大型内河沉管隧道基础灌砂模型试验及效果检测技术研究

对某大型内河沉管隧道基础灌砂足尺模型试验进行详细阐述,应用冲击映像法、全波场无损检测法相结合的方式对试验模型中不同工况下灌砂前、灌砂过程中以及灌砂后的效果进行测试,对模型试验中不同工况下各项测试数据及结果进行系统分析,对沉管隧道基础灌砂工艺与灌砂效果进行评价。此外,介绍该大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场监测内容及具体实施方法,基于先期施工各管段基础灌砂现场监测、潜水探摸及管段后续沉降监测结果,对大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场检测及处理技术进行系统的研究。主要研究结论如下： 1）冲击映像法可以监测砂积盘的生成及发展过程,可以较准确地判断灌砂填充状况和快速检测混凝土底板下部灌砂填充状态,是沉管隧道基础灌砂效果评价的有力手段,是动态把握灌砂过程、实时追踪施工过程的砂液变化的有力手段。2）已施工管段现场沉降量观测结果显示,沉管隧道E1-E6各管段已灌砂基础的承载力均满足设计要求,证明冲击映像法可以作为沉管隧道基础灌砂检测评定方法。     

公路桥涵台背回填中粗砂相对密实度的质量评定方法研究

根据公路桥涵台背回填砂的相对密实度与砂层沉降之间的关系,提出了回填砂的相对密实度是否符合要求的标准值,借助回填砂的相对密实度与轻便触探锤击数之间的经验关系。构建了桥涵台背填砂相对密实度的质量评定方法,为公路桥涵台背填砂的施工质量控制提供了一个可行的方法。‘     

上海市外环沉管隧道基础处理技术研究

该文主要介绍了沉管隧道基础处理的方法,包括先铺法（刮铺法、桩基法）和后铺法（灌砂法、喷砂法、砂流法、注浆法、灌囊法）,着重讲述了压砂法原理及在上海市外环沉管隧道基础处理中的试验内容。以广州珠江沉管隧道基础处理为例,确定沉管隧道基础压砂材料配合比中水泥熟料的掺量,并提出以抗液化安全系数指标为灌砂施工的质量检测的评定依据。     

沉管隧道基础灌砂管底压力的监测试验研究

为确保沉管隧道的工程质量,对沉管隧道基础灌砂施工进行实时监测十分必要。通过沉管隧道等比例灌砂模型试验,探索一种新的基础灌砂施工的实时监测方法--基于管底压力监测系统及其分析方法,并对不同工况下灌砂过程中管底压力的变化状况进行研究。研究表明： 1）最先灌砂孔在灌砂过程中不同方位同间距的底板压力呈现完全类似的变化规律,底板压力呈波浪型起伏而逐渐增大,该变化对应砂积盘的形成与消散状况; 2）结合观察窗的观测结果,可确定砂积盘扩展的压力门槛值; 3）先期灌砂孔对后期灌砂孔的底板压力影响明显,致使其不同方位底板压力变化更大、更复杂,后期灌砂砂积盘形成的压力大于前期灌砂砂积盘所形成的压力。     

