素土挤密桩处理超高填方下深厚湿陷性黄土地基的试验研究

以某民用机场工程为背景,选取该机场拟建场区85 m黄土高填方所在位置作为试验区,开展素土挤密桩处理地基的试验研究.采用桩体动力触探试验、桩问土室内土工试验及现场载荷试验对处理后的地基进行检测,分析了各小区试验前后土体孔隙比、干密度、压缩模量、动力触探击数等物理力学参数的变化规律,得到了处理后的土体变形模量、地基承载力特征值及其对应沉降量.结果表明,采用素土挤密桩处理后湿陷性黄土地基桩体密实性较好,单桩承载力特征值较低,只有70～75 kPa,而单桩复合地基承载力特征值为240 kPa,与本区黄土承载力特征值相比有较大提高.处理后的地基土层干密度、孔隙比与处理前的平均参考值相比,基本没有变化,而压缩模量增幅较大,桩间土的湿陷性消除.桩间距越小,地基土的处理效果越佳,但处理效果受桩间距影响不显著.研究表明,采用冲击沉管或振动沉管工艺施工素土挤密桩,抱管及塌孔现象严重,工效不佳.施工工艺及参数应根据工程特点合理选择,才能同时满足地基承载力及施工工效的要求.     

高填路堤边坡失稳机理与处治措施分析

高填路堤稳定性已成为制约山区高速公路建设的重要因素。以某失稳高填路堤为工程背景,基于将填方路堤和原 始地基作为整体边坡考虑的基本思路,根据现场调查、勘察成果,构建典型地质剖面模型,通过极限平衡条分法,对边 坡稳定性的影响因素,如水位、岩土体重度、内聚力、摩擦角等进行敏感性分析,计算得到边坡潜在滑动面剪出口与现 场实际基本一致,并分析其失稳是在持续强降雨入渗、填方路基土强度弱化后,在填筑路堤、粉质粘土夹碎石层与基岩 交界面顺层滑动剪出;最后分析不同抗滑桩设置位置、强度、间距支护作用下边坡安全系数及潜在滑面情况,推荐在距 离坡脚5 m处设置抗滑桩且其每米间距强度应大于250 t的处治方案。     

减小浅埋暗挖法施工对建构筑物影响的措施

地铁隧道施工过程中,由于施工产生扰动,必然会破坏岩土体原有的应力平衡状态,从而产生一系列与岩土工程环境有关的问题,如土层位移以及由此产生的地面建筑物、地下管线及桩基等建构筑物的破坏等。在城市环境条件下的第四纪地层中进行浅埋暗挖,更加严格要求土层位移必须控制在允许范围之内,以达到环境土工的安全使用。笔者重点针对地层沉降的组成及控制建筑物受开挖产生的影响,总结实践经验,给出了控制开挖产生沉降的多种方法,同时提出隔离措施,具有一定的使用价值和工程施工指导意义。     

多方案联合处理土岩组合地基效果研究

建筑物土岩组合地基的不均匀沉降一直都是设计和施工的难题,结合工程实例,借助ABAQUS有限元软件,对使用CFG桩、旋挖桩和换填垫层法联合处理方案进行处理的土岩组合地基进行数值模拟。通过对比不同的地基处理方式对土岩组合地基差异沉降的影响,并分析地基的差异沉降和整体沉降,判断使用何种处理方式能较好地处理土岩组合地基的不均匀沉降问题。研究结果表明：使用CFG桩和换填垫层法联合处理的土岩组地基可以较好地解决地基的不均匀沉降问题,模拟结果可以为相关工程土岩组合地基的设计及处理提供一定的参考。     

江洲深基坑下伏基岩爆破开挖危害控制研究

建基坑工程中,下伏基岩爆破施工需确保基坑围护结构及其相邻环境的安全。针对橘子洲深基坑爆破施工的实际需要,运用LS-DYNA建立全尺寸三维模型,分别对垂直炮孔、水平炮孔的爆破进行了对比模拟分析,通过对基坑底板、地下连续墙结构及紧临建筑物爆破震动的安全评估,得到不同炮孔布置方式的爆破差异,并在此基础上提出了针对性爆破施工建议。     

