黄土塬区浅埋大断面隧道掌子面失稳机理研究

研究目的:高速铁路以隧道形式穿越黄土塬区时,受地下水位高、含水量大、围岩分级高、浅埋段距离长等特点的影响,隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险高。大断面黄土隧道掌子面稳定分析中,大都集中在浅埋短距离隧道的横向二维问题上,很少提到浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定问题。研究结论:(1)针对黄土塬区大断面隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险,建立了利用Terzaghi松动土压力理论的三维修正分析模型,推导出了浅埋长距离隧道掘进施工中掌子面稳定性的计算公式;(2)研究了黄土隧道三台阶预留核心土工法施工中掌子面稳定性与黄土含水量之间的关系,提出了黄土塬隧道掌子面施工稳定含水量界限参考值为20%,针对性地提出了安全预防措施;(3)该研究成果可有效指导黄土塬区浅埋慢坡隧道掌子面安全施工,为浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定分析和安全控制提供理论依据。     

黄土隧道大挖方段明洞拱墙衬砌快速施工技术研究

为减少边坡防护工程量,消除运营安全隐患,高速铁路高挖方路堑段多以隧道代替路基,即以隧道明洞的方式通过。传统的明洞拼装模板施工时间长、耗损多、且混凝土外观质量无法保证,进而影响防水施工。本文以银西高速铁路宁县一号隧道出口段175 m明洞施工为例,采用多作业面平行施工技术,利用钢筋绑扎台车,配合衬砌台车和外侧整体钢模板连续施工的方法,通过加强对模板拼装、衬砌浇筑及回填等关键工序的过程控制,在确保安全质量的前提下,实现明洞拱墙衬砌快速高效施工的目的。     

黄土地区高速铁路修建技术创新

研究目的:在湿陷性黄土地区建设铺设无砟轨道的高速铁路,国内外尚无可供借鉴的研究成果和工程经验。黄土的湿陷变形特性,加大了路基、桥梁、隧道等结构物的沉降,影响铁路的稳定性、安全性等。本文结合郑州至西安铁路客运专线工程实践,对综合勘察和路基、隧道、桥梁的关键设计技术创新进行总结。研究结论:在黄土勘察中引入"松软土"的概念,补充完善《铁路工程地质勘察规范》;国内外首次采用埋入式连续桩板路基结构,解决了基底下部厚层黏性土的长期蠕变引起路基下沉问题;全面、系统地提出了大断面黄土隧道的设计原则和安全、快速、经济的施工方法;在高烈度震区长联连续梁上采用4组双向式钢轨伸缩调节器设计技术,在渭南北站采用350 km/h通过式车站桥梁与无砟轨道无缝道岔群一体化设计技术。这些创新技术成为在湿陷性黄土地区修建高速铁路的土建工程成套技术的关键。     

浅议湿陷性黄土区大厚度填方路基处理

现行《公路路基设计规范》和《城市道路路基设计规范》对湿陷性处理思想和原则都是借鉴《湿陷性黄土地区建筑标准》相关内容。由于建筑物对变形和承载力有相当高要求，根据建筑物等级的不同对地基湿陷性全部处理和用桩基穿越整个黄土层。建筑物占地面积较小，对地基湿陷性全部处理或用桩基穿透黄土层是必要和合理的。但公路、城市道路、场地等面积较大、对地基变形和承载力要求较低的工程，按《湿陷性黄土地区建筑标准》相关要求全部处理湿陷性，就存在可行性、经济性和合理性的问题。大厚度填土湿陷性对工程的影响主要是承载力不足和变形过大的问题，采取一定工程措施解决路基影响范围承载力不足的问题，将大厚度填土湿陷性问题转换为控制路基沉降变形的问题，实现矛盾转化、问题简化，达到全填方厚度范围内解决问题的效果。根据大厚度黄土填筑场地随着埋深增加土的密实度会逐步提高、随着埋深增加土体受水浸湿的概率逐步减少的特点，进行具有针对性工程方案设计，使大厚度填方湿陷性处理方法、范围、标准和程度合理、经济是当前须要解决问题。     