层状地基中水平受荷桩-土相互作用试验

为了深入研究侧向受荷桩的承载特性及抵抗变形的能力,结合实际工程中天然土体的成层特性,开展了侧向受荷桩的室内模型试验,研究了不同粒径土层厚度及相对密实度对桩土相互动态耦合作用的影响,并结合PIV图像技术,分析了桩周土体位移场的发展趋势,为水平受荷桩的设计提供了理论依据。试验结果表明：①土体刚度与较小粒径土层的厚度呈正相关关系,而较大粒径砂土层厚的增加则对整个桩土体系的刚度产生了弱化作用;②当桩顶位移相同时,随着较小粒径砂土层厚的增大以及相对密实度的提高,土抗力随之增大,在深度为5~6倍桩径范围内达到最大值,且相对密实度对土抗力的影响更大;③水平受荷桩的桩前和桩后砂土表面均形成了一个纺锤形的位移影响区域,且此区域与水平加载方向的最大夹角随土层条件和相对密实度的变化很小,其值均为45°左右;④在相同的桩顶荷载下,砂土相对密实度的增大约束了桩体的运动趋势,使得桩体的水平位移减小,例如,当桩顶荷载均为30 N,密实度为0.5时桩前砂土的最大位移影响范围比密实度为0.3时普遍减少了约1倍桩径的距离;⑤桩身弯矩值随着较小粒径土层厚度的增大而增大,最大弯矩约出现在0.15 m深度（5倍桩径）处;随着砂土相对密实度的提高,桩身弯矩也逐渐增大,最大弯矩所在的位置逐渐上移。     

自密实高强混凝土的配制原理和配合比设计方法研究

该文研究了自密实高强混凝土配合比设计方法.首先针对自密实高强混凝土的工作性能要求,着重探讨分析自密实混凝土配合比设计的主要参数选择,然后根据"最大堆积密实度原理",提出基于该原理的自密实高强混凝土配合比设计的四层体系设计法.自密实混凝土在钢管混凝土系杆拱桥中的应用成果表明,四层体系设计方法具有理论基础,符合实际工程的需要,简便可行.     

填砂密实度的钢筋贯入法与环刀法对比试验

论证了采用钢筋贯入法评定填砂密实度的优点;对钢筋贯入度和环刀法进行对比试验,找到了确定填砂的干密度和钢筋贯入度之间关系的方法,使采用钢筋贯入度试验检测砂的密实度时,评定结果更为科学。     

南昌红谷隧道沉管灌砂基础施工技术

以南昌红谷沉管隧道为例,建立物模灌砂试验,实践表明砂水比1∶8～1∶12、水泥熟料掺量6%、灌砂压力控制在0.1～0.15 MPa,砂积盘半径能达到7.5～8 m。综合灌砂量、压力监测、水下探摸、管内测量4种监测方式,并利用全波场无损检测法和冲击映像法相结合的方式进行灌砂过程监测及其充填效果综合评价,得出结论： 中孔以扩散半径达到7.5～8 m及充盈度≥65%为终孔指标,边孔以扩散半径达到7.5～8 m及溢砂与前一孔溢砂融合为终孔指标,进而指导砂泵压力及停泵时间;通过合理配置灌砂设备及选择优质灌砂料,并分析灌砂施工中出现的问题及解决对策,E1-E6管段基础灌砂完成后,管段沉降值均在可控范围内,表明沉管管段灌砂基础质量可靠。     

四川西北地区砂卵石土的直剪试验研究

通过对大粒径砂卵石土进行直剪试验,研究分析了不同密实度、含水量和粒径大小对砂卵石土抗剪强度指标的影响。结果表明,砂卵石土的抗剪强度指标随着密实度的增大而增大,当增加到一定程度后趋于稳定;含水量对其影响甚微;随着粒径的增大,抗剪强度指标迅速提高。试验结果对四川西北地区砂卵石土的工程设计和施工具有参考价值。     

冲击映像法在沉管隧道基础灌砂监测中的应用

在沉管隧道工程中,采用无损检测技术对基础灌砂施工效果实施实时、经济、有效的监测,是施工监测必须要解决的难题。本文结合南昌红谷隧道监测实例,系统地介绍了冲击映像法在基础灌砂施工中的应用情况,包括测线布设、数据采集、分析与评定方法、监测结果以及相关的结论与施工建议。监测结果表明： 冲击映像法能够对基础灌砂效果进行实时有效地评判,是一种新的基础灌砂施工监测与灌砂效果评价方法。     

