水力侵蚀对路基表面稳定性的影响研究

通过降雨试验和天然降雨水土流失调查 ,笔者首先探讨了风化花岗岩地区路基表面水力侵蚀的表现形式和规律 ,其中 ,基床表层已填筑级配碎石的易于发生级配碎石粗粒化 ,未填筑级配碎石的易于发生沟蚀 ;裸露的路堤边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :沟蚀→边坡滑坍 ;裸露的路堑边坡水力侵蚀发生发展规律一般为 :溅蚀→面蚀→沟蚀→坍塌 ;片石护坡的路堤和路堑边坡易于发生潜蚀。然后分析了水力侵蚀对路基表面稳定性的影响 ,认为溅蚀和面蚀对路基表面稳定性的影响较小 ;沟蚀对路堤边坡表面稳定性的影响程度随侵蚀程度和工程进度具体情况而定。最后 ,提出了施工期路基表面防护的建议     

平原地区公路路基震害类型及机理分析

根据资料分析和现场调查,对平原区公路路基常见震害进行分类.结合库仑强度理论和有效应力原理分析平原区公路路基震害机理.研究表明: 地震作用引起土体中超静孔隙水压力上升、有效应力降低,从而弱化了土体的强度;水平地震力是诱发路堤、边坡破坏的因素;同水平地震力相似,竖向地震力同样会造成土体强度的削弱.最后,针对平原区公路路基震害的特点和机理,在平原区道路的选线、施工、质量控制等方面给出防治措施.     

高速铁路高填复合路堤边坡安全问题探讨

路基是高速铁路安全系统的关键和薄弱环节 ,建在软土上的高填路堤边坡是否稳定 ,更是直接关系到路基乃至整个高速铁路系统的安全 ,采用桩—网复合地基形式修建高路堤是一个好办法 ,这种路堤形式尚不多见。笔者结合其特点 ,从理论上提出了一种新的边坡安全实用计算方法 ;讨论了影响边坡安全的主要因素 ;验证了这一计算方法的合理性     

露天开采边坡稳定性分析方法及灾害防治措施研究

研究露天开采边坡的安全稳定对露天矿山的安全生产具有重要意义。在分析边坡滑动破坏影响因素的基础上,总结和分析了边坡稳定性分析方法在露天开采中的应用现状;系统地探讨在露天开采边坡安全评价中常用的3种边坡稳定性分析方法;应用典型的计算算例验证3种方法在露天开采边坡稳定性分析中的适用性;在边坡滑坡破坏机理分析的基础上,探讨了边坡滑动灾害的防治措施。     

露天矿边坡监测与加固技术概况

从露天矿形成边坡开始,由于岩体应力原始平衡条件被破坏,就使边坡存在变形、破坏以至滑坡的潜在因素。滑坡事故对露天矿生产来说,轻则影响采掘工作的正常进行;重则造成人身设备事故,恶化采掘技术经济指标,缩短露天矿的开采年限,甚至使整个矿山生产中断。1970年,美国西南部某矿发生一次严重的边坡破坏事故,极大地破坏了生产;在南美某矿,一次严重的滑坡事故,使该矿的铁路运输系统干线遭受破坏而中断了全矿生产;澳大利亚的一个大型露天铁矿,由于长达1公里的边坡破坏,使其采矿工作中断了三年多。     

尾矿坝边坡失稳判据研究

为避免尾矿库失稳破坏所带来的巨大损失和灾难,依据尾矿坝边坡破坏特征,将坝体边坡的破坏全过程分为连续的变形阶段和非连续的滑动阶段。建立相应的数学模型,采用蠕变理论及李雅普诺夫函数法分析尾矿坝边坡变形、滑动过程的稳定性,提出尾矿坝边坡失稳的加速度判据,得出滑动过程位移解析解。运用FLAC3D对山西某尾矿坝边坡进行计算,得到安全系数为1.67,边坡稳定;通过坝体边坡表面某点位移监测曲线可以看出ü<0,采用加速度判据可得此边坡稳定,与数值模拟结论相同。     

