软土层特性对斜坡路基沉降及变形影响研究

为研究软土层特性对斜坡软土路基沉降及变形影响的规律,文章基于有限元方法建立斜坡软土路基数值模型,分别针对不同软土层厚度、坡度、粘聚力及内摩擦角对路堤水平位移和沉降值的影响进行模拟分析。研究结果表明:软土层厚度的增加会导致路堤水平位移和沉降值增大;软土层坡度的增大会增大路堤的水平位移和沉降值,坡度超过6°后增长幅度更为明显;软土层粘聚力和内摩擦角的增大可以有效减小路堤侧向变形和防止路堤发生过大沉降,但粘聚力超过15 kPa和内摩擦角超过20°后该提升效果会有所下降。研究结果可为斜坡软土路基设计工程提供理论借鉴。     

顺层路堑边坡稳定性影响因素分析

文章利用有限元模型,分析了顺层边坡的软弱层倾角、强度以及上伏滑体的体积和重度对边坡稳定性的影响.结果表明:边坡的安全系数随软弱层的倾角和滑体的体积的增大先减小后增大,与粘聚力的关系呈线性增长的模式;当内摩擦角在小于某个阈值时,安全系数的增长比较缓慢,当其大于阈值时,安全系数会陡增;滑体的临界位移随滑体容重的增长总体呈线性增长的趋势.     

黄土EPS颗粒混合轻质土的抗剪强度特性试验研究

对不同水泥和EPS颗粒掺入比制备的黄土EPS颗粒混合轻质土,文章采用不固结不排水剪三轴压缩试验,研究水泥和EPS颗粒对黄土EPS颗粒混合轻质土的粘聚力、摩擦角力学特性的影响。试验结果表明:黄土EPS颗粒混合轻质土的内摩擦角介于14.781°～22.097°之间,受水泥、EPS颗粒掺入量的影响很小;黄土EPS颗粒混合轻质土的粘聚力随水泥掺入量的增加而增大,当水泥掺入量到达20%后,粘聚力几乎不受水泥掺入量变化的影响,而随EPS颗粒掺入比的增大,粘聚力先增大后减小。     

冻融软土孔隙结构及分形特征的影响因素研究

文章通过核磁共振(NMR)试验,研究了冻结时间、冻融压力和冻结温度对土壤微孔隙结构和分形特征的影响。结果表明：孔隙结构较大的土体组装体趋向于具有强分形特征的骨架孔隙结构;冻结时间越短,冻结作用造成的损害越小;隧道软土的粘聚力和内摩擦角均随初始含水率的升高呈上升趋势,其临界峰值点位于最佳含水率15%附近,因此建议实际施工时,控制冻融软土含水率为15%。     

不同围压下节理岩体中TBM滚刀破岩效率研究

为提高TBM掘进效率,降低TBM施工成本,有必要研究节理岩体中的滚刀破岩效率。为此,文章采用二维离散元软件UDEC研究在不同围压下,节理间距、节理倾角、滚刀间距及贯入度对破岩效率的影响规律。研究表明:(1)节理倾角以30°附近为界向上增加或向下减小,比能耗随围压增加而减小的趋势变缓,并且在接近90°和0°时,围压的增加对滚刀破岩呈现不利影响;(2)节理岩体节理间距越小,比能耗受围压影响越明显。随着节理间距的增加,围压对比能耗的影响逐渐弱化,直至消失;(3)节理倾角0°附近,在满足安装要求的情况下滚刀间距宜取小值;节理倾角30°附近,刀间距100 mm左右时比能耗最小;节理倾角60°时,刀间距120 mm左右比能耗最小;(4)在滚刀之间裂隙贯通的前提下,节理岩体取较小贯入度时破岩效率较高。     

两组耦合节理工况下隧道变形的数值研究

文章以玉山县高竹山隧道的围岩节理特征为基础,采用离散元软件UDEC建立二维计算模型,通过计算不同工况下的拱顶塌落高度值,研究了两组节理耦合工况下节理倾角、间距对隧道变形的影响。研究结果表明,随节理倾角的增大,塌落高度先增大(0°~30°时)后减小(30°~45°时)最后再增大(45°~90°时),且节理倾角为60°时塌落高度计算值与普氏理论值最为接近;当节理间距在0.2~1.0 m范围内时,随节理间距的增大塌落高度呈非线性减小;当间距接近1.0 m时,塌落高度降幅不明显;当间距不大于0.2 m时,计算值与普氏理论值最为接近。     

