不同应变速率下裂隙砂岩强度特性及贯通破坏模式研究

施工开挖速度及工作面推进速率会对周围岩体的变形破坏行为产生极大的影响。为研究不同应变速率下裂隙砂岩强度特性及贯通破坏模式,利用伺服压力机对其进行单轴压缩,分析了裂隙砂岩力学特性、贯通破坏模式等随应变速率的变化规律,并从能量演化角度阐释了不同应变速率下裂隙砂岩的力学行为。结果表明:(1)裂隙砂岩试样峰值强度会随应变速率的增加,呈增大趋势且增幅逐渐变大,与完整砂岩相比,其应力—应变曲线呈现较大应力波动;(2)裂隙砂岩贯通模式主要以拉剪贯通为主,且随着应变速率增大,试样三裂隙区域破坏程度更大,剪贯通模式越为显著;(3)随着应变速率的增加,总能量、弹性能及耗散能均随应力的增大而增大,且应变速率越大,储存的弹性能所占输入总能量的比例越大,而耗散能所占比例越小。     

路基工程中粉质黏土的石灰加固技术研究

针对粉质黏土稳定性不足的特点,着眼于低稳定性粉质黏土路基处理技术的研究,设计了石灰加固粉质黏土的方案,研究粉质黏土的石灰加固技术。对粉质黏土进行了土样试验,包括界限含水率、土样击实和土样颗粒分析试验,并对其冻胀机理和土体成分进行分析;对加固后的土体进行界限含水率、土样击实以及土体颗粒分析试验;综合对比石灰改良前后以及不同石灰掺加比例的改良效果影响。     

干湿循环含低应力条件下百色膨胀土抗剪强度试验研究

浅层坍滑是膨胀土边坡在大气干湿循环作用下必然发生的地质灾害,常给膨胀土地区工程建设带来极大困扰。为探究特定边界条件下膨胀土的真实强度,文章开展了干湿循环含低应力条件下百色膨胀土常规饱和慢剪试验,对比分析了摩尔库伦直线、双直线、广义幂函数法拟合所得抗剪强度参数及低应力段三法拟合值与实测值的差异,得到随循环次数增加,三法拟合所得抗剪强度参数均呈大幅衰减,且衰减主要体现在粘聚力(或纵轴交点值)的大幅降低上,内摩擦角虽有减小,但降幅不大;低应力段抗剪强度实测值与摩尔库伦直线法拟合值差异大,而双直线、广义幂函数法差异小,表明低应力下膨胀土强度包线具有明显非线性特征,验证了已有研究成果的合理性。     

冻融循环对黏土强度的影响试验研究

为了研究冻融作用对黏土强度及渗透性的影响,在不同冻融次数条件下,开展黏土的直接剪切试验、无侧限抗压强度试验及渗透试验,研究黏土的摩擦角、黏聚力、无侧限抗压强度和渗透系数随冻融次数的变化规律。结果表明：冻融作用使得黏土内部孔隙和水分迁移通道扩展,导致黏土渗透性显著增大;黏土的结构性随着冻融循环次数的增加而不断劣化,使其黏聚力和内摩擦角随冻融循环次数增加而呈现下降趋势;黏土的无侧限抗压强度均随冻融循环次数的增加而逐渐减小,最终趋于稳定;1～4次的冻融循环对黏土强度和渗透性的影响较大,冻融循环次数继续增加时其影响逐渐减小。     

城市道路激光、微波复合除冰方法及理论探讨

文中提出了提高道路微波除冰效率的一种设想即激光、微波复合除冰法,同时从理论上初步分析了其实施的可能性,并用试验数据进一步验证了理论分析的正确性。首先利用激光与探测器相互作用的机制分析了激光溶冰的时间和使冰溶化成水的温度,即阀值温度,得出了在阀值温度下激光溶冰的时间相对很短,在毫秒级。其次通过微波作用在水、沥青混凝土、冰等相关介质的吸收功率的比较,得出了在相关介质中微波吸收功率的强弱顺序。继而用温度场理论和付里叶传导定律重点定性推出了激光、微波复合加热和微波单独加热两种方式的场强均方值。在分析过程当中拫据实际情况作了一些假设,以简化推导过程。最后给出微波场强均方值的比值,由此找出与微波除冰效率有关的两种方式加热时间的大小对比,得出的给论是:理论初步确定在城市道路除冰雪中在同等条件下激光、微波复合加热的时间要少于微波单独加热时间,从而提高了作业效率。     