露井联采逆倾边坡稳定性数值模拟

为最大限度回收资源,倾斜矿体开发时常采用露天与井工联合开采方式,形成露井联采逆倾边坡,由于受到双重采动效应影响,其变形破坏机理及稳定性问题变得极为复杂,是采矿工程领域研究的难题之一。以平庄西露天矿顶帮边坡为研究对象,同时考虑拉伸和剪切两种破坏判据,应用RFPA强度折减法对露井联采逆倾边坡岩移规律及稳定性进行了数值模拟。通过对比分析单一露天开采和露井联采条件下边坡岩体变形破坏规律、位移演化规律及应力分布特征的差异,揭示了地下开采对露天矿逆倾边坡岩移规律及稳定性的影响和原因。结果表明:单一露天开采时边坡发生滑移型破坏,而露井联采条件下边坡发生滑移-塌陷复合型破坏;受两种采动效应叠加的影响,地下采空区上方岩体以下沉为主,同时上山一侧岩体向露天采空区方向发生明显位移;受地下采动影响时,逆倾边坡稳定性下降,其根本原因是坡体内剪应力的大范围叠加升高,造成上部一定范围的岩体在边坡发生滑移前就遭到破坏,从而加剧了滑坡的发展。     

含多弱层复合边坡滑坡治理三维数值分析

白音华二号矿滑坡区边坡治理工程是针对稳定性差的南帮非工作帮和南排土场构成的复合边坡进行的。滑坡体受多层弱层控制,治理过程中易导致边坡失稳,所以治理工程采取分区开采的条采方案,充分利用边坡治理的三维效应来进行边坡的失稳破坏研究和稳定性分析。选取滑坡区的典型剖面作为研究对象,基于强度折减方法(SRM),应用有限差分FLAC3D软件,在两种开挖条件下,对含多弱层的复合边坡的稳定性规律和破坏机制进行了数值模拟分析,揭示了多弱层对复合边坡的失稳破坏及稳定性的影响。研究结果表明,治理工程中,弱层被揭露一定宽度,滑体沿煤底板弱层水平错动、竖直方向拉裂破坏;随弱层暴露宽度的增加,边坡稳定性明显降低,说明治理边坡具有三维效应;开挖至3-3煤层底板,开挖坡角20°,弱层暴露宽度为400m,边坡的稳定系数刚好达到安全储备系数1.1,建议矿方首选此方案,可以最大限度的回收煤炭资源。     

基于响应面法和强度折减法的边坡可靠性计算研究

针对边坡安全系数是隐式函数的特点,提出将有限差分强度折减法和响应面法(RSM)相结合,分析边坡可靠性的方法。采用安全系数、破坏概率及对应的临界滑动面等,作为综合评价边坡稳定性的指标。算例验证表明,笔者提出的计算方法所得结果与其他方法比较接近,且更能反映边坡真实的工作状态。对某钢铁基地工程的昔格达组地层边坡,采用新的计算方法进行可靠度分析,对比研究确定性破坏模式和概率破坏模式中剪应变增量和破坏区的分布。研究结果表明,均值强度较高的边坡岩土体,如果变异系数较大,便仍处于较高风险水平,虽然边坡整体的安全系数满足工程要求;均值安全系数和最小可靠度指标对应的破坏模式也是有差别的。     

基于岩体扰动参数的边坡结构优化

为了研究岩体扰动参数对边坡稳定性的影响,根据某露天边坡岩体物理性质及坡体钻孔勘探结果,分析了边坡体各岩组在不同扰动参数下的强度弱化过程;考虑由扰动产生的节理裂隙对边坡稳定性的影响,通过Phase^2软件对仿真计算模型进行了不同扰动程度的区域划分;同时提出了一种用于直观表征露天整天边坡稳定性的安全系数“玫瑰花”图。结果表明:各边帮受节理切割和爆破扰动的影响,稳定性差异较大,部分边帮安全储备充足,仍存在优化空间;节理裂隙几何位置对边坡失稳滑移面具有控制作用,对于近乎顺层岩质边坡,其破坏主要沿节理面剪切滑移;对于具有浅埋倾覆节理面边坡,由于岩体强度较高易发生倾倒破坏,所绘制的边坡安全系数“玫瑰花”图可直观表征露天边坡整体稳定性,考虑局部扰动影响对边坡稳定性分析进行精细化表征,为矿山边坡角度的进一步优化提供了一定的参考指标。     

