基于不同含水率下重塑黄土强度特性试验研究

在路基回填施工过程中,土体的含水率与回填速度直接关系到工程的安全性和经济效应。因此对不同含水率、剪切速率下重塑黄土的强度特性及指标进行了三轴试验研究。结果表明:含水率与剪切速率都对重塑黄土的强度有明显影响。剪切速率增加,应力-应变曲线上移;含水率增大,黏聚力和内摩擦角均减小,但减小幅度不同;黏聚力与内摩擦角均可由含水率的一次函数关系式表示。利用莫尔-库仑公式得出了重塑黄土的破坏强度公式。     

太原黄土含水率对邓肯-张模型参数影响研究

为研究太原黄土的工程力学特性以及分析含水率对黄土整体稳定性的影响,对土样进行不同初始条件的室内三轴试验,将试验结果用邓肯-张模型进行拟合分析,获得了太原黄土的邓肯-张模型参数及其随含水率变化的规律。结果表明,随着含水率增大,黄土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均有减小趋势,初始含水率较小时,试样有应变软化趋势,表现出剪胀现象。切线弹性模量及体积变形模量都随含水率的减小而增大,随应变的增大而迅速减小。在工程建设中要严格控制黄土的含水率等相关指标。     

围岩力学参数对小净距隧道初期支护受力影响的研究

以青岛地铁8号线胶州湾海底隧道工程为依托，研究各围岩力学参数在小净距隧道开挖过程中的重要程度。根据控制变量法选取了弹性模量，泊松比，黏聚力和内摩擦角进行数值模拟研究。运用三维有限差分模型，对泵站施工进行了模拟计算。结果表明:两侧隧道的最大主应力和周边位移随泊松比的增大而增大，随弹性模量等参数的增大而减小；隧道结构力学响应对内摩擦角的变化最敏感，对于应力方面，泊松比变化最不敏感；对于侧面竖向位移方面，黏聚力最不敏感。     

湿度变化对黄土路堤边坡稳定性影响分析

通过三轴压缩试验,分析不同含水率状态下压实黄土填料的强度变化特征,并计算评价了不同湿度、路堤高度、加筋条件下黄土边坡稳定性。结果表明:压实黄土填料强度随着含水率增加而下降,其中黏聚力与含水率呈负指数递减关系,内摩擦角与含水率呈线性递减关系,含水率对压实黄土的黏聚力影响更明显;随着路堤填料湿度上升,边坡稳定系数显著降低,当含水率从施工状态wopt上升5%时,路堤高度10~40 m的边坡稳定性系数下降24.3%~37.9%;加筋层中使用的土工格栅抗拉强度越高,土工格栅层间距越小,路堤边坡稳定补强效果越明显。     

路基强度对水泥混凝土路面的影响研究

利用有限差分法分析了路基土的两个主要强度参数——黏聚力和内摩擦角对水泥混凝土路面的影响,重点讨论了路基土黏聚力和内摩擦角变化时路面板的弯沉和板中最大应力的变化规律。研究结果表明:路面的弯沉均随黏聚力或内摩擦角的增加而减小,当路基土黏聚力或内摩擦角增大至某一数值后,路面的弯沉不再发生变化,也即是说施工中可找到一组最优的黏聚力或内摩擦角组合使路面弯沉最小;板中最大拉应力受路基土的黏聚力和内摩擦角的影响不明显,在施工过程中靠增大路基土强度的方法达不到减小板中拉应力的目的。     

重塑非饱和黄土的强度和变形特性研究

以西北黄土为对象,通过常规三轴试验对非饱和黄土的强度、变形特性进行了研究。结果表明：非饱和黄土的粘聚力和内摩擦角均随含水率的增大而逐渐减小：粘聚力随干密度的增大而增大,在含水率较低时,内摩擦角随干密度的增大呈先增大而再稍减小的规律,在含水率较高时,内摩擦角则随干密度增大而增大;在含水率较低或围压较小时,黄土的三轴剪切出现剪胀现象,含水率较高或围压较大时则出现剪缩现象。     

重庆地区典型土石混合体回填土区隧道围岩分级研究

为对重庆地区典型土石混合体回填土区隧道围岩进行分级，通过室内基本物理性质试验获得土石混合体回填土的天然密度、干密度、含水率、含石量等基本物理参数指标，通过室内大型直剪试验和大型三轴试验获得土石混合体回填土的强度和变形等力学特性随含水率、含石量、围压等因素的变化规律，并基于室内试验结果，分别以含水率和含石量为分类指标，对重庆地区土石混合体回填土进行分类，提出适用于重庆地区土石混合体回填土的围岩分级指标和方法。主要结论有： 1）重庆地区的土石混合体回填土属于级配不良的土体； 2）随着含水率的增大，土石混合体的黏聚力和内摩擦角都逐渐降低，且均表现为先快后慢的规律； 3）随着含石量的增大，土石混合体的内摩擦角呈慢-快-慢的增大规律，而黏聚力呈先快后慢的降低规律； 4）对于重庆地区的土石混合体回填土，其围岩分级指标重点选用含水率和含石量； 5）对重庆地区土石混合体围岩进一步细分为Ⅳ、Ⅴa、Ⅴb 3级，其中Ⅴa级和Ⅴb级分别为Ⅴ级稍好和Ⅴ级稍差围岩。     

