干湿循环对改良膨胀土强度与变形特性的影响

膨胀土的抗剪强度与变形能力对路基的强度与耐久性有着重要影响。通过对干湿循环后的掺石灰和砂混合料的改良膨胀土进行直接剪切试验和固结试验,研究了干湿循环对改良膨胀土抗剪强度和压缩模量的影响,并且分析了龄期对于改良膨胀土抗剪强度的影响。结果表明,龄期对改良膨胀土的抗剪强度有很大的影响。干湿循环5次后,随着干湿循环次数的增大,改良膨胀土的抗剪强度降低,压缩模量降低。     

新建路基开挖换填对下方既有盾构隧道影响研究

依托南京市某市政道路上跨既有超大直径盾构隧道工程,分别采用二维梁-弹簧法与三维有限元法对路基开挖与回填等工况进行数值模拟,分析了不同工况下既有盾构隧道衬砌结构的受力与变形情况,并对其安全性进行评估.结果表明:新建路基换填采用轻质泡沫土的处理方式安全可行;既有盾构隧道结构受力及变形均在规范允许范围内;新建路基工程不会对下...     

干湿循环效应对膨胀土胀缩及裂隙性的影响研究

膨胀土在大气季节性干湿循环效应的影响下,其完整性与连续性常遭到严重破坏。为探究干湿循环效应对膨胀土胀缩及开裂性的影响,开展了膨胀土三轴样干湿循环试验,得到随循环次数增多,膨胀土的胀缩性降低,表面裂隙发育。研究表明干湿循环过程中膨胀土发生的持续膨胀与收缩,破坏了膨胀土的原有结构,并最终导致其抗剪强度的降低。     

类矩形盾构隧道结构整体安全性试验与分析

为研究类矩形盾构隧道结构在意外堆载工况下的整体安全性,针对2环纵向接缝构造相同,管片配筋不同的衬砌结构进行整环足尺加载试验。试验通过30点集中荷载模拟类矩形盾构衬砌结构在意外堆载工况下的实际受力,利用位移计和电阻应变片等传感器得到类矩形盾构隧道结构在意外堆载工况下的破坏过程、结构变形、接缝变形及螺栓应变等试验结果,对其进行分析得到了类矩形盾构隧道结构在意外堆载工况下的破坏机理;并对比分析了2环试验结构试验结果,探究了不同管片配筋量对结构受力性能的影响。最后,从结构鲁棒性角度出发,分析了意外堆载工况下类矩形盾构隧道结构的鲁棒性指标,对类矩形盾构隧道结构整体安全性进行评价,并通过对比分析2环试验结构的鲁棒性指标,为提高类矩形盾构隧道结构整体安全性提出管片优化设计的建议。研究结果表明:类矩形盾构隧道衬砌结构的薄弱环节为管片间的纵向接缝及T块与中柱连接处;纵向接缝构造形式相同前提下,管片配筋量增加对纵向接缝受力影响不明显,不能使类矩形盾构隧道结构的鲁棒性明显提升;管片截面抗剪不足导致结构局部破坏而失去承载力不利于结构的鲁棒性,可通过优化管片本体截面的抗剪承载力提高类矩形盾构隧道结构的整体安全性。     

南京市马汊河膨胀土变形特性研究

膨胀土反复的胀缩变形及裂隙的发展,是膨胀土边坡失稳的先决条件。在日晒雨淋的作用下,膨胀土干湿交替,大气影响深度范围下的膨胀土反复胀缩变形,通过对室内试验,通过干湿循环试验模拟膨胀土在自然环境的特性,研究表明:随着干湿循环次数的增多,膨胀土的相对膨胀率逐渐减小,绝对膨胀率增大,浸水后的最终膨胀率趋于稳定,干湿循环过程中,膨胀后试样高度增加,裂隙增多,边缘土粒首先发生破坏,后向中间发展,直至裂隙贯通。     

地下水位变化对盾构隧道的影响研究

为研究地下水位变化对盾构隧道结构的影响,利用有限元理论,建立了地下水位变化时盾构隧道结构的有限元模型,该模型可预测出不同地下水位时盾构隧道及地面变形情况,揭示出不同水位时的盾构隧道在土中的位移变化规律。结果表明： 地下水位发生变化会对盾构隧道产生一定的影响。地下水位上升会导致地表浅层土体发生回弹变形,并且下方有盾构隧道的地表的回弹值要比下方没有盾构隧道的地表的回弹值小;当地下水位从盾构隧道拱底处逐渐升高到中心处和拱顶处时,盾构隧道结构会出现竖向位移和边壁的侧向位移,并且水位越高,隧道的竖向位移和边壁的侧向位移越大。     