三轴压缩条件下千枚岩力学及扩容特征分析

岩石在变形破坏中具有扩容特征.文章以千枚岩为研究对象,通过室内岩石常规三轴压缩试验,揭示了节理夹角为5°～45°影响下小角度节理千枚岩的强度与扩容特征.结果表明:(1)岩石的特征点应力随围压的增大而增大,其扩容特征随之减弱;(2)岩石的峰值应力随节理面与最大主应力夹角的增大而减小;在节理夹角为5°～45°范围内,闭合应...     

富水砂层影响下隧道开挖失稳破坏机理研究

为研究富水砂层影响下隧道开挖失稳破坏机理,文章依托某隧道实际工程,通过FLAC 3D软件进行建模与计算,考虑富水砂层厚度、隔水层厚度、粘聚力和内摩擦角等因素影响,分析各因素对围岩变形破坏的影响规律。结果表明:隧道拱顶对应位置的地表沉降值明显大于其他位置的地表沉降值,拱顶正上方的围岩内部位移随着深度的增加而逐渐增大,隧道拱顶位置的沉降达到最大值;随着富水砂层厚度的逐渐减小以及隔水层厚度的逐渐增大,地表沉降值和拱顶正上方的围岩内部位移不断减小;富水砂层和隔水层的厚度对隧道围岩变形存在较大影响,在隧道的选线过程中,应保证隧道拱顶与富水砂层之间存在足够的安全距离;随着隔水层粘聚力和内摩擦角的逐渐增大,地表沉降值和拱顶正上方的围岩内部位移不断减小:在隧道施工过程中,可考虑通过超前加固措施或者向隔水层进行注浆加固以提高隔水层粘聚力和内摩擦角,降低隔水层的渗透性。     

富水砂层影响下隧道围岩变形破坏机制的数值模拟研究

为研究富水砂层影响下隧道围岩的变形破坏机制,文章以某城市地铁M2号线某区间隧道为研究背景,考虑了流砂层厚度、隔水层厚度、地下水位、隔水层粘聚力和内摩擦角五大类因素影响,设计了25种对比方案,开展了数值模拟对比研究,得到了不同因素对围岩变形破坏机制的影响规律及各因素影响敏感程度,给出了相应工程建议措施。结果表明:对于上覆富水砂层隧道,拱顶是围岩变形破坏的关键部位;随隔水层厚度、粘聚力及内摩擦角增大,顶部围岩变形量及塑性区面积不断减小,而随流砂层厚度增大或地下水位上升,顶部围岩变形量及塑性区面积则不断增大;隔水层厚度及粘聚力是影响此类地层条件隧道围岩变形破坏的显著性因素,一方面在隧道线路设计中应保证拱顶留设足够的隔水层安全厚度,另一方面可通过对隔水层进行注浆加固的方式,提高此类地层条件隧道围岩的稳定性。     

基于等面积圆D-P屈服准则的波纹板挡土墙应用研究

文中首先介绍了等面积圆D-P屈服准侧。通过有限元分析软件,对波纹钢板加筋挡土墙的变形特征进行了分析。分析中分别考虑了波纹钢板挡墙变形特征对回填土的粘聚力、内摩擦角和弹性模量的敏感性。结果显示:当粘聚力增加到约28kPa后,增加粘聚力对改善波纹钢板挡土墙的变形有限;内摩擦角达到30°以后,增加内摩擦角对改善波纹板挡墙变形的作用不明显;回填土体的弹性模量变化对波纹板挡土墙的变形有较大影响。     

地层特性对盾构法隧道施工地表沉降的影响研究

在软土地区进行地铁隧道盾构法施工时,地表沉降很难得到有效的控制。文章通过三维有限元法模拟地铁隧道盾构法施工过程,分析了软弱土层分布对地表沉降的影响,并通过实测结果分析研究了盾构法施工中土层物理力学特性对地表沉降的影响。研究表明,软弱土层分布在地表至隧道底部以下0.23D范围内时(D为隧道外径),可对地表沉降产生不同程度的影响;其中,软弱土层分布在隧道埋深范围及拱顶0.23D范围内时,对地表沉降的影响最为严重,影响率超过9.910 3%;相同情况下,隧道轴线上方的软弱土层比下方软弱土层对地表沉降的影响更加明显,隧道轴线上方软弱土层对地表沉降的影响是隧道轴线下方软弱土层的1.5～6.35倍;地表沉降最大值分别随盾构断面土层压缩模量加权平均值、粘聚力加权平均值增大而减小,地表沉降最大值与土层内摩擦角加权平均值无明显关系;沉降槽宽度系数i随土层内摩擦角加权平均值增大而减小,与土层压缩模量加权平均值、粘聚力加权平均值无明显关系。     

