土压平衡盾构废弃渣土固结物强度增长特性研究

针对某市地铁3号线施工现场2种不同的土样,通过室内强度测试研究不同固化剂单独与混合添加时对这些废弃渣土固结物强度的影响。对于所添加的5种固化剂,其对废弃渣土固结物28d强度都有着随固化剂掺量增加而呈现出先增加后减小的变化趋势,都存在一个最佳掺量。对于黏质废弃渣土固结物,固化剂的影响程度依次排序为:硫酸钙氢氧化钙氧化钙ZY-1碳酸钙;而对于砂质废弃渣土固结物,固化剂影响程度依次排序为:氢氧化钙硫酸钙氧化钙碳酸钙ZY-1,这2类废弃渣土固化剂的最佳比是不相同的,砂质渣土固结物的强度(3.45 MPa)远远大于黏质渣土的(1.11 MPa)。     

高含水率盾构废弃泥浆固化及强度特性研究

泥水盾构隧道施工会产生大量废弃泥浆，易引起环境污染等问题。为了提高废弃泥浆的力学性能，以济南某隧道泥水盾构施工过程产生的废弃泥浆为研究对象，研制了一种新型固化剂，以解决废弃泥浆再利用问题。在室内制作水泥固化土及新型固化土试样进行强度特性测试，并用扫描电镜对试样的微观结构和孔隙特征进行了研究。研究结果表明：当水泥掺量为15%时，新型固化土7 d抗压强度约为水泥固化土的3.5倍；外掺剂的最佳掺入比为水泥掺量的12%,可提高固化土的早期抗压强度及抗剪强度；新型固化土中生成了水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物，形成了较好的骨架结构；废弃泥浆属于黏塑性宾汉流体，固化过程中发生了聚并和固化等复杂作用，逐渐向弹塑性流体过渡。     

干燥粉细砂地层水平旋喷固结体物理力学性能试验分析

把隧道开挖切断的水平旋喷加固桩运回实验室加工成试件,进行了重度、劈裂抗拉试验、无侧限抗压试验、直剪试验、单轴和三轴抗压试验,经分析得出:干燥粉细砂地层的水平旋喷固结体的重度变异性较大,粉细砂固结体的平均抗拉强度0.87 MPa,平均抗压强度12.76 MPa,抗拉强度是抗压强度的1/15,二者的变异性相近。固结体的平均变形模量为7.18 GPa,变异性较大,但泊松比较稳定。直剪试验得到的黏聚力比三轴试验大17.1%;而直剪试验得到的内摩擦角比三轴试验小18.1%。因三轴试验剪切破坏面非人为固定,更接近固结体的真实情况。随着围压的增大,固结体的三轴强度也增大,且与围压呈线性关系;随着围压的增大,固结体的塑性变形能力增强。     

搅拌桩固壁技术在淤泥质地层地下连续墙施工中的应用

在淤泥质软弱土层进行地下连续墙施工时,由于流塑状淤泥层强度低,抗滑及稳定性差,容易造成连续墙成槽过程中淤泥质黏土塌孔,难以成槽。将水泥搅拌桩固壁技术运用于地下连续墙施工过程中,通过现场试验探究水泥搅拌桩的施工参数,应用朗肯土压力模型推导在水泥搅拌桩固壁条件下泥浆重度计算公式,再结合实际工程,总结淤泥质地层固壁泥浆的配合比并提出在施工过程中泥浆的控制指标。结果表明,在此设计参数下的水泥搅拌桩固壁能够保证地下连续墙顺利成槽,解决了在流塑状淤泥质地层中地下连续墙难以成槽的问题。     

引水隧洞突涌段变形特征及控制关键技术研究

深埋引水隧洞突泥突水洞段注浆固结圈与初期支护结构作为协同承载结构,其荷载分担与变形控制对结构和施工安全有重要作用。为研究深埋引水隧洞突涌洞段围岩与支护体系稳定性,以滇中引水狮子山隧洞为工程依托,通过现场对围岩-支护监控量测与第二层型钢拱架受力监测,结合施工工况动态分析围岩-支护体系受力与变形,研究总结突涌段施工变形控制关键技术。研究结论:(1)深埋隧洞突涌洞段拱顶累计沉降17.4 mm,达预留值的17%左右;拱肩、拱腰累计收敛106.6 mm、98.1 mm,达预留值100%左右。(2)突涌洞段理论预测极限位移150 mm;现场监测评价设定阈值uo=100 mm,当达到2/3时,应采取加强措施。(3)最佳开挖方法为微台阶法。各级台阶长度控制在3 m左右,按“快挖、快支、快封闭”原则组织施工。(4)超前预支护管棚结构起到提高固结体刚度作用,较固结体提高约13倍。(5)双层支护结构强度、刚度增加,承载能力明显提高,施工安全性也得以提高。     

