膨胀土引起的工程灾害及其教训——苏丹国的情况

在苏丹260万km2的国土面积中,三分之一以上分布有膨胀土。膨胀土成为引起工程灾害的一个重要原因。本文描述了苏丹膨胀土的物理力学性质,报告了由膨胀土引起的灾害、预防策略、修复措施以及修复灾害的费用。中国许多地区也分布着膨胀土,存在膨胀土灾害问题。本文所述的内容,对中国具有一定的参考价值。     

浅埋煤层高强度开采覆岩切落式塌陷灾害及防控技术

高强度开采浅埋煤层容易造成覆岩切落式塌陷灾害,导致煤矿事故,危害采煤工人生命安全。为此该文提出浅埋煤层高强度开采覆岩切落式塌陷灾害及防控技术。通过计算关键层破断距、开采条件允许的老顶沉量,判断煤层开采区是否存在覆岩切落式塌陷裂缝,利用覆岩裂缝大小分析切落式塌陷灾害,判断是否存在切落式塌陷迹象,为覆岩切落式塌陷防控提供分析依据;分析覆岩关键层结构可知,浅埋煤层覆岩较薄削弱板簧效应产生自稳结构,拉破坏/拉剪破坏组合是覆岩切落式塌陷主要原因。根据分析结果研究塌陷灾害防控技术,一是控制浅埋煤层开采高度,二是填充开采工作面,由此防控覆岩切落式塌陷灾害。     

岩体爆破破坏效应颗粒流数值模拟验证研究

采用颗粒流方法对岩体爆炸破岩过程进行数值模拟,将集中药包作用下的爆炸球面波等效为三角形波脉冲,根据颗粒离散元原理建立了点膨胀加载法和动边界处理法,结合动三轴试验标定的细观力学参数,建立了颗粒离散元爆炸应力波传播分析模型。利用数值模拟进行了爆破破岩机理分析,探讨了不同埋深、炸点膨胀比、炮孔压力对爆破效果的影响,给出了数值模拟时合适的炸点膨胀比与峰值压力取值范围,并根据爆破工程实践对爆破漏斗效应、微差爆破效应进行了验证。研究方法简单可靠,可反映岩体爆炸应力波传播规律,动态表征岩体的破坏过程,有助于进一步加深对工程爆破效应的认识。     

膨胀土路基水毁灾害及其粗糙神经网络预测

通过对膨胀土地质灾害的总结，提出了膨胀土路基水毁灾害的分类分级方法，并根据常用的地质灾害预测办法，指出膨胀土路基水毁灾害的预测是一个典型的非线性问题，当考虑降雨、干旱等气候因素耦合影响时，宜进行危险性点评估。提出了采用粗糙神经网络对膨胀土路基水毁灾害进行评价和预测的方法，并运用粗糙集理论确定了该神经网络的结构。同时，以某膨胀土路基水毁大型模型试验的数据为例，进行了灾害预测，结果表明，将粗糙神经网络运用于膨胀土路基的水毁灾害预测是切实可行的。     

延边地区公路沿线边坡失稳试验分析

延边地区公路沿线分布着大量软岩，其岩性具有强膨胀性，致使这一地区公路边坡出现了多处滑坡现象。为了合理地处理这一工程地质问题，需要认真研究该种软岩的膨胀特性。选取滑坡体软岩为研究对象，定量分析了其自由膨胀率、无荷膨胀率和有荷膨胀率，并具体测定了其膨胀力，探讨了其膨胀率和膨胀力的变化规律，揭示了研究区软岩的膨胀特性，为公路建设中软岩边坡加固参数的选取提供了科学的依据。     

热应力与膨胀力耦合作用下岩石破裂机理的数值模拟研究

基于静态破碎剂破岩机理,运用数值模拟方法研究了内部含圆孔的方形岩样在热应力与膨胀力耦合作用下的破坏过程,重点分析了热应力对材料破坏机理的影响,并与物理实验进行了比较。结果表明:在内部热应力与膨胀力耦合作用下,模型中的两条裂纹萌生于垂直于模型边缘的孔径方向上的某个位置,而不是圆孔周围或者模型边缘,并同时向内和向外扩展至模型的内壁和外壁。随着模型热传导系数的增大,起裂位置向模型边缘移动;随着静态破碎剂膨胀系数的增大,起裂位置向圆孔周围移动。同时也研究了相同模型在只有热应力与只有膨胀力作用时的应力场,发现在此模型中热应力对起裂位置和减少裂纹数量有重要影响,耦合作用下的模型破坏是只有热应力作用和只有膨胀力作用的一种综合作用结果。     

黑龙江省公路风吹雪灾害形成机理与分布特征

分析了风吹雪灾害形成的因素和机理，并结合黑龙江省4条主要公路的风吹雪灾害调查数据，对该省公路风吹雪灾害的分布特征进行了分析。结果指出，气候和地形条件，特别是公路路线走向、路基横断面形式以及路基高度对风吹雪灾害的形成具有主导作用。     

砖木结构类保护性建筑的灾害分析与防治对策

系统阐述了砖木结构类保护性建筑的灾害机理,分析了邻近工程施工对这类保护性建筑的影响,讨论了砖木结构类保护性建筑的结构抗震性能和建筑防火问题.同时,针对砖木结构类保护性建筑的灾害机理,提出了这类保护性建筑的维护与防治对策.     

