堑坡岩石膨胀性评价及设计原则

本文在对我国几条铁路线所遇到的膨胀性岩石堑坡,进行大量野外工程地质调查、取样试验和分析研究的基础上,针对膨胀性岩石的复杂性和边坡病害的发育程度,采用数学统计分析方法,建立了以岩粉自由膨胀率(Fx)和岩石干燥饱和吸水率(Rdw)为指标的岩石膨胀性综合评价标准,提出了膨胀性岩石堑坡工程的设计原则.     

干湿循环作用下膨胀岩的崩解特性及分形特征

对湖南株洲地区不同初始粒径的膨胀岩样进行室内浸水崩解试验,在干湿循环作用下对其崩解物的粒径分布规律、耐崩解性特征与分形特征进行研究。基于岩石破碎分形理论,推导了考虑不同初始粒径与不同循环次数的膨胀岩崩解分形维数计算公式。试验结果表明:初始粒径的大小对膨胀岩的崩解特性及分形特征存在较大的影响。在粒径较大的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,且几乎不随循环次数的增加而发生变化;在粒径较小的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,但随循环次数的增加先增加后减小。随着循环次数的增加,耐崩解性指数逐渐减小;初始粒径越大,耐崩解性指数越小。计算结果表明:随着循环次数的增加,分形维数逐渐增大;初始粒径越大,分形维数越大。其结论可为膨胀岩工程提供参考。     

岩石含水状态对岩石膨胀力影响的研究

岩石膨胀力试验是测定膨胀岩在水环境下所产生膨胀应力的试验方法。岩石的含水状态对膨胀力测试值具有重要影响。本文通过对岩石试样进行不同含水状态的膨胀力试验,研究了含水状态对岩石膨胀力试验结果的影响程度和规律。结果表明:含水状态对膨胀力测试值的影响显著,风干状态下的膨胀力平均值是饱和状态的83.0倍,烘干状态下的膨胀力平均值是饱和状态的77.6倍,烘干或风干状态的岩石再次遇水后,会出现持续膨胀的趋势,长期干燥环境使岩石内部毛细水充分排出,当岩石再次吸水膨胀时其更具危害性。对于材质均匀,一致性较好的膨胀岩,膨胀力测试值随含水比的增大而减小,随空孔率的增大而增大,且相关性较好。     

高速铁路泥岩地基膨胀变形试验及渗透试验研究

为研究水在不同渗流方向下对高速铁路无砟轨道泥岩地基膨胀性及渗透性的影响规律,以兰新高铁DK1345+200里程为试验点,借助自主研发的测试仪器,进行在不同上覆荷载下膨胀变形及水平、竖向渗流原位试验.结果表明:不同荷载下泥岩膨胀量随注水时间的变化呈"S"形分布;泥岩膨胀受上覆荷载的约束作用,荷载越大,泥岩膨胀受到的约束作...     

基于主成份分析法的高速铁路膨胀土判别研究

以某高速铁路地基中微弱膨胀性泥岩为研究对象,结合无砟轨道高速铁路对变形要求极为严格的特点,用等效蒙脱石含量、阳离子交换量、自由膨胀率和液限4项指标作为模型因子,采用主成份分析法得出针对无砟轨道高速铁路的膨胀土判别式,通过无上拱处泥岩与膨胀力试验进行验证。研究结果表明:该判别式能够准确判别区分出对无砟轨道高速铁路有影响的膨胀土,且不会对更为微弱的膨胀土产生误判,并定量地判断泥岩的膨胀性强弱。可为无砟轨道高速铁路的地基膨胀土判别提供参考。     

膨胀性软岩边坡破坏特性与加固对策

膨胀性软岩是近年来我国铁路、公路建设中经常遇到的特殊土，由于其具有强度低、遇水膨胀、崩解、软化，失水干缩、流变特征明显等不良工程特性。在这类岩层中修筑的边坡经常发生崩塌、滑坡等不良工程地质问题。本文在软岩边坡破坏特点、软岩流变特性调查研究的基础上，揭示了软岩迎坡变形、破坏机制。提出了适宜干膨胀性软岩的边坡加固对策。     

