地基雷达干涉测量技术在城轨交通变形监测中的应用

地铁施工可引发大范围地面沉降,容易造成地面塌陷、地下管道及地面建筑物损毁。以武汉地铁8号线梨园站为例,利用地基雷达干涉测量技术(地基In SAR)对其施工引发的不均匀地面沉降进行自动化连续成像监测。监测分析表明,地基InSAR技术能够有效获取地铁施工区域高精度、高分辨率不均匀形变场;大部分地区的形变累积量在10 mm以内,满足地铁施工对周边道路和建筑物影响要求。     

基于塑性变形理论的圆形抗滑桩边坡稳定性分析

圆形截面抗滑桩广泛应用于边坡加固和地质灾害治理工程中,传统的圆形截面抗滑桩理论和经验计算公式未考虑土-拱效应,因此计算结果不合理。本文基于Ito塑性变形理论,考虑桩-土相互作用的土-拱效应,推导出圆形截面抗滑桩在考虑土-拱效应时计入桩土摩擦力的水平分布力计算公式以及边坡稳定性系数F_s;并结合工程算例,讨论了土体重度、黏聚力、内摩擦角和桩间距对边坡稳定性的影响,研究结果表明:(1)通过推导的水平分布力公式,可得圆形截面抗滑桩的布桩位置对桩身抗力和边坡稳定性系数的影响,边坡稳定性系数在抗滑桩距离坡脚约为0.5L时最大,0.4~0.6L时处于稳定状态;(2)黏聚力和内摩擦角对边坡稳定性起着决定性的影响因素,土体的重度对边坡稳定性的影响并不明显,当桩身距离坡脚0.5L时,边坡土体的重度对边坡稳定性影响更加明显;(3)在考虑边坡稳定性和工程造价的条件下,采取2~2.5倍桩径距离进行布桩可以达到良好的工程效果。     

微型桩在路堑边坡加固中的应用及机理分析

研究目的:传统抗滑桩采用人工挖孔施工,工期长并且混凝土圬工量大,难以用于路堑边坡快速加固,为此采用钻孔微型桩对广(元)~巴(中)高速公路K51路堑边坡病害进行治理,本文介绍微型桩加固工程概况及设计参数,并采用数值分析手段对带承台微型抗滑桩加固单元的加固机理进行分析。研究结论:(1)作用在微型抗滑桩上的推力近似呈三角形分布,并且微型抗滑桩加固单元内各排桩受力具有不均匀性;(2)侧向挤压作用下各排桩的受力机制差别不大,剪力和弯矩峰值随边界位移不同位置略有差异,模型试验与计算结果均表明,微型抗滑桩加固边坡的破坏模式为沿潜在滑面所产生的整体滑移;(3)承载力分析结果表明,微型抗滑桩加固单元的极限抗滑力大于设计下滑力,表明K51工点边坡选用微型抗滑桩加固方案代替原重力式挡墙是可行的,能够确保被加固边坡的安全;(4)该研究成果可为微型桩在山区边坡(滑坡)加固中的工程应用提供理论指导。     

湿陷性黄土区公路涵洞地基处理措施效果研究

研究目的:湿陷性黄土地区公路涵洞病害时有发生,为解决湿陷性黄土地区公路涵洞因地基处理不当而导致的工后沉降变形过大等问题,本文以青海省新建民小一级公路沿线Ⅲ级自重湿陷性黄土地区的两座涵洞为工程实例,采用换填法和灰土挤密桩法分别对两座涵洞进行地基处理,对其处理效果和地基沉降变形特征进行研究,以期为不同地基处理方法在湿陷性黄土地区公路涵洞地基处理中的应用提供参考。研究结论:(1)换填法和灰土挤密桩法都能有效减弱或消除湿陷性黄土地区涵洞地基因浸水而引起的湿陷变形,可较大幅度地提高涵洞地基承载力;(2)灰土挤密桩法对提高地基土压缩模量比换填法更有效;(3)通过现场监测得到,换填法和灰土挤密桩法涵洞地基的一年累计沉降量分别为25.0 mm和18.2 mm,分别完成最终沉降量的79.9%和78.1%,两种复合地基的沉降变形呈现先增大后趋于平缓稳定的变化趋势;(4)经换填法和灰土挤密桩法处理过的涵洞地基累计沉降量都在稳定可控的范围内,能够有效提高涵洞结构的安全性,相比于换填法,灰土挤密桩法对降低湿陷性黄土压缩变形、提高地基承载力更为有效;(5)本研究成果可为湿陷性黄土地区涵洞地基设计和病害防治提供理论指导和科学依据。     