干湿循环下水泥改性膨胀土裂隙及渗透特性研究

为了研究水泥改性膨胀土在干湿循环下的工程渗透特性,设计水泥改性膨胀土的配合比,采取正交设计试验方法,通过图像分析软件PACS、无侧限抗压强度试验、室内渗透试验研究在干湿循环条件下水泥改性膨胀土的裂隙开展情况、强度衰减特性、水泥改性膨胀土渗透性能的变化规律。结果表明:土体渗透特性和强度受干湿循环次数的影响程度较大;在干湿循环条件下水泥改性的膨胀土含水率保持更稳定,抗裂率、强度、渗透率均得到明显的改善;低碱水泥土的裂隙率、强度衰减率、渗透率均大于普通水泥土。     

大直径盾构双线隧道下穿高铁车站的受力变形研究

针对广州地铁十八号线大直径盾构双线隧道近距离下穿佛莞城际番禺大道站,建立三维地层-结构有限元模型,研究了车站结构和盾构隧道的受力和变形特征,并结合现场监测数据进行对比。研究结果表明:车站结构及隧道变形计算结果均小于规范限值,车站地连墙、底板弯矩增量稳定;实测车站结构沉降和水平位移最大值均发生在盾构双线施工完成,并与有限元计算结果接近;双线盾构的掘进对车站侧墙、抗拔桩和隧道水平位移的影响主要发生在左线掘进过程中;车站结构的内力和变形的变化趋势与盾构施工密切相关,右线、左线盾构依次掘进对车站底板沉降影响具有叠加效应。研究结果可为大直径盾构近距离下穿建筑物受力变形影响分析提供参考。     

类矩形盾尾受力性能数值模拟研究

类矩形隧道具有空间利用率高、双线一次成型等优点,但其受力性能不同于传统圆形隧道。盾尾是盾构壳体最薄弱的部分,有必要对类矩形盾尾的受力性能进行研究。本文以宁波轨道交通4号线工程为背景,建立类矩形盾尾的数值模型,分析、研究理想结构模型与考虑几何初始缺陷模型在多种工况下的受力性能,最后使用参数化方法,研究壳体厚度和覆土厚度对应力和变形分布的影响。结果表明： 盾尾设计具有足够的强度和刚度储备; 几何初始缺陷对盾尾变形的影响较大; 推进工况的摩擦力对应力和变形的影响很小,变向荷载主要增大了向外变形。     

地铁盾构施工对上覆平行雨污管道影响的试验和数值分析

为研究隧道盾构施工条件下上覆大直径雨污管线的变形和内力特征,以北京市某典型地铁隧道盾构工程为例,采用模型试验方法和数值模拟计算方法对管隧平行条件下盾构施工引发上覆雨污管线变形与内力过程进行研究与验证,同时对管隧竖向净距l和管隧横向间距d的变化进行研究。研究表明： 1）盾构隧道施工引起的上覆雨污管线沉降基本呈现平缓分布,需在施工时对管节接口处加密布设监测点,提高监测频率。2）管线顶部与底部均出现受拉状态,需对各管节采取抗拉防护措施。3）隧道和管线都处于类似地层并采用盾构施工时,l在6D范围内（D为隧道直径）、d在4D范围内为管线变形敏感区,管线应力随l和d的增加而减小。     

膨胀土边坡在干湿循环作用下的稳定性分析

针对南阳膨胀土边坡在干湿循环下的稳定性会产生较大变化，运用Geo-Studio软件进行数值模拟，定量研究了该膨胀土边坡的水分运移和稳定问题。首先使用SEEP/W模块对膨胀土边坡的水分运移进行模拟，然后基于SEEP/W计算的孔隙水压力结果，采用SLOPE/W对各个重要工况的安全系数进行计算。研究结果表明:孔隙水压力对干湿循环的响应较为迅速，呈现明显的往复循环，但在干燥过程中边坡底部土体响应存在一定滞后性。同时，膨胀土边坡的安全系数随着干湿循环次数的增加而非线性减小，在干湿循环五次后最终减至0.6。     

