基于Mohr-Coulomb理论的路堤临界填筑高度确定方法EI北大核心

研究目的:同时考虑地基土的内摩擦角与黏聚力,对软土地基上的路堤填筑临界高度计算方法基于摩尔库仑理论进行探讨,并与传统的费兰纽斯公式、经验公式等做对比分析,找出他们的不足之处。本文拟从两方面着手进行分析,找出理论公式。研究结论:确定路堤临界填筑高度时:(1)应该同时考虑地基土的内摩擦角与黏聚力,计算结果才能更加可信;(2)通过计算分析,设计临界高度并不是由填筑临界高度简单地适当降低2～3 m,也不能简单地直接按填筑临界高度来设计,而必须根据填筑高度、坡率、列车荷载以及地基参数通过稳定性分析来确定,否则会造成较为保守的设计;(3)以往的方法很少同时考虑土体的内摩擦角φ与黏聚力c,因此,具有一定的局限性;(4)本文同时考虑土体的内摩擦角φ与黏聚力c,推导的理论计算公式可以用于初步确定软弱地基上填方的临界高度。     

土体钻孔剪切仪自动化改造及应用研究

针对现有钻孔剪切仪存在的缺点,对既有土体钻孔剪切仪进行自动化改造。为评估改造后的钻孔剪切仪测定土体抗剪强度的适用性,以光谷创新基地黏性土及广佛环线琶洲站残积土为研究对象,利用改造后的钻孔剪切仪进行大量钻孔剪切试验,得到原状黏性土和残积土(原状、短时(2～3 h)浸水及24 h浸水)的抗剪强度参数。从多方面对钻孔剪切试验与直剪试验结果差异性进行分析,以南京禄口机场站粉质黏土为对象,重点对法向压力的影响进行分析。结果表明：黏性土和残积土的钻孔剪切试验数据的线性相关性良好。短时(2～3 h)浸水后,残积土黏聚力减少15.28%～40.45%,钻孔上部土体内摩擦角增大17.35%～30.90%,钻孔下部土体内摩擦角减少4.83%～8.75%。24 h浸水后,残积土黏聚力减少45.10%～69.33%,内摩擦角减少52.14%～69.87%。通过对比发现,钻孔剪切试验相比于室内直剪试验得到的黏聚力小,内摩擦角大。通过对南京禄口机场站粉质黏土抗剪强度参数随法向压力的变化规律分析,发现法向压力由30 kPa增加至50 kPa时,黏聚力增大了2.88倍,内摩擦角减少了约41.6%。研究成果可为钻孔剪切...     

碎石土地基承载力试验研究

通过现场直剪试验、重型动力触探试验和深层平板栽荷试验,探讨了三峡库区猴子石滑坡体上碎石土地基未浸水和浸水时地基承载力.结果表明:浸水后碎石土黏聚力幅度下降较大,离散性大;内摩擦角变化相对比较稳定,且降幅不大.内摩擦角衰减系数η(4)主要分布在0.78～1.0之间;黏聚力的衰减系数ηc分布在0.4～0.8之间.平板载荷试...     

聚丙烯纤维加筋红黏土抗剪强度特性试验研究

通过三轴压缩试验,研究聚丙烯纤维对红黏土抗剪强度的影响规律。试验结果表明,在红黏土中掺入一定量的聚丙烯纤维,可以明显地提高其抗剪强度。纤维对红黏土的抗剪强度指标的影响主要体现在黏聚力上,而对内摩擦角的影响较小。黏聚力的提高幅度为15%~108%,而内摩擦角基本上在素土的内摩擦角上下波动;2‰纤维掺量被认为是"纤维最优掺量"。本文的研究成果可为纤维土路基加固提供依据。     

西安地铁盾构隧道含砂黄土地层渣土改良试验研究

为了解决西安地铁1号线二期工程张后区间下穿既有出入线段土压平衡盾构在砂层中掘进时,方向控制难度大、掘进速度慢、出渣困难、刀盘四周温度过高等问题,从渣土改良控制出发,采用室内试验与场试验结合的方法,通过泥浆黏度试验确定钠基膨润土泥浆最佳浓度和最佳膨化时间;通过常规室内土工试验,测定改良前后的砂土渗透系数、坍落度、内摩擦角和黏聚力,确定采用膨润土泥浆与砂土的体积比;结合实际工程,进一步优化改良渣土,确定最终的改良剂配比。     