冰雪灾害危机事件演化及衍生链特征分析

运用复杂网络的相关理论知识,在冰雪灾害危机事件演化机理研究的基础上对冰雪灾害危机事件演化构成和衍生链特征进行了分析.以2008年冰雪灾害危机事件演化为例将冰雪灾害危机事件演化划分为4种类型,构建了冰雪灾害危机事件演化的网络结构.在此基础上总结了冰雪灾害危机事件衍生链的特征,并对冰雪灾害危机事件演化特征进行了分析,为控制冰雪灾害危机事件的演化提供了理论依据.     

鄂西清江古树包滑坡灾害形成机理探讨

根据古树包滑坡体的地质背景及工程地质特征，对影响滑坡灾害形成的各项因素进行了分析与计算，探讨了该滑坡灾害形成的机理，为今后工程建设中滑坡灾害的防治提供了参考。     

某高速公路花岗岩边坡稳定性评价及防护措施研究

花岗岩在我国分布广泛,完整新鲜的花岗岩具有良好的工程地质特性,但受到侵蚀、剥蚀、风化等作用的花岗岩体物理力学性质急剧降低,又会成为工程建设中较难处理的岩石之一。公路建设过程中,风化花岗岩边坡较为普遍。由于这类边坡的特殊岩体性质,在一定条件下容易发生失稳,对公路施工和运营都会造成严重危害。因此,研究这类边坡的变形破坏机制和失稳模式,对边坡的开挖和防治具有重要意义。文章通过对某高速公路一风化花岗岩边坡的现场工程地质勘察,在边坡岩体结构特征、变形破坏机制及失稳模式分析的基础上对边坡的整体稳定性做出了评价,进而对边坡开挖和防护提出有效建议,同时也可为同类风化花岗岩边坡的设计、施工提供理论上的参考。     

油页岩地下开采巷道围岩的流变特性及工程应用

为研究油页岩巷道围岩的流变特性,采用岩土SJ-1B三轴蠕变仪对油页岩进行了三轴蠕变试验。根据试验结果,建立了油页岩非线性蠕变方程。根据上述非线性蠕变方程,以吉林桦甸油页岩矿一井运输大巷为工程背景,分析了围岩的应力场和位移场,并对不同支护强度和应力状态下的蠕变变形进行了系统的分析。研究结果表明,油页岩蠕变具有非线性,控制油页岩巷道围岩过量变形的根本途径是改变围岩的应力状态,以及适当提高锚杆、锚索的初始预应力。本文为有效控制油页岩开采时巷道围岩的有害变形提供了理论依据。     

爆破对深路堑开挖边坡稳定性的影响分析

依据工程地质勘察结果,论述了爆破地震波对岩石边坡失稳的影响程度和作用机制.     

深埋岩溶隧道掌子面突水灾害可靠性上限分析∗

旨在研究高地应力、高压富水条件下深埋岩溶隧道掌子面突水灾害的可靠性问题。基于已有研究成果,考虑高地应力以及高压富水地质条件,采用极限分析上限法构建了以剪切破坏为主的深埋岩溶隧道掌子面三维防突机制。根据虚功率原理建立突水破坏过程中的能量方程,利用Hoek-Brown 强度准则求解了高地应力以及高压富水条件下防止掌子面突水所需要的支护力上限解。在极限破坏状态下,根据掌子面上施加的支护力与突水破坏时的围岩压力构建极限状态方程,建立了深埋岩溶隧道掌子面防突可靠度模型,并采用响应面法计算了掌子面发生突水灾害的失效概率。分析了水平地应力、溶腔水压力、岩体强度参数以及隧道洞径对支护力、潜在破坏长度的影响规律,给出了满足不同容许失效概率下深埋岩溶隧道预防突水灾害所需要的最小支护力以及在有限支护效应下能抵抗的最大破坏长度。将研究成果应用于实际工程案例中,与已有研究、现场结果相比较,验证了本文计算结果的有效性,可为今后类似深埋岩溶隧道的防突问题提供理论指导和参考。     

济南市砚池山高边坡优势面控稳分析

砚池山位于济南市区东部,由于长期采矿,山体局部已经变形且曾发生过崩塌。运用优势面理论对砚池山高边坡控稳机制进行分析。该边坡发育4组优势面,优势面组合形成 3 种优势分离体;优势面及优势分离体控制着边坡稳定性,形成5种破坏机制;当达到临界条件即在强降水或连续降水等不利条件时,岩性参数进一步降低,塑性区就会扩大,坡顶竖向拉裂缝和填土与闪长岩岩体之间的接触面正好构成了一个潜在的整体滑动面。最后,运用有限元法对边坡稳定性进行定量分析,评价结果与优势面理论分析结果一致,结果表明,该边坡是不稳定的,应及时采取治理措施。     

