莲株高速全风化花岗岩路基填料改良试验研究

为研究全风化花岗岩及其水泥改良土的工程特性,以莲株高速升级改造工程沿线的全风化花岗岩土样为基础,对掺加0%、4%、6%、8%这4种不同掺量的水泥进行改良,进行了全风化花岗岩改良土的界限含水率、击实、CBR、抗剪强度和刚度试验,分析其工程特性。试验结果表明:未改良的全风化花岗岩仅满足下路堤(93区)填筑的要求;经过水泥改良的全风化花岗岩,不同压实度下的CBR值均获得提升,经过4%水泥处理的改良土满足上路堤(94区)的填筑要求,经过8%水泥处理的改良土可以用于填筑路基的各个部位;改良土的粘聚力、内摩擦角、回弹模量随着水泥用量的增大而不断增大,但内摩擦角增加不明显;随着含水率的提高,改良土的粘聚力逐渐降低,内摩擦角和回弹模量则呈先提高后降低的趋势,且都在最佳含水率附近获得峰值。     

隧道群整体安全系数计算方法与应用分析

为解决地下相邻多隧道和多洞室的整体稳定性评价这一难题,吸收边坡强度折减有限元的优点,提出了基于强度折减技术的相邻隧道群的整体安全系数求解方法.该方法采用Mohr-Coulomb屈服准则,以洞间等效塑性应变贯通作为隧道群整体失稳的临界判据.洞群整体安全系数计算是通过搜索折减系数F,将岩土材料的力学强度参数(粘聚力c和内摩擦角ψ)按F值折减代人数值计算中,使计算模型的隧道洞间正好出现明显的贯通性等效塑性应变来实现.陕西牛角坪分离式双洞隧道按该法进行整体安全系数计算表明,该方法可以便捷客观地获得隧道群结构的整体安全系数,极大地方便了多洞结构的稳定性评价和开挖与支护设计优化.     

季冻区路基土抗剪强度指标变化规律研究

对试验路路基土进行室内不同条件下的快剪试验,分析含水率、压实度和冻融循环次数对3种不同类型土体抗剪强度指标的影响。结果表明:冻融循环作用能够使土体粘聚力降低,内摩擦角增大,其中粉质粘土的粘聚力受冻融作用影响最大,且各类土内摩擦角值在冻融作用下的增幅不大,经过6次冻融循环后,各类土体的抗剪强度指标趋于稳定;随着压实度的增加,各类土粘聚力和内摩擦角值都有不同程度的增加,且压实度对砂性土粘聚力和低液限粘土内摩擦角的影响最为明显;随着含水率的增加,土体粘聚力和内摩擦角都会降低,且粉质粘土的粘聚力和内摩擦角受含水率的影响最大。     

Unwedge程序在隧道围岩块体稳定性及敏感性分析中的应用

岩层被不同的结构面切割,在进行隧道开挖时,临空面与结构面组合,可形成不稳定结构体,使岩块变得可动。该文应用基于块体理论开发的Unwedge程序,较好地预测了某水工隧道围岩块体的稳定性,为隧道的开挖提供了建议。通过对影响隧道围岩稳定性因素的敏感性分析,得出在众多因素中,结构面内摩擦角、粘聚力及地下水位的影响较大;此外还得出了隧道轴线走向、倾角与隧道围岩稳定性关系曲线图,对隧道选线具有实际指导意义。     

非标准试验条件下水泥改良膨胀土抗剪指标影响研究

膨胀土具有明显的吸水膨胀和失水收缩特性,常会造成公路工程建筑物基础的倾斜、变形、边坡的失稳坍塌以及开裂等等一系列工程危害,目前很多公路工程中都会遇到膨胀土问题,对于大面积的膨胀土需采用改良方法改良其不良特性。文章以水泥为改良材料,在标准条件下土工直剪试验的基础上,通过改变试验条件,重点研究在非标准条件下改良后的膨胀土抗剪强度指标的变化规律。研究发现:掺入水泥能显著提高膨胀土的粘聚力和内摩擦角,随着水泥掺量的递增,粘聚力有很大幅度的提高,但内摩擦角增幅不大。剪切速率越小,土体粘聚力越小,内摩擦角越大;剪切速率越大,土体粘聚力越大,内摩擦角越小。上覆荷载越小,土体的粘聚力越小,内摩擦角越大;上覆荷载越大,土体粘聚力越大,内摩擦角越小。掌握这一规律后可根据工程中土体实际情况并结合具体工程要求,确定最佳的水泥掺量以及在最不利条件下测出土体的抗剪强度指标,为工程的设计和施工提供更可靠的安全参数。     