饱和软黄土隧道围岩注浆加固参数研究

研究目的:饱和软黄土地层隧道围岩具有强度低、承载力差、抗变形能力弱等特性,因此对饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数展开研究具有重要意义。依托西安地铁4号线火车站站暗挖西安火车站工程,进行室内黄土力学性能和现场注浆试验,研究含水率对黄土强度特性的影响,分析黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理,并总结现场隧道围岩注浆加固参数。研究结论:(1)饱和软黄土的含水率降低,其强度呈线性增长,因此注浆后降低了原位土体的渗透性能以及提升土体的黏聚力,整体上提升土体的抗剪强度;(2)黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理:浆脉夹角近似120°,且高度不一致,长度有差别,在注浆压力逐渐增大的情况下,浆液在黄土体内会先后三次劈裂土体,形成劈裂缝并在其中进行扩散、填充,最终形成黄土劈裂注浆的"Y"型浆脉;(3)加固后的开挖面土体无侧限抗压强度达到0.6 MPa,周边土体加固区达到1.2 MPa,渗透系数≤10-6cm/s,含水率由原先的约30%下降至10%;(4)得出了在饱和软黄土地层中下穿火车站暗挖隧道WSS注浆所使用的配合比、注浆压力控制值、黄土地层下填充系数等参数,可为饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数的精细化设计提供必要的参考依据。     

肯尼亚蒙巴萨地区膨胀土特性试验与边坡防护研究

本文通过室内膨胀率试验和剪切试验,探究了肯尼亚蒙巴萨地区重塑膨胀土的膨胀特性和抗剪强度特性,分析了初始含水率、初始干密度及干湿循环效应对其特性的影响,并提出针对该地区膨胀土边坡防护工程的相关建议。研究表明:(1)随膨胀土初始干密度的增加,膨胀率呈线性关系增大,黏聚力呈指数关系增大;(2)随膨胀土初始含水率的增加,膨胀率呈分段线性关系降低,黏聚力和内摩擦角呈线性关系降低;(3)干湿循环效应使得土体黏聚力出现大幅度的衰减。     

地震荷载下土体应力分析与挡土墙土压力计算分析

地震荷载作用下,按现有规范采用拟静力法设计的挡土墙仍发生了各种破坏。为探索地震荷载下土中应力分布对于岩土抗震工程的作用,合理地进行挡土墙抗震设计,采用拟静力法对地震荷载进行描述,根据弹性力学理论并假设问题满足平面应变的条件下,推导地震荷载下土体主应力的大小和方向的计算公式。通过对该点Mohr应力圆的分析,给出挡土墙动土压力大小与土体裂缝深度计算方法。研究结论:(1)地震主动和被动土压力系数均随着内摩擦角的增大而增大;(2)黏聚力对地震主动土压力系数的大小无影响,对地震被动土压力系数的影响较小;(3)土体裂缝深度随内摩擦角和黏聚力的增加而增大。     

隧道洞周土体加固条件下压力拱分布规律试验研究

根据相似原理,选用中砂和铁丝作为试验材料,进行了洞周围岩未加固和加固条件下的模型试验。采用卸载支护压力模拟隧道开挖,利用铁丝模拟锚杆来加固隧道洞周土体。通过实测不同支护作用下洞周土体加固前后的径向和环向土压力,分析了土拱在不同支护作用下的变化规律,对比分析洞周土体加固对压力拱效应的影响。研究结果表明,洞周围岩的黏聚力、内摩擦角的增加使得压力拱的拱体范围增大至纯砂土条件下的1.3倍左右,并且提升了围岩的承载能力。     

水泥土渗透性及强度与冻胀性关系研究

为了揭示土中掺入水泥对冻胀特性的影响,本文对南京地区典型黏土和砂土掺入不同比例的水泥进行冻胀试验、变水头渗透试验和直接剪切试验.试验结果表明:水泥的掺入改变了土的力学性能,两种土质水泥土渗透系数均随水泥掺量的增加明显减小,内摩擦角和黏聚力均随水泥掺量增大而增大;冻胀率均随渗透系数减小而减小,随水泥土黏聚力和内摩擦角增大而减小;水泥的掺入可堵塞水分迁移的通道,从内部减弱水分迁移的动力,而且掺入水泥后改变了土体级配,增大土体强度,使土颗粒间结合力和抵抗土颗粒骨架变形能力增强,从而使最终冻胀率减小.     