深厚软土地区大桥群桩沉降现场监测分析

为准确预测高速铁路沉降量,严格控制高速铁路沉降,达到高速铁路的平顺性标准,以某一软土地基高速铁路桥梁墩台为监测对象,采用液位-单点联合自动监测法对天津某特大桥沉降进行了长期观测。实测数据分析显示,单点沉降计布置合理的情况下能准确确定压缩层厚度。与现有规范的压缩层及沉降进行对比分析,结果表明,《公路桥涵地基与基础设计规范》误差最大,压缩层厚度比实测值大141.1%,沉降量比实测值大182.9%;按上海市《地基基础设计规范》得到的沉降量计算值比实测值大4.0%;按《建筑桩基技术规范》得到的应力比为10%,沉降量计算值比实测值大8.9%。与液位沉降计测得的总沉降相比,《铁路桥涵地基和基础设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》计算的沉降值偏大,其余规范计算的沉降值均偏小。从可靠性和安全角度考虑,建议采用以10%应力比为条件的"应力控制法"计算压缩层厚度,采用铁路规范方法计算高速铁路深厚松软土层的桥梁桩基总沉降。     

司马矿薄基岩区顶板突水危险性数值模拟研究

为了研究司马矿薄基岩厚松散层特殊地质条件下的采动覆岩破坏、渗流等特性,评价发生顶板突水的危险性,建立了薄基岩厚松散层开采条件下的数值计算模型。采用理论分析、数值模拟和现场工程相结合的方法,利用多物理场耦合数值模拟软件COMSOL Multiphysics,研究了随工作面推进采场的变形、破坏、渗流和应力变化规律。结果表明:在司马矿薄基岩厚松散层这一特定的地质条件下,工作面涌水量、顶板破坏高度均随工作面推进不断增加并最终趋于稳定,当工作面推进到200 m时,顶板破坏高度约为80 m,工作面涌水量约为33 m3/min,与实测数据基本吻合;随着开采的进行,在采空区后方煤层的支承压力峰值位置几乎不变,在工作面前方形成的支承压力峰值极值点位置不断前移,应力集中系数约为2.0;在司马矿薄基岩区,在煤层采厚为5 m、基岩厚度为40 m的条件下,若顶板黏土层厚度大于40 m,将不会发生顶板突水。     

考虑注浆结石体影响的隧道管片上浮理论解析

为掌握隧道管片在浆液结石体包裹下的上浮变形规律,通过研究圆管抗弯刚度,将浆液结石体与隧道管片形成的圆管组合梁转变为3层叠加组合梁;基于Girhammar 2层叠加组合梁理论与微单元力学分析,推导出考虑层间滑移效应3层组合梁等效抗弯刚度公式,进而采用温克勒弹性地基条件建立隧道管片上浮力学模型;结合工程实例,对比力学模型理论解析、实测数据和数值计算结果,并进行参数灵敏性分析。研究结果表明：力学模型理论解析、实测数据和数值计算结果吻合度较高,表明力学模型有效;浆液结石体留存厚度的增加可以有效降低隧道结构承受的弯矩,提高隧道结构安全性能;随着隧道两端约束的传递衰减,隧道上浮跨度超过140 m后,隧道变形最大值基本达到稳定。研究结果可用于预测隧道管片的上浮变形,并为隧道变形控制提供依据,促进隧道病害的安全治理。     

爆破振动效应影响评价及减震措施研究

爆破地震效应是工程爆破产生的主要危害之一,如何保证工程爆破时爆区周围建筑物、基础设施等的安全运行,对爆破的地震效应进行实测和振动效应影响评价是十分必要的.以水电站左岸边坡工程爆破对右岸化工厂的影响为例,根据实测爆破振动速度和爆破振动频率,通过对测试结果线性回归分析,得到不同区域爆破地震波的传播和衰变规律.根据实测结果和数值计算,评价了左岸工程爆破对江右岸化工厂及区内建筑物的振动影响,论述了控制爆破振动强度、减小振动效应的措施.     

