使用电阻率层析成像技术分析溶洞上覆土层赋水特征

使用电阻率层析成像技术得到电阻率层析剖面,并将其转换成含水率剖面,以便于分析溶洞上覆土层含水率随时间和空间的变化情况。通过含水率剖面研究,发现基岩面(破碎的溶洞顶板)附近地下水活动较为活跃,是溶洞上覆土层受到侵蚀甚至形成土洞的主要原因。地表水在红粘土层中的下渗明显不均匀,集中于若干条带状区域,主要是由于其中存在侵蚀形成的裂隙。在砂砾土层中,地表水渗入和侵蚀溶洞上覆土层的速度也更快,产生的危害更为严重。在相同的降水条件下,溶洞上覆砂砾土层中的细粒土更容易被其中快速活动的地下水侵蚀,且更容易产生塌陷。     

膨胀土地基浸水膨胀变形模型试验研究

通过10 m×2.5 m×4.1 m(长宽高)的大型模型试验,研究了深层浸水条件下膨胀土地基膨胀变形和含水率变化规律,进行了含水率、表面隆起、深层隆起等测试。试验结果表明,土体干密度和上覆荷载对膨胀变形和含水率变化影响较大,土体含水率的变化可分为起始、突变、稳定3个阶段;上覆荷载越大,土体表面隆起越小,表明上覆荷载能有效抑制膨胀土膨胀变形;膨胀土地基可划分为压密区、中性区和膨胀区3个变形特征区,或3个区的组合,变形区的高度不仅与外加压力值有关,且与基础大小和形状有关。研究结果对膨胀土路基的设计和施工具有重要的理论和工程实际意义。     

无损检测方法在长余高速公路地质勘察中的应用

以长余高速公路K1097+100~K1097+860软土地基路段为研究对象,综合运用了地质钻探、高密度电阻率法、地质雷达和PANDA2贯入触探试验等研究方法,对试验路段的地层分布、地基强度等进行详细勘察。研究数据表明,地质钻探、高密度电阻率法、地质雷达和PANDA2贯入触探试验等研究方法所得的软土层分布结果基本一致,试验路段存在较厚的淤泥质软土层。该层土体含水率大,电阻率小,雷达波震荡强烈、振幅值较大,土体强度较小。高密度电阻率法、地质雷达和PANDA2贯入触探试验作为勘探新技术,能够快速、有效、连续获得地下介质信息,均适用于我国东北寒冷地区的软土地基勘察,具有很好的应用和推广价值。     

细粒土路基平衡密度状态分析

为掌握细粒土路基的平衡密度状态及其变化原因，统计分析9条高速公路路床顶部的压实度和含水率检测资料，对3条黄泛区高速公路路基的压实度、含水率以及1条高速公路的路基模量进行全断面深度检测，并开展非饱和细粒土的湿化试验和弹性恢复试验。现场实测发现：在役路基除了实测含水率较最佳含水率有0~13.8%的增加外，相应的压实度出现了0~10%的线性衰减；其中，路床区、上路堤以及受水位波动影响较大的路基底部的压实度降低十分明显，而下路堤上部区域压实度基本维持不变甚至有所增大；路基压实度的变化与土的含水率密切相关。非饱和土三轴试验结果表明：土体湿化过程中，吸水导致体积膨胀和压实度衰减；当路床土吸湿至平衡湿度（含水率为18%）时，土体压实度降低5.07%。弹性恢复试验结果表明：压实路基土因变形恢复导致路基密度衰减；低含水率、高压实度和低上覆荷载条件下的弹性恢复较大，压实路床土弹性恢复导致的压实度降低值最大为0.5%；综合湿化和弹性恢复结果来看，两者占黄泛区路床区压实度衰减总量（约7%）的79.6%；此外，路基剪切模量的原位实测值较相同物理状态下的室内重塑土结果平均高出了60.64%，表明运营多年的高速公路路基土具有一定的结构性。因此，既有路基的评价应该同时考虑路基湿度增加、密度降低以及土体结构性等综合因素。     