冻融循环作用下石灰改良粘土抗剪强度衰减规律

为研究石灰改良粘土经冻融循环作用后抗剪强度的变化规律,对不同石灰掺量最佳含水量下的土体进行了试验研究.试验结果表明:掺灰剂量在8％以下时,土体随掺灰剂量的增大其粘聚力和内摩擦角逐渐增大,随着冻融循环的次数增加粘聚力逐渐减小,内摩擦角逐渐增大;经历第一次冻融循环后的粘聚力衰减幅度最大,经历6次冻融循环后其值逐渐趋于稳定,各级掺量下的石灰土经冻融后粘聚力衰减比例均小于素土;各压实度土体抗剪强度指标随冻融作用其变化规律基本相同,土体压实度越大,粘聚力及内摩擦角变化率越小;掺灰剂量越大,粘聚力及内摩擦角变化率越小.     

高原富水冰碛隧道洞内坍塌成因与处置技术研究——以拉林铁路米林隧道为例

为了解高原富水冰碛地层的工程地质特性,剖析其隧道洞内坍塌的成因,探索其工程处治措施,以拉林铁路米林隧道为例,对上述3个方面进行深入研究,并提出施工注意事项。研究结果表明:1)高原富水冰碛地层透水性较好,低温易冻胀,抗剪强度随围岩含石量和密实度的增加而增大,随围岩细颗粒含量和含水率的增加而减小,地表水、地下水对冰碛地层围岩有较强的浸泡软化和迁移破坏作用;2)冰碛地层中细颗粒含量较高和地下水较为发育等因素相互作用导致围岩失稳,通常是造成富水冰碛地层隧道坍塌的原因;3)对于富水冰碛地层隧道坍塌处治,主要应做好回填碴体和围岩架空区注浆加固,设置安全护拱与塌腔排水系统,并采用合理的开挖和支护方式。     

含水量对压实粘土的变形及强度性能的影响

通过室内压缩试验和直剪试验,研究了含水量对压实粘土的压缩变形与抗剪强度的影响,并从土体结构与土中基质吸力变化两个方面分析了作用机理。试验表明:随压实含水量增大,粘土的压缩变形增加、抗剪强度降低;粘聚力随压实含水量增加并非单调变化,其曲线形式类似于“”形;内摩擦角随压实含水量增加,大体上是减小的。压实粘土浸水饱和后,压缩变形显著增加,抗剪强度和粘聚力则显著降低。且压实含水量越小的土体在其他条件相同时,因饱和引起的压缩变形、抗剪强度和粘聚力损失较大,内摩擦角受浸水饱和的影响较小。     

龙祖山隧道右线进口端浅埋软岩地段施工技术

通过对龙祖山隧道右线进口(上陵端)浅埋且为全风化花岗岩闪长岩地段,洞外采取护拱、钢花管注浆加固岩体,洞内采取多台阶短开挖、加强支护类型、系统砂浆锚杆变更为注浆锚管等施工技术,控制了全风化花岗岩闪长岩即粉土遇水崩解坍塌造成的地质病害,以及部分人工填土松散的坍塌,成功地开通了浅埋软岩地段。     

兰渝铁路盖家阴山滑坡稳定系数水敏性分析

以兰渝铁路盖家阴山滑坡为例,进行了滑带土大型直剪试验,讨论了滑带土的c,φ值随含水率变化规律.通过传递系数法进行了滑坡稳定系数对强度参数c,φ值和地下水位变幅的敏感性分析,结果表明:随着含水率的增加,内摩擦角φ基本呈线性减小,黏聚力c呈现先增加而后又逐渐变小的特征;滑带土黏聚力c每降低1 kPa,稳定性系数将减小0.01~0.02;内摩擦角φ每降低1°,稳定性系数将减小0.07~0.09;在降水和地震条件下,当水位变幅系数δ大于0.53时,滑坡体将会发生蠕滑变形,甚至是失稳滑动.     

