能源桩-土体接触力学特征试验装置的研发与应用

研发了能源桩-土界面特性测试仪,在测试仪中安装可控温钢筋混凝土模型桩,在桩周围填充各类土体,模拟不同地基中的能源桩。通过对土体施加一定的恒定竖向荷载模拟不同深度的土层。模型桩中安装有换热管,利用低温恒温水浴,通过循环液控制桩体的温度,模拟能源桩吸热、放热过程。利用铂电阻温度传感器测量桩和土体的温度;利用安装在桩体表面上的微型土压力计测量桩-土界面的法向应力;利用FBG准分布式光纤传感技术测量桩体的周向变形。以砂土地基为例,通过冷热循环试验,准确得到了桩温、土温、桩-土界面的法向应力和桩的周向变形,说明EPSICA可以用于揭示桩-土界面的接触力学特征,为能源桩的热、力学行为研究提供了新的手段。     

采用GPS与全站仪对大跨斜拉桥进行变形监测

在桥梁运营期间,由于各种原因,会造成其不同程度的损伤和破坏。为了保证既有桥梁的安全运营和尽可能延长它的正常使用年限,应对其进行实时健康监测与安全性评估。以东营黄河胜利大桥为背景,提出了采用 GPS与全站仪相结合的健康监测方法,阐述了整个监测方案的具体实施过程并对观测数据进行了初步分析,对试验进行了总结,并对未来研究方向提出了建议。     

基于时间序列的深基坑支护结构变形预测

基坑工程由于受多种因素的影响．目前已成为岩土工程中的重点和难点。在基坑施工过程中,需要根据现场的实际工程地质条件及选择的支护型式、建筑物的安全等级．对支护结构的变形进行严格控制。时间序列分析主要是指采用参数模型对所观测到的有序的随机数据进行分析与处理的一种数据处理方法。通过现场量测的深基坑围护结构变形信息资料,对数据进行整理和分析．利用时间序列分析法对支护结构的变形作出预测,以保证基坑安全施工。     

地质灾害系统的经济弹性及其结构研究

经济弹性是降低地质灾害系统经济损失的主要方式,如果能够对其进行准确定义和精确测量,其降低灾害损失的有效性将得到进一步增强.为此,在比较区分生态、工程、组织、规划、心理等不同学科领域弹性概念基础上,结合地质灾害系统的基本构成,对其经济弹性进行了操作化定义和数学描述.进而,在描述了地质灾害系统作用过程后,指出地质灾害系统的经济弹性是一个四维结构的概念,这对于准确衡量地质灾害经济弹性,提升其效率与潜力具有重要的作用.     

地铁引起的地面振动传播

依埋深波源在弹性半空间的传播原理,提出了地铁波源引起的地面振动实用计算公式和传递系数。对地铁波源的P波、S波引起的地面面波叠加,得出地面振动计算公式。实用计算公式与数个地铁工程运行所致的地面振动现场实测作了比较,能满足工程精度。     

深部顶板夹煤层巷道变形破坏分析及其控制

为了探究深部顶板夹煤层软岩巷道大变形破坏问题,以平煤六矿三水平戊二胶带运输巷为工程背景,开展夹煤层巷道围岩破坏分析及控制对策的研究。首先,构建原支护体系组合拱力学模型,推导出直墙半圆拱形巷道稳定判别式;其次,提出“锚网索-梁-注浆-组合砂浆锚索”联合返修控制对策,即沿戊₈煤层顶板进行巷道扩刷,采用锚网索、梯子梁完成基本支护,对围岩进行深浅孔注浆加固、顶板及两帮关键部位布置组合砂浆锚索等加强支护,并通过数值模拟分析返修前后应力、位移场分布特征;最后,开展工业性试验,并监测矿压。结果表明：两帮及顶底板最大收敛量分别为93、 112 mm,后期变形速率均低于1 mm/d,围岩变形得到有效控制,返修效果良好。     

地震断裂带深孔岩芯非弹性应变恢复法三维地应力测试

"汶川地震断裂带科学钻探"项目(WFSD)是最快回应大地震的科学深钻项目,在钻孔崩落法、水压致裂法等无法使用的情况下,首次使用岩芯非弹性应变恢复法进行深部三维地应力测量。基于黏弹性体非弹性应变恢复理论和岩芯测试理论,模拟深孔岩芯在三维地应力作用下的非弹性变形,在均质各向同性的前提下,计算3个主应力的方向与大小。在WFSD项目现场实验室,使用开发的测试系统,测试深部岩芯非弹性恢复应变的6个独立方向的法向应变,确定测试点的三维地应力方位与大小。为了验证非弹性应变恢复法的有效性,分析了WFSD项目1号孔的测试结果,该结果与震源机制解及其他地应力测量方法得到的结果十分吻合,表明非弹性应变恢复法合理可靠,尤其在复杂地质条件下,其他地应力测试方法无法使用时,非弹性应变恢复法有更好的适用性,该方法为探索大深度钻井条件下使用岩芯法开展地应力测量提供了一种新途径。     

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。     

布筋形式对加筋土挡墙变形性能影响研究

筋材布置是加筋土挡墙设计中的一个重要问题,通过具有不同布筋形式的加筋土挡墙砂箱模型实验,研究布筋形式对加筋土挡墙变形性能的影响。结果表明:在筋材面积相等的条件下,网格式布筋面板变形更加均匀,而条带式布筋面板易在中下部发生过大的局部变形;对于条带式布筋,减短单筋长度、加密布筋,或筋材上长下短铺设,能提高墙体稳定性;对于网格式布筋,筋材间结点越强,墙体抵抗变形能力越好;在筋带末端增加一个竖向副筋能有效控制面板变形。该研究成果可为实际工程中布筋形式的经济合理化设计提供参考。     

静力荷载作用下纤维材料增强路基性能的试验研究

分别采用现场铁路路基填料及掺量为0.3%的聚丙烯纤维改良填料构筑室内小型路基,通过对路基顶部施加不同的分级静载,对比研究两种不同填料对路基内应力分布规律和沉降变形特性的影响,进而判断纤维材料作为改良措施运用于路基沉降控制的可行性与有效性。试验结果表明:相对于现场填料路基,纤维改良措施加快了应力在路基中沿深度的扩散速度;应力加载至100 kPa时,两种填料路基的沉降变形规律相似,路基不同深度处的沉降随着基顶作用荷载的增加呈非线性增大;应力达到200 kPa时,纤维改良路基60 cm深度范围内的沉降曲线出现反转点,曲线形状近似拉长的s形;较于现场填料路基,纤维改良措施使基顶沉降分别减少了30.3%及35.4%;在高应力、大变形趋势条件下,纤维材料对路基沉降的控制效果会更好。