桂林红黏土的失水收缩变形特征研究

失水收缩是土体发生开裂的原因之一。以桂林红黏土为研究对象,开展了室内自然蒸发条件下干密度ρd=1.3 g/cm3的无侧限收缩试验。试验结果表明:桂林红黏土土体失水收缩经历了未收缩、正常收缩、残余收缩和零收缩4个阶段;在正常收缩和残余收缩阶段,土体含水率处于19%～31%,随着土中水分蒸发,含水率逐渐减小,土体发生收缩;在未收缩和零收缩阶段,土体体积形变不受含水率减小的影响;当土体含水率处于31%～41%时,土体不发生收缩;当土体含水率处于41%时,从开始失水那一刻即可认为其处于非饱和状态。     

含水率影响下粉质黏土边坡失稳预警研究

采用直接剪切试验和强度折减法，得出边坡安全系数与土体含水率的关系；通过三相并联电阻率模型和欧姆定律，推导出土体在环形电极下电流与含水率的关系；提出基于电流法的边坡失稳预警模型，并通过室内试验对该模型进行验证。试验结果表明:边坡土体的稳定性和导电性均与含水率有关。当含水率大于23.5 %，安全系数小于1.25时，试验值和理论值基本吻合，误差不超过5.0 %。     

延安马家湾多级古滑坡复活机理研究

黄河中游脆弱的生态环境及黄土特殊的结构,造就了大量的滑坡发生,因各种因素的影响,大量的古滑坡出现复活,直接威胁着人居及财产安全。通过野外地质调查、勘察、野外监测、土工试验及数值模拟的方法,分析了马家湾古滑坡的复活机理。结果表明：滑坡体上部土体含水率小于粉质黏土层(滑动面附近)土体含水率。水分在该坡体入渗的最大影响深度为1.5 m(1.0 m内土壤含水率变化波动最大)。滑坡形成后坡体上裂缝的存在,在降雨作用下改变了滑坡体空隙水压力分布状态,水体在裂缝及滑坡前缘不断地积水,改变了土体含水率及抗剪强度,致使一级滑坡发生滑动,一级滑坡的滑动降低了二、三级滑坡坡脚抗滑力,最终古滑坡牵引式的滑动、整体复活。     

湿喷桩强度的含水率及土层影响分析

为研究土层及含水率变化对湿喷桩强度的影响,以连盐高速盐城段湿喷桩复合地基为研究背景,通过室内模型试验和理论分析,主要分析了土层和含水率的变化对湿喷桩成桩质量的影响。选取2种代表性的土进行了室内模拟试验,通过对湿喷桩单轴抗压强度的对比分析,得到以下结论:粘土层中湿喷桩强度高于粉土层中湿喷桩的强度,主要原因是粘土层中水泥浆液与土体颗粒和水体发生了更强的离子交换和团粒化作用及硬凝反应;土的含水率对湿喷桩强度有显著影响,且存在一最优含水率,在该含水率下,湿喷桩强度显著提高。研究结果可为分析湿喷桩在不同含水率和土层下的强度特性提供依据。     

桥址区岩溶发育特征的指标分析

岩溶发育情况对于桥梁基础方案的确定十分重要.覆盖型岩溶和埋藏型岩溶,由于埋藏于地下,加强对钻孔中溶洞的分析,对于查明桥址区岩溶的特征有重要的指导意义.根据湖南省某高速公路大桥逐桩钻探48个钻孔的成果,详细分析了钻孔中灰岩面起伏、溶洞顶板高程、溶洞底板高程、溶洞顶板和灰岩面的距离、溶洞底板和灰岩面的距离、钻孔中溶洞总高度...     

