张吉怀高速铁路深路堑边坡失稳机理及治理措施北大核心

张吉怀(张家界—吉首—怀化)高速铁路某深路堑施工过程中出现坡顶开裂错动、环形裂缝、桩孔护壁开裂等变形迹象,通过地质调绘、钻探、地表及深部位移监测等手段,查明坡体地质特征,获取滑面信息,并结合施工现状采取了针对性工程处理措施。结果表明:工程区为炭质页岩地层,风化层厚,受区域断裂带影响,岩体破碎,属劣质岩边坡;地质条件软弱、降雨影响、施工扰动是产生工程滑坡的主要诱因;边坡存在类均质体圆弧滑动和顺弱风化层顶面深层滑动两种破坏模式;通过采取刷方卸载+支挡加固+综合防排水综合处理措施,经评价边坡安全稳定。     

红层泥岩加卸载力学特性与能量演化机制

为研究红层泥岩的力学特性和能量演化规律，基于5种不同围压梯度（200、250、300、350、400 kPa）及轴压与围压不等速率的应力路径，以四川遂宁地区红层泥岩为例开展了室内循环加卸载试验，得到围压效应对红层泥岩力学特性、总应变能密度、弹性应变能密度、耗散能密度的影响，以及应力-应变与能量之间的演化规律.研究结果表明：从初始加卸载至试验结束，轴向应力输入的总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度总体呈先增大后减小的“正态分布”形式；在峰前阶段，弹性应变能密度与耗散能密度间的差值会随着循环加卸载次数的增加而增大；围压的侧限作用提高了试样承载能力，总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度随着围压的增大而增大；在峰后阶段，当围压≤300 kPa时，耗散能密度低于弹性应变能密度，而围压>300 kPa时，耗散能密度高于弹性应变能密度，围压增大会进一步抑制试样破坏后弹性应变能密度的释放；相同围压下，随着干湿循环次数的增加，干燥、饱和状态下的抗压强度和弹性应变能密度均呈负相关关系；相同干湿循环次数，干燥状态的抗压强度和弹性应变能密度比饱和状态高，呈正相关关系.     

旋挖钻在海底管道沟槽疏浚工程中的应用

为解决东非某港新建离岸式油码头工程中海底管道沟槽开挖遇到硬岩层问题，进行了凿岩棒凿岩、反铲挖掘、水下炸礁等常规工艺的研究和比较，采用旋挖钻机辅助抓斗挖泥船进行硬岩挖除的处理方案，不需调遣绞吸船等专业船舶。结果表明：旋挖钻引孔后的硬岩层抓斗挖泥船可以顺利抓挖，工效及成本得到很好控制，可为类似工程提供参考。     

高速铁路地基泥岩膨胀变形计算方法及应用研究

泥岩地区高铁地基膨胀变形病害问题突出，而目前针对结构的膨胀变形计算分析方法相对匮乏，为此提出基于热力学理论的泥岩膨胀变形湿度场理论。以西北某高速铁路地基膨胀病害工点处泥岩为研究对象，在明确泥岩吸水膨胀体变与吸水率线性关系的基础上，以热力学中吸热膨胀方程为原型，将泥岩的吸水率、线膨胀系数及渗透系数类比为稳态分析中物体的温度、热膨胀系数及导热系数，同时对泥岩中水的渗透方程和吸水膨胀方程进行推导，提出适用于高速铁路泥岩地基的膨胀变形计算方法，并通过室内试验和典型工点处长期变形监测数据对计算方法进行验证。结果表明：该方法充分考虑了泥岩的吸水膨胀特性，室内试验获得的标准样膨胀体变与计算值最大误差仅为4.3%。结合确定的渗透系数、渗透深度以及降水情况，运用该方法能够预测膨胀岩地区高速铁路地基的膨胀变形趋势，明确轨道结构的上拱变形量，可为泥岩地区高速铁路前期设计以及后期养护维修提供依据。     

疏浚工程中珊瑚礁碎块管道输送临界流速数值研究

以疏浚过程中珊瑚礁碎块在管道内固液两相流的运动规律为背景,通过建立流固耦合数值分析模型,研究珊瑚礁碎块密度、粒径以及浆体浓度对水平管道输送过程中固体颗粒的动力特性。结果表明:珊瑚礁碎块密度与粒径越小、浆体浓度越大,碎块颗粒的临界流速越小;珊瑚礁碎块密度与粒径越大、浆体浓度越小,碎块颗粒需要的临界流速就越大。基于数值计算结果,拟合珊瑚礁碎块临界流速计算公式,并利用数值计算结果对该公式进行验证,其平均误差在15%以内。     