煤矿巷道支护动态信息设计法

由于地下工程环境的复杂性和不确定性,采用的静态信息设计方法存在着明显的缺陷。因此,提出巷道支护动态信息设计法,其实施过程为:在地质调查和地质力学测试的基础上,采用数值模拟和工程类比相结合的方法进行初始设计;将初始设计实施于井下,并进行地质资料的现场再收集和工程监测;用监测结果检验和修正初始设计,按修正后的设计进行施工,并进行工程监测,如此不断循环,直至完工。该方法在煤炭行业获得成功,在金属矿山、交通、水利等岩土工程中有重要的推广价值。     

高喷灌浆加固抛石填海软基

高压旋喷灌浆法是本世纪７０ 年代发展起来的地基处理新技术,在砂性土和粘性土等软弱地层加固工程中已得到广泛应用,但在含有碎石的淤泥质土及穿过它对其下淤泥的加固尚少见,笔者简要介绍了采用钻灌分开两大工序的新双管法及其成功完成加固任务的事例。     

地铁盾构施工风险评估与风险规避研究

深圳地铁二号线2202标段包括科苑站—红树湾站—世界之窗站,大部分采用盾构法施工。盾构隧道处于砂质粘性土地层填海地层,下穿4栋高尔夫别墅,存在基岩隆起、孤石和易出现施工扰动等情况。对2202标盾构施工进行安全评估,指出盾构机选型、盾构机进出洞及盾构施工过程中的风险源,如始发方向失控、盾尾卡死、洞口土体坍塌、地面建筑物出现不均匀沉降等,进而强调在施工过程中要正确辨识风险源,并根据地质、水文和周围环境条件研究采取适当的规避风险措施。     

不同质地土壤对核素Sr-90阻滞及迁移的影响

为了给放射性废物填埋场选址、设计、建造和安全评估提供科学支撑,选择3种代表性质地的土壤(砂土、粉质壤土、黏土),采用室内动态土柱法,通过3个土柱体剖面Sr-90的浓度分布曲线和浓度峰迁移距离,研究Sr-90在不同质地土壤介质中的吸附特性和迁移规律。砂土、粉质壤土、黏土的喷淋量分别为60 m L/d、52 m L/d、60 m L/d,试验时间分别为102 d、390 d、390 d。试验结束后Sr-90浓度峰在砂土、粉质壤土、黏土中垂直向下迁移了46.2 cm、3.0 cm、1.2 cm。Sr-90在砂土柱剖面的浓度分布曲线存在明显的不对称性和拖尾,即Sr-90从源层上洗脱下来后,受到砂土介质的吸附作用,待浓度峰值通过后,更多的Sr-90从之前的砂土介质中解吸出来,使得很长时间段内土柱体中保持相对较高的浓度,该现象在粉质壤土和黏土不明显。应用HYDRUS-1D软件建立平衡吸附、非平衡吸附两种模式下的核素迁移数值模型,发现砂土柱中两种模式的计算结果差别较大,粉质壤土、黏土柱两种模式的计算结果却逐渐接近,非平衡吸附模式考虑一级速率系数β能更好地描述浓度分布曲线的"拖尾"。Sr-90在砂土、粉质壤土、黏土中的一级速率系数β分别为0.56 d-1、13.2 d-1、42.0 d-1,随β增大,吸附、解吸速率加快,越容易达到平衡。     

便携式森林防火开沟器的设计与应用

便携式森林防火开沟器主要是针对我国东北林区森林土壤为暗棕壤,并且土层浅薄、石砾含量高的地形特点研制的开设防火隔断的设备,其采用内燃机为动力源轻巧、便携,操作灵活、简单,适合于我国森林消防使用。     