岩质边坡砂岩裂隙特征对应力应变特征的影响试验研究

为研究含初始裂隙的岩质边坡砂岩的力学特征,文章设计了裂隙倾角、裂隙数量、裂隙深度三个因素影响下的含初始裂隙砂岩三轴力学试验,并基于试验结果开展了应力应变分析。结果表明：裂隙倾角、裂隙数量两因素均不会影响砂岩应变破坏特征,保持同一围压下,两因素下的试样应力应变曲线趋势具有一致性;裂隙深度会影响试样破坏特征,裂隙深度>0.08 mm时,试样塑性强化显著;围压效应仍是试样变形破坏的最主要因素;裂隙数量、裂隙深度与试样破坏强度呈负相关,裂隙数量增多,试样破坏强度受之影响愈显著,但裂隙深度梯次变化下,破坏强度降幅具有均衡变化特征,各深度下试样降幅接近;而裂隙倾角与试样破坏强度呈正相关,裂隙倾角与加载面的分布关系改变了破坏强度的变化趋势。研究成果可为岩质边坡危害处理提供试验依据。     

废弃轮胎橡胶粉改良膨胀土的室内试验研究

为了提高废弃轮胎的循环利用率和减少膨胀土所引起的工程问题,文章将20目和30目的废弃轮胎橡胶粉分别以0%、10%、15%、20%的配比掺入膨胀土制成改性土样,进行击实试验、直接剪切试验、膨胀性试验及收缩性试验,研究改良后膨胀土性质的变化特征。试验结果表明,随废旧轮胎橡胶粉掺量的增加,改性膨胀土的最大干密度逐渐降低;抗剪强度和内摩擦角φ较素膨胀土显著增大,粘聚力c值略有下降;膨胀性指标降低,线缩率及收缩系数略有减小。     

路基应用场景下尾矿土的力学特性试验研究

尾矿土的大量积存是目前亟待处理的重要问题,而将其作为填料用于路基修筑已在实际工程中被证明是合理有效的解决途径。为揭示路基应用场景下尾矿土的力学特性,文章开展了考虑湿度与围压变化的不固结不排水三轴剪切试验。结果表明：不同湿度与应力状态下尾矿土应力应变曲线均为硬化或稳定型,且Konder双曲线模型可准确描述尾矿土的变形行为;尾矿土的弹性模量与峰值破坏强度表现出明显的湿度敏感性与应力依赖性,具体表现为含水率的升高与围压的降低均导致弹性模量与峰值破坏强度发生衰减。此外,随着湿度水平逐渐增大,尾矿土的粘聚力与内摩擦角有所降低。研究所得可为路基工程中尾矿土的资源化利用提供理论依据与技术指导。     

季冻区隧道砂岩三轴压缩力学特性及损伤本构模型研究

为研究季冻区围岩强度及变形规律,文章以辽宁地区公路隧道为工程背景,采用MTS815.02三轴试验系统对经历不同冻融循环次数后的砂岩试样进行三轴压缩试验,研究岩石力学参数随冻融循环次数的变化规律,并基于Weibull分布函数和D-P屈服准则建立考虑冻融作用的岩石统计损伤本构模型,结合试验数据对模型进行验证,结果表明:砂岩的力学特性受冻融影响显著,峰值强度、弹性模量随冻融循环次数增加呈指数递减,泊松比随冻融循环次数增加呈指数递增,峰值强度、弹性模量随围压的增大而逐渐增大,泊松比随围压的增大而逐渐减小;基于Weibull分布建立的考虑冻融作用的统计损伤本构模型与试验结果吻合度良好,验证了该模型的准确性与合理性;Weibull分布参数F_0、m均随冻融循环次数的增加而逐渐减小,且二者的改变均对模型理论曲线产生显著影响。     

