不同浸水方式对黄土地铁隧道变形影响研究

以兰州地铁1号线拱星墩~焦家湾区间暗挖黄土隧道工程为背景,利用MIDAS-GTS软件,采用密模修正法,针对自上而下浸水(地表积水入渗)型、自下而上浸水(地下水位抬升)型2种模型分别建立有限元数值模型,模拟隧道2种浸水方式对隧道变形的影响。研究结果表明:浸水方式的不同并没有改变地面最终沉降量。2种浸水方式地表沉降均发生突变,"自下而上"的浸水方式地表沉降发展速率更快,深层黄土的湿陷更具危险性、更不利于地铁隧道的沉降监测预警及防控。     

红层软岩地区高速铁路深路堑基底变形规律研究

挖方高边坡基底随时间持续上拱变形如果超出铁路路基设计规范的限值,会严重影响列车的舒适性和安全性。为研究西南地区泥岩夹砂岩挖方高边坡基底持续上拱变形机理,使用FLAC3D软件对挖方高边坡进行弹塑性和黏弹塑性数值计算,并尝试从软岩流变的角度分析挖方高边坡施工完后基底持续上拱变形的规律。研究结果表明:在不考虑流变的弹塑性分析中,挖方高边坡具有明显的边坡开挖效应(卸荷效应),竖向应力随着边坡开挖深度的增加而减小,导致竖向变形逐渐增大,应力变化越大竖向变形也越大;在流变分析中,由于开始阶段的岩体应力调整,基底下一定深度出现竖向压缩变形,随着应力稳定,发生持续上拱非线性变形,并在5年后达到稳定;在流变计算中,由于基底下剪应力与水平应力均有所大幅度增加,基底下各深度的竖向变形小于弹塑性计算的变形,采用泥岩流变计算模型能较好的模拟并解释依托工程案例中挖方路基持续上拱变形现象。     

高含水量黄土隧道CRD施工过程变形分析

为了确保施工安全,为高含水量黄土隧道施工提供准确及时的隧道变化情况,现以宝兰客运专线上某高含水量黄土隧道为工程背景,首先对隧道CRD开挖过程进行有限元数值模拟,然后通过现场监测数据,研究了拱顶下沉、周边位移等参数随时间变化的规律及分布特征,并且分别对现场实测数据进行了回归分析.结果表明:拱顶下沉、周边位移时程曲线都是呈阶梯形,比较符合隧道CRD开挖的一般规律;通过回归分析可知幂函数的相关系数最大;通过有限元数值模拟可知竖向的位移主要集中在拱顶、右拱肩和仰拱以下的竖直区域,周边位移主要集中在拱腰与拱脚附近,并且模拟计算结果与实测结果基本吻合.     

宝兰客专兰州段泥岩软化特性的微观研究

针对西北地区广为分布的黄土地层泥岩,结合宝兰客专上庄隧道工程,通过X射线衍射、扫描电子显微镜以及岩石的物理水理性质试验等手段测定该泥岩地球化学成分、微观构造、矿物成分和物理水理性质,研究黄土地层泥岩软化过程中的变化规律。研究表明,该泥岩中金属元素的含量较多,导致泥岩的颜色较深,且其中矿物成分主要为石英、方解石及斜长石,占总矿物含量的77%,而蒙脱石含量为0,仅含有少许伊利石和高岭石;天然状态下泥岩含有较多的黏土颗粒,这些黏土颗粒间主要是面对面接触或点对面接触,在水的作用下,颗粒间的连接逐渐被破坏,导致岩石内部构造损坏,使得泥岩产生软化现象;化学成分及室内试验结果均表明,该泥岩几乎没有膨胀性,但是具有一定的崩解性。     

高铁泥岩隧道仰拱底鼓变形研究现状及关键科学问题探讨

我国高铁建设的规模和数量、尤其是高铁隧道的总量已稳居世界首位,高铁基础设施的安全性、稳定性和耐久性成为具有重要现实和长远意义的重大课题.考虑到我国泥岩地层分布广泛,高铁泥岩隧道数量众多且近年来出现不少仰拱底鼓变形等病害,着重从隧道仰拱底鼓变形机理与控制对策、泥岩工程地质特性与水-岩反应、泥岩隧道及围岩变形控制、隧道结构受力特点、隧道结构与工程研究方法等方面进行全面调研总结,并据此提出若干关键科学问题,亦即:高速铁路泥岩隧道仰拱基底围岩变异的复杂性、仰拱底鼓对上部轨道结构的量化影响和基于仰拱基底围岩变异的高速铁路隧道结构耐久性预测、评价及控制;并提出了初步的研究思路和方法,以期为提高我国高铁泥岩隧道的基础理论研究、设计建造和运维管理的技术水平提供有益的参考.     