微型抗滑桩加固边坡极限抗力研究

研究目的:微型抗滑桩具有桩位布置灵活、施工速度快、对施工场地适应性强、对环境影响小等优点,近年来在边坡加固领域得到广泛应用和推广,但目前缺乏分析微型抗滑桩加固边坡极限抗力的科学方法。基于此,本文采用数值分析手段建立微型抗滑桩加固边坡的极限抗力分析模型,以桩身弯曲承载力、剪切承载力和结构位移为控制条件,提出一种微型抗滑桩加固边坡极限抗力的分析方法,并进行力学机制研究。研究结论:(1)不同类型边坡微型抗滑桩提供的极限抗力有所不同,岩土强度越高微型抗滑桩提供的极限抗力越大,整体而言,对于土质边坡,微型抗滑桩的极限抗力主要受桩身弯曲承载力控制;对于岩质边坡,微型抗滑桩的极限抗力主要受剪切承载力控制;(2)滑坡推力主要由靠近荷载的半幅桩承载,远离荷载的半幅桩基本不受力;(3)微型抗滑桩与岩土的接触反力主要由靠近荷载桩单元的正应力提供,剪应力的影响不大;(4)该研究成果可为微型抗滑桩在边坡加固工程中的设计和安全评价提供理论依据。     

北斗卫星定位技术在边坡位移监测中的应用

北斗卫星导航系统精度高,应用越来越广泛。本文研究将北斗定位系统应用于边坡监测的可行性。对北斗监测工作站进行精度标定试验,结果表明,水平位移测量精度在2 mm内,沉降测量精度在5 mm以内。依托深圳一降雨蠕变型边坡,将北斗监测设备布设在该边坡上,通过4G无线传输模块以及太阳能供电实施自动化监测。北斗定位系统监测结果与全站仪监测数据吻合较好,可应用在边坡的自动化监测中。     

多时相InSAR技术在高速铁路沉降监测的应用

多时相InSAR能够对大范围的目标区域进行毫米级精度的地表变形监测,是目前对区域性沉降进行监测的重要手段,利用多时相InSAR技术对高速铁路及沿线区域进行沉降监测受到越来越多的关注。以郑万高速铁路某跨河特大桥为研究对象,利用多时相InSAR技术对其受高速列车长期运营载荷和周围人为活动的影响下的沉降情况进行监测分析。监测结果显示,该跨河特大桥区域在2020年10月至2022年2月发生了区域性沉降,大桥沿线沉降呈现漏斗状,漏斗底部最大沉降速率达到28.8 mm/a;同时,对比分析多时相InSAR技术监测结果和精密水准监测结果,两者在该区域沉降速率和沉降变形趋势上均呈现一致性。     

高速铁路桥隧过渡段钢轨温度和纵向变形试验

研究目的:为得到高速铁路过渡段处钢轨温度沿纵向分布规律以及钢轨纵向位移变化特征,以合福高铁某桥隧过渡段为研究对象,对钢轨温度和纵向变形进行连续监测,以期为过渡段处无缝线路的稳定性研究提供参考。研究结论:(1)隧道洞口20 m范围内将形成轨温过渡段,局部最大温度梯度可达6.9℃/m,远大于温度梯度按线性分布计算所得的1.55℃/m;(2)过渡段处钢轨随着日温差的变化,其纵向位移变化显著,最大日轨温差为34.9℃,最大日变化量为1.6 mm;(3)过渡段处钢轨纵向位移呈现由桥梁向着隧道方向线性累积增加的趋势,最大累积变形量为2 mm;通车后累积变形速率为0.016 9 mm/d,大于通车前的0.014 7 mm/d;(4)基于最小二乘法建立了轨温过渡段钢轨温度沿线分布模式,以及钢轨日温差与钢轨纵向位移日变化量预估模型,得出:拟合精度较高,回归模型可靠;(5)本研究结论可为高速铁路无砟轨道桥隧过渡段钢轨温度力和纵向爬行提供研究基础。     