基于加权信息量和迭代自组织聚类的地质灾害易发性评价

以三峡库区忠县-方斗山地区为研究对象,首先选取坡度、坡向、坡高、岩土体类型、坡体结构、构造、水的作用、人类工程活动等8个评价因子建立地质灾害易发性评价指标体系,并对因子状态进行分级;然后,采用层次分析法计算各指标因子的权重,应用加权信息量模型进行地质灾害易发性评价;再者,利用迭代自组织聚类模型对地质灾害易发性评价结果进行分级区划;最后,对地质灾害易发性评价的精度进行定量评价。结果表明:地质灾害易发性评价结果与实际地质灾害发生的吻合度高、评价结果可靠、评价方法精度高、适用性强;岩土体类型、坡体结构、水的作用及人类工程活动是地质灾害发育的最主要控制因素;地质灾害易发性划分为极高易发、高易发、中易发、低易发、极低易发五个等级。建立的评价方法从权重确定和等级划分方面完善了地质灾害易发性评价理论体系,可为区域地质灾害易发性评价提供理论指导和技术参考。     

考虑岩石蠕变与损伤的直立层状边坡倾倒模型

倾倒破坏是直立层状岩质边坡失稳破坏的模式之一,目前仅研究了岩石分别为线弹性体、损伤体或蠕变体时在自重作用下边坡倾倒临界高度的计算方法,而实际工程中,岩体则往往同时具有损伤及蠕变特性。为此,针对软岩中同时存在的损伤与蠕变特性,在经典欧拉压杆模型的基础上分别假定岩石为Maxwell蠕变体、基于Weibull分布的统计损伤体及损伤与蠕变共存的复合体等三种模型,获得了相应的边坡倾倒临界高度计算方法,并讨论了相关参数对计算结果的影响。研究结果表明,在直立层状边坡倾倒计算中,应同时考虑细观损伤与蠕变对计算结果的影响,当考虑岩石蠕变性时,边坡倾倒临界高度随时间增加近似呈指数规律下降。     

古土壤地层盾构施工引起的地表沉降分析

针对西安地铁上覆含有古土壤的黄土地层中盾构施工引起的地表沉降,在分析其产生机理、盾构施工数值模拟过程、基于经验公式的Peck地表沉降计算方法的基础上,探讨了基于注浆效果、支护压力以及偏心超挖的等代层厚度计算方法;具体分析了盾构施工数值模拟过程中的等代层弹性模量和掌子面支护压力比与Peck地表沉降计算公式中最大沉降量和沉降槽宽度之间的关系。研究结果表明,在含有古土壤的黄土地层中进行盾构施工数值模拟时,等代层模量的取值在5～10MPa范围之内,当等代层模量小于5 MPa时,隧道围岩将产生较大的塑性变形;掌子面支护压力比取值在0.5～1.0范围之内,当掌子面支护压力比小于0.5时,掌子面附近土体将产生较大的塑性变形,当掌子面支护压力比大于1时,地表将产生隆起变形。     

地铁盾构施工土体变形与临近结构失效机理研究

地铁施工可能诱发临近结构失效,这是城市轨道交通建设安全施工与灾害防控的重点之一。基于实际典型工程,对地铁盾构施工引起的土体变形与周边结构失效机理进行研究。研究结果表明:(1)地铁盾构施工过程中,周边土体会产生显著变形,各环施工引起的土体沉降最大值为10.26cm,施工中应引起重视。(2)地铁施工引起的土体变形是诱发周边结构失效的主要原因之一,衬砌产生的最大应力为10.90 MPa,小于C50混凝土抗压强度23.1MPa,管片强度具有一定的安全储备;(3)最不利工况下,箱涵最大应力为4.62 MPa,位于混凝土箱涵与砌体箱涵交接位置,可能诱发结构开裂;(4)左线开挖完成后,进行右线开挖时,箱涵最大应力位置向隧道右线移动,箱涵结构最大应力基本稳定;(5)本文数值模拟结果与工程监测数据误差在可接受范围,能为类似工程提供参考。     

山区机场高填方边坡工程实践与研究

在山区机场工程建设中,由于地形地貌的限制,高填方工程一般兼具有地形起伏较大,地质条件复杂,工程量巨大等特点,由此给山区机场带来一系列特殊性工程问题,尤其是高填方边坡工程的稳定性问题是目前机场研究的热点和难点。由于山区机场高填方边坡稳定性问题涉及影响因素较多,为便于分析,从变形机理和控制技术两方面对机场高填方边坡工程问题进行了深入研究。(1)变形机理方面,结合工程实践及对现有资料进行分析归纳,从填筑体下覆坡体结构、降雨及地下水、地震、填料特性、施工工艺等方面研究其对填方边坡稳定性的影响,重点提出了4类填筑体下覆坡体结构类型,并深入分析各类型的变形破坏特征。(2)变形控制技术方面:以"三面一体"控制论为核心,结合实例分析了土方平衡、地基处理及交接面加固、排水、支挡结构四个方面,对高填方边坡变形的控制效果。该研究可为我国山区机场高填方边坡变形机理的深入研究和控制技术的提高和改进提供参考和借鉴。