Settle3D软件在半填半挖黄土路基变形分析中的应用*

为揭示半填半挖黄土路基的变形规律及其影响因素，为高填方黄土路基稳定性的评估提供科学依据。以国道G310典型半填半挖黄土路基为例，运用Settle3D软件对不同工况条件下的黄土路基进行精确建模与系统分析。结果表明:自然条件下路基左右侧沉降量差别不大，而降雨条件下原状黄土侧的沉降大于压实黄土侧的沉降，土层交界处沉降差异显著；降雨条件下中心点的沉降曲线在原填土交界处发生转折，表明压实效果显著；各施工阶段间沉降量差值呈非线性减小趋势，但降雨条件下的稳定时间更长。因此施工中控制路基压实度和采取合理的路基防水排水措施非常重要。     

广三高速公路扩建工程中桩承式加筋路堤的现场试验

结合广三高速公路扩建工程,对素混凝土桩和PHC管桩桩承式加筋路堤工作性状开展现场试验调查,在路堤填筑中以及填筑完成后对路基沉降、孔隙水压力以及深部水平位移进行监测和分析,试验结果表明:当软土厚度小于18m时,采用桩径为50cm的C15素混凝土桩,打穿软土层,桩中心间距1.8 -2.0m,平面呈三角形布置,桩帽采用C30混凝土浇筑成尺寸为1m×1m×0.4m的面板,拓宽路基孔隙水压力变化与填土高度和桩的龄期有关,路基工后沉降得到了有效控制;当软土厚度超过18m时,采用桩径为30cm,桩壁厚7cm的PHC管桩,按照桩中心间距2.5-3.0m间距呈正方形布置,桩帽采用设置双层钢筋的C30混凝土浇筑成尺寸为1.5m×1.5m ×0.4m的面板,路堤填筑完成后预压期内路基孔隙水压力基本未发生变化,路基几乎未发生侧向位移,路基剩余沉降很小,可以节省预压时间,尽早开展路面结构层施工,开放交通.     

新建铁路路基斜交超浅埋地铁的变形监控与安全评估

为评估深厚软土地区临近超浅埋地铁施工对盾构的扰动,结合斜交超浅埋地铁的某客运专线桩板结构路基工程,基于"第三方监测"的工程安全监控模式进行施工及试运营期间的安全评估,并研究了各阶段的变形规律及安全敏感因素。研究结果表明:地铁水平位移只出现于桩基施工阶段;沉降变形与收敛变形则贯穿于整个施工与运营阶段,变形值呈"增大—减小—稳定"的趋势;地铁变形中沉降影响最大,收敛变形次之,水平位移最小,且变形极值均小于安全限值,说明地铁结构是安全的;桩板结构有效控制了后续沉降的发生,大大降低了新建客运专线与既有地铁的相互影响。     

公路改扩建导致新老路基差异沉降的因素分析

基于有限差分原理建立了三维有限元数值计算模型,对公路改扩建中导致新老路基差异沉降的因素进行探讨。结果表明,公路拓宽部分的沉降明显高于老路的沉降,且在新老路结合部位沉降发展最显著。路面的竖向沉降随公路拓宽宽度增加而增加,随新路基弹性模量增加而减小,随新地基土压缩模量增加而减小。其中拓宽宽度和新地基土压缩模量对路基表面沉降影响较大,新路基土弹性模量对路基表面沉降影响较小。这表明新地基土受到的压应力和新地基土压缩模量是影响路面差异沉降的主要因素。工程上可以着重从降低对新地基土的压应力和提高新地基的压缩模量两个角度来降低路面的差异沉降。     

