厦门文兴隧道近接东山水库段地下水连通试验研究

厦门文兴隧道近接东山水库段,工程地质与水文地质条件复杂,较发育的构造裂隙,以及断层破碎带的存在,容易形成集中渗漏水通道。该文介绍了其地下水连通试验研究。为了全面查明该区隧道内渗漏水与水库水的水力联系,分析了多种地下水连通试验方法,并形成了城市隧道地下水连通综合试验方法流程图,现场主要进行了氢氧稳定同位素、水化学和水样系统聚类三种天然示踪地下水连通试验。连通试验成功查明了隧道内渗漏水与水库水无水力联系,隧道内渗漏水来源于大气降水,即文兴隧道与东山水库不连通。该连通试验的成功实施,指导了文兴隧道近接东山水库段施工,保证了文兴隧道顺利贯通,可供类似工程借鉴参考。     

场地土最大动剪模量的室内外试验研究

为了更可靠地获取场地土动剪模量,利用JB型波速仪,采用单孔法,现场对场地土分别沿1.80 m、2.80 m、3.65 m和6.65 m深度进行了波速测试,得到了场地各层土的剪切波速。此外,取出了场地各层土的原状土样,进行了室内循环单剪试验,获得了各层土的动剪模量,并与剪切波速的计算结果进行了比较分析。结果表明,由现场剪切波速试验和室内循环单剪试验得到的最大动剪模量比较接近,说明两种试验的结果都比较可信,两者可以相互验证,建议实际应用中将两者综合考虑。     

基于抽水试验的临江高承压水超深基坑设计

南京市纬三路过江隧道梅子洲风井基坑开挖深度达到48 m,坑底以下为强透水的粉砂层及卵砾石层,场地地下水与长江江水间存在着直接稳定的水力联系,且其与防洪堤间的净距仅为18 m,面临着极为复杂的工程地质和水文地质条件。根据抽水试验结果,对梅子洲风井基坑的重难点进行分析,在此基础上根据具体的工程地质与水文地质条件并结合周边环境要求,采用水下混凝土封底防止坑底突涌破坏并保证井内结构施工期间的基坑抗浮稳定与安全,实现井内结构干作业,以确保工程质量和施工进度,规避减压降水的风险及不确定性; 相应地,坑内采用干开挖与水下开挖相结合的方式完成土方开挖。梅子洲风井的实践经验表明,对开挖深度大、承压含水层厚度及埋深均极大导致隔水帷幕难以穿透承压含水层的基坑工程,采用水下开挖方式可有效防止基底突涌的发生,并能改善围护结构的受力与变形状态; 而水下封底混凝土的设置可承受坑底巨大的承压水压力,是确保工程实施的关键措施。     

宜都长江大桥南岸重力式锚碇基础方案比选

湖北宜都长江大桥(原名白洋长江公路大桥)为主跨1 000 m双塔单跨钢桁梁悬索桥,南岸(宜都岸)锚碇场地覆盖层厚约51.4 m,其中中粗砂混卵石、卵石层厚约46.9 m,属强透水、含水丰富地层,所含第四系孔隙水与长江水力相互连通,地下水位与长江水位基本持平。针对南岸锚碇工程区深厚富水砂卵石层的地质情况,提出沉井基础、地下连续墙基础和浅埋扩大基础方案,并从结构方案、施工方案、工程经济性等方面进行综合比选,推荐采用工程量最小、地下水位以上施工、经济性最优的浅埋扩大基础。浅埋扩大基础采用矩形平板基础,平面尺寸为101 m×71.5 m,基坑开挖深度为8.0 m。对该方案进行安全性验算,结果均满足设计和规范要求。     

深层搅拌加固法处理软土地基的应用

我单位2008年建设一幢综合楼,主体二层,建筑面积3000平方米,对地基沉降要求较高。地质勘探结果是该建筑场地属软弱场地土。场地类别为IV类,1~2层为新沉积物,属软土和极软土层,第3层为粉土和粉质粘土层,承载力较强,层顶标高为-5.00米,稳定地下水位-1.5米。     