视觉自动化监测技术在铁路变形监测中的应用

邻近铁路施工不当会造成路基沉降、涵洞开裂、桥梁墩台倾斜等问题,从而影响铁路运营安全。对铁路结构物进行变形监测,是确保铁路行车安全的重要手段。为解决铁路结构物变形监测高频次、高精度、实时预警的需求,研究了一种基于数字化近景摄影测量技术的非接触监测方法,集成近景摄影测量、计算机视觉、数字图像处理、无线通讯等多种新技术,实现了远程无接触自动化变形监测。结果表明：(1)采用850 nm的滤波片可大幅度降低环境光照差异带来的误差;(2)通过设置基准点可将设备位置变化引起的误差控制在1 mm以内;(3)该系统可以全天候自动化监测,监测过程中可实时查看设备状态,无需上线作业,大幅减少了天窗作业频次;(4)相较于传统的全站仪人工监测方法,该技术具有精度高、自动化、非接触、实时测量、干扰因素少等特点,精度可达毫米级。     

基于惯导的移动三维测量技术在地铁保护区变形监测中的应用研究

在地铁保护区变形监测中,水平位移和沉降作为重要的监测内容,通常用全站仪和水准仪测量,其测量精度高,应用比较广泛,但是该手段仅能对布设有监测点的区域进行监测,无法掌握隧道整体的变形情况。本文提出基于惯导系统的移动三维测量技术,通过在隧道内布设基准网,配合Lidar控制点绝对坐标传递,对惯导系统的累积误差进行修正,最终得到隧道结构三维点云模型。依托杭州市某地铁区间三维扫描项目,采用不同间距的控制点对惯导系统的累积误差进行修正,经与全站仪测量值对比,结果表明:移动三维测量技术的水平位移和沉降监测精度与隧道线型有关,当隧道为直线有坡度环境时,其水平位移监测精度比较稳定,基本保持在0.76 mm左右,沉降监测精度随控制点间距增大而降低,最优可达0.72 mm。     

基于离心模型试验的斜坡软弱土地基路堤加固方案研究

为研究路堤荷载作用下斜坡软弱土地基的变形特性，考察打入桩和抗滑桩加固斜坡软弱土地基的效果，结合典型工点土的物性指标．进行了三组1：10斜坡软弱土地基路堤的离心模型试验(无加固措施、打入桩加固、抗滑桩加固)。试验数据表明，地基变形主要发生在路堤下侧边坡下；打入桩和抗滑桩能约束斜坡软弱土地基的变形，提高其稳定性；打入桩方案约束变形的效果优于抗滑桩方案。     

横向荷载作用下锚索变形及受力机理研究

研究目的:随着西部地区高速铁路的快速发展,由于受到地形和线型的制约,不可避免地遇到大量的边坡锚索加固工程。由于锚索穿越边坡滑移面时锚固段的受力情况较为复杂,还需进一步完善。本文基于Pasternak双参数地基理论,考虑岩土体之间的相互剪切作用,建立横向荷载作用下锚固段的力学模型,并以某黄土边坡锚索加固工程为算例,分析不同参数下锚固段的变形规律和受力特征。研究结论:(1)给出了锚索锚固段穿越滑移面时锚索变形、弯矩、剪力及岩土体反力计算公式,给出了土体松动区范围的计算方法;(2)分析表明,剪切荷载和抗弯刚度对锚索的变形和受力影响较大,锚索变形和受力主要集中在滑移面附近;(3)在抗弯刚度达到一定值后,剪切位移、土体反力分别与抗弯刚度呈线性减小,锚索的剪切位移随剪切荷载呈线性增加;(4)该研究结果可为高速铁路边坡锚索加固工程的设计和施工提供借鉴。     