西宁地区第三系地层岩土工程特性及影响

研究目的:兰青二线、兰新第二双线以及西宁火车站改造等重点铁路工程的勘察设计结果表明,西宁地区第三系地层泥岩夹石膏岩具有特殊的岩土工程性质。本文从第三系泥岩夹石膏岩的基本力学特征及崩解性分析入手,对其膨胀性依据规范进行判定,讨论泥岩夹石膏岩对钢筋混凝土是否存在腐蚀性问题,以研究其对铁路工程的影响。研究结论:西宁地区第三系泥岩夹石膏岩的力学性质在一定的环境下,表现出不同的特征,在自然状态下,其工程性质较好,但在浸水及长时间暴露在空气中后,极易膨胀、溶蚀、软化、崩解,其强度和基本承载力降低,并会使环境水具腐蚀性。铁路路堤、路堑、隧道工程应对其膨胀特性采取相应工程措施,桥梁、房建桩基应考虑泥岩夹石膏岩溶蚀引起环境水对钢筋混凝土的腐蚀性问题。     

改良膨胀土新线路基施工质量控制技术

膨胀土遇水膨胀、脱水干缩不能直接填筑路基,因此必须进行改良。改良膨胀土路基施工质量控制主要包括全线取土场土质调查与膨胀土物理性质试验、改良机理分析和方案选择、改良效果比较及参数确定。改良土拌和是使膨胀土与石灰产生理化反应,降低或消除膨胀性,增强水稳性和耐久性。改良膨胀土路基填筑质量控制包括基底处理、基床以下路堤与基床底层填筑、砂填层和复合土工膜铺设、基床表层级配碎石填筑、路桥(涵)过渡段路基填筑等环节。在用改良膨胀土填筑路基过程中,应对填料的液限、塑限、击实、无侧限抗压强度、无荷膨胀率、50kPa荷载下有荷膨胀率、胀缩总率、浸水72h崩解等进行复查试验。     

合肥地区黏土膨胀特性研究

在合肥地区地铁隧道施工现场取典型黏土地层原状土样,进行了一系列室内试验和电镜试验,对合肥地区典型黏土土样的膨胀特性进行了研究。研究结果表明：合肥地区黏土土样具有弱膨胀性;得到了合肥地区典型黏土的膨胀力数据;合肥地区黏土的抗剪强度参数与含水率之间存在负指数函数关系;两种黏土存在裂隙结构面和致密结构面,微孔隙、微裂隙和黏土的颗粒排列等的差别是其具有不同膨胀特性的原因。     

云台山隧道膨胀岩的膨胀特性

本文通过云台山隧道膨胀性围岩岩性的研究，确认其围岩含有伊利石，绿泥石等膨胀性矿物，具有一定的膨胀性，属于弱膨胀岩，提出了膨胀岩的快速测定方法，为在膨胀岩地层中进行产析奥法的隧道施工，提供了合理的设计参数。     

基于支护结构安全系数的铁路隧道围岩膨胀性分级方法

采用室内试验方法建立隧道膨胀性围岩含水量、加载压力与膨胀率的关系,以及自由膨胀率与无荷膨胀率、有荷膨胀率的关系;采用数值方法模拟新建山西中南部铁路线上庄1号隧道的施工过程,计算得到了不同膨胀率条件下各施工步序支护结构各截面的弯矩和轴力,从而计算出安全系数;基于隧道施工过程中支护结构安全系数计算,建立不同线膨胀率与隧道结构安全系数的关系并得到其计算公式,进而根据自由膨胀率、50 kPa荷载下有荷线膨胀率将膨胀土划分为Ⅰ～Ⅳ级。研究成果为类似膨胀土隧道的修建提供参考,具有重要的现实意义。     

干湿交替条件下膨胀围岩隧道的力学性态研究

以广西南宁膨胀土为围岩材料,制作室内膨胀围岩隧道物理模型。通过对隧道模型进行干湿循环试验,得出围岩在吸水及失水条件下的围岩应力-时间关系曲线及衬砌应变-时间关系曲线。试验认为在吸水过程中大部分测点的围岩压力都经历了增长、减小、不同速率的再增长3个阶段。衬砌变形则经历缓慢增长、急剧增长、急剧减小、微增长4个阶段;在失水过程中,从整体上可以将围岩压力变化分为两部分,即围岩失水收缩致使衬砌和围岩的接触压力下降导致围岩应力值减小以及土体收缩产生收缩应力导致应力监测值增大。并分析这种变化规律的形成机理,证明时间效应和空间效应的存在。为今后膨胀围岩隧道的结构设计和施工优化提供一定的理论参考。     