福建高速公路沥青路面排水体系数值分析

福建省多雨潮湿,降雨对高速公路沥青路面性能和行车安全影响非常大。福建省在研究和长期实践基础上形成了非常有特色的沥青路面排水体系,为了检验其有效性,进行了高速公路沥青路面排水体系的数值分析。基于Biot动态固结理论的Lagrange有限差分方法,建立了路域3D模型。考虑降雨、表面径流、路面结构内部及地下水流动等因素,进行了超高缓和段路表集水状况、路面结构内部层底集水深度和孔隙动水压力、路面边部排水和中央分隔带排水设施排水能力进行模拟分析。分析时考虑了动态移动荷载、动水场作用下的多孔路面结构的动态流固耦合,但计算时不考虑蒸发作用。结果表明:(1)采用移动路脊法设计后,超高缓和段的路表雨天集水次数可减少85.7%;(2)组合式基层沥青路面结构自由水完全排出时间为0～5 d;与半刚性基层沥青路面结构相比较,组合式基层沥青路面结构中沥青层底无自由水天数可增加180%,同时沥青层层底孔隙动水压力相应可降低73.5%;(3)福建高速公路排水设施排水能力均有一定富裕,路基顶面横向排水管、碎石透水层、级配碎石层底横向排水管、集水井和缝隙式纵向排水沟的排水最小富裕度分别为96.7%,95.1%,73.5%,41.3%和26.9%;(4)根据数值分析结果,可以对排水设施尺寸或设置间距等进一步完善。     

冲刷条件下的桩基桥梁振动台试验

为了研究河床冲刷效应对自由场和桩基桥梁地震反应的影响,设计并完成冲刷条件下的桩基桥梁振动台试验。试验采用了层状剪切土箱,场地采用均一砂土土层来模拟,其相对密实度约为50%。桩基桥梁试件为2×2群桩基础单墩结构,墩顶固定4t的钢质量块来模拟桥梁上部结构,结构整体的一阶周期约为0.5s。试验共分为自由场、小冲刷深度试件和大冲刷深度试件3个工况,冲刷深度变化范围为0~8倍桩径。试验采用白噪声输入得到了场地和结构的特征周期,并通过Chi-Chi地震实测记录研究了场地土和结构的地震反应。结果分析阶段主要通过加速度计、位移计以及应变片的结果,分析了场地土和结构的动力特性、场地土的加速反应、结构的加速反应和曲率分布等。试验结果表明:冲刷条件下桩基桥梁的地震反应会受到结构和场地土2个因素的影响;场地土层会对基岩的地震动产生显著的放大效应;随着冲刷深度增大,桩基桥梁地震反应的最不利位置由桥墩向桩基础转移,且群桩基础的首次屈服位置会由桩身向桩顶转移。     

EH4与地震反射法在高速公路长大深埋隧道勘察中的联合应用研究

EH4电磁成像系统是一套目前较先进的电磁勘探方法,具有探测深度大、设备轻、速度快、费用低、精度较高、直观等特点。地震反射法具有探测深度大、对地形要求不高、可划分多层界面、能提供波速、精度较高等特点。文章首次把EH4电磁法与地震反射法联合运用于高速公路长大深埋隧道勘察中,两者结果基本一致,由此成功解译出了隧道的软弱层、地下水及断层破碎带的位置,并划分出隧道的围岩类别,为高速公路长大深埋隧道提供了一种新的综合勘察方法。     

粗粒盐渍土路基水热盐力耦合方程修正及试验验证

为了研究粗颗粒硫酸盐渍土路基中的水盐迁移机理及路基内隔断层设置对水盐迁移的影响效果,并建立水盐迁移与路基盐胀、融陷变形的联系,基于非饱和土渗流和热传导理论,考虑水盐相变对水分场、温度场、盐分场和应力场的影响,分别针对已建立的水分场、温度场、盐分场进行满足粗颗粒硫酸盐渍土路基工程特性的修正,进而建立了适用于粗粒硫酸盐渍土路基水、热、盐、力场的耦合微分方程组。利用COMSOL Multi-physics软件建立了盐渍土路基水-热-盐-力场耦合数值模型,并通过室内大型粗颗粒盐渍土冻融循环试验结果对建立的数学模型的有效性进行验证。结果表明:在有地下水补给的冻融循环试验过程中,砾砂类硫酸盐渍土路基的低温影响敏感区域深度范围约为45 cm,土工布设置应综合考虑区域低温影响敏感深度和毛细水强烈上升高度;在毛细作用和温度影响下,砾砂盐渍土路基中的水、盐均向冷端迁移,其会导致土工布下方出现盐分聚集现象,其中硫酸根离子富集程度较强;隔断层可有效阻碍水盐纵向迁移路径,减弱水、盐向低温影响敏感区段迁移,从而达到减小路基盐胀、融陷的效果,同时减小路基变形的程度可以达到30%以上。     