基于热力图监测的服务区活力状态及相关规划研究

随着我国经济和城镇化的快速发展,TOD和公共交通站点服务区(PTSSA)逐渐深入人心,PTSSA的城市活力研究也受到更多重视。文章基于热力图采集数据,以某一城市轨道站点进行测试和分类,并对两种典型的站点类型进行相关实际案例分析,从环境角度解释测试结果,得到如下结论:(1)城市人口密度具有站点效应,占地面积只有15%左右的PTSSA白天能聚集全市45%左右的人口;(2)土地建设强度和均衡化对于测试结果影响最为显著,低平衡成熟型服务区人口密度表现为工作日明显高于周末,且波动较大的特点,而高平衡孕育型服务区人口密度表现为工作日和周末分布特征相似,均为密度低且波动较小;(3)孕育型服务区可用轨道交通间接带动和引导土地开发,为TOD开发提供助力,城市活力发展的时间差可引导周边土地向合理的强度及均衡度发展;(4)本文所用研究方法对TOD的战略制定和实施具有指导意义,相关动态调整,对TOD一体化建设具有辅助作用。     

降雨入渗对炭质页岩边坡稳定性的影响

在降雨影响下,边坡内渗流场会发生改变,雨水会与炭质页岩发生相关反应,最终使边坡发生滑坡等自然灾害。文章结合非饱和土体的抗剪强度理论,运用Geoslope有限元分析软件对不同降雨方案下炭质页岩边坡的稳定性进行研究。结果表明:当其他条件一定时,降雨强度越大,在开始一段时间内边坡的安全系数下降较快,随之下降速度又逐渐变缓,最终炭质页岩边坡已经处于不稳定状态;降雨历时越长,渗入量越大,炭质页岩边坡随时可能出现滑坡现象;当饱和渗透系数在小于降雨强度的范围内变化时,边坡安全系数变化敏感性强,在饱和渗透系数大于降雨强度的范围内变化时,边坡安全系数变化敏感性较弱。     

低稳定性路基处理技术研究

在各类公路修建过程中,部分地区存在地质较差的情况,此类地基往往多是由淤泥、淤泥质黏土组成,具有渗透性差、抗剪强度低、孔隙比大、压缩性高等特点,严重影响了公路施工甚至其运营安全性。文章结合某公路工程,分析了低稳定性路基公路处理的关键难点,根据低稳定性路基处理技术研究,重新设计了排水固结法以及碎石桩法两个方案,达到加快排水固结速度、提高路基整体稳定性的目的,可作为低稳定路基的首选处治方法。     

冻融循环作用下改良路基填料损伤特性研究

为了使分散性土可直接作为路基填料,文章提出采用木质素磺酸钙改良分散性土并测定其物理力学性质,判定其工程适用性。主要结论如下:(1)随着木钙掺量的增加,土体的液限、塑限以及最优含水率均出现下降,土样的破坏模式逐渐过渡至塑性破坏;土体抗压强度先增大后减小,压缩系数先减小后增大;(2)随着土样养护龄期的延长,改性土的无侧限抗压强度也逐渐增大,压缩系数不断减小:(3)当木钙掺量为1%、养护时长为28 d时.改性土的土体结构稳定性较好,各项指标基本满足路基填料的要求。     

微波法在含水率测试中的应用浅析

含水率是土的重要性质指标之一。本文分别采用微波法和标准烘箱法对细粒土和砂类土的含水率进行测试,分析土样质量、烘干时间等因素对微波法测试结果的影响;最后结合试验情况,对微波法含水率测试的注意事项进行总结。试验结果表明,微波法测含水率在工程施工质量控制中具有重要的实际意义,值得推广应用。     

钢渣微粉-水泥复掺固化硫酸盐渍土盐胀特性试验

本文研究和讨论了土体在钢渣微粉、水泥不同掺加方式、不同掺量下单次降温过程中的变化规律以及不同的冻融周期循环下土体的盐胀率变化情况,并对单掺钢渣微粉、单掺水泥以及复掺下进行了分析,发现以下规律：(1)在未掺加固化材料的土样中,其土样的盐胀量为最大,且明显高于掺加固化材料的试样,对比掺加固化材料的土样,以混掺钢渣微粉和水泥土样中的盐胀量为最小;(2)对比在数次冻融周期下,掺加钢渣微粉和水泥两种材料的土样,其盐胀累计变化量更小;(3)钢渣微粉和水泥两种材料复掺时的掺量为2%+2%,第4冻融周期其累计盐胀率开始趋向于平稳,此时达到累积盐胀率0.17%。     

