改良红砂土力学性能影响因素试验研究

通过无侧限抗压强度试验、CBR试验系统地研究了固化剂掺量、养护龄期,土的含水率、压实度和崩解程度等因素对改良红砂土力学性能的影响。试验结果表明:4%掺量的石灰改良土3d、7d和28d龄期的强度分别为0.61MPa、0.71MPa和1.09MPa,呈现前期低后期持续增长的趋势;随含水率的提高,改良土CBR值先上升后下降,在最优含水率附近达到峰值117%;随着压实度的提高,改良土强度逐渐变大,且压实度越高,强度变化率越大;红砂岩崩解的越充分,土颗粒粒径越小,改良红砂土的强度则越高,力学性能表现越良好。     

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀力演化规律研究

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀演化机制是影响其运营安全的关键科学问题。为探究冻结圈围岩的冻胀力演化规律,开展含水围岩低温冻结作用下三维地质力学缩尺模型试验;采用环境冷气进入洞内降温的方式,模拟隧道洞口段围岩温度场分布特征;利用微型压力传感器对含水围岩在低温冻结过程中的冻胀力进行实时动态监测,以获取不同含水率和冻结圈厚度围岩下的冻胀力时空演化曲线。采用多元回归分析方法,建立围岩冻胀率、冻结圈厚度与含水率等参数的拟合计算式;据此建立平面应变状态下考虑围岩含水率和围岩比重指标的冻结圈围岩冻胀力理论解。采用热应力方法模拟冻胀力演化特征,对冻胀力的理论计算值和模型试验测试值进行对比分析,进一步验证试验方法和理论解的合理性。研究结果表明：围岩温度场呈三阶段变化特征以及类似带柄状“正勺”形状分布规律;含水围岩温度场的下降阶段呈非线性分布特征;围岩温度表现出滞后于环境温度变化的趋势。不同含水率和冻结圈厚度下的冻胀力演化规律曲线形态类似,表现为孕育-发展-稳定变化特征。冻胀力理论解与现场实测数值偏差19.7%,与数值解、试验值偏差均在0~20%之间,所提出的冻胀力理论计算方法可为围岩含水率为0~60%范围和冻结圈厚度为0~8.0 m范围冻胀力取值提供参考。研究结论可为寒区富水隧道冻结圈围岩的冻胀力设计及预测研究提供支持。     

新型固化云母片岩稳定土路基填料特性研究

依托枣阳至潜江高速公路路基工程,研发一种铁矿废石渣、粉煤灰和生石灰按一定比例掺配的新型固化剂,对不同含水率的强风化云母片岩路基填料进行固化;测试固化后云母片岩稳定土无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角及承载比变化情况。结果表明：随新型固化剂掺量增加,无侧限抗压强度得到提高,黏聚力呈上凸型抛物线变化,内摩擦角小幅增加,承载比得到增强;建立固化稳定土无侧限抗压强度、黏聚力及内摩擦角随初始含水率和固化剂掺量变化的数学模型,固化后的强风化云母片岩稳定土路基填料能满足高速公路路堤填料填筑性能要求。     

广州北二环高速公路路基含水率现场测试研究

为了研究路基含水率的变化情况,以广州市北二环高速公路某段为依托,采用在路基中埋设土壤水分计和孔隙水压计的方法,对路基含水率以及孔隙水压力进行了测试研究。结果表明:路基含水率及孔隙水压随降雨条件而变化,但是不同类型路基的变化情况及幅度有所不同。因此,必须做好不同类型路基的排水设计和施工,确保其强度和稳定性。     

毛乌素沙漠地区重载铁路路基风积沙填料特性和压实系数研究

依托蒙华重载铁路第二标段工程建设,对毛乌素沙漠地区风积沙的工程特性及不同影响因素下路基填料的压实系数进行了试验研究。结果表明:该段风积沙填料属C组填料,可用于基床以下路基的填筑;其最优含水率为14%,最大干密度为1.79 g/cm3;摊铺厚度为35~45 cm,当含水率为12%~16%时,装载机碾压6遍+压路机静压2遍收面的碾压组合最为经济合理,此时松铺系数约1.3~1.4;提出了保证风积沙路基压实质量的措施。     