湿陷型黄土路基注浆法的应用与研究

该文系统介绍了注浆法的发展、注浆加固机理、注浆材料、注浆工艺和主要设计参数及工程实例,可为类似工程的建设提供理论和实践经验。     

黄土隧道台阶法施工地表裂缝规律模拟分析研究

针对郑-西客运专线铁路黄土隧道施工过程中广泛出现的地表裂缝现象,采用三维离散元计算程序3DEC进行了裂缝开展的数值模拟。考虑黄土原始垂直节理,台阶法施工,分三种隧道覆土埋深工况进行了讨论,分析得出了在各埋深工况条件下地表裂缝的开展规律。     

黄土室内振动压实特性试验

室内振动压实是室内击实成型试件的一种新方法,能较好地模拟振动压实的特点。研究了静面压力、频率、激振力和振幅等振动压实参数对黄土压实效果的影响规律,提出了一组压实效果好并且与现有振动压路机的技术参数相符的黄土振动压实的推荐参数;对黄土的振动成型方法和成型后的物理、力学性能进行了探讨,并与击实试验做了对比分析。研究结果表明：振动压实黄土得到的最佳含水质量分数、最大干密度均比室内击实的要小,振动压实黄土的回弹模量比室内击实黄土的回弹模量要大;不同成型方式对材料的物理、力学性能影响很大。     

黄土公路隧道结构设计与施工中的若干问题

针对黄土公路隧道结构设计和施工中的理论研究滞后于工程实践的现实情况,结合白虎山隧道、新庄岭隧道、土家湾隧道三座黄土公路隧道衬砌结构力学性状研究成果,提出了以黄土公路隧道拱顶中心线侧压力系数为判据的深、浅埋界定的新方法,指出应结合黄土特性及埋置深度进行隧道衬砌设计,不宜按计算摩擦角或围岩类别确定隧道的围岩压力;设计时除进行荷载计算外,还应根据工程地质条件,经工程类比及综合研究后确定衬砌结构。应根据不同的地质条件确定设计原则和施工方法,例如,地质条件较差地段应采用微台阶或分区微台阶法施工,而不采用侧壁导洞法或双侧壁导洞法;在取得同等支护效果的条件下应加强初期支护;在湿陷性黄土地区应特别注意水的处理。     

客运专线铁路湿陷性黄土地基处理施工技术

结合郑西铁路客运专线的施工,综合阐述了湿陷性黄土地基处理的施工技术,重点介绍了柱锤冲扩桩、水泥土挤密桩、强夯等地基加固方法的工艺试验情况和具体施工方法.     

公路黄土坝式路堤汛限水位及涵洞泄洪力设计计算方法

为了构建简单易行且符合实际设计需要的公路黄土坝式路堤汛限水位及涵洞泄洪力计算方法,在已有坝式路堤水位研究成果的基础上,利用其合理的水量平衡原理及水位关系理论,分析归纳出理想均值水位和汛限水位的方法理论基础;同时为避免不合理的具体库型对坝式路堤的影响,引入水利方面处理库型的方法,利用蒸发渗流理论得到水位与总损失量关系曲线以确定理想均值水位,再借鉴水利方面测量库容方法构建水位库容关系曲线,继而确定汛限水位,从而构建得出设计需要的坝式路堤汛限水位及涵洞泄洪力计算方法步骤。最后采用已建的坝式路堤对该计算方法进行验证,并与已有文献进行对比分析。结果表明：坝式路堤涵洞设计方法套用现行公路手册是不合适的,与实际情况不符,即绝大多数坝式路堤不需要设计涵洞,提出了构建水位-总损失率关系曲线以确定理想均值水位,构建水位-库容关系曲线以确定汛限水位,利用调洪公式进行涵洞设置与否及泄洪力设计的三步骤设计法;在水量平衡原理和已有研究成果基础上,引入水利方面处理库型库容方法能避免库型影响,使库容测量能够切实可行;构建的设计计算方法用于天巉线K168＋740～K168+880坝式路堤时,得出的汛限水位为16.60 m,路堤历史最高水位为15.47 m,汛限水位偏大,该方法用于实际工程设计时偏于保守。所构建的方法可为公路坝式路堤设计、水利淤地坝设计提供借鉴。