水泥土渗透性及强度与冻胀性关系研究北大核心

为了揭示土中掺入水泥对冻胀特性的影响,本文对南京地区典型黏土和砂土掺入不同比例的水泥进行冻胀试验、变水头渗透试验和直接剪切试验。试验结果表明:水泥的掺入改变了土的力学性能,两种土质水泥土渗透系数均随水泥掺量的增加明显减小,内摩擦角和黏聚力均随水泥掺量增大而增大;冻胀率均随渗透系数减小而减小,随水泥土黏聚力和内摩擦角增大而减小;水泥的掺入可堵塞水分迁移的通道,从内部减弱水分迁移的动力,而且掺入水泥后改变了土体级配,增大土体强度,使土颗粒间结合力和抵抗土颗粒骨架变形能力增强,从而使最终冻胀率减小。     

单层土压密注浆压力及上抬力确定方法研究

考虑注浆过程中土体发生三维锥形剪切破坏,对单层土压密注浆压力及上抬力确定方法的进一步研究对工程实践具有特别明显的指导作用。采用球孔扩张模型和三维锥形剪切破坏模型来研究土体压密注浆加固的力学机理。将压密注浆过程视为理想土体中的球孔扩张问题,基于Mohr-Coulomb破坏准则,通过绕轴旋转将其破坏曲线改进为三维破坏模型,提出单层土压密注浆压力及上抬力的计算模型。并与其他计算结果进行对比,验证了本文方法的有效性。     

平顶山膨胀土工程性质试验研究

通过试验获得了河南省平顶山膨胀土原状土样的线缩率、膨胀率和膨胀力等性能参数;对重塑土样进行了不同压力、含水量和干密度条件下的膨胀率试验,膨胀力、渗透系数试验,及反映抗剪强度的黏聚力和内摩擦角试验,为研究平顶山膨胀土的变形和稳定性提供了基础资料。用粉煤灰对平顶山膨胀土进行改性处理,通过室内试验研究了不同掺量情况下土样的工程性质,结果表明:在处理到最佳状态时,改良土样仍具有弱膨胀性。     

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。     

海底隧道全断面注浆渗流场分析

围岩的注浆效果直接影响到海底隧道的施工安全。采用数值计算方法对固定水头的海底隧道在不同注浆圈厚度、注浆圈渗透系数以及排水方式下,隧道的涌水量和衬砌外水压力进行计算与分析。并将数值模拟的结果与轴对称解析解结果进行对比,结果表明:(1)不同的隧道防排水方式对衬砌外压有着明显的影响;(2)注浆圈的径向加固范围对隧道涌水量和衬砌外水压力产生一定的影响,但其效果并不明显;(3)注浆圈的渗透系数对隧道的涌水量和衬砌的外水压力有较大影响。     

浅埋大直径盾构隧道开挖面局部破坏的被动稳定性研究

浅埋盾构隧道施工时开挖面极易发生被动破坏，而大直径盾构隧道开挖面的被动破坏更为复杂。利用极限分析上限法建立浅埋大直径盾构隧道开挖面被动稳定性分析的二维破坏机制，该机制考虑了仓内土压梯形分布和仰拱上方处开挖面局部破坏的影响，并提出开挖面局部被动破坏时的极限支护压力上限解。通过对计算结果的参数分析发现，无黏性土的开挖面极限支护压力是土体有效内摩擦角φ^′和归一化无量纲参数埋深比C/D的函数，同时φ^′和C/D对开挖面局部被动破坏的起点位置存在影响；而黏性土的开挖面极限支护压力是φ^′和C/D以及有效黏聚力c^′的函数，但是有效黏聚力c^′对极限支护压力的影响要小于φ^′和C/D的影响。将本文与已有上限解进行对比，验证了本文所提上限解的有效性，结果表明，本文的上限解能够预测开挖面任意深度处的局部被动破坏的通解，而已有上限解只是假定开挖面发生全局被动破坏的特解。最后，结合实际工程验证上限解的合理性，该计算方法能够合理评价浅埋大直径盾构隧道开挖面的被动稳定性。     