黏土质砾强度特性与影响因素研究

通过对黏土质砾土样进行室内物理力学试验,研究了黏土质砾抗剪强度和承载强度的主要影响因素。研究表明,细粒土含量、含水率对黏土质砾土样的黏聚力、内摩擦角和加州承载比CBR强度有显著影响。含水率研究范围覆盖最佳含水率和天然含水率。随着细粒土含量增多,黏聚力逐渐增大,而内摩擦角逐渐减小;随含水率增大,黏聚力和内摩擦角均减小,细粒含量增多对黏聚力下降明显,而对内摩擦角影响较小;细粒土含量越多,CBR越小;当含水率超过最大CBR含水率时,击实功效果随含水率增大逐渐减弱,细粒土含量越多,不同击实功之间差异性越小。建立了黏聚力、内摩擦角及CBR同含水率和细粒土含量的关系,提出的经验公式可为现场填料的强度预估提供理论依据。     

季冻区路基土抗剪强度指标变化规律研究

对试验路路基土进行室内不同条件下的快剪试验,分析含水率、压实度和冻融循环次数对3种不同类型土体抗剪强度指标的影响。结果表明:冻融循环作用能够使土体粘聚力降低,内摩擦角增大,其中粉质粘土的粘聚力受冻融作用影响最大,且各类土内摩擦角值在冻融作用下的增幅不大,经过6次冻融循环后,各类土体的抗剪强度指标趋于稳定;随着压实度的增加,各类土粘聚力和内摩擦角值都有不同程度的增加,且压实度对砂性土粘聚力和低液限粘土内摩擦角的影响最为明显;随着含水率的增加,土体粘聚力和内摩擦角都会降低,且粉质粘土的粘聚力和内摩擦角受含水率的影响最大。     

原状粉质黏土抗剪强度的恢复试验研究

利用静力三轴仪对长春地区原状土进行固结不排水抗剪强度试验,根据摩尔强度理论得出原状土的抗剪强度指标c和φ值。然后加入不同含量的氯化钙、明胶及氯化钙、明胶组合剂,对扰动土进行重塑,分别得出与原状土强黏聚力明胶含量,与原状土内摩擦角氯化钙含量,以及原状土黏聚力和内摩擦角两者添加剂组合含量,并分析黏聚力和内摩擦角影响因素和加入添加剂重塑土抗剪强度变化的原因。研究结果表明:含1%明胶、7%氯化钙重塑土黏聚力和内摩擦角与原状土基本拟合。     

穿越紧邻隧道时盾构开挖面稳定性分析

当盾构近距离穿越邻近隧道时,由于存在既有隧道的刚度约束,隧道周围土体的破坏模式会受到既有隧道影响。考虑盾构近距离穿越紧邻已有隧道的特殊施工形式,构建三维弹塑性有限元计算模型,分析盾构处于不同位置时其开挖面失稳破坏形态、开挖面支护压力与盾构掘进位移之间的关系以及隧道上方地表沉降规律;基于极限平衡法,推导盾构近距离穿越紧邻隧道时开挖面极限支护压力变化模式,并对相关参数的敏感性进行验证讨论。研究结果表明:既有隧道的存在使得破坏区域受到抑制,沿开挖方向两滑动面不对称,靠近既有隧道的滑动面张开角比另一滑动面张开角小;随着楔形体倾斜角增大,相同内摩擦角条件下的开挖面支护压力不断增大,同时由于盾构掘进产生的土拱效应和盾构开挖面上方既有隧道的刚度约束,随着内摩擦角的不断增大,开挖面支护压力呈先增大后逐渐减小的抛物线形变化;相同参数条件下,盾构在黏性土层中掘进时,由于黏性土层中产生的土拱效应较弱,所需提供开挖面稳定的支护压力略大,开挖面支护压力较盾构在砂性土层中掘进时略大,随着埋深比的增加,维持盾构开挖面稳定的极限支护压力逐渐增大,且随着内摩擦角的增大,开挖面极限支护压力相应增大。研究成果可为类似盾构隧道工程建设提供一定的理论参考。     