超浅埋、新黄土地质隧道初期支护安全性检算数值分析

蒙华铁路建华镇隧道出口段DK303+235~+245,初期支护喷射混凝土设计等级为C25,经检测DK303+241下台阶右侧边墙初支混凝土强度为21.8MPa,未达到设计要求,隧道所在范围内地层主要为第四系上更新统砂质新黄土;上更新统坡积土加角砾,碎石土;全新统冲洪积砂质新黄土;上更新统风积砂质老黄土;中更新统洪积黏质老黄土;侏罗纪中统砂岩、泥岩该段属于Ⅴ级围岩,DK303+235~+245段覆土厚度为h=11.32 m,属超浅埋段,检算结果表明:DK303+241隧道下台阶右侧边墙的初支混凝土强度值为21.8MPa,小于设计强度25MPa,但其安全系数均大于规范规定的2.4,该处隧道初期支护结构安全。这一安全性检算数值分析对类似条件下的隧道检算具有一定的参考价值。     

新填海场地深基坑设计淤泥强度的取值

对于欠固结淤泥土层,现有规范推荐的固结排水强度指标折减系数的方法因没有考虑不同固结度的影响而显得不合理。由于扰动对淤泥不固结不排水强度的影响大,深圳机场扩建项目新填海场地钻孔取样得出的不固结不排水强度只有十字板抗剪强度的1/4。利用十字板原位测试结果确定欠固结土层强度比较合理。由于需要提前进行基坑设计,而欠固结淤泥强度在增长,因此预测欠固结淤泥强度是基坑设计的关键技术问题之一。本文基于改进的估算排水固结强度增长量的有效固结应力法,提出了利用排水固结软基处理实测沉降曲线推算抗剪强度的方法。通过场地刚满载、开挖基坑前和开挖到基坑底3个施工阶段的十字板原位测试结果证明了该方法的合理性和可行性。     

铁路客运专线路基工后沉降预测方法研究

利用路基填筑完成后相对较长静置期内的实测沉降值及轨道结构层施工完成后的较短时间内的有限次沉降数据,提出一种实用的铁路客运专线路基工后沉降预测方法。首先,利用较长静置期中的路基沉降实测数据进行曲线拟合并判定其拟合参数是否满足要求,其次,在满足预测曲线的参数条件后,根据结构层的荷载情况及施工完成后有限次实测沉降值,确定与路基土体固结性质有关的结构层施工完成后的沉降发展曲线拟合方程参数,并给出相应的工后沉降计算式;最后,通过工程实例对所建议的预测评估方法进行验证与分析。     

洞庭湖区饱和原状粉质黏土累积塑性应变规律

对洞庭湖区的饱和原状粉质黏土进行室内动三轴试验,分析软土地基土体在动荷载作用下的变形特性,探究动应力幅值、围压、固结比和加载频率对饱和粉质黏土累积塑性应变的影响。累积塑性应变发展形态随加载条件的不同可以分为稳定型、临界型、破坏型3类。用拟合函数对室内动三轴试验结果进行拟合分析,得出Monismith指数函数适合破坏型曲线,而对数函数不适宜于稳定性曲线的结论。针对稳定型曲线收敛的特点,提出一个新的稳定型曲线累积塑性应变数学模型,能更好地模拟曲线的变化规律,为计算软土地基在长期循环动荷载作用下产生的累积塑性变形提供了一定的参考。     

弱围岩下盾构隧道单液浆试验及 适用性研究

从地下水资源和地表植被保护、隧道结构耐久性的角度出发,单液浆更符合生态环境保护理念。为克服 浆液前期强度无法估算、硬化时间不可控,容易堵塞注浆管路等缺点,以能适用低塑性黏土和级配不良砂土地层 的单液浆为研究对象,进行水平塌落度、侧限排水固结、泌水性、硬化时间及无侧限抗压强度等试验。研究结果 表明：浆液与注浆管路之间的摩擦力、浆液自身的黏滞阻力等引起的注浆压力损失实测值为 0.016 MPa,相对于 注浆压力可忽略不计;单液浆性能发展时间的准确把握是可以完美契合盾构高效掘进对时间的要求;浆液的强度 随着固结压力的增加而增加;基于试验数据的地表沉降预测值和监测值的相互比较,验证了将固结排水试验中浆 液在一定压力下可承受部分强度的理论引申到盾构施工过程中具有合理性。     