含水率变化环境下桩土界面摩擦性能研究

湖区水位升降将使周边土体处于周期性含水率变化环境下,对处于此种工况下的摩擦桩而言,桩土界面摩擦系数亦将随之改变。以某湖区高速公路软基路段桩基加固工程为研究对象,采用现场调研、室内外试验、理论分析等方法,展开含水率变化环境下桩土界面摩擦性能研究,针对试验土样得到了桩土界面摩擦系数、粘聚力及摩擦角随含水率改变的变化规律,可为同类工程提供一定参考。     

花岗岩残积土填料压实含水率控制方法

以广东广佛肇(广州—佛山—肇庆)高速公路花岗岩残积土为研究对象,基于土与大气相互作用的实际工况,提出填料压实含水率控制方法和计算几何模型,开展南方典型湿热气候条件下花岗岩残积土填料现场翻晒数值模拟并与现场试验结果进行比较。结果表明,填料翻晒与单层松铺厚度、土块粒径等有一定关系;填料存在最佳翻拌时刻,持水性越弱,越宜尽早翻拌;合理控制粒径和翻拌时刻,可提高南方多雨地区路基施工效率。     

红砂岩路基动态模量与静态检测指标的关系研究

为掌握红砂岩路基现场动态模量的特点,通过便携式落锤式弯沉仪（PFWD）试验、现场承载板试验、贝克曼梁试验和压实度试验,分析红砂岩动态模量与静态模量、弯沉、压实度和含水率（稠度）之间的关系,并建立动态模量与这些指标之间的回归方程。研究表明:动态模量与静态模量、动态模量与弯沉、动态模量与压实度、动态模量与压实度和稠度均有良好的幂函数回归关系。因此,可采用PFWD来代替承压板试验、弯沉和压实度试验。     

采用高密度电法进行隧道施工风险预警的方法研究

针对隧道施工风险,分析了轨道交通工程在黏土地层中采用浅埋暗挖法修建隧道面临的地质风险因素。通过高密度电法监测地层电阻率变化,将其与钻孔试验数据作分析对比,得到电阻率与天然含水率w、土体黏聚力c、内摩擦角φ之间的关系,从而预测前方开挖面临的风险,及时采取有效的措施。提出采用高密度电法监测前方地层中电阻率,通过其与地层参数c,φ之间的正相关关系进行风险预警的方法。     

含水率差异对膨胀性红黏土隧道施工力学行为的影响

膨胀性红黏土因其特殊的水敏性,使得自身遇水膨胀,是造成隧道围岩失稳的重要原因。 为建立含水率与膨胀率的关系,从 而明确含水率变化对大断面膨胀性红黏土隧道及支护结构受力变形的影响,以银西高铁庆阳膨胀性红黏土隧道为研究背景,通过 现场监测确定围岩含水率波动范围;结合室内试验建立含水率与膨胀性和抗剪强度的对应关系;将土体含水率变化条件下的膨胀 关系同材料受热膨胀特性进行联系,利用ABAQUS内置的温度应力场模拟湿度应力场,分析不同含水率作用下隧道围岩压力、衬砌 结构内力与变形量值的重分布规律。 结果表明: 开挖后不同含水率最终趋于饱和时,随着初始含水率的降低,围岩及支护结构受 力增大,仰拱与拱脚处相对位移提高,拱顶、拱腰与边墙处相对位移降低,整体安全系数逐渐降低;对开挖后洞周平均含水率20.7% 而言,最终趋于饱和时围岩压力安全系数为2.2,衬砌安全系数为1.1,围岩相对位移为0.97%;相比于围岩压力和衬砌结构受力, 含水率变化对洞周围岩变形影响最大;基于特殊地质情况,建议将隧道预留变形量提至150~180 mm。