兰州Q4黄土力学性质的各向异性初探

采用室内固结和直剪试验方法,对兰州Q4黄土分别在水平向和垂直向进行了压缩性、抗剪强度和变形参数的比较研究,以期说明取样的方向性对黄土力学性质的影响.研究结果表明:兰州Q4黄土力学性质呈现较为显著的各向异性,在法向应力较低时,显得尤为明显,随法向应力增高,差异性相对减小.对承受垂直向荷栽的地基基础等工程类型而言,用垂直向试样所获得的试验值是合理且偏于安全的,但对于边坡和隧道与地下结构等工程,则应考虑黄土强度参数和变形参数的各向异性.     

三峡库区周期性库水位变化对抗滑桩加固效果非饱和流固耦合分析

三峡库区内广泛发育的滑坡等地质灾害在水库运行水位周期性波动条件下会发生复活乃至失稳。抗滑桩是其中应用广泛、效果良好的防治措施之一。抗滑桩在库水位周期性波动条件下对滑坡的治理加固效果及其自身的变形受力特征是较为重要但研究尚少的问题。采用非饱和岩土本构关系,考虑在库水位周期性波动条件下滑坡体处于饱和-非饱和周期性变化时的流固耦合效应,采用有限元法对设置抗滑桩前后库区某滑坡的位移和稳定状态进行模拟,并分析了抗滑桩内力及其桩顶位移随库水位变化的特征。研究结果表明,抗滑桩对滑坡的水平位移控制效果较为显著,安全系数最少能提高到2以上。在库水位运行的一个周期内,抗滑桩加固滑坡的安全系数变化幅度不超过5.4 %,而抗滑桩内力及桩顶位移不超过10.4 %。滑坡最小安全系数和抗滑桩最大受力出现在最高水位时,其变化趋势与水位变化趋势较为一致。     

大断面黄土隧道洞口段地震动力特性研究

黄土山岭地区的隧道开挖破坏了原有边坡内部的平衡状态。在地震动荷载作用下,隧道洞口段及边坡都可能受到严重破坏,也会反映出不同的动力特性和变形特征。首先通过大型振动台对边坡坡度为60°坡脚进洞工况进行试验,然后利用Midas-GTS有限元软件对边坡坡度为60°不同高程进洞的工况进行了数值模拟分析。结果表明:坡顶加速度随着进洞高程的增大而增大,同种波形和输入方向,输入峰值加速度增大,加速度放大效应减小,出现放大效应趋于饱和现象;隧道洞口段最大主应力先增大后减小,仰拱大于拱顶,一般在距洞口15 m达到峰值,50 m后趋于平稳;试验中坡顶出现拉剪破坏,隧道衬砌与上部土体自振频率不同导致的错动形成竖向裂缝,两侧坡脚处出现横向裂缝且发展速度较快,坡面整体发生破坏,震陷滑塌现象很明显且大块土体整体滑落,有隧道一侧滑塌破坏程度大于纯边坡一侧;应力最大值断面距洞口42 cm,是2.33倍的隧道最大跨径,最大加速度多出现在距洞口约3.89~4.06倍隧道跨径处;由于临空面的存在,洞口段具有明显的动力放大效应,各监测点位移都有一个略微增大再减小的过程,最大值出现在距洞口60 m处,因此大断面黄土隧道的抗震设防长度取5倍隧道洞径较为合适;相较于振动台试验,数值模拟数结果偏大,但是可以较好地反映出加速度和土压力的基本变化规律。     

城市地下工程施工技术在我国的现状、分类和发展

21世纪中国的城市化进程对城市地下空间的开发利用带来了空前的机遇和挑战,城市地铁建设尤其是施工技术将是其中最重要的课题之一。文章分析了目前我国城市地下工程施工方法的现状;重点讨论了应用于不同施工方法中的施工辅助技术,即岩土加固技术、防水技术、信息技术和环保技术;对城市地下工程施工技术进行了分类;展望了未来我国城市地下工程施工技术的发展趋势。     

千枚岩弃渣用作路基填料的水稳定性试验研究

研究了兰渝铁路清水隧道穿越的千枚岩的物理化学性质、击实特性、击实试样的耐崩解性。指出该种千枚岩应属于泥质变质岩类,击实后的试样具有较好的级配,但颗粒明显变细;虽然击实样的膨胀性较弱,但耐崩解性差,崩解速度较快。综合判断该种千枚岩弃渣不宜直接作为铁路路基填料。