地下采空诱发顺层岩质斜坡变形破坏特征研究

为揭示地下采空诱发顺层岩质斜坡变形失稳的机制,采用底摩擦模型模拟试验方法,以重庆市鸡尾山地质条件为试验对象,研究不同开采顺序(顺坡开采、逆坡开采)、煤柱留设(上下边界矿柱、区段或水平矿柱)情况下,地下采空区不同空间分布诱发其上覆岩层的变形破裂响应特征。结果表明:1)地下采空区分布不同,其上覆岩层变形破裂响应特征也不同;2)软弱夹层是顺层斜坡的潜在滑动面,同一矿山地质条件、不同采空区影响下的软弱夹层可分为凹形、凸形、S形、反S形4种类型;3)地下采矿形成采空区后,岩体破坏规模及程度主要受地质环境和开采方式的控制,地下采空影响下类似含软弱夹层缓倾斜顺层斜坡的变形机制为弯曲-断裂、滑移-拉裂。     

临近断层特厚煤层分层开采冲击地压发生机制

为了研究临近断层分层开采的冲击地压发生机制,以老虎台矿特厚煤层开采为研究背景,采用地质动力区划方法、数值模拟和现场监测方法对井田的地质动力环境、临近断层开采的围岩应力分布规律和断层滑移特征及其与冲击地压的关系进行了研究。采用地质动力区划方法,将老虎台井田断裂构造划分为5级,通过地震和矿震分布情况,确定老虎台矿地质构造活跃,处于较高的应力环境;采用FLAC3D数值模拟和锚索应力监测方法,分析断层围岩应力演化规律和断层滑移规律,在断层和开采共同作用下工作面断层侧超前支承压力急剧升高。结果表明,地质动力环境为冲击地压的发生创造了外界环境条件,断层和采动的耦合作用是冲击地压诱发的主要原因。     

铀尾矿库中核素U(Ⅵ)的扩散迁移试验

利用自制的设备,采用水平土柱吸渗法,测定了不同参数土壤中铀溶液的质量浓度,通过Fick扩散第二定律推导的公式计算其扩散系数。并对比氯离子迁移试验,探讨了时间、距离、土质、孔隙度等对铀扩散的影响,进而研究尾矿库中核素U(Ⅵ)的运移扩散规律。结果表明:铀和氯离子在砂质土壤中的扩散均比在黏质土壤中快,氯离子在黏土中的扩散系数D=0.354×10~(-3)m~3/d,在砂土中的扩散系数D=1.830×10~(-3)m~3/d,铀在黏土的扩散系数D=0.950×10~(-3)m~3/d,在砂土中的扩散系数D=1.623×10~(-3)m~3/d;铀在土壤中的质量浓度随扩散时间延长逐渐增大,且与扩散距离呈比例关系;铀在土壤中的扩散系数随土壤孔隙度增大而变大。     

复合地层盾构滚刀磨损风险等级模糊评判

针对盾构在复合地层隧道掘进过程中存在滚刀易磨损且不易判断磨损程度的施工难题,通过综合分析滚刀磨损的各种影响因素及其影响关系,总结提炼出4个磨损风险等级和五大类15个子项的关键影响指标。针对复合地层提出复合高度比和等效岩土强度的概念,综合运用两级模糊评判法和层次分析法建立了复合地层盾构滚刀磨损程度评判方法。通过对佛莞城际铁路长隆隧道复合地层段进行现场验证,证实了该方法在不进入盾构土仓的情况下,可对滚刀在盾构不同掘进距离下的磨损程度进行定性判断。     

风积沙厚度对浅埋煤层大采高工作面矿压显现的影响

针对神东矿区大柳塔煤矿52304工作面通过风积沙较厚区域时强烈的矿压显现现象,通过理论分析与物理相似模型以及现场测试等方法,建立工作面过风积沙区域时的力学模型,分析风积沙厚度对大采高工作面矿压显现规律的影响,对风积沙厚度对工作面关键层力学稳定性做出分析,并通过数值模拟对影响性进行研究。研究结果表明:风积沙厚度较大的开采区域,作用在覆岩主关键层结构上的载荷较大,造成主关键层破断块体的结构回转变形失稳,造成工作面矿压显现极强烈;大采高和风积沙厚度较大条件下距煤层较远的主关键层破断运动也会对工作面矿压显现产生影响,且采高、厚风积沙因素缺少其中一个时,主关键层均不会对工作面矿压产生明显影响。