固结压力对泥岩填料孔隙分布及土水特征曲线的影响

为研究固结压力对泥岩填料孔隙分布以及土水特征曲线（SWCC）的影响，以非饱和泥岩填料为研究对象，采用压汞试验分析不同固结压力作用下的土体微观孔隙分布，探究孔隙随荷载的演变规律，并结合毛细原理提出基于压汞实验计算SWCC的方法。结果表明：土体中收缩孔隙的存在使得进-退汞曲线表现出显著的滞回性，且瓶颈效应使得压汞试验中土体小孔隙分布密度偏大，大孔隙分布密度偏小；选择分形曲线的转折点作为泥岩填料孔隙划分界限，可将其孔隙划分为5个部分，孔隙含量的变化以大中孔隙体积被压缩为主，小微和超微孔隙几乎不受固结压力的影响；干密度为1.5 g·cm—3时不同固结压力作用下的土水特征曲线可采用对数曲线表示。     

某砂泥岩互层缓倾长大顺层边坡稳定性分析

宜宾志诚港港区大道为长大顺层边坡，岩体为砂泥岩互层，岩层倾角16°,其稳定性问题和处治措施对于港区建设尤为重要。针对施工中发现的边坡变形破坏特征，结合地质调绘、钻探、孔内电视、室内试验、邻近工程经验等，对边坡破坏机理以及稳定性进行了分析。分析结果表明，软硬岩互层、不利的顺层地质结构、坡体自重应力、层间结构面性质差、坡脚开挖及降水等因素是诱发该砂泥岩互层缓倾长大顺层边坡失稳的主要原因。采用抗滑支挡措施处理后，该边坡稳定性得以保证。     

高压缩淤泥质土层的钻孔灌注桩施工关键技术

通过采用反循环钻孔灌注桩施工工艺,确定合理的钻速、泥浆密度等参数,并结合施工过程钢筋笼工艺的改进,有效解决了在流塑状高压缩淤泥质土层中采用传统工艺进行灌注桩施工所遇到的难题,高质量完成了桩基施工.     

张吉怀铁路古阳隧道炭质页岩弃渣自燃机理及治理研究

张吉怀铁路古阳隧道渣场在初期堆积后发生了自燃现象，为研究其自燃机理并对渣场进行彻底整治，消除渣场自燃对周边环境的不良影响，通过现场勘查、实验测试、理论分析等方法，对古阳隧道渣场渣样的自燃倾向及矿物成分、渣场自燃形成机理进行分析，确定最终整治方案。数据表明，该渣场自燃等级为Ⅱ类，硫化铁硫Sp.ad为1.70%～3.88%,样品空气干燥基固定碳FCad为5.14%～9.61%,烧失量为10.04%～10.62%;黄铁矿通过表面吸氧氧化释放大量的热量，热量聚积温度持续升高达到着火温度T_s后渣场发生自燃。根据研究成果，确定了古阳隧道渣场“整平封闭、隔氧隔水”的治理思路。渣场整平后铺0.3 m厚生石灰，然后覆盖一层1.5 m厚黏土，最上层覆盖0.5 m种植土，渣场表面采用“撒草籽+栽植灌木”的方式防护。     

压实全风化红层泥岩填料力学特性及其影响因素

将全风化红层泥岩压实后用作高速铁路路基填料可以有效缓解西南地区优质填料缺乏的现状，但前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律尚不明确。为此，采用一维膨胀试验、直剪试验及压汞试验，研究前期变形路径对压实全风化红层泥岩填料力学特性的影响规律，并揭示其影响机理。结果表明：压实全风化红层泥岩填料在浸水后的膨胀变形可分为初次膨胀、二次膨胀及变形稳定3个阶段，初始干密度越大、初始含水率越低、竖向荷载越小，膨胀率和二次变形系数越大；初始状态相同时，膨胀-固结路径下压实全风化红层泥岩填料的膨胀率和膨胀力大于固结-膨胀路径下的；前期变形路径对抗剪强度的影响较小，但固结-膨胀路径下填料应力-位移曲线由软化向硬化的过渡较膨胀-固结路径表现出明显的滞后性；固结-膨胀路径下压实全风化红层泥岩填料特征孔径比膨胀-固结路径下的分布密度更低、数量更少。