闽南砂性填料土水特征曲线的滤纸法试验研究

针对闽南地区典型砂性土填料，采用滤纸法试验测定滤纸含水率与平衡土体含水率，根据滤纸率定方程计算出土体基质吸力；进而采用三种数学模型拟合试验数据，选取最适合的V-G模型拟合得到其基质吸力的土水特征曲线。研究表明:同一干密度下，基质吸力随体积含水率下降而增大，初始增速缓慢，但随着含水率减小，基质吸力显著增大。由于闽南地区砂性土填料持水能力较弱，在设计时可考虑基质吸力引起的附加剪切强度以增大地基承载力，维持边坡稳定性。     

公路黄土洞穴灾害与水土流失研究

通过野外调查对公路黄土洞穴水土流失机理进行研究．结果表明：路堑边坡洞穴侵蚀的主要原因是由于地形因素的改变;路基、路面洞穴侵蚀的主要原因是其特殊的汇水作用;路基边坡洞穴侵蚀的主要原因是施工过程中产生的大量填土或弃土的特殊土性所致。黄土高原公路黄土洞穴分布规律表明,洞穴侵蚀程度由西北向东南逐渐减轻。     

武汉地区岩溶发育特征及地铁工程中岩溶处理

以武汉地铁岩溶专项勘察资料和地铁工程中岩溶处理案例为依据,采用综合统计方法分析岩溶发育特征和规律,总结地铁车站、区间隧道穿越岩溶区时的处理方法。研究表明武汉地区岩溶为浅层岩溶,主要在岩面以下0~15 m范围发育,表现为溶洞、溶沟、溶槽,钻孔遇洞率约50%,线岩溶率约6%,溶洞埋置越深填充率越低。岩溶区主要分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ3种地质结构类型并对应高、中、低3种岩溶塌陷风险区。根据岩溶地质结构类型分类总结武汉地铁建设中采取的注浆填充、岩层注浆帷幕、土层隔离、旋喷加固及围护结构入岩等处理措施。     

路基土湿度动态变化的测试方法

为研究路基土湿度的动态变化特征,通过设置试验路段,进行了室内模拟试验和现场测试,对路基土含水量的变化进行了研究。根据试验数据建立了重塑土体积含水量、饱和含水量与张力的关系式,预估了土的含水量,并利用建立好的土回弹模量和土含水量的模型,进而预估了土的回弹模量的动态变化特征。结果表明,土张力与含水量之间具有较好的相关性,预估值和实测值相差不到10%,具有较高的精度。因此,采用张力计测试土张力并反演路基土的含水量是可行的,若再提高张力计的测试精度,可以更准确地获得路基土湿度的动态变化特征,并对路基的设计具有重要的指导作用。     

昆明新机场工程土洞分布规律及成因机制分析

土洞是昆明新机场的主要工程地质问题之一。通过地质测绘、高密度电法和钻探手段,探测出工程区土洞132个,其中有部分已出现塌陷现象。论文对土洞的分布规律及其成因机制进行了分析,结果表明,场地总体稳定,适宜机场建设。     

西南地区土洞易发高发区特征及形成机理研究

结合WN，WL，LG三个国家重点工程，对西南地区土洞易发高发区地形地貌特征，覆盖层沉积、岩性、粒组、固结、力学等特征，下伏岩溶发育规律、强度特征，土洞形成机理、控制因素与防控措施进行了深入研究。结果表明:西南地区土洞易发高发区为岩溶强发育的冲洪积粉质黏土堆积区，土洞主要由地表水入渗潜蚀作用形成，其发育规模、频率受岩溶发育程度、地形地貌、覆盖层粒组特征、渗透性、地表水及降雨等因素控制。施工中针对性的采取地表排水、减小土体渗透系数、提高地基强度等综合处理措施，可对土洞进行有效的防控。     