CO2储存环境对固井水泥性质影响之研究

CO2存入地下以地质封存方式进行减量是一项可行的工程手段。干燥情况下CO2基本没有危害。然而在进行地质封存时,气井通常在地下水层、盐水层等潮湿的环境下操作,CO2与水结合会形成碳酸,形成一个酸性的环境。实验室观测表明API G级油井水泥添加包括飞灰、膨润土、重晶石与硅粉在潮湿(100%)、饱和CO2条件(常压,70℃)环境养护条件下28 d,研究其力学性能、化学成分及微观结构之间的关系。实验项目包括抗压强度、微观结构分析、X射线衍射及EDS扫描电镜。观察其养护样品发现,API G级油井水泥添加飞灰的水泥呈现出最佳抗压强度及最深的碳化深度。而API G级油井水泥添加膨润土的水泥现出最低抗压强度及最浅的碳化深度。     

注浆加固对近水库隧道裂隙密集带区地下水渗流场的影响性分析

利用Visual-modflow三维可视化渗流软件建模分析了邻近水库裂隙密集带地层，隧道开挖至注浆前后全过程地下水渗流场分布规律。结合隧址区水库、裂隙密集带等水力联系的影响，研究了隧道施工未扰动下渗流场演变过程。结果表明，毛洞开挖后裂隙水垂直补给隧道，影响范围很大，水库方向的反向补给或贯通排泄并不明显；隧道初期支护有利于保持地下水流场稳定，由于密集裂隙带的存在，横断面渗流变化与毛洞状态初期较为接近；随着注浆加固止水效果的提升，地下水向隧道内汇集的趋势减弱且范围减小，当围岩渗透系数折减到90%时，与初始渗流场较为接近，表明良好的防水体系对维持地下水渗流场稳定发挥了较好的作用；密集裂隙带的存在仅对局部渗流场有影响，对隧道和水库之间的水力联系并无显著影响。     

隔水帷幕深度对苏州地铁隧道结构影响分析

随着城市地铁周边建设工程项目越来越多,研究邻近地铁的基坑施工对地铁隧道影响具有重要意义。基于苏州地铁1号线某基坑工程,采用FLAC 3D程序,分析研究在既有地铁隧道周边,基坑采用不同的隔水帷幕深度情况下,地下水渗流作用对地铁隧道的影响。数值模拟中考虑在2种不同的隔水帷幕深度时,基坑降水后隧道的位移场以及隧道管片应力。研究结果表明:1)增长隔水帷幕深度有利于控制隧道周围孔隙水压力降低,有利于减小隧道结构变形。2)随着隔水帷幕深度增加,减小了基坑降水引起隧道结构应力的降低。     

寒区隧道含相变围岩传热渗流耦合数值分析

为研究寒区隧道围岩在冻融循环过程中的水-冰相变现象和渗流速率对围岩温度场分布的影响,基于COMSOL Multiphysics 多物理场分析软件,建立含相变的围岩温度场与渗流场耦合模型,通过改变模型中的渗流速率、已冻区和正冻区的边界温度Tm,对寒区隧道的围岩温度场进行数值分析。数值分析结果表明： 边界温度Tm影响正冻区的范围和不同深度处围岩水-冰相变发生的时刻,但不同的边界温度Tm对围岩温度场的影响较小; 当渗流速率高于1×10-6 m/s时,渗流速率的改变对围岩温度场具有明显影响,但当渗流速率低于1×10-6 m/s时,渗流速率的改变对围岩温度场无明显影响。因此,在地下水渗流速率较高的地区,应同时考虑水-冰相变现场和渗流速率对寒区隧道围岩温度场的影响。     