小间距隧道围岩力学参数正交设计反演

根据西康高速公路18标长哨段的隧道围岩收敛位移现场监测结果,利用正交设计理论,对该区段小间距隧道围岩变形特性及塑性区大小影响较敏感的力学参数进行了反演分析,获得了比较接近工程实际的围岩综合力学特性参数,即千枚岩的弹性模量、泊松比、凝聚力和内摩擦角,有效地克服了千枚岩难于取样和难以进行力学参数试验的困难。利用反演分析所获得的力学参数对长哨小间距隧道的施工过程进行了数值仿真,分析了该隧道施工期间围岩的应力与变形规律,给出了围岩稳定性评价,为小间距隧道工程设计与施工提供了具有一定参考价值的重要资料和信息。     

土-水特征曲线在黄土边坡稳定分析中的应用研究

以南水北调中线穿黄工程南岸连接渠边坡为研究对象,采用压力板法获得了非饱和黄土边坡的土-水特征曲线,用Van Genuchten模型对试验数据进行了拟合,将拟合参数代入Vanepalli非饱和土的抗剪强度经验公式,预测不同吸力和含水率下的非饱和土的抗剪强度值,并与常吸力三轴剪切试验结果进行对比,验证了预测公式的准确性;试验结果和预测结果都表明非饱和黄土吸力和含水率的变化对黏聚力影响显著,对内摩擦角影响较小。通过建立含水率与非饱和黄土抗剪强度的关系,将不同含水率的抗剪强度运用到非饱和黄土边坡稳定性分析中,不但能对该区域黄土边坡的稳定性给予科学的评价,还可以减少不必要的浪费。     

黄土隧道施工工艺及质量控制要点

由中交集团承建的太(原)中(卫)银(川)铁路ZQ-Ⅱ标共有隧道78座,其中由中交一公局承建的施工范围内共有黄土隧道13座。该隧道群位于黄土高原丘陵区。黄土隧道有其自身的特点:易变形、易塌方,遇水产生湿陷性,预注浆困难,锚杆施作不成功等。该文根据所从事的黄土隧道的施工实践,简述了黄土隧道的施工工艺和质量控制要点。     

压实黄土的工程力学性质研究

用常规击实方法制备不同夯击功能下的土样,来研究压实黄土的工程力学性质。试验结果表明:压实黄土的压缩模量、粘聚力及内摩擦角随击实功的增大而增大;不同击实功下土样的强度随龄期基本呈增长趋势,但其增长幅度与试验过程中的压应力大小有关;同一龄期土样的粘聚力随击实功变化幅度较大,而内摩擦角随击实功变化较小。     

基于正交法的边坡安全系数敏感性分析

为研究影响边坡稳定因素,运用有限元软件ANSYS,并结合强度折减法建立合理模型,选择失稳判据为计算不收敛,将影响边坡稳定的主要因素重度、内摩擦角、黏聚力、变形模量、坡顶荷载采用正交分析法水平组合,进行各因素敏感性和显著性分析。结果表明:各因素敏感性依次为:内摩擦角 黏聚力 重度 坡顶荷载 变形模量,显著性为:内摩擦角、黏聚力,重度对边坡稳定性影响高度显著,变形模量与坡顶荷载对边坡稳定性影响不显著;黏聚力和重度之间有交互作用,因此,边坡稳定除考虑土抗剪强度影响,还应注意重度影响,使强度储备发挥到最大,同时还要考虑黏聚力和重度的交互作用。     

堆积体边坡碎石土抗剪强度试验研究

基于大型室内直剪试验结果,对含石量及含水量分别与堆积体边坡碎石土黏聚力及内摩擦角的关系进行了深入研究。结果表明：碎石土黏聚力的大小随着含石量的增加,表现出先逐渐增大后减小的趋势,内摩擦角随着含石量的增大表现出逐渐增大的趋势;黏聚力随含水量的增大有一定程度的增大,超过碎石土中细粒土塑限含水量后逐渐减小。基于试验结果,将碎石土的黏聚力表示为含水量与含石量的二元函数,并提出了考虑饱和度与基质吸力影响的碎石土的抗剪强度公式,将有助于准确评估降雨作用下碎石土边坡的稳定性。     

隧道穿越富水断层隔水岩体冲切剪切破坏研究

隧道在修建过程中不可避免会遇到富水断层等不良地质情况，极易引发突水突泥灾害，若能提前预测隔水岩体的最小安全厚度,则能有效避免灾害的发生。首先，以隧道穿越富水断层为背景，提出冲切剪切破坏模式的隔水岩体计算模型，得到最小安全厚度计算公式并进行影响因素分析； 然后，采用FLAC3D软件建立三维数值模型，确定最小安全厚度的模拟解,并与理论解进行对比；最后，将计算公式应用于永莲隧道以验证其适用性。结果表明： 1）最小安全厚度随断层宽度、隧道半径、水头高度的增大而增大，随断层倾角、隔水岩体内摩擦角及黏聚力的增大而减小； 2）模拟解与理论解较为吻合，且模拟得到掌子面附近围岩的移动态势与理论模型假定的破坏体运动方向一致； 3）计算公式能较为准确地预测隧道穿越富水断层时的隔水岩体最小安全厚度。