盾构隧道掘进时地层参数变化对地表沉降的敏感性研究

在盾构隧道施工中,地层参数的变化对地表沉降影响较大。文章依托上海北横通道工程,利用三维数值分析方法,总结了粘聚力、内摩擦角和压缩模量等地层参数变化对地表沉降的影响规律,并基于参数敏感性分析理论,得到了各地层参数对地表沉降的敏感度。研究结果表明:对于不同埋深的盾构隧道,粘聚力、内摩擦角以及压缩模量的增加都会明显减小地表沉降;地层参数中,粘聚力对地表沉降的敏感性最低,地层的压缩模量对地表沉降的敏感性最高。     

盾构隧道开挖面被动极限支护压力的三维解析解

文章基于莫尔-库仑屈服准则,通过优化楔形块体的倾角并考虑土体粘聚力的影响,对现有的楔形块+倒棱台的土体破坏模型进行改进,建立了能够得到盾构隧道开挖面处于被动极限平衡状态下支护压力的三维计算模型;同时推导得出了相应的计算公式,并通过优化计算得到了开挖面处被动支护压力最小时楔形块体的倾角及极限支护压力;结合一算例,将所建模型的预测结果与经典的上限解进行了分析对比,验证了其合理性;最后探讨了土体内摩擦角、土体粘聚力、隧道上覆土厚度与隧道开挖面处被动极限压应力间的相互关系。研究结果表明:土体的粘聚力越大,开挖面处被动极限支护压应力越大,两者呈线性关系;土体的内摩擦角越大,被动极限支护压应力越大,且其变化速率也越快;随着隧道上覆土厚度的增加,被动极限支护压应力逐渐增加,且变化速率越来越快,两者之间近似呈指数函数关系。     

不同节理位置及倾角对隧道围岩稳定性的影响分析

文章以黄土含节理地区隧道开挖为例,采用有限元软件Midas建立模型,并考虑不同节理位置和节理倾角两种工况,对隧道围岩变形以及应力变化规律进行了分析。结果表明:(1)考虑不同节理位置时,对于水平位移,节理的存在会略减小靠近节理一侧拱腰的最大水平位移;对于竖向位移,节理的存在使得最大竖向位移向节理处靠近。节理在拱腰、拱肩和拱顶时,其最大竖向位移比无节理时分别大8.8%、10.3%和0.3%,节理在拱肩处应力比拱腰和拱顶时围岩应力分别大3.2%和4.0%。(2)节理倾角为30°、45°、60°和90°时的最大竖向位移值比无节理时分别大23.0%、14.8%、9.3%和7.4%,随着节理倾角的增大,最大竖向位移值逐渐减小;节理倾角为45°、60°和90°时的最大应力比节理倾角为30°时分别小0.4%、1.1%和2.0%,随着节理倾角的增大,最大围岩应力逐渐减小,但整体变化趋势不大。     

节理倾角对公路隧道围岩塌落拱影响分析

文章主要通过室内石膏块模型试验对节理间距为0.5 m的隧道围岩在节理倾角分别为0°,30°,45°,60°和90°时无支护开挖情况下围岩的塌落拱跨度、高度和塌落面积的探讨,得出了在不同节理倾角下得到的结果 ,并与普氏理论值进行了对比分析,发现塌落高度、塌落宽度以及塌落面积均与节理倾角呈非线性变化关系,其极小值介于45°~60°之间;同时利用离散元软件UEDC对上述工况进行二维数值分析,室内试验结果与数值分析结果一致;依据数值计算和室内试验综合分析,得到了在不同节理倾角下塌落拱高度的计算方法。     

岩土体力学参数对抗滑桩变形特性的影响研究

为研究岩土体力学参数对抗滑桩变形的影响,文章基于数值模拟,讨论了岩土抗剪强度参数、弹性模量及泊松比对抗滑桩变形的影响。结果表明：数值模拟结果与实测结果吻合度较好,桩的水平位移随深度先增大后减小;在桩的深度为6 m时,水平位移达到最大值24.1 mm,计算值为25.3 mm,相对误差为4.7%;土体的弹性模量对桩水平位移的影响最显著,内摩擦角和粘聚力对其的影响基本相同,而泊松比对桩水平位移的影响基本可以忽略;实际工程中,对于软土地区,为有效控制桩的水平变形,可采用旋喷和搅拌方式对桩体周围土体进行加固。