水泥土抗剪强度参数试验研究

采用三轴不固结不排水试验方法,分别研究水泥掺入比为10.7%,13.7%和16.7%的水泥土在14,28和90 d龄期的抗剪强度。试验结果表明,水泥土应力应变曲线表现为应变软化型,峰值强度对应的应变为1.56%~5.31%。随着养护龄期的增大,峰值强度不断变大,峰值强度对应的应变却不断减小。随着水泥掺入比和龄期的增大,水泥土较原状土而言,黏聚力从11.2 kPa提高到797.2 kPa,提高了9.0~71.0倍,内摩擦角从23.8°提高到38.4°,提高幅度为1.1~1.7倍。本文的研究成果可为实际工程中水泥土搅拌桩的设计和施工提供参考。     

京沪高速铁路废弃泥浆化学脱稳与分离处理的试验研究

对采用化学脱稳与固液分离方法处理京沪高速铁路施工中膨润土泥浆进行试验研究,结果表明,对于膨润土泥浆阴离子聚丙烯酰胺脱稳与固液分离效果最好,其它试验絮凝荆无效.不同条件下固液分离脱水率的试验结果表明,pH值在5.5～6.5范围内固液分离效果最好,且离心机离心转速为3 000 r/min、离心时间为15 min比较适宜.     

高速铁路非饱和路基沉降特性及预测研究

工后沉降的准确预测是高速铁路设计与施工的关键,传统饱和土沉降预测曲线模型在非饱和土路基应用中存在拟合程度低、预测值偏小等问题。通过室内非饱和土一维固结试验分析基质吸力与干密度对非饱和土固结时间的影响规律,验证非饱和土沉降预测模型参数特性;并结合郑西高速铁路、石武高速铁路和秦沈客专典型断面的沉降观测数据,对比分析非饱和土沉降预测模型的适应性。结果表明,基质吸力对非饱和土固结时间有显著影响:固结时间随基质吸力增加呈现先增加后减少的趋势,因此,在一定基质吸力范围内,传统沉降预测曲线方法预测工后沉降存在预测结果偏小的风险;非饱和土沉降预测模型的两个参数与基质吸力分别存在指数与对数关系;应用实例表明非饱和模型具有拟合度较高且偏于安全的优点。     

500MPa级细晶粒热轧带肋钢筋在混凝土中的锚固性能试验研究

对试验用500 MPa级细晶粒热轧带肋钢筋进行了材料力学性能试验,试验结果表明:钢筋的屈服强度实测值均500 MPa,极限抗拉强度实测值均680 MPa,抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值1.25;通过75个500 MPa级细晶粒钢筋的拉拔试验,分析了粘结滑移曲线的特点及粘结破坏形态;考虑混凝土强度、锚筋直径、锚固长度、保护层厚度和横向配箍率等锚固影响因素,拟合回归得出HRBF500钢筋极限粘结强度计算公式,并给出HRBF500钢筋在混凝土中的锚固长度设计建议。     

高强度钢板焊接接头疲劳性能研究

为探索转向架构架轻量化之路,文章采用典型焊接接头疲劳试验方法,对WYS700、Q460ME、16MnDR三种不同强度等级的钢板进行了对接焊接接头疲劳性能测试,根据测试数据绘制了这三种钢板对接焊接接头的S-N曲线,并与IIW标准中规定的对接接头的疲劳极限进行了对比。结果表明:WYS700、Q460ME、16MnDR三种焊接接头在极限疲劳寿命(循环次数N=10⁷)下,疲劳极限分别为203.75 MPa、198.88 MPa、203.33 MPa,三者相差不大,WYS700、Q460ME的S-N曲线斜率相近,16MnDR的S-N曲线斜率比前两者小,曲线显得更加平缓,说明在现有的焊接工艺下,通过提升母材强度不能提升焊接接头疲劳强度;与IIW标准中规定的对接接头在N=10⁷下的疲劳极限41.5 MPa,N=2×10⁶下的疲劳极限71 MPa相比,三种材质的焊接接头试验值远大于该标准要求值。     