砂率和水胶比对CRTS Ⅲ型板式无砟轨道填充层自密实混凝土性能的影响

为了解砂率和水胶比对CRTS III型板式无砟轨道填充层混凝土性能的影响，设计制备了9组C40自密实混凝土进行对比试验，研究不同砂率和水胶比条件下混凝土间隙通过性及抗离析性的变化规律。结果表明:填充层C40自密实混凝土的最佳砂率为50%；当砂率处于50%左右，水胶比为0.33~0.37时，填充层自密实混凝土性能达到最优，且满足CRTS III型板式无砟轨道所需的间隙通过性与抗离析性要求。     

基于砾钢渣+橡胶颗粒的新型填料动剪切模量与阻尼比特性试验

为了解决固体废弃物循环利用问题，提出将废旧轮胎橡胶颗粒掺入废弃钢渣中形成新型土工填料。为了了解该新型填料的动力特性，采用共振柱试验对基于钢渣+橡胶颗粒的新型土工填料的动剪切模量和阻尼比特性开展研究。首先分析围压与橡胶颗粒含量对新型填料动剪切模量和阻尼比的影响，试验结果表明：动剪切模量和阻尼比与剪应变的关系类似传统土类，动剪切模量随着剪应变的增大而减小，阻尼比则随着剪应变的增加而增大，变化曲线趋势基本一致；新型填料的动剪切模量随着钢渣含量的减少和橡胶颗粒含量的增加而逐渐减小，橡胶颗粒含量达到20%时，动剪切模量与剪应变的关系曲线低缓显著，新型填料中橡胶颗粒不宜掺入太多。然后，基于Hardin-drnevich双曲线模型建立新型填料的动力特性理论模型，Hardin-drnevich双曲线模型能够较好地模拟新型填料动剪切模量归一化的数据，并对新型填料参考剪应变随橡胶含量的变化趋势进行了预测。最后，将新型填料的最大动剪切模量与纯钢渣、南京砂和福建标准砂的最大动剪切模量进行比较。分析结果表明：新型填料的橡胶颗粒含量不宜超出15%，这种新型填料动剪切模量适中，阻尼比较大，具有较好的抗震减震能力，能够替代砂土成为一种回填材料。     

玄武岩机制砂制备C50混凝土配比正交试验研究

以云南省杨柳至宣威高速公路项目2标段K33+400～K43+020段主线工程为依托,通过改造设备和工序生产得到石粉含量、颗粒级配等符合要求的机制砂;基于正交试验理论,通过室内试验测得不同机制砂掺量、钢渣掺量、粉煤灰掺量、水胶比及砂率下的C50混凝土7,28天抗压强度及其坍落度和扩展度,并通过理论分析研究5种因素对玄武岩...     

土压平衡盾构全断面富水砂层带压进舱地层气密性封堵及其检测技术

富水砂层与黏性土地层等普通地层相比,其孔隙率大、渗透性强、含水量大,在此类地层中带压进舱作业的难点是地层气密性封堵难度大。在高压环境中,为了尽量减小气体的逃逸,以西安地铁3号线土压平衡盾构在全断面富水砂层中成功带压进舱为依据,通过采用盾体外部膨润土泥浆封堵、掌子面用高效能泥浆形成泥膜封堵、盾尾采用加大同步注浆量和盾尾油脂注入等方法,以及一系列气密性检测等措施,成功进行了带压进舱作业,并得出土压平衡盾构全断面富水砂层气密性封堵的方法及气密性合格的判定方法。     

风积沙压缩特性的影响因素试验研究

为探究干密度、含水率及含泥量三因素对风积沙压缩特性的影响,通过单轴固结仪,分别对不同初始干密度、含水率及含泥量的风积沙试样进行室内侧限压缩试验,进而得到风积沙压缩模量和压缩系数在不同条件下的变化规律,并采用统计学方法分析各因素对风积沙压缩性能的影响。结果表明:风积沙具有低压缩性;干密度、含水率及含泥量三因素对风积沙的压缩性能有非常显著的影响;干密度和含水率两因素之间存在交互作用,这一作用对试验指标的影响也非常显著。     