纤维锚杆预加固在大断面隧道中的应用研究

岩土控制变形分析法(ADECO-RS)强调工作面前方超前核心围岩的稳定性,认为核心围岩的失稳是隧道塌方、失稳的诱导原因。该工法适用于低粘聚力的软弱地层、大断面开挖隧道,且采用纤维锚杆对超前核心围岩进行预加固是其主要的施工特点。本文以浏阳河隧道为背景,研究了不同加固参数对掌子面稳定性的影响,其结果成功用于浏阳河隧道河底段的施工。     

水泥浆液黏度对全风化花岗岩注浆加固效果的影响

水泥浆液是隧道与地下工程水害治理与地层加固的常用注浆材料。针对利用水灰比调节水泥浆液黏度的传统方法在注浆治理工程中存在的局限性,通过掺加2种外加剂实现了水灰比为1：1的水泥浆液的黏度和流动度在一定范围内动态可调。选取典型工程中遭遇的全风化花岗岩为被注介质,开展了注浆模拟试验,研究了不同黏度浆液在全风化花岗岩中的扩散规律,分析了浆液黏度对注浆加固效果的影响机制。研究结果表明：水泥浆液在被注介质中整体呈现劈裂扩散模式,随着浆液黏度的增大,主劈裂浆脉扩展形态由"三叉形"逐渐向"折线形"转变,主浆脉宽度变厚,被注介质的单轴抗压强度和抗剪强度不断提高;在水泥浆液黏度为24.6 s时,加固土体的单轴抗压强度提高了87%,内聚力和内摩擦角分别提升了220%和46.6%,内摩擦角与抗剪强度随浆液黏度的变化趋势基本一致,可见内摩擦角的提升可作为影响被注介质抗剪性能的关键指标;临近18.8 s的浆液黏度是浆脉扩展形态转变和被注介质强度增长速率变化的敏感黏度。研究成果可为全风化花岗岩及类似地层注浆治理工程中的注浆材料选型、黏度调控及加固效果评价提供技术参考。     

地下水对深埋软弱围岩隧道初期支护结构破坏及其控制措施研究

针对隧道施工期间砂质板岩、炭质千枚岩及绿泥石片岩等软弱围岩在地下水作用下发生软化、剥落、坍塌,继而引发支护变形侵限、喷射混凝土软化剥落、钢架扭曲失稳等灾害,以木寨岭公路隧道2号为依托工程,通过现场试验、监控量测等手段,分析地下水对深埋软弱围岩隧道初期支护结构失稳及破坏的影响,并提出了在地下水富集区,采用高强预应力锚索支护体系代替传统约束锚杆、环向注浆锚杆以及超前小导管注浆加固围岩的支护方法,降低了混凝土注浆压力及施工难度,避免因锚杆注浆不到位形成渗流通道而影响开挖围岩及初期支护强度,并通过采用高强预应力锚索加固措施,从而提高围岩自承能力及初期支护稳定性。     

隧道断层突水突泥前兆信息演化规律数值模拟研究

为研究隧道穿越断层突水突泥灾害发生机制,在分析渗流诱发断层突水突泥机制的基础上,依托江西永莲隧道断层破碎带突水突泥灾害工程实例,采用数值模拟方法,建立可模拟隧道动态开挖穿越断层带过程的有限元计算模型,分析隧道开挖过程中渗流场、应力场、隧道涌水量、塑性区分布等灾害前兆信息的演化规律。研究结果表明,当掌子面接近断层时,应力场、位移场、渗流场、塑性区分布等前兆信息均发生了突变。主要表现在： 1）应力集中现象达到最大,增幅接近1倍,高应力集中极易导致隧道施工至断层附近区域围岩失稳; 2）隧道围岩位移包括拱顶沉降与拱底隆起急剧性、突变性增大; 3）渗流速度急剧增大,地下水更容易向洞内渗透,地下水对围岩的蚀溃破坏作用加大; 4）围岩塑性区范围覆盖了整个洞周范围并且屈服深度有所增加; 5）隧道开挖接近断层时极易造成突水突泥灾害,施工中应积极采取有效的防控措施。     

