膨胀岩土地层修建盾构隧道引起的局部膨胀荷载研究

从理论上推导了岩土局部膨胀引起的附加膨胀荷载计算公式;结合数值分析方法,研究了不同位置、不同范围发生地层局部膨胀对衬砌结构接触压力增量的影响.结果表明:膨胀荷载与岩土膨胀力大小、应力水平、地层抗力、膨胀后岩土物性参数等因素有关,因地层局部膨胀引起的衬砌结构承受附加膨胀荷载值小于室内测得的膨胀力;岩土吸水膨胀后,地层抗力显著降低,对地层膨胀区及影响区隧道衬砌结构承受的荷载分布产生显著影响;若膨胀力较小,吸水后软化作用强于膨胀作用,会导致衬砌承受的荷载减小.     

砂卵石地层下伏膨胀岩土盾构隧道结构内力特征

成都地铁二号线区间盾构隧道局部穿过砂卵石下伏膨胀岩土地层,为获得下伏地层膨胀荷载对盾构隧道衬砌结构内力的影响规律,采用数值方法分析了下伏地层在不同范围发生局部膨胀时对衬砌结构外侧压力的影响.通过现场测试得到了盾尾注浆时和隧道贯通后衬砌结构荷载及内力的分布规律,并与不同膨胀荷载下结构内力的计算结果进行了比较.研究表明:膨胀圈厚度及范围对膨胀后压力增量的影响较小,膨胀力对压力增量的影响较大;局部膨胀荷载的存在将增大管片结构弯矩,对结构受力不利,负弯矩是下伏膨胀岩土地层盾构隧道结构设计的控制因素.计算砂卵石下伏膨胀岩土地层中盾构隧道结构内力时,应考虑膨胀荷载的影响,膨胀荷载可采用数值分析等手段确定.      

膨胀土的野外勘测与试验分析

膨胀土是指土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成,具有显著的吸水膨胀,失水收缩、开裂,并产生复胀缩变形性能的高液限粘土。它是一种特殊膨胀结构的粘性土,即使在一定荷载作用下,它仍具有胀缩变形的能力,国内关于膨胀土的判别标准,不同行业尚有一定差别。     

浅埋富水地层防水型铁路隧道衬砌结构力学特性分析

运用荷载-结构法,计算分析了不同地下水位线对浅埋富水地层铁路隧道衬砌结构轴力、弯矩峰值大小及位置的影响。计算分析结果表明:随着地下水位的降低,衬砌结构轴力峰值不断减小;衬砌结构弯矩峰值呈现出不同程度的波浪形增大;轴力在衬砌横断面上呈“鸡蛋”式分布。当地下水高于拱顶时,隧道衬砌结构轴力和弯矩值都比较大,设计时应将水荷载作为浅埋富水地层隧道结构受力的主要荷载之一。     

哈密地区膨胀性泥岩膨胀特性研究

研究哈密地区某高速铁路地基膨胀泥岩的膨胀特性.一方面,在室内确定土体基本力学参数基础上,针对原状泥岩样进行了膨胀力及无荷载情况下膨胀位移试验,获得膨胀力及膨胀位移过程变化曲线;并进行不同含水率、不同干密度情况下重塑土的膨胀力及膨胀位移试验,针对重塑土的膨胀力及膨胀位移的变化规律曲线进行公式拟合,并与原状泥岩的测试数据进行对比分析;另一方面,通过将膨胀力转换为体力加载的方式进行有限元分析计算,模拟计算室内环刀的膨胀位移,并与理论计算结果相互对比.结果表明:膨胀力拟合公式基本能反映泥岩膨胀力值,膨胀位移拟合公式误差较大,转换膨胀力的有限元分析方法可用于室内膨胀位移计算、膨胀力的反算及试验验证.     

膨胀土的野外勘测与试验分析

彭胀土是指土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，具有显著的吸水膨胀，失水收缩、开裂，并产生复胀缩变形性能的高液限粘土。它是一种特殊膨胀结构的粘性土，即使在一定荷载作用下，它仍具有胀缩变形的能力，国内关于膨胀土的判别标准．不同行业尚有一定差别。     