盾构隧道结构纵向优化设计方法研究

目前的纵向设计方法均假定盾构隧道结构纵向刚度不变。在此基础上进行的盾构隧道纵向结构设计,无法达到结构纵向的变形受力协调,也无法实现结构纵向优化设计。在传统的纵向等效连续化模型的基础上,提出纵向刚度非均匀等效连续模型。模型最大的优点是可以实现盾构隧道纵向刚度分配的非均匀性,从而为纵向设计优化以及隧道结构纵向变形和受力协调的实现打下基础。在该等效纵向模型的基础上,建立2种优化设计模型,其一是以变形为目标、受力为约束的优化模型,其二是以受力为目标、变形为约束的优化模型。利用2种模型对盾构隧道穿过软弱夹层等工况进行分析,验证了模型的正确性。另外,利用优化的结果可以得到较为合理的隧道结构纵向刚度分布方式,以及纵向受力和变形协调的刚度取值范围,从而最终实现变形和受力协调。     

意外沉船对海太过江公路隧道的影响分析

为定量评价意外沉船工况下水下大直径盾构隧道结构的力学响应，以海太过江通道公路隧道为依托工程，建立了三维精细化的隧道开挖与沉船影响仿真模型，研究了极限冲刷条件下不同沉船位置参数对管片结构纵向、横向受力和变形性能的影响规律。分析表明。(1)沉船轴线与隧道轴线正交且关于隧道中线对称时，隧道纵向受力性能最不利；斜交沉船工况下，隧道的横向受力性能相对更不利，但与正交对称沉船工况数值较接近。(2)在极限冲刷条件下沉船后，海太过江隧道纵向最不利受力变形参数为：最小曲率半径为25 994 m,最大环缝张开0.91 mm,最大竖向错台2.33 mm,最大纵向螺栓轴力为234.1 MPa。最不利沉船工况下，隧道结构纵向受力变形满足要求。(3)在极限冲刷条件下沉船后，海太过江隧道横向最不利受力变形参数为：最大径向收敛变形为30.12 mm,最大纵缝张开0.99 mm,最大管片压应力19.06 MPa,最大钢筋应力35.10 MPa,最大环向螺栓应力为241.6 MPa;最不利沉船工况下，隧道结构横向受力变形满足要求。研究成果可用于指导海太过江通道公路隧道结构参数的设计。     

酸性环境干湿循环条件下膨胀土的膨胀特性及微观作用分析

弄清酸雨及干湿循环共同作用下膨胀土的膨胀性能及其微结构与矿物成分的变化，对研究酸雨区膨胀土的基本性质劣化及工程问题意义重大。为此，以广西酸雨重灾区百色原状膨胀土为对象，模拟酸雨（pH=3，5，7）与干湿循环（n=1，2，3，4）两者共同作用的环境，开展了无、有荷膨胀率试验，并采用扫描电镜（SEM）、压汞仪（MIP）和X射线衍射仪（XRD）分析了该环境下试样的微结构及矿物成分的演变规律。研究结果表明：酸性环境使试样的膨胀率增大，溶液的pH值越小，膨胀率越大；随干湿循环作用次数的增加，不同溶液环境下试样的膨胀率均先增大后趋于稳定，且2次作用后的增幅最大；经酸性环境与干湿循环共同作用试样的膨胀率增大更多，溶液pH值为3和5，经2次干湿循环后其膨胀率比pH值为7的分别增长了24.7%和7.9%；上覆压力能明显抑制试样膨胀率的增长，设定测试压力越大，该值下降越显著。酸性环境与干湿循环共同作用下膨胀率增大的机理可通过微观结构分析作出解释：酸性环境作用下膨胀土中游离SiO₂，Al₂O₃，K₂O，MgO，CaO等胶结物出现不同程度的溶蚀和淋滤，削弱了叠聚体结构间的联结作用，使面面叠聚结构的排列趋于分散，微孔隙体积及数目不断增大，同时遭受干湿循环作用后，土中微孔隙加速发育，土颗粒与溶液水间化学反应更剧烈，致使其膨胀变形进一步增大。因此，酸雨重灾区的膨胀土工程建设，必须考虑酸性环境与干湿循环共同作用造成的膨胀土基本性质劣化的不利影响。     

砂卵石地层地下水对盾构隧道影响的离散元流固耦合分析

为探明砂卵石地层中地下水对盾构隧道衬砌上的土压力以及地层变形的影响,以成都地铁2号线为依托,采用颗粒流方法,从细观角度模拟分析地下水对盾构隧道衬砌荷载分布以及地层扰动的规律,研究盾构隧道动态施工过程中及后期稳定后的水、土压力分布。研究表明： 考虑地下水工况时的衬砌荷载小于不考虑地下水的工况,开挖后地下水位越高,衬砌荷载越小;地下水分布影响隧道开挖后洞周应力重分布,拱顶处受到的影响最大,拱肩处受到的影响最小;盾构隧道开挖后,拱顶上方存在一定范围的松动区,在松动区上方一定范围形成坍落拱,起到承载作用,同时将上方土荷载有效地传递到洞周两侧。考虑地下水时,由于有效应力减小,地层变形相应减小,地层受盾构施工扰动的影响减弱。     