裂纹位置与深度对围岩岩体稳定性的影响分析

在隧道掘进过程中,天然地应力的平衡状态将会受到破坏并进行应力重分布,在构造应力场或自重应力场作用下将会引发裂纹的起裂、扩展和贯通,从而导致隧道的失稳坍塌。文章采用数值模拟和室内模型试验方法对比分析了裂纹位置、长度、深度等因素对马蹄形断面隧道围岩结构稳定性的影响。其中,数值模拟分析了隧道围岩的破坏形式及对裂纹尖端应力强度因子的计算,隧道模型试验研究了裂纹对隧道模型抗压强度的影响。结果表明:(1)数值模拟结果与模型试验结果较为吻合;(2)裂纹位于马蹄形隧道的拐角处或裂纹倾角为45°时,对隧道的稳定性削弱作用最大;(3)隧道围岩内裂纹的长度越长,隧道模型的抗压强度越小;(4)裂纹长度达到一定程度时,裂纹深度对隧道的危害性作用基本呈线性增加的趋势;(5)裂纹缺陷对隧道围岩应力重分布及破坏形式有较大的影响。     

黄土塬区接触带对围岩变形的影响规律研究

银西高铁是我国西部交通网络的重要组成部分,途经世界最大黄土塬——董志塬。其中,贾塬隧道位于银西高铁甘宁段,是银西高铁控制性工程,穿越多种不同岩性接触带,包含有:黏质黄土-红黏土接触带、黏质黄土-砂岩夹泥岩接触带、红黏土-砂岩夹泥岩接触带。文章以贾塬隧道为工程依托,通过三维数值计算软件,对三种接触带下隧道围岩位移变形规律进行研究。结果表明:(1)围岩在开挖前会发生预变形,且预变形在总位移变形中的占比受接触带种类、分界面位置和位移监测点位置的影响,随着分界面的下移,各监测点的预变形在总位移变形中的占比逐渐增大;(2)受地层条件的影响,三种接触带中隧道上部围岩位移变形值普遍大于隧道下部围岩位移变形值,且三种接触带最终位移变形值从大到小依次为:黏质黄土-红黏土黏质黄土-砂岩夹泥岩红黏土-砂岩夹泥岩接触带。     

石灰处治湿陷性黄土的强度及其影响因素分析

石灰处治法是平凉-绵阳高速公路庄浪湿陷性黄土区域施工中常用方法之一,因此,了解和分析石灰处治庄浪湿陷性黄土强度的影响因素很有必要。文章对庄浪湿陷性黄土进行了物理性质、矿物成分、击实特性等测试,并对石灰处治后的黄土进行了无侧限抗压强度试验,获得了不同灰土比、不同压实度条件下的湿陷性黄土的强度特征和破坏模式,得出如下结论:(1)石灰处治庄浪湿陷性黄土强度受灰土比和压实度的双重影响。随着压实度的增加,无侧限抗压强度均有不同程度的提高。但在低压实度条件下,无侧限抗压强度并不随灰土比线性增加,压实度达到96%及以上时,灰土比越大,无侧限抗压强度才越大。(2)石灰处治黄土的无侧限抗压强度试验的破坏模式表明,当灰土比越大时,土体剪坏之后越易呈现出锥形的破坏模式,且灰土比越大,土体脆断的突然性越强。在相同灰土比条件下,压实度越大,破坏模式越体现出脆性。     

浅埋膨胀土隧道围岩抗剪强度与支护结构受力特征关系研究

膨胀土吸水后产生的膨胀问题,导致隧道支护结构承受复杂的膨压应力。为研究浅埋膨胀土强度衰减和膨胀效应对隧道支护结构的影响,文章以呈贡隧道工程为背景,首先利用室内直剪试验方法,探明膨胀土的抗剪强度与初始含水量的变化关系;然后基于室内试验结果,采用ABAQUS三维有限元分析模拟软件,研究膨胀土吸水膨胀对隧道支护结构的影响,揭示不同埋深下膨胀土膨胀效应对围岩变形和支护结构内力影响规律。研究结果表明:(1)摩擦角和粘聚力均随含水量的增大而下降,粘聚力受到的影响较大,膨胀土抗剪强度与含水量的关系可采用二次抛物线表征;(2)膨胀土围岩吸水后受到支护结构约束,产生较大的膨胀压力,导致围岩出现破坏,造成隧道仰拱隆起量和边墙水平收敛增大;(3)围岩膨胀后,初期支护结构轴力均匀增加,拱腰处弯矩增加较小,墙脚处弯矩增加较大,使支护结构处于不安全状态;(4)埋深对膨胀变形产生很大的影响,但达到某一极限埋深后将不发生膨胀变形。     