强降雨作用下岩溶区公路隧道衬砌破损机制分析

为揭示岩溶条件下公路隧道雨后结构病害演化过程,依托京港澳高速大宝山隧道水害案例,通过地质勘察、地表调查与雨后水连通试验,探明水害段地质信息与水力连通特性;基于“无人机航飞+三维地质建模”联合技术,构建考虑地形地貌、隧道结构与地质信息的精细化三维仿真模型,探究强降雨后地层水位骤升时结构受力与变形响应规律。研究结果表明： 1）地层岩溶发育为雨水向下径流提供了良好的水力通道,由此引发的强降雨后地层水位抬升与结构水压骤增是导致结构压溃的直接原因; 2）地形影响下左右线隧道初始应力状态已具有差异性,随着地下水位抬升,结构外水压与内力的不对称式增长使得隧道应力差异性愈发明显; 3）至水位上升60 m时,压应力超限、安全系数过低的结构风险出现于左线高山侧边墙、拱脚处,且与现场病害特征、病害位置吻合良好,验证了模拟方法的可行性与有效性。     

水文监测技术在岩溶隧道施工中的应用

为探析岩溶隧道开挖过程中隧址区水文地球化学特征、岩溶水补径排条件以及隧道涌水与地表水文环境的相关关系,以华蓥山隧道工程施工为依托,开展动态水文监测和分析。利用水文动态监测体系反馈的水质和水量信息研究隧址区地下水水文地球化学特征、判定隧道开挖后地下水影响范围。结果表明:1)常规水质分析和同位素分析显示隧址区地下水径流条件较好,径流途径较短,并且受大气降水影响密切;2)隧址区地表布设的4个水文监测点均呈现流量、水位减少趋势,证明隧道建设对本区地下水系统造成一定影响,其影响程度不一;3)相关分析表明隧道涌水与龙古井、龙神洞2个地表水点呈强相关性,具有显著性。     

陕北黄土土性指标相关距离影响因素研究

针对陕北地区分布广泛的Q2黄土层，结合设计资料，选取吴起至定边高速公路沿线典型试验场地进行室内和现场静力触探试验。基于室内试验获得的黏聚力值，采用递推空间法计算土体垂直向相关距离为1.146 m，水平向相关距离为25.530 m。基于大量静力触探试验数据，研究样本数量和取样间距对相关距离的影响，结果表明:当取样间距一定时，相关距离随样本数量的增加而增大，不断接近实际相关距离并趋于平稳；当样本数量一定时，取样间距的变化对相关距离影响很小，当取样间距大于1.100 m时，相关距离突然增大，计算结果已失真。     

液力变矩器膨胀变形试验研究

液力变矩器在工作载荷下，同时受到油压的面力和旋转所产生的离心力作用而发生变形。其变形的大小将直接影响到液力变矩器的性能和在工作中与相邻零部件间的位置关系。通过设计和开发液力变矩器膨胀试验机的动态自动测试系统和试验装置，对液力变矩器的轴向位移进行了试验研究。得到液力变矩器在加压情况下膨胀变形大于在加速情况下的变形，且在加压情况下变形与腔内油压呈线性关系。     

深层水平封底在巨厚砂卵石层基坑地下水控制中的应用

为解决临江巨厚潜水含水层深基坑工程面临的地层渗透性强、涌水量大、降水难度大等问题，依托福州地铁2号线桔园洲站基坑工程，采用理论分析及三维数值模拟相结合的方法，研究不同地下连续墙深度及深层水平封底止水效果与基坑涌水量、坑外水位降深之间的关系，确定地下连续墙插入深度最优值及深层水平封底位置、厚度。工程实践表明： 1）深层水平封底实际止水效果平均达到93%以上，涌水量减少75%，有效降低了降水难度，确保了基坑工程安全顺利完工； 2）对巨厚强透水砂卵石且止水帷幕难以落底的深基坑工程，在悬挂式竖向止水帷幕基础上，设置深层水平封底止水帷幕，能有效减小坑底地层垂向渗透性，减少基坑涌水量； 3）水平封底位置需满足抗突涌要求，且上部预留一定的空间布置降水井滤管，抽排由封底渗漏至坑内的地下水。