路堤下伏溶洞受力模式和变形破坏的数值模拟

为进一步揭示溶洞的受力模式和变形破坏过程,根据勘察结果建立考虑地层分布、溶洞形状、溶洞位置等因素的模型,模拟路堤分层填筑的过程,采用力法、强度折减法分析溶洞受力模式及其对破坏的影响。通过预埋钻孔多点位移计监测路堤填筑过程中溶洞及其上覆土层的变形破坏过程,并建立数值模型重现其破坏过程。根据应力状态和Hoek-Brown强度包络线,将破坏形式划分为张拉破坏、拉伸剪切破坏和压缩剪切破坏,并分析顶板倾角和洞穴形状对破坏形式、变形及稳定性的影响。基于抗弯理论,推导路堤容许填筑高度的解析解,并根据地应力和拱效应进行修正。结果表明：弯拉应力在拱效应和地应力的挤压作用下减弱,导致溶洞顶板进入剪切塑性状态,而非拉伸塑性状态;由于未能考虑拱效应和地应力的挤压作用,以往按照简支梁假设计算的弯拉应力结果偏大;矩形溶洞的顶板受力状态以拉剪为主,而椭圆形溶洞的顶板由于拱效应受力状态主要为压剪,实际形状溶洞的稳定性介于二者之间;顶板倾角（25°以内）对变形和稳定性影响不明显,但溶洞顶板的受力模式由压剪变为拉剪;为防止岩溶失稳,应控制路堤填筑高度,但现行规范中厚跨比大于0.8的规定过于保守,抗弯估算法优于厚跨比评价法,但仍偏保守,考虑地应力和拱效应的修正抗弯估算法最接近工程实际和数值计算结果。     

细粒土界限含水率液、塑限联合测定自动化方案的分析与探讨

为解决现行细粒土界限含水率液、塑限联合测定法效率低下和试验流程难以自动化的难题,通过对现行液、塑限联合测定法试验原理的扩展应用进行讨论,得出无论是对烘干土还是天然土试样进行液、塑限联合测定,都可通过监测土膏调制过程中水的增量求得各级土膏含水率,而无需对各级土膏采用烘干法逐级测试含水率的结论,并给出了试样干、湿2 种状态下求解各级土膏含水率的计算方法;以此为基础,结合昆明轨道交通4 号线岩土勘察获取的大量细粒土液、塑限联合测定试验操作的计时观察结果,对现行试验方法系统功能进行优化分析,进而得出界限含水率试验的优化流程。该流程人工操作时长可减少75%,完成单组试样界限含水率测试所需时长􀰐t 可由16. 5 h 缩减为6. 5 h。根据优化试验流程和试验方法特征,提出液、塑限闭式联测法这一自动化实现方案,并对其试验应用条件进行初步讨论。     

水热耦合作用下季节冻土边坡降雨入渗规律及入渗机理

为研究春融期降雨工况下季节冻土边坡水热迁移规律及降雨入渗机理,选取季节冻土区高速公路路堤边坡为研究对象,基于非饱和冻土水热迁移耦合模型结合降雨入渗边界条件,提出了降雨入渗条件下冻土边坡水热耦合理论与数值计算方法,并通过COMSOL有限元仿真软件对冻土边坡降雨入渗过程进行计算,分析不同降雨强度、初始含水率对冻土边坡体积含...     

季节性冰冻地区公路边坡侵蚀破坏模式

针对季节性冰冻地区的路基边坡冻融滑坍破坏现象,分析了公路边坡破坏的各种侵蚀模式和影响因素。采用坡面流拖曳力法、坡面流量法等对坡面水力学特征进行研究,测算坡面冲刷临界坡度值,分析临界坡度与冲刷量之间的关系;同时采用有效应力法研究了冻融作用下的边坡安全稳定性。结果表明：季节性冰冻地区粘性土最大冲刷强度对应的临界坡度与目前常用的坡度值很接近或交叉,为减少水土流失,建议放缓土质边坡;边坡土体冻结前含水质量分数和融化后抗剪强度下降幅度是影响冻融滑坍破坏的主要因素,建议在设计中要考虑冲刷和冻融因素,并对特殊土质边坡进行相应的物理力学指标检测和稳定性验算。