冻融循环作用下单孔红砂岩力学性能及裂纹扩展特征试验研究

为研究冻融作用下单孔洞红砂岩的裂纹扩展特征,利用伺服压力机对不同冻融作用下的岩样进行单轴压缩试验,并用高清摄像机记录其裂纹扩展过程,进一步从裂纹扩展角度说明单孔红砂岩的力学性能弱化机理。结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,岩样抗压强度随之降低,在冻融循环10次时局部升高;(2)冻融作用导致单孔洞红砂岩裂纹条数,剥落面积持续增加,进而使其强度降低,冻融循环10次时,单孔洞红砂岩起裂位置发生转移,且裂纹条数及剥落面积减少,进而强度升高;(3)冻融导致单孔洞红砂岩破坏模式有所区别,冻融循环0～10次时,岩样表现为拉伸破坏,冻融循环20～40时,岩样表现为拉剪混合破坏,冻融循环60次时,岩样表现为剪切破坏。     

基于有限元方法的降雨条件下公路路堑边坡稳定性研究

文章依托某高速公路四级路堑高边坡,通过对边坡雨水入渗形式进行分析,结合实际情况,利用Geo Studio有限元软件进行计算,得到如下结论：(1)边坡降雨入渗可以从时间和空间两个维度进行分析,主要是因为雨水入渗导致边坡土体软化、基质吸力降低等情况,引发边坡失稳变形;(2)随着降雨强度的增加,边坡安全系数不断降低,其表层孔隙水压不断增大,土体位移也不断增大;(3)降雨类型的变化主要是不同时长及瞬态降雨强度的变化,边坡安全系数降低速率与瞬态降雨强度呈现负相关,表层孔隙水压与瞬态降雨强度呈正相关,均峰型降雨引发的边坡位移最大。     

城市隧道纵向通风延迟效应的机理研究及影响因素分析

纵向隧道通风动态过程现场试验结果表明,当改变隧道射流风机的运行状态后,隧道风速需要较长的时间才能达到稳定状态,即纵向通风隧道存在延迟效应。通过理论公式推导得出的隧道流场在风机调控下的动态响应公式,可用来预测隧道延迟效应的强弱,其理论计算结果与现场实测数据吻合良好。参数化研究发现:在相同初始速度下,开启射流风机数量越多,隧道风速达到稳定的时间越短;关停射流风机数量越多,隧道风速达到稳定的时间越长。在启停相同数量射流风机的条件下,初始速度越小,隧道风速达到稳定的时间越长;隧道越长、截面积越大、隧道壁面越光滑,稳定时间越长,通风延迟效应越显著。     

海相淤泥类水泥土强度试验主要影响因素分析

通过对不同有机质含量的海相淤泥进行水泥土固化配方试验,分析龄期、有机质含量和添加剂对无侧限抗压强度的影响,通过研究发现:(1)水泥土的无侧限抗压强度随着养护龄期的增长而提高,给出了以7d强度为基准的龄期为T时的强度预测公式;(2)随着有机质含量的增大,水泥土强度呈现逐渐递减的趋势,两者之间近似呈线性关系;(3)添加8%粉煤灰后,水泥土无侧限抗压强度有了明显幅度的提高。     

基于正交试验的钢渣黏土击实特性试验研究

为了研究钢渣黏土的击实特性,文章以防城港某钢铁厂生产的钢渣和某一级公路施工现场的土体为试验原材料,综合钢渣和黏土的工程特性,考虑钢渣相对掺入量、陈化时间、钢渣粒径作为因子,选用4因数3水平的正交表L9(34)进行试验设计,用重型击实仪对设计的9种配比的钢渣黏土进行击实试验,并以常用的极差分析法和方差分析法对各影响因子进行了探讨。研究表明:对击实特性的影响因子按影响程度依次为钢渣相对掺入量、钢渣粒径、陈化时间,且钢渣相对掺入量及钢渣粒径对钢渣黏土的击实特性的影响是显著的,而钢渣陈化时间对其影响不显著。