程认识黏土岩;运用X-射线衍射检测黏土岩矿物组成、运用扫描电镜(SEM)观察黏土岩微观结构、从黏土岩与水的相互作用和抗风化性等工程应用角度介绍黏土岩;认识组成黏土岩细小颗粒之间作用力,对于建立微观结构模型,解释黏土岩的性质有重要意义。     

纤维沥青混凝土低温开裂的分形研究

纤维对沥青混凝土裂缝具有抑制作用,同时,纤维沥青混凝土开裂具有分形特征,为此,通过观察在温度、荷载作用下不同纤维含量的沥青混凝土的开裂情况并提取相应的裂缝分布,应用分形维数来研究纤维沥青混凝土在低温时裂缝的生长情况,建立温度、荷载与分形维数之间的关系,从而通过分形维数的变化规律,描述纤维沥青混凝土裂缝生成及扩展过程,为纤维沥青混凝土的开裂研究提供了一种新的思路。     

粉细砂含水地层隧道施工技术

粉细砂地层砂层松散,无粘聚力,自稳能力很差,在该地层中开挖隧道极易发生涌水、涌砂、塌方等工程灾害,因此含水粉细砂地层的施工,是岩土工程界的一大难题。结合工程实际介绍未成岩地层中隧道施工技术,并按照“先降水、管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤测量、紧衬砌”的施工原则,着重介绍粉细沙岩含水地层斜井和交岔口段进行降水及开挖的施工技术。