深埋大断面黄土隧道初期支护受力特征分析

为避免初期支护局部破坏对深埋黄土隧道安全产生危害，依托甘肃省境内早胜3号隧道施工开展深埋大断面黄土隧道初期支护受力规律的现场试验研究。通过埋设振弦式传感器对围岩与初期支护接触压力、喷射混凝土应变、钢拱架应变、相邻钢拱架间作用力进行监测，同时建立模拟隧道施工的有限元计算模型，分析得到初期支护内力分布特点。结果表明： 1) 初期支护受力随时间表现出迅速增长—缓慢增长—逐渐稳定的特点，曲线在二次衬砌闭合12 d后基本稳定； 2)应力空间分布上部大下部小，偏压特性明显，荷载理论计算值偏小； 3) 拱顶及边墙区域为初期支护薄弱部位，需采取措施并加强监控量测； 4)数值计算表明锚杆末端轴力较小，设计中可考虑适当缩短锚杆长度。     

黄土沟壑区湿软路基沉降预测模型

为合理考虑路基沉降预测时诸多影响因素的不确定性与随机性,提出基于神经网络范例推理的路基沉降预测模型。以同类工程的成功经验为基础,建立了基于神经网络的沉降范例检索模型,在范例相似度计算中,引入归一化效用函数,通过神经网络的学习,建立当前沉降范例与沉降源范例之间的相似关系,最终实现当前沉降范例的沉降预测。对黄土沟壑区湿软路基沉降预测结果表明,该模型具有较高的预测准确性,预测值与实测值绝对误差小于10%。     

黄土路堑边坡剥落病害发育规律研究

黄土边坡剥落病害威胁公路的安全,破坏公路边坡的生态环境。依据大量野外实际调查所获取的资料,对黄土地区黄土边坡剥落的分布特征及其特点进行了深入研究发现,黄土边坡剥落病害的发育与黄土边坡的极限坡率、边坡倾向、坡体黄土的粒度成分及含盐量、坡体土性及坡型相关。探讨了各因素对黄土边坡剥落病害发育的规律,研究结果可为黄土地区公路工程选线、勘察与设计提供依据。     

基于VOSviewer的隧道工程领域研究进展知识图谱分析

随着基础设施建设力度的不断加大，隧道工程建设得到了空前发展。利用文献可视化软件VOSviewer对CNKI中收录的2001—2020年学术期刊进行统计，分析了近些年该领域文献发表数量、热点关键词等信息，并构建了关键词及作者机构结构图谱。结果表明： 1）从发文数量来看，近20年，隧道工程领域发文数量持续增长，大致经历了缓慢增长、增长和快速增长3个阶段； 2）隧道工程领域的研究大多以团队的形式参与研究，研究团队中通常有部分研究者发文数量占到了绝对领先，这些研究者一般也是研究团队核心； 3）可视化聚类分析结果得出目前隧道工程领域的研究热点主要集中在施工技术、特殊岩土和不良地质、稳定性分析、隧道类型、风险控制及动力分析等研究方向； 4）今后高精度勘探、机械化施工、隧道防排水体系、衬砌结构开裂、不良地质灾害预测、智能化建造等将成为新的关注方向。     

冻融作用下水分迁移对压实黄土强度影响的宏微观试验研究

在季节性冻土区，冻融作用下土体的水分迁移及其伴生现象会诱发黄土路基发生病害，探明冻融作用下水分迁移对压实黄土强度的影响及其机制，对于黄土地区路基工程冻融病害防治非常必要。采用大尺寸设备对洛川黄土开展单向冻结-双向融化作用下的冻融循环试验，对土体温度场、水分场均加以监测，并在此基础上进行直剪试验和电镜扫描试验。结果表明：土体温度场在每级负温作用下50 h达到稳定，单向冻结完成后冻结深度为46 cm；含水量在冻结区增加，在未冻结区减小，土体融化后水分回迁但回迁量小于冻结时的迁移量；土体剪切强度与含水量分布沿土体轴向呈现出较强的一致性，冻融后土体强度随含水量增加而降低，临界冻结锋面处强度劣化效应最明显；随着冻融循环次数的增大，土体孔隙面积和分形维数均表现为增加，其中微、小孔隙减少，中、大孔隙增加，冻融循环7次后土体微结构基本趋于稳定，土体强度与孔隙面积成反比例关系；土体在冻-融过程中，冻结区水分的显著增加是造成土体强度衰减、孔隙增多的重要原因。     

煤矸石料击实特性试验研究

针对枣庄矿区煤矸石料应用现状,取样进行了不同粗颗粒含量、不同击实功等情况下的击实试验研究,并进行了击实煤矸石料的CBR试验、回弹模量试验研究.结果表明,煤矸石的干密度随着粗颗粒含量、击实功的增加而增加;击实煤矸石料的CBR值满足规范的要求;粗粒料的掺入有利于提高煤矸石料路基的承载能力;煤矸石料的回弹模量随击实功的增加而增加;击实后浸水破碎率明显比击实破碎率幅度小;击实功是保证煤矸石材料填筑路基稳定性的关键因素.总的来说,枣庄矿区煤矸石填料强度高,水稳性较好,适合路堤填筑施工.     