饱和软黄土隧道围岩注浆加固参数研究

研究目的:饱和软黄土地层隧道围岩具有强度低、承载力差、抗变形能力弱等特性,因此对饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数展开研究具有重要意义。依托西安地铁4号线火车站站暗挖西安火车站工程,进行室内黄土力学性能和现场注浆试验,研究含水率对黄土强度特性的影响,分析黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理,并总结现场隧道围岩注浆加固参数。研究结论:(1)饱和软黄土的含水率降低,其强度呈线性增长,因此注浆后降低了原位土体的渗透性能以及提升土体的黏聚力,整体上提升土体的抗剪强度;(2)黄土劈裂注浆浆液扩散的基本规律及劈裂机理:浆脉夹角近似120°,且高度不一致,长度有差别,在注浆压力逐渐增大的情况下,浆液在黄土体内会先后三次劈裂土体,形成劈裂缝并在其中进行扩散、填充,最终形成黄土劈裂注浆的"Y"型浆脉;(3)加固后的开挖面土体无侧限抗压强度达到0.6 MPa,周边土体加固区达到1.2 MPa,渗透系数≤10-6cm/s,含水率由原先的约30%下降至10%;(4)得出了在饱和软黄土地层中下穿火车站暗挖隧道WSS注浆所使用的配合比、注浆压力控制值、黄土地层下填充系数等参数,可为饱和软黄土地层隧道围岩注浆加固参数的精细化设计提供必要的参考依据。     

大保高速公路四角田膨胀岩隧道施工技术

膨胀岩具有遇水快速膨胀 ,使岩体软化、泥化 ,失水后收缩干裂 ,自身强度降低的特性 ,容易引起隧道已施工完毕的结构出现拱墙错台、拱底起鼓、二衬开裂等多种病害。结合施工实际情况 ,着重介绍对该地质隧道所采取的施工方法和治理措施     

新型吸能装置的耐撞性分析

基于圆管的自由翻转提出了新型的能量吸收装置,采用显式有限元技术对新型吸能装置在轴向压缩下的翻转进行数值模拟,并对其能量吸收特性进行研究。通过与传统圆管的对比分析,表明这种新型吸能装置总体吸能效率显著高于传统的普通圆管。这种新型吸能装置能克服传统圆管翻转的缺点,在不需要夹具的情况下能够保持较长的有效压缩距离,具有良好的能量吸收特性。     

基于缝合地带软岩隧道大变形机理研究

本文针对中老铁路会富莱软岩隧道在施工过程中出现的大变形问题,结合大变形破坏特征,在变形区段对围岩的物理力学性质、区域地应力、围岩松动圈等主要内容开展了试验研究,分析判定了软岩特性及等级,并通过调整支护参数,改善衬砌结构的受力状态,改进施工工艺、方法等工程措施,确保了后续施工的顺利进行。     

张集铁路旧堡隧道断层破碎带初期支护大变形原因分析及治理措施

旧堡隧道穿越太古代变质岩系,构造发育、岩体破碎,地质条件极差。隧道于DK28+380~DK29+630段穿过断层及其影响带,施工过程中多次发生溜渣突泥突水塌方并引起初支大变形,严重影响施工安全及工程进度。结合该段地质条件,从围岩岩性特点、岩体结构特征、多期构造运动叠加及地下水共同作用等几个方面,探讨该隧道大变形的原因和机制,并阐述了后期施工中采取的加强结构支护、注浆加固、增设临挡护墙等处理对策,对类似工程地质条件地区隧道施工支护有一定的借鉴意义。     

悬挂式单轨车辆再生能量特性研究

悬挂式单轨工程由于车辆不设置车载电阻,其制动时产生的再生能量依靠设置于变电所的再生能量吸收装置吸收。目前国内悬挂式单轨工程供电系统再生能量吸收装置的设计方案,大多照搬地铁或有轨电车惯用做法,并未对该制式的再生能量特性进行细化研究。文章以国内某城市实际工程为研究对象,建立单列车和不同行车密度运行时仿真模型,研究各牵引变电所再生能量吸收装置吸收峰值功率、能量值、吸收范围和吸收趋势,总结悬挂式单轨车辆再生能量特性,研究结论对悬挂式单轨工程再生能量吸收装置的选型及布置方案设计有一定的借鉴和指导意义。     

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。