基于可靠度方法的既有铁路边坡稳定性分析

研究目的:在山区既有铁路沿线进行工程项目建设时,常常会影响原有边坡的稳定性,甚至形成工程滑坡,因此合理评价边坡稳定性是保证既有铁路安全运营的重要前提。本文建立了结合有限元强度折减法和点估计法的边坡可靠度分析方法,并以修建厂房开挖坡脚引起的既有线隧道口边坡失稳为例进行系统分析。研究结论:(1)基于可靠度理论的边坡稳定性评价方法,能较全面地反映岩土参数的空间离散性、时间变异性等不确定性因素的影响,分析结果更为符合工程实际;(2)将有限元强度折减法与点估计法相结合,用于既有铁路边坡稳定性的可靠度分析,克服了传统的安全系数法的缺点,可较为全面地反映岩土体参数变异性对边坡稳定性的影响;(3)计算结果与Monte-Carlo法计算结果基本一致,但计算过程较为简单,因此工程实用性较好,可为类似工程提供借鉴。     

土工格栅加筋路基结构沉降控制试验研究

研究目的:土工格栅加筋路基结构具有节约成本、施工方便、抗震性良好、绿色环保及景观效果好等优点,本文通过数值模拟和现场试验,研究该路基结构的沉降变形特性和控制沉降效果,从而为该结构的工程应用提供依据。研究结论:(1)验证了土工格栅加筋路基结构在控制地基沉降方面能够满足设计要求,技术可行;(2)土工格栅加筋路基结构保留了原有路基结构型式及景观效果,在满足路堤稳定的前提下,可适当减弱路堤边坡部分地基加固强度,缩小了地基加固范围,减少了地基加固工程数量;(3)本文的路基加筋结构适用于铁路或公路软土路基基床结构。     

重钢铁路浸水软基高填方路堤设计分析

重钢货运铁路站场位于三峡库区,填平山谷后,形成浸水斜坡路堤,铁路最高填方达74 m,其位置紧邻长江,为浸水高路堤工程。经分析得出:(1)该软土地基选择挖除换填措施,并通过水泥搅拌桩进行基坑支护,能有效保证路堤基底和坡脚的稳定;(2)浸水水位下选择渗水性填料可减小动水压力对高路堤边坡和本体稳定性的影响;(3)提高压实标准并采取一定的追密压实措施,可有效控制高路堤工后沉降;(4)采用不同长度的土工加筋材料可以加强路堤坡面浅层和路堤整体的稳定性;(5)现场监测是高路堤稳定和变形验证与评价的重要手段和方法。     

黄土特高边坡垮塌原因分析及综合整治措施

研究目的:黄土高边坡在地表水、地下水及隐形滑动面的作用下,极易发生溜坍或滑动。例如,陕北某黄土沟谷一挖方高边坡,其挖方边坡高度为110 m,为超高边坡且原始边坡中下部发育有大型古滑坡,2015年雨季持续降雨造成六级平台以下边坡发生坍塌,2016年雨季强降雨使边坡左、右两侧滑塌区范围进一步扩大,局部六级平台已全部垮塌,坍塌面局部延升至十二级平台边缘,整个黄土特高边坡处于极不稳定状态,本文旨在对该特高边坡垮塌原因进行分析并提出综合整治措施。研究结论:(1)查明了黄土超高边坡的地质结构及相应力学特性,采用瑞典圆弧法得到了边坡稳定性检算结果;(2)根据本边坡工程地下水补、径、排情况,得出了地下水对黄土边坡稳定性影响规律;(3)探明了原始边坡古滑坡分布范围和滑面埋深,找到了古滑坡和黄土边坡坍塌的内在关系及坍塌成因;(4)本黄土特高边坡高度超过了相关规范适用范围,但经过专门论证研究,采用设置竖向渗井、抗滑桩、挡土墙等综合整治措施,保证了边坡的稳定性;(5)本边坡综合治理设计及施工经验可为高大土质边坡、地下水丰富的边坡治理工程提供借鉴或参考。     