高速公路路基下采空区充填效果试验研究

为了经济高效地治理高速公路下覆采空区,实现路面行车安全,建立某段高速公路下覆采空巷道的物理力学模型,确立正交试验方案,从充填体、充填率、充填数量三个因素及各因素三个水平出发,利用FLAC3D进行9次试验,借助极差和方差分析,确定出各因素显著性影响顺序和最优化充填方案。结果表明:最优化充填后路面沉降值和水平变形值是所有试验中最小的,充填治理效果显著,验证了最优化充填方案的正确性。     

特厚倾斜煤层采空区对公路路基沉降影响研究

为了研究采空区导致上覆复杂岩层运移致使公路路基沉降问题,以颗粒流理论为基础,通过下落法构建模型。根据煤层位置,假设了7种采空区长度进行模拟。模拟的结果为岩层应力、应变在不同情况下的最终状态,同时提出了影响区和松散堆积区的概念。结果表明,由于岩层构造复杂,在不同情况下主要影响区和松散堆积区的发展变化是不同的,特别是岩层4的作用较为特殊。根据公路路基设计规范,采空区只限于假设1和假设2的采空区范围内,路基沉降才能满足规范要求。     

青藏高原多年冻土区铁路路堤变形特征研究

路堤的稳定是公路、铁路等行车安全的保证。路堤变形通过路基—轨道—车辆大系统的相互作用而影响行车安全。冻胀、融沉是多年冻土地区路堤变形的重要形式。多年冻土区的路基变形问题是至今仍未彻底解决的一大难题。青藏铁路穿越 5 5 0km多年冻土区 ,为研究多年冻土区路堤变形特征 ,笔者对青藏铁路某试验段进行变形监测并对监测数据进行分析。结果表明铁路路堤的修建改变了多年冻土原来的水热平衡 ,天然冻土上限的变化导致路堤产生变形。同时 ,变形特征还受路堤边坡的坡向、降水量和地基土类型等因素的制约。在此基础上 ,提出几点减少多年冻土区铁路路堤变形的一些看法和建议。     

大型原油储罐设计中主要安全问题及对策

大型原油储罐储量很大,潜在危险性高,一旦发生事故,损失将十分惨重。为此,在分析了大型原油储罐工程危险性的基础上,重点论述了大型原油储罐设计中的主要安全问题及其对策,包括储罐地基和基础、浮顶储罐密封装置、信号报警联锁系统、排水设计、防腐蚀措施等,特别针对大型原油储罐的特点,详细讨论了浮盘沉底事故原因并介绍了预防浮盘沉底的设计要求,为工程设计提供了有价值的参考依据。     

广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性试验研究*

为探讨广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性,采用WP4C仪、压力板法、滤纸法和蒸汽平衡法对其开展持水特性试验,用全自动直剪仪对具有不同初始干密度和不同吸力的试样进行强度特性试验,并结合压汞试验进行微观分析。根据上述试验数据提出快速预测抗剪强度公式。试验结果表明:随着初始干密度的增加,积聚体间孔隙体积发生收缩,积聚体内孔隙占主要作用。广吸力范围内试样的土水特征曲线随着初始干密度增大而向右上方偏移,而孔隙比随吸力的增加基本不变。抗剪强度随着初始干密度增大而增大,且随着吸力增加而增加。应力-应变曲线低吸力范围呈应变硬化现象,高吸力范围呈应变软化现象。利用Khalili & Khabbaz模型预测的抗剪强度值与实测值非常接近,因此该模型可用于预测广吸力范围内非饱和黄土的抗剪强度。     

井下铁矿通风防尘技术措施效果的卫生学评价

对18家大中型井下铁矿通风防尘技术措施效果进行了卫生学评价。其结果表明:采取通风防尘技术措施,井下铁矿作业环境得到显著改善,五十年代与八十年代相比,粉尘浓度由31.4mg/m~3降到3.4mg/m~3;粉尘合格率由19.6％上升至57.9％。在作业环境逐步改善的同时,粉尘危害也不断减轻,五十年代与八十年代相比,接尘工人矽肺发病工龄由10.67年延长至23.42年;矽肺患者死亡年龄由50.35岁延长至60.25岁。综合防尘前后矽肺累积发病率分别为11.23％与1.65％,二者差异显著。