考虑裂隙和膨胀力的膨胀土边坡稳定性分析

为探究裂隙和膨胀力综合影响下的膨胀土边坡稳定性,通过引入膨胀力对传统圆弧形滑动面稳定系数的计算公式进行改进,运用有限元方法探究膨胀土边坡在不同降雨工况下渗流场的时空分布规律和稳定系数变化规律。经探究,改进后的稳定系数计算公式可较好地反映膨胀特性的影响及稳定系数的变化规律,能较好地适用于膨胀土边坡稳定性分析;降雨强度、降雨历时和裂隙深度共同决定膨胀土边坡经雨水入渗的影响深度,且该深度同膨胀土边坡在气候营力作用下形成的风化带深度相近。停雨期内,裂隙的存在会加剧孔隙水压力的消散;膨胀力严重影响稳定系数,考虑膨胀力后稳定系数减小约30%;稳定系数会随降雨强度、降雨历时和膨胀力的增大持续减小。     

膨胀土地区渠道高地下水的处理措施

南水北调中线工程总干渠全长1241.2 km,渠线穿越膨胀土(岩)地层累计长度约340 km,其中膨胀岩渠段169.7 km。特别是在高地下水地区,渠道开挖导致膨胀土渠坡中水位及含水量发生变化,极易诱发滑坡等地质灾害;同时,渠道进行混凝土衬砌后,在地下水及膨胀土的共同作用下,对渠道的安全稳定运行造成重大隐患。     

矿山法地铁隧道二衬结构安全系数及可靠度计算方法研究

以北京地铁四号线某大断面矿山法隧道为背景,分别应用“初期支护与二次衬砌共同承受全部荷载的计算模式”与“不考虑初期支护承载而由二次衬砌单独承受全部荷载的计算模式”进行隧道截面安全系数和可靠度指标的计算,结果表明：两种承载模式得到的结构最不利截面安全系数均能满足要求,但“二衬结构单独承载模式”得到的最不利截面结构可靠度指标偏低．为确保根据不同承载模式得到的计算结果基本相同,在应用响应面法分析隧道衬砌结构荷载效应的基础上,采用了等效地层弹性抗力系数来表征初期支护对结构承载的贡献,为解决地铁隧道结构设计中由于结构承栽模式不同而造成的计算结果差异提供了一个途径．     

膨胀土特性及膨胀土路基稳定性措施

膨胀土特性 胀缩性 膨胀土吸水后体积膨胀．如膨胀受阻即产生膨胀力．在其上的建筑物就会隆起．失水体积收缩,造成土体开裂．并使其上建筑物下沉。膨胀土在缩限与胀限含水量时的收缩量与膨胀量即极限胀缩潜势。膨胀土的膨胀性与其强亲水性矿物成分含量有关,土中有效蒙脱石含量越多．胀缩潜势越大,     

膨胀土对公路路基沉降的影响分析

与一般的土体不同,膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩的特殊工程特性.简要介绍了膨胀土的成分与结构、物理化学性质、膨胀与收缩特性和膨胀土路基病害,并对膨胀土对公路路基的沉降变形与沉降量进行分析.     

公路工程中膨胀土路基的施工工艺

膨胀土的定义具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘土。膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石,为一种高塑性粘土,一般承载力较高,具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性,性质极不稳定。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形,造成位移、开裂、倾斜甚至破坏,且往往成群出现,     

弹性反力方向对隧道衬砌可靠指标值的影响分析

使用荷载-结构模式进行隧道衬砌可靠度分析时，一般用弹性支承链杆来代替围岩与隧道衬砌结构的共同作用。对单线电气化铁路隧道衬砌标准设计图按相同设计参数，但将弹性支承链杆分别按水平和法线方向进行可靠度分析比较，其结果说明弹性抗力方向对隧道衬砌可靠度有显著的影响。     

用常规试验确定北京膨胀岩(土)的抗剪强度

为验证膨胀土的吸附强度与膨胀力呈线性关系的研究结论,并通过常规试验确定北京西六环非饱和膨胀岩(土)的抗剪强度,在完成两膨胀岩(土)样基本性质测试和评价后,分别按设定含水率制件,开展饱和与不饱和固结慢剪试验,获得各自的有效粘聚力、有效内摩擦角及含吸附强度的总粘聚力;采用荷载平衡法,在固结仪上测得相同制件含水率两试样的膨胀压力.分析整理实测数据后得到:北京沉积型膨胀岩(土)的吸附强度与膨胀力间也呈良好线性关系;随含水率增大,试样总粘聚力呈指数减小而真粘聚力及有效内摩擦角不变;膨胀力随含水率的变化关系用指数函数描述更好.据此,建立了北京西六环非饱和膨胀岩(土)的抗剪强度公式.     