干湿循环作用下改良膨胀土力学指标的变化规律

为探索改良膨胀土力学指标随干湿循环作用的变化规律,根据膨胀土改良及击实试验成果,进行了干湿循环作用不同次数后的直接剪切、固结试验及CBR强度试验。试验结果表明:干湿循环作用造成的试样表面松散,导致了改良膨胀土力学指标的快速下降,但经历多次干湿循环,试样表面的松散程度及深度并未显著增加,改良膨胀土的力学指标随干湿循环作用次数增加趋于稳定。     

高应力与低应力条件下膨胀土抗剪强度特性分析

研究表明膨胀土边坡的滑塌具有浅层性,破坏时土体受到的法向压力基本小于50kPa。文中基于此对干湿循环作用后饱和膨胀土高应力和低应力条件下的抗剪强度进行试验研究。结果表明,干湿循环作用下膨胀土的剪应力值随干湿循环次数的增加呈衰减趋势;高应力段粘聚力大于低应力段,而高应力段的内摩擦角小于低应力段,高应力段得到的数据结果势必偏离实际的拟合结果,不利于边坡稳定性分析;粘聚力随循环次数变化呈良好的指数函数关系,得到的经验公式可用来预测膨胀土的抗剪强度和膨胀土边坡干湿循环作用后的最终抗剪强度稳定值。     

双线地铁隧道泥水及土压平衡盾构施工地层变形特征研究

为分析圆砾地层双线地铁隧道分别采用泥水和土压平衡盾构施工时的地层变形特征，以南宁地铁3号线东葛路站-滨湖路站区间盾构施工工程为背景，采用现场监测数据分析2种盾构施工时的地表横向沉降特征和监测点纵向沉降历程特征。利用FLAC3D软件对2种盾构工法进行简化模拟，验证模拟方法的可行性； 设计双线地铁隧道分别采用土压平衡盾构和泥水平衡盾构、全部采用泥水平衡盾构、全部采用土压平衡盾构3种工况的模拟方案，研究3种工况下的地层变形特征。研究结果表明： 1)双线地铁隧道采用2种类型盾构施工时，地层沉降曲线偏向土压平衡盾构施工的隧道一侧； 采用同种类型盾构施工时，地层距离隧道越近，沉降曲线呈“W”特征越明显； 2)双线地铁隧道采用土压平衡盾构施工时各地层沉降较大，地表横向沉降影响范围约50 m； 采用泥水平衡盾构施工时各地层沉降相对较小，地表横向沉降影响范围约30 m； 3)3种工况下，双线地铁隧道采用土压平衡盾构施工时引起的地表水平位移最大。     

重塑膨胀土细观裂隙参数与抗剪强度的关系分析

对干湿循环作用后的重塑膨胀土进行CT试验和直剪强度试验,运用MATLAB软件处理CT图像并提取出膨胀土细观裂隙参相关数进行定量分析,探讨了膨胀土细观裂隙参数和抗剪强度之间的关系。结果表明:CT图像展示了膨胀土细观裂隙产生和发展,裂隙数目的增加并最终发育成细观裂隙网络的过程;第1~2次干湿循环次数对土样裂隙发育影响显著,决定了细观裂隙发育的最终形态;土体细观裂隙的发育程度对土体的抗剪强度重要的影响,可通过裂隙率、分形维数、CT数与抗剪强度参数之间的强相关性,对土体结构强度进行预测。     

盾构隧道下穿对砖混建筑的受力影响与控制方法研究

以深圳地铁10号线福田口岸站—福民站区间盾构隧道近距离下穿深圳某住宅小区老旧砖混民居建筑为依托,根据实际施工方案对盾构隧道下穿建筑物的施工过程进行了数值模拟计算,研究设计袖阀管注浆预加固方案下隧道下穿施工对砖混建筑结构受力的影响。通过计算分析表明:盾构隧道正穿对建筑物的影响明显大于侧穿方式;下穿施工对脆性材料结构影响大于对延性材料的影响;采用袖阀管注浆加固方案,可有效控制建筑物拉应力发展,保证受力安全。