冻融循环对阳曲隧道黄土强度影响对比试验研究

为了研究冻融环境对黄土强度的影响,以山西阳曲1号公路隧道不同含水量的黄土为研究对象,设计冻融循环次数和含水量变化的对比试验,通过进行冻融前后的直接剪切试验,获得含水量不同的黄土经过不同次数冻融循环后的强度变动规律。结果表明： 原状土样和重塑土样在含水量变大的过程中,抗剪强度与黏聚力均在减小,内摩擦角基本保持稳定,但原状土样的抗剪强度与黏聚力始终高于同含水量的重塑土样。在含水量较高的情况下进行冻融试验,发现黄土干密度变化非常明显,此现象表明影响黄土冻胀劣化的主要因素是含水率的大小,黄土中水分含量越大劣化征象越显著。     

基于遗传算法与边界元理论的声屏障优化

针对由高速铁路、高速公路等引起的交通噪声,运用成本效益分析法对声屏障的组合结构形式进行优化,并进行模型试验。结果表明:声功率插入损失随着声屏障高度的增加而增大,当声屏障高度达到2.8 m时,其效益价值比达到最大;复合型声屏障内外侧均出现插入损失极值区,优化后的复合型声屏障插入损失比吸声型声屏障高2 dB(A);T形折壁型声屏障降噪效果优于直壁型声屏障,其插入损失比直壁型声屏障高1.1 dB(A)。试验实测声屏障的插入损失分布规律与理论计算基本一致,复合型声屏障实测插入损失较最大值偏离1.3 dB(A),离散程度为1.89%,T形声屏障实测插入损失较最大值偏离1.6 dB(A),离散程度为2.28%。     

含水率差异对膨胀性红黏土隧道施工力学行为的影响

膨胀性红黏土因其特殊的水敏性,使得自身遇水膨胀,是造成隧道围岩失稳的重要原因。 为建立含水率与膨胀率的关系,从 而明确含水率变化对大断面膨胀性红黏土隧道及支护结构受力变形的影响,以银西高铁庆阳膨胀性红黏土隧道为研究背景,通过 现场监测确定围岩含水率波动范围;结合室内试验建立含水率与膨胀性和抗剪强度的对应关系;将土体含水率变化条件下的膨胀 关系同材料受热膨胀特性进行联系,利用ABAQUS内置的温度应力场模拟湿度应力场,分析不同含水率作用下隧道围岩压力、衬砌 结构内力与变形量值的重分布规律。 结果表明: 开挖后不同含水率最终趋于饱和时,随着初始含水率的降低,围岩及支护结构受 力增大,仰拱与拱脚处相对位移提高,拱顶、拱腰与边墙处相对位移降低,整体安全系数逐渐降低;对开挖后洞周平均含水率20.7% 而言,最终趋于饱和时围岩压力安全系数为2.2,衬砌安全系数为1.1,围岩相对位移为0.97%;相比于围岩压力和衬砌结构受力, 含水率变化对洞周围岩变形影响最大;基于特殊地质情况,建议将隧道预留变形量提至150~180 mm。     

冻结速度对冻融黄土物理力学性质的影响

将冻结速度分别设定为3.33、1.67、1.11、0.83℃·h-1,在封闭条件下对不同含水率土样进行冻融循环,测试了不同冻结速度时土样的含水率、干密度、液塑限、抗剪强度及压缩性,分析了冻结速度对冻融黄土物理力学性质的影响规律.试验结果表明:经过冻融循环后,试样含水率普遍较初始含水率大,随着冻结速度的增大,含水率的增幅呈降低趋势;当含水率较低时,冻结速度对试样干密度影响较小,当含水率较高时,随着冻结速度的增大,试样干密度降低;土样液限随着冻结速度的增大呈增大趋势,塑限无明显变化;粘聚力随着冻结速度的增大总体呈增大趋势,内摩擦角随冻结速度的变化规律与试样含水率密切相关;冻融后黄土的压缩性较未冻结土样强,且随着冻结速度的增大,土样的压缩模量增大.