膨胀土区域路堑换填厚度分析

综合考虑膨胀土地基的强度、刚度及变形要求,基于膨胀力平衡原理及控制轨道变形两种方法,分析、计算了路堑换填厚度,研究了不同换填厚度和膨胀力条件下路基膨胀变形,结合新建合(合肥)宁(南京)铁路路堑试验段进行原位动载试验,实测、评价、计算换填厚度下路基强度、弹性变形等动力学特性。结果表明,在计算换填厚度条件下,路基在200万次循环荷载作用下累计塑性变形为0.65 mm,弹性变形最大为0.62 mm,路基表现出了较好的稳定性和动力特性,采用60 cm厚的石灰改良膨胀土填料换填路基能够满足强度、刚度要求,按控制轨道变形方法计算换填厚度是合理的,膨胀变形是路堑换填厚度的主要影响因素。     

合肥北绕城高速公路石灰改良膨胀土的试验研究

膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩、胀缩变形显著的粘性土，其主要工程性质对公路有比较强的破坏作用。要减少膨胀土对路基路面的破坏，必须从设计上采取措施加以处理。     

浅埋隧道局部存水冻胀作用机制与安全性评价

为揭示寒区隧道局部存水冻胀作用机制并提出有效的衬砌结构安全评价方法, 设计了三维地质力学模型试验, 通过设置3种积水范围冻胀试验工况, 观测冻胀过程中裂缝开展和衬砌结构受力等情况; 改进了局部存水冻胀数值计算方法, 建立了基于岩体力学法并耦合冻胀力和围岩荷载的冻胀数值模型, 对比了不同存水位置、不同局部存水厚度和不同存水范围下隧道冻胀力和结构内力的变化规律, 进一步揭示了局部存水冻胀对隧道受力的影响机制, 评判了衬砌结构的安全性。分析结果表明: 局部存水冻胀具有显著的区域性特征, 衬砌冻胀开裂发生在局部存水与非存水交界处, 冻胀力大小取决于交界处冻胀产生的应力集中效应, 衬砌裂缝多为纵、斜向裂缝; 衬砌局部存水冻胀最不利位置由优到劣依次为拱脚、边墙、仰拱、拱腰和拱顶, 衬砌受力随局部存水厚度的增大而增大, 局部存水范围的增大有利于衬砌受力均匀化; 不同部位局部存水冻胀条件下衬砌结构容许压应力比均小于1, 满足抗压检算要求; 拱顶、拱腰和仰拱容许拉应力比均大于1, 不满足抗拉检算要求, 实际工程应针对上述部位采取适当的防冻胀措施予以处治; 揭示的隧道局部存水冻胀作用机制和建立的衬砌结构安全性评价方法为寒区隧道冻害防治提供了一定理论依据。      

成都龙泉驿地区膨胀土特性及处治研究

分析研究了成都龙泉驿地区膨胀土的界限含水量、最大干密度、最佳含水量以及膨胀力 干密度、膨胀力 含水量、有效粘聚力 含水量等之间的关系,探讨了4种固化剂改良方法———石灰、水泥石灰、SBT及STX对改善膨胀土最佳含水量、无侧限抗压强度及膨胀率等的影响.     

衬砌背后空洞对隧道结构安全影响的模型试验研究

隧道衬砌背后空洞现象是隧道建设与运营中主要病害之一,这会改变隧道衬砌与围岩的相互作用关系,引起隧道结构应力集中而破坏。采用物理模型试验方法,模拟了隧道衬砌背后无空洞、单空洞、多空洞等3种工况。通过对比分析这3种工况在上覆荷载的作用下围岩压力、衬砌轴力及弯矩变化规律,获得了以下主要结论:①隧道无空洞时,衬砌与围岩接触良好,围岩压力、衬砌轴力及弯矩均随上覆荷载的增加而增大;②隧道衬砌背后存在空洞时,空洞范围内围岩压力无法传递到衬砌结构上,导致围岩压力、衬砌轴力及弯矩均随上覆荷载增加而减小,但衬砌结构因偏心距增大容易发生开裂破坏;③衬砌背后空洞对衬砌拱顶安全系数的影响最大,空洞数量越多安全系数降低越明显,但未改变安全系数在隧道横断面内的分布规律。     

南昆线膨胀岩（土）胀缩特性研究

通过对南昆铁路经过地区红粘土与膨胀岩对比研究，证明该地区膨胀岩是一种碎裂性、低强度、强膨胀粘土岩。其物质组成是胀缩性决定因素，上覆荷载大小，岩体结构与密度１环境条件是影响因素。膨胀岩在反复胀缩和构造裂隙影响下，整体强度比土体还差，使边坡极易坍塌，整治措施只有充分考虑岩体特性时，才能收到应有效果。