盾构隧道接缝漏损诱发水土流失模型试验及离散元分析

盾构隧道接缝漏损是诱发地面塌陷的主要因素,掌控水土流失发展规律是规避地面塌陷风险的基础和前提。基于临界漏缝宽度,针对不同漏缝位置、不同覆土深度、不同上覆水位高度进行砂土沉降规律及孔隙水压力变化规律影响因素的模型试验分析,并设计一套渗流示踪装置探究渗流场的分布情况及其流线轨迹变化规律。试验结果表明：距离漏缝竖向距离越近的砂层沉降越明显,坍塌范围由隧道漏缝周围逐渐向上扩散至地表,砂层位置越高,沉降槽越宽,由深“V”形态、浅“V”形态向“高斯曲线形态”发展。漏缝越靠近拱底,砂土表面沉降越小,孔隙水压力消散值越小;覆土深度越高,砂土沉降越小,扰动范围越窄,孔隙水压力消散值越大;上覆水位高度越高,砂土沉降越大,扰动范围越宽,孔隙水压力消散值越大。示踪流线为一系列圆弧线,5条流线均向漏缝位置流动,距离漏缝较远处水的流动速度慢,导致流线变长,示踪流线向下发展将加速贯通至漏缝流线形成。此外,通过构建隧道-砂土离散元数值模型,对渗流侵蚀过程中的砂土成拱效应及位移演变规律进行分析,揭示了盾构隧道周围砂土颗粒迁移及损失对周围环境的细观尺度影响。离散元分析表明：在接缝未发生漏损时,没有产生渗流侵蚀通道,接缝周...     

沙漠公路路堤输沙性能风洞试验

引用风沙环境流场理论,分析了路堤断面对流场的影响以及风向对路堤输沙性能的影响。采用风沙环境风洞试验方法,推导出路堤阻沙性能指数与流场速度、路堤边坡坡度、路堤高度的多因素数学模型。结果表明:路堤阻沙性能指数与流场速度呈幂函数变化,与路堤边坡坡度呈负指数变化,与路堤高度呈指数变化和直线变化。     

泥浆悬浮砂粒能力分层测定试验研究

为实现泥浆悬浮砂粒能力的量化分析,提出一种分层测定方法,选取12%、15%和18%3种质量分数的试验泥浆,通过自行设计的分层取样装置进行试验研究,获取不同泥浆质量分数、沉降时间和砂粒粒径条件下的10个深度分段的砂粒质量分布,分析各参数影响下的砂粒沉降变化规律。结果表明:1)该分层测定方法可较好地获取不同深度分段的砂粒质量,弥补现有测定方法只能获取底层砂粒沉降质量的不足;2)试验所采用的3种质量分数的泥浆对0.1 mm以上粒径的砂粒悬浮能力均较差。根据砂粒沉降曲线分布特征,提出一种用于判别泥浆悬浮砂粒能力的方法,即砂粒沉降曲线越平缓,各层质量差异性越小,底层质量无明显拐点,不同沉降时间曲线越紧密,则泥浆悬浮砂粒能力越强。     

泥浆搅拌墙对砂层密封效果的室内试验研究

软土地基在真空预压处理时需要对周边土层进行密封处理，如遇砂层，其密封效果往往欠佳，为考察不同类型的泥浆搅拌墙对砂层的密封效果，进行了室内试验研究:在不同颗粒组成的砂中分别掺入泥浆、膨润土和水泥三种密封材料进行渗透试验及物理力学试验，定量给出了密封效果最佳的掺入比参数。     

风积砂路基回弹模量研究

通过风积砂路基大型试槽试验,研究了不同压实度、不同含水量对砂基回弹模量的影响,发现风积砂路基的回弹模量与压实度有相关性很好的三次多项式关系,而受水的影响极小;通过大量试验分析,提出了风积砂路基回弹模量建议值。