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。     

干湿循环下吸附结合水对高液限土抗剪强度的影响

为确定高液限土发生浅层滑坡是否与干湿循环条件下吸附结合水能力变化有关,选取湖北安猇(安福寺-猇亭)一级公路高液限土为研究对象,通过扫描电镜、基本土性和直剪试验,利用容量瓶法测得不同干湿循环条件下土样吸附的结合水含量,用直剪法测得不同循环条件下土样粘聚力和内摩擦角的变化,采用塑限表征干湿循环对土样抗剪强度的衰减程度。结果表明,土样从干燥到完成吸附结合水的过程需15 d,随着干湿循环次数的增加,土样吸附结合水的含量逐渐下降,由最初的24.8%衰减到16.2%;不同干湿循环条件下,土样的粘聚力和内摩擦角逐渐下降,粘聚力衰减较明显;经过6次干湿循环后,边坡会发生浅层滑塌,实际情况也是如此,干湿循环通过影响吸附结合水的能力影响土样粘聚力,粘聚力降低是发生边坡失稳的主要原因。     

青岛海底隧道围岩应力场与渗流场相互作用数值模拟

青岛海底隧道工程海域段穿越断裂破碎带,岩体呈碎裂结构,岩质软硬不均。为对岩体渗流场与洞周围岩开挖二次应力场二者间进行相互作用分析,应用非线性有限元程序ABAQUS检算施工期海底隧道开挖和衬护结构施作后,围岩体渗流场与隧道开挖二次应力场间的相互作用,得出围岩体渗流场、应力场的分布规律、洞周围岩塑性区的分布和范围,为海底隧道工程提供设计、施工依据。     

植被根系固化公路花岗岩残积土力学特性研究

利用植被发达的根系对公路边坡进行加固是目前实现固化与绿化和谐统一的可行措施之一。为明确用于公路花岗岩残积土边坡物被根系特征与土壤抗剪强度之间的关系,对山麻杆(Alchornea davidii Franch)、野牡丹(Melastoma candidum D.Don)、铺地蜈蚣(Cotoneaster microphyllus Lindl.)和地稔(Melastoma dodecandrum)四种灌木根系特征进行定量分析。结果表明,山麻杆根长密度与根表面积密度均明显大于另外三种植被,各植被根系分布主要集中在0~10 cm土层中,随土层深度增大,不同植被根长密度与根表面积密度均呈减小趋势;不同植被根系对花岗岩残积土内摩擦角φ和粘聚力c均有较大提升,不同植被根系在0~30 cm地层中,内摩擦角φ和粘聚力c均表现为,山麻杆野牡丹地稔铺地蜈蚣裸地;随根长密度和根表面积密度增大,植被根系固化花岗岩残积土内摩擦角和粘聚力均逐渐增大,且内摩擦角与根长密度和根表面积密度呈对数关系,而粘聚力与根长密度和根表面积密度具有线性关系。     

某公路隧道塌方原因分析及处治方案研究

以某高速公路隧道塌方案例为依托,对该隧道塌方原因进行分析,并通过数值模拟手段分析软弱围岩隧道台阶法施工中台阶长度及下台阶开挖支护时机对隧道围岩稳定性的影响,分析结果表明:软弱围岩隧道台阶法施工中应采用短台阶法施工,下台阶开挖时应立即施作支护,以抑制洞周围岩变形及塑性区的发展,避免围岩失稳、崩塌。并结合工程情况,提出采用多循环管棚注浆方案通过塌方段,为类似工程提供参考。     

软岩力学参数对隧道力学特征响应的敏感性分析

围岩物理力学参数是隧道稳定的关键影响因素,为了解武当群片岩力学参数对隧道施工力学的作用效果,采用现场实测与数值计算相结合的方式,进行各力学参数(包括弹性模量E、泊松比μ、粘聚力c、内摩擦角ψ)对围岩初期衬砌力学特征的敏感性分析.结果表明:隧道洞周位移受E影响最大,其次为μ,且二者敏感度远大于c、ψ的敏感度;洞周偏应力对c、ψ的增减尤为敏感;参数对衬砌内力的敏感度从大到小依次是:E＞μ＞c＞ψ.该研究结果可为软岩隧道结构设计、施工监测、灾害处理等提供参考.