WSS工法在下穿京密引水渠暗挖地铁施工中的应用

随着北京轨道交通昌平线建设的快速推进,在下穿京密引水渠暗挖隧道施工时,遇到饱和动态含水砂层,在该种地层中开挖施工隧道极易发生涌水和流砂等工程灾害。目前,在该种地层中施工隧道,通常采用明挖法、盾构法或冻结法等施工方法,施工效果一般,施工成本较高。而北京地铁昌平线下穿京密引水渠段采用暗挖法施工,地下水位高,如何有效止水并保证京密引水渠安全是工程顺利施工的关键,也是整条地铁线的一大技术攻关难题。基于此对止水工艺进行比选,结合昌平地铁下穿京密引水渠暗挖隧道施工情况,对饱和动态含水砂层中止水工艺进行对比研究,结论为:W SS二重管注浆+超前小导管注浆结合的注浆止水加固法可满足工程需要,实践证明施工效果良好。     

富水半砂半岩隧道下穿建筑物注浆技术数值模拟研究

青岛地铁3号线万年泉路站-李村站区间下穿多栋年代久远的建筑物。为保证下穿施工中建筑物的安全,研究了不同注浆方案对隧道开挖过程中地层应力及变形情况的影响。研究表明,注浆会导致注浆区地层参数的改变,通过数值模拟计算,着重分析了注浆区黏聚力和内摩擦角两个因素对加固效果的影响,采用适宜的注浆量可以增加注浆区的强度,但过大的注浆量对于减小地表及建筑物沉降的效果并不显著,且有可能造成地表及建筑物的隆起。     

佛山地铁2号线盾构穿越地层中砂土动力特性及改良方法

可液化砂土地层给盾构隧道的修建和正常运营带来极大危害。选取佛山市轨道交通2号线一期工程地层内的砂土进行了动三轴试验,研究砂土液化地层原状土的动力学特性及土体掺加超细水泥的改良效果。结果表明:在相同围压条件下,随着超细水泥掺量增加砂土的抗液化性能增强,动剪切模量比增大,最大阻尼比减小;对于同一土体,随着围压的增大,砂土的抗液化性能增强,动剪切模量比增大;掺加超细水泥对砂土具有较好的改良效果,掺加超细水泥400 kg/m3后改良土体的动黏聚力为7.6～9.4 kPa,动内摩擦角为1.45°～2.82°。     

牡蛎壳粉改良膨胀土的工程特性及微观机理研究

为探究固体废弃物牡蛎壳粉对膨胀土工程特性的改良效果,以广西宁明膨胀土为研究对象,对牡蛎壳粉掺量分别为0%,3%,6%,9%和12%的膨胀土开展一系列胀缩特性试验以及干湿循环条件下的直剪试验,并通过SEM试验分析了改良前后膨胀土的微观结构特征。试验结果表明：牡蛎壳粉可有效降低土体的胀缩性,提高土体的黏聚力。土体的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、膨胀力、线缩率等随牡蛎壳粉掺量增加而降低,在牡蛎壳粉掺量为9%时有稳定趋势。牡蛎壳粉掺量为9%时,土体黏聚力达到峰值;所有掺量土体的黏聚力均随干湿循环次数增加而降低,均在干湿循环4次时趋于稳定,且掺牡蛎壳粉土体黏聚力的降低幅度要低于未掺量土体;经历6次干湿循环后,牡蛎壳粉掺量为9%土体的黏聚力相对于未掺量土体增加了42.38%。土体内摩擦角的变化规律性不明显,但整体上掺牡蛎壳粉土体的内摩擦角大于未掺量土体。微观结果显示掺入牡蛎壳粉增强了土体的稳定性,减缓了膨胀土在经历干湿循环后裂隙、孔隙的发育。牡蛎壳粉对膨胀土胀缩特性、强度特性等具有一定的改性效果。研究结果为实现牡蛎壳粉改良膨胀土提供理论基础数据。