DInSAR技术在成昆铁路复线路基及边坡垂直变形监测中的应用

针对常规铁路路基及边坡垂直变形监测技术效率较低、局限性较大的问题,本文将合成孔径雷达差分干涉测量(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,DInSAR)技术引入铁路路基及边坡的垂直变形监测中。以成昆(成都-昆明)铁路复线越西段一处(R1区域)路基及边坡为依托,利用4期ALOS-2卫星PALSAR-2高分辨率合成孔径雷达影像,研究DInSAR技术在路基及边坡监测中应用的可行性。结果表明:在监测的126 d内,R1区域地表垂直变形速率为0.12^-0.13 mm/d;以水准测量监测结果为真值,经误差分析得出DInSAR监测中误差为7.57 mm;在污水处理厂的应用实践证明,雷达影像与高分辨率遥感影像、无人机影像等光学影像的互补使用是解决铁路工程领域监测问题的有效途径;DInSAR监测得到的点(像元)密度远大于水准点的密度,能更好地反映区域性地表变形的细节特征。     

桩板结构处理高铁采空区路基变形监测研究

研究目的:桩板结构是一种新型的地基加固处理技术,其用于高速铁路采空区上方无砟轨道路基尚缺乏成熟工程经验。本文以合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构路基为研究对象,通过现场变形测试试验获取沉降变形数据,研究采空区路基和桩板结构的变形特点与规律。通过本研究,拟探求桩板结构处理采空区路基变形特点与规律,确保工程安全。研究结论:(1)合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构无砟轨道路基沉降变形控制效果显著,预测工后沉降量仅0. 31 mm,小于5 mm的容许工后沉降量,满足规范要求;(2)采空巷道顶板的变形很小,在1 mm以内;(3)桩板结构加固高速铁路采空巷道上方路基效果很好,可在类似工程中推广。     

唐家塬隧道穿越滑坡段的综合整治技术及评价

研究目的:以西宝高速公路唐家塬隧道为工程背景,探讨隧道穿越滑坡段的变形与围岩压力分布情况。在滑坡稳定性分析的基础上,提出针对性滑坡体综合整治措施;采用多方位的监控量测措施全程监控隧道开挖施工扰动对滑坡体变形的影响,并对滑坡体和隧道的稳定性进行评价。研究结论:(1)唐家塬隧道开挖前期,滑坡基本稳定,掌子面推进到距离监测断面50 m处,滑坡体变形增大,且掌子面到达监测断面时,监测点位移变化速率最大,随着隧道支护和抗滑桩加固作用的发挥,在掌子面推进到距离监测断面30 m后,滑坡基本恢复稳定;(2)监测初期,由于滑坡和地形偏压的影响,围岩压力显著增大,随着隧道支护作用的加强,逐渐趋于稳定,且围岩压力和地表沉降出现明显不对称现象;(3)本文探讨穿越滑坡段隧道施工与其相互影响,提出综合整治方案,并开展隧道的变形与围岩压力监测,其对类似工程选线、整治具有一定借鉴作用。     

路堑边坡滑坡成因机制浅析及防治对策

研究目的:针对云桂铁路大菠萝黑路堑边坡滑坡,在现场地质调绘、钻探、物探及工程测试等综合勘探的基础上,从工程地质环境、采空区影响、降水及施工影响等几方面对该滑坡的成因机制进行分析研究,并提出防治对策,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)路堑工程边坡滑坡的产生主要受地层岩性及采空区的影响,特殊沉积环境下形成的砂岩、泥岩等膨胀岩,成岩作用差,力学强度低,受人为洞采影响形成扰动圈进一步降低了该区域地层的力学强度;(2)现场岩土体力学参数较施工图指标降低较多,岩体下滑力大于抗滑桩的抗滑力,造成第一排桩倾覆变形,第一级边坡滑动后,使第二排桩锚固段减小,致使第二排桩倾斜变形,最终形成工程边坡滑坡;(3)该工程边坡滑坡的破坏形式,下部表现为推移式破坏,而上部呈现为拉裂式破坏;(4)对该工程滑坡的整治,应在滑坡体上部清方减载的基础上根据力学指标合理布设抗滑桩,并辅以地表水及地下水的疏排措施的综合方案;(5)本研究结论对类似地质条件下的铁路及公路工程深路堑地段的勘察和施工具有借鉴意义。