黄土隧道围岩含水率变化及拱架受力特征研究

为了研究黄土隧道围岩含水率和钢拱架应力在施工期间的变化规律,以在建银西高铁董志塬区上阁村隧道为例,采用现场监测方法,对黄土隧道围岩体积含水率变化规律和钢拱架受力特征进行分析研究。结果表明:黄土隧道围岩含水率在时间上呈先增长后平稳的两阶段变化,在空间上表现为拱顶和拱腰位置的含水率总体小于拱脚和仰拱底部的含水率;钢拱架应力在施工期内呈先非线性增大后出现波动最后趋于平稳的三阶段变化规律,在施工期内钢拱架对承受围岩压力、确保大断面黄土隧道围岩稳定性方面发挥着重要作用。建议对大断面黄土隧道在施工期内形成"勤测含水率、重视防排水、加强初支"的管理理念。     

太阳能制冷在多年冻土热稳定维护中的传热效果研究

确保多年冻土地基的长期热稳定仍然是当前冻土学科研究的重点和难点。科研人员长期致力于冻土工程关键技术的研究,研发了维护多年冻土地基热稳定的太阳能制冷技术及太阳能制冷装置,以太阳能热能为动力,实现制冷装置不分季节的全时段工作,特别是在暖季,能够有效阻止环境温度对多年冻土地基的热侵蚀。现场试验研究表明:采用该技术及制冷装置后,年均地温较天然年均地温有较大幅度的降低,降温幅度为-2.23~-3.9℃,且呈逐年增大的趋势;多年冻土的上限埋深由2.0 m抬升至1.5 m;季节活动层中的制冷影响半径由0.76m扩大至2.56m,多年冻土层中的制冷影响半径最大达到了3.95 m;实际制冷量为所需估算制冷量的2.27倍。总体上,采用维护冻土地基热稳定的太阳能制冷技术及其制冷装置后,季节活动层和多年冻土层的温度大幅度降低,上限埋深明显抬升,有效地维护了多年冻土的热稳定,具有较大的研究价值和应用前景。     

红黏土隧道围岩含水率变化及变形特征分析

银西高速铁路庆阳隧道洞身主要围岩为红黏土。本文通过现场监测,对庆阳隧道从初期支护开始近2个月内围岩含水率、钢拱架应力及围岩变形的变化规律进行分析。结果表明:红黏土隧道围岩含水率、钢拱架应力和围岩变形先增大而后趋于稳定;含水率和钢拱架应力的增长波动期一般为2～4周,围岩变形增长期一般为2周;含水率趋于稳定后拱顶和拱腰处围岩含水率明显小于拱脚和仰拱处;增长期围岩变形线性增大,变形基本稳定后拱顶沉降大于水平收敛;钢拱架承受围岩压力,对确保红黏土隧道围岩的稳定起着重要作用。     

兰新二线新疆段戈壁土地基沉降预测分析

新疆戈壁土地基由于特殊土工特性,地基沉降预测是关键性的技术难题,根据兰新二线新疆段DK1335试验段地基沉降观测数据,应用双曲线法、三点法、Asaoka法对戈壁土地基进行了沉降预测,分析评价这些方法在戈壁土地基沉降预测的适用性。     

黄土地区公铁涵洞病害特征及其差异性对比研究

为了对比研究黄土地区铁路涵洞和公路涵洞出现的病害特征及其差异性,以青海省境内黄土区的高等级公路408座涵洞和兰西铁路59座涵洞为调查实例,对其病害类型、发育特征等进行统计分析。结果表明:青海东部黄土地区高等级公路涵洞出现的病害类型主要有8类,分别是涵洞下沉、涵顶路面开裂、翼墙沉降开裂或倾斜错位、涵节错位或填缝脱落、基础开裂、内部积水淤塞、进出口积水淤塞、涵背填土塌陷等。相对于公路涵洞病害,青海东部黄土地区兰西铁路涵洞病害类型比较单一,出现的病害类型主要是涵洞内部积水和进出口积水等。发育程度以轻微居多,中等病害的比例很小,严重病害的比例极其少有,基本没有出现涵顶路(轨)面开裂或沉降的情况。公铁涵洞病害差异性是由涵洞结构自身特征、荷载及受力特征、地基岩土体特性、施工因素、管养模式等综合因素导致的,应对公铁涵洞病害类型及其发育程度的划分标准区别对待,同时应考虑特殊岩土体地基特性的影响。     

3种常用地基处理方法在黄土区高铁地基中的适用性研究

对分别采用柱锤冲扩桩、挤密桩和强夯处理的湿陷性黄土区高铁路基试验段地基开展堆载预压沉降变形观测及持续浸水试验,研究这3种地基处理方法在高速铁路建设中的适用性。结果表明:3种方法处理后的地基总沉降均主要来源于地基处理深度以下;柱锤冲扩桩和挤密桩处理的地基分别在堆载预压3个月和6个月时的剩余沉降量便可满足高铁对路基的沉降控制要求,而强夯处理的地基至堆载预压258d时的剩余沉降量仍然未能满足要求;3种地基处理方法均能较好控制持续浸水条件下地基处理深度范围内的沉降变形。可见,柱锤冲扩桩和挤密桩2种地基处理方法对沉降的控制效果好,适用于黄土区高铁的地基处理,并建议柱锤冲扩桩和挤密桩2种地基处理方法分别在下陷深度不超过20和15m的湿陷性黄土场地使用;强夯结合CFG桩的地基处理方法在湿陷黄土下限深度小于6m的场地使用。     

应用半导体制冷技术维护多年冻土区地基热稳定性试验研究

针对多年冻土区普通热棒在暖季难以维护路基热稳定性的技术缺陷,首次将半导体制冷技术应用于维护多年冻土地基热稳定性。在风火山多年冻土区试验场地开展了半导体与普通热棒制冷技术制冷效果的对比试验,分析2016年12月和2017年4—9月间天然地温、热棒、半导体制冷装置在0~6.0 m深度内的温度变化情况。研究结果表明:半导体制冷装置侧壁温度较天然地温在寒季低2.21~5.48℃,在暖季低0.81~3.80℃;半导体制冷装置较热棒在寒季低0.13~0.92℃,在暖季低1.16~2.06℃。半导体制冷装置比普通热棒能更有效地降低地层温度,减小冻融层厚度,增加地基冷储量,有效维护地基热稳定性。     

银西高铁宁夏段荒漠化特征及肥水状态研究

通过银西高铁宁夏段近5年的气象资料,从降雨量、蒸发量、月均温度、极值风速等方面进行分析研究,结果显示:宁夏段干燥度为4.4～6.7,全年最大温差达到34 ℃,极值风速达到20.8 m/s,整体表现为荒漠化加剧的特征;选取该段高铁路基中6个试验段,对其土壤的含水率、pH值及土壤养分进行现场监测试验研究,结果表明:该区域土壤表现为低含水量、高盐碱、低氮等特征。为下一步边坡生态防护工程提出了选择耐寒抗旱性较强的乔灌木作为高铁路基边坡绿色植物的科学合理的建议, 银西高铁边坡生态防护工程研究取得了阶段性的成果。     

多年冻土区路桥过渡段变形整治措施研究

针对青藏铁路K1297+055路桥过渡段多年冻土区路基沉降变形，通过现场调查、理论分析及室内试验，分析了路桥过渡段病害产生的成因，采用在桥台台背回填片石的技术措施，并对变形和地温进行监测。结果表明：实施整治措施后的最终沉降量为14.7～15.8 mm，达到规范要求，且地层多年冻土上限较措施前减小约1.5 m，有效提高了路基整体稳定性。