钢管活性粉末混凝土界面粘结强度试验研究

参照传统钢管混凝土粘结强度的设计理论与试验方法,设计2组钢管活性粉末混凝土(ReactivePowder Concrete,RPC)柱试件,进行钢管与RPC之间界面粘结强度试验研究.考虑施工条件以及工程造价等因素,对RPC配合比和试件养护条件进行了优化.通过试件的反复推出试验,得到钢管RPC柱的荷载-滑移曲线.试验研究结果表明,钢管RPC试件的第1次轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的轴心推出试验曲线有相似的规律,而其反复轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的反复轴心推出试验曲线的规律有差异,而且钢管RPC试件的奇数次轴心推出试验曲线与偶数次轴心推回试验曲线没有对称性;采用蔡绍怀提出的粘结强度计算公式计算得到的钢管RPC粘结强度与试验得到的结果相近;自然养护条件下RPC的立方体强度约为蒸汽养护条件下的88%,自然养护条件下钢管RPC的粘结强度低于蒸汽养护条件下钢管RPC的粘结强度.     

砂-黏复合地层盾构地表沉降分析及沉降槽宽度系数修正

以深圳地铁11号线宝安站—碧海站区间为工程背景,选择具有正态分布性质且能考虑沉降槽偏移的高斯峰值函数,对该段地表实测沉降数据进行曲线拟合,分析砂-黏复合地层条件下盾构掘进引起的地表沉降规律;并结合国内外沉降槽宽度系数的计算理论,提出砂-黏复合地层沉降槽宽度系数。结果表明:高斯峰值函数拟合的沉降槽曲线与砂-黏复合地层条件下的工程实际更为契合;通过选取合适的参数,可以运用日本学者竹山·乔公式对砂-黏复合地层地表最大沉降值进行预测,砂-黏复合地层地表最大沉降值随土的弹性模量的加权平均值的增大而减小;提出的砂-黏复合地层沉降槽宽度系数更能反映砂-黏复合地层特征,使沉降计算值更准确。     

超固结土三轴率敏性特性及影响因素分析

为建立超固结土的弹黏塑性本构模型并预测其长期变形,研究土体不同应力历史的时间相依变形特性,采用土体率敏性三轴试验,对预加800k Pa有效应力历史的饱和黏土开展不同加载速率下的三轴剪切试验,并通过改变有效围压(50,100,200和400kPa)、细砂含量(占比0%,10%和20%)和加载速率(0.5625%/min,0.037 5%/min和0.002 5%/min)等方式,深入探讨超固结比、黏性以及应变速率对土体变形特征的影响,引入能通过试验测定的应变率参数ρ来表征黏土率敏性大小。试验结果表明:归一化不排水抗剪强度随超固结比(OCR)单调递增;随着OCR的增大,土体剪胀软化越明显;应变速率与土体的抗剪强度呈半对数线性关系;随着含砂的降低,土体的黏性增大,剪胀软化也越明显;率敏性随超固结比的增大而增强,土体黏性越大率敏性就越显著。     

软土参数反分析方法及其在沉降预测中的应用

沉降预测与控制是当前客运专线设计、施工组织的关键技术,为保证沉降预测的准确程度,必须合理选取计算参数。采用黏弹塑(西原)模型模拟土骨架,并结合软土变形的大位移、大应变及渗透固结的特点,建立模拟施工过程的软土路基双重非线性固结分析有限元模型。以实测信息与计算信息的相对残差平方和最小为目标,引入考虑测点观测精度的加权值,建立根据多种测试信息进行参数反分析的目标函数,并采用Monte-Carlo法和可变容差法相结合的优化技术,对目标函数进行约束优化,较好地解决了可变容差法易于陷入局部最优解的难题。通过参数分组、初步试算、综合调整等步骤,建立了分阶段多层次动态施工反分析方法,从而使反分析所得计算参数具有明确的物理意义。实际工程应用表明,参数反分析方法本构关系清楚、物理意义明确,所得计算参数能较好地反映现场的实际情况,可准确预测沉降。     

煤矸石质固土材料在固化土中的应用研究

为了更好地将煤矸石质固土材料应用于铁路与道路工程,系统研究了煤矸石质固土材料掺量、土壤含水率、施工延迟时间以及养护龄期对其应用性能的影响。试验结果表明:固化土的抗压强度随着煤矸石质固土材料掺量的增加而增长,在6%掺量时,固化土7,28 d抗压强度分别为3.9,5.4 MPa,满足国家标准中的技术要求;固化土的抗压强度随着土壤含水率的增加而先增加,在含水率为12.7%时达到最大,随后强度急剧下降;固化土的抗压强度随着延迟时间的延长先上升后下降,延迟4 h时抗压强度上升到最高;固化土抗压强度随着龄期的增长而持续增长,7,60,90 d时抗压强度分别能够达到3.90,5.90,6.45 MPa。