玄武岩纤维对水稳碎石基层强度的影响

为了研究玄武岩纤维改良棱角性不良的破碎鹅卵石基层性能,该文基于正交试验确定了水泥稳定破碎鹅卵石中玄武岩纤维最佳掺量为1 kg/m^(3)(15 mm)+2 kg/m^(3)(25 mm),对水泥稳定破碎鹅卵石、水泥稳定破碎鹅卵石+最佳掺量的玄武岩纤维和水泥稳定碎石(石灰岩机轧碎石)3种工况混合料进行了无侧限抗压强度与劈裂强度试验。研究结果表明:受骨料棱角性的影响,水泥稳定碎石(石灰岩机轧碎石)混合料的强度优于水泥稳定破碎鹅卵石混合料;掺入玄武岩纤维的水泥稳定破碎鹅卵石混合料,随着龄期的增加,其强度增长较快,与未掺入纤维的水泥稳定破碎鹅卵石混合料相比,7 d抗压强度降低了0.08%,而14 d、28 d、60 d抗压强度提高了3.9%、17.1%、28.3%;7 d、14 d、28 d、60 d劈裂强度提高了4.3%、10.2%、19.0%、28.7%;在龄期45 d掺入纤维的水泥稳定破碎鹅卵石的强度达到水泥稳定碎石(石灰岩机轧碎石)的强度。

基于BP神经网络的固化红土抗压强度预测

为分析不同掺量的偏高岭土与石灰共同掺入玄武岩残积红土中对土体的改良效果,本试验选取偏高岭土的掺量分别为0%、2%、4%、6%和8%,石灰的掺量分别为0%、2.5%、5.0%、7.5%和10.0%,同时掺入玄武岩残积红土中,制作25组不同固化红土,对其进行28 d无侧限抗压强度正交试验,并用MATLAB软件建立神经网络预测模型,预测固化红土养护28 d的抗压强度。研究结果表明:本模型预测误差最大为4.56%,拟合度为0.997,且本方法比常规回归分析法更简单、更准确,可预测不同固结材料和掺量的固化红土抗压强度,提高试验效率。

粗集料形态特征与水稳层抗压强度灰色关联度分析

为分析不同粗集料的形态特征与水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度之间的相关性,本文通过室内试验结果再结合灰色综合关联度分析理论,研究实际工程中粗集料5个形态特征指标参数对水泥稳定碎石基层无侧限抗压强度的关联度。研究结果表明:粗集料形态特征参数中轴向系数对水稳层抗压强度影响最大,其次依次为圆度、棱角参数、粗糙度、凸度;凸度与水稳层无侧限抗压强度之间的相关性保持在相对稳定状态;三档粒径范围内,粗集料粒径越大,轴向系数、圆度、棱角参数和粗糙度与水稳层抗压强度的关联度越高。本文的研究结果可为今后类似工程提供借鉴。

道路交通量横向分布特征及影响因素分析

横向分布系数是路面设计中的一个重要参数,反映车辆荷载在道路横断面上的分布状况。该文通过对3条不同设计指标道路的交通量横向分布调查,得出道路交通量横向分布系数的特征,分析了其影响因素,为道路设计、交通规划、交通控制及管理、工程经济分析等取值时提供参考,以便科学合理地确定道路交通量横向分布系数。

碎石的可压实性及压实对渗透性能的影响

通过对不同粒径的碎石进行相对密度及在不同密实度和不同级配条件下碎石的渗透试验,得到了不同条件下碎石的渗透系数.通过比较其渗透系数表明:压实对碎石渗透性影响不大,其结论为碎石渗沟、碎石盲沟、碎石渗井及相关工程的设计、施工提供了依据.

基于气候、植被及工程地质的公路“环境选线”

基于"环境选线"的理念,要实现公路建设的可持续发展,仅从地形、地质角度出发进行选线是不够的,还必须从宏观角度出发,考虑气候、植物对公路选线的影响.文中通过对分布于云南不同气候、植物环境条件下的公路建设的调查研究,从地质灾害层次分析了气候、植物等环境因子与公路建设的相互影响,得出气候、植被及地质是公路建设与环境和谐关系的关键影响因素,据此提出基于气候、植被及工程地质的公路"环境选线"的思路,并以云南省昭通—待补公路的建设为例,阐述了生态环境与公路建设的可持续发展的和谐关系.

数字地面模型在道路测设中的应用及精度分析

数字地面模型(DTM)已广泛应用于工程各领域,特别在道路设计方面,但其精度有待探讨.通过实际工程,总结了DTM再道路设计中的应用,并应用不同的方案建立DTM,获取路线设计所需的纵、横地面数据,计算路基土石方数量,对比分析得出其精度尚不能满足道路施工图设计的要求,误差属于稳定的系统误差.并分析了其精度的影响因素,提出相应的措施.

某边坡的变形破坏及加固对比分析

某边坡是一个相对高差不超过20m、规模不大的土质边坡,但经过二次大的治理,还没有稳定,需再次加固。本文通过非饱和土理论、极限平衡理论、有限元方法对此边坡的变形破坏及加固过程进行了分析,得出:边坡变形破坏的影响因素是复杂的,存在多种因素的耦合,其中施工过程使边坡滑动面发生了转变,导致边坡的变形及抗滑桩的破坏。在此基础上,本文提出了具体的防治方案,工程实践证明了其合理性。此边坡工程可为其他类似边坡防治工程的设计、施工提供借鉴。

高速公路隧道路段车速特性分析

高速公路隧道路段是追尾事故的多发段,造成追尾事故的主要原因是车速分布不均。通过对云南某高速公路隧道路段运行车速数据采集,并运用SPSS对车速数据进行处理,得出隧道路段车速分布特征。进一步对隧道路段车速进行分析,总结隧道路段车速分布规律,得出现阶段高速公路隧道路段车速存在的问题,并提出相应的车速管控措施,从而为降低隧道路段追尾事故率和制定交通管控措施提供理论支持。

道路交通量横向分布差异对路面结构的破坏分析

横向分布系数反映车辆荷载在道路横断面上的分布状况,通过对多条道路的交通量横向分布及路面破坏调查,得出道路车道间交通量横向分布差异是导致路面结构差异性破坏的主要因素;从路面结构设计过程分析,得出道路交通量横向分布对路面结构的影响是线性的,据此提出根据交通量横向分布差异进行非对称路面结构设计。

固化改良玄武岩残积红土试验研究

为探究玄武岩残积红土的有效加固方法,采用正交试验方法,开展不同掺量的石灰、水泥、砂子、玄武岩纤维和水玻璃(粉状)等固化材料的玄武岩残积红土在浸水、标准和自然风干3种不同工况下的无侧限抗压强度和微观试验,分析不同固化剂对玄武岩残积红土强度和水稳定性的影响及作用机理。研究结果表明:土壤固化材料的加入,可不同程度地改善土体的强度及水稳定性。石灰、水泥和纤维等固化材料中,石灰对玄武岩残积红土的固化效果最为明显,而砂子和水玻璃产生的作用较小,甚至起到了反作用。加入石灰固化材料所生成的大量方解石(CaCO_(3))是土体强度和稳定性提高的关键。

植被护坡的局限性及其对深层滑坡孕育的贡献

根系对土体的加固效应是显著的,植被能够遏制面状水土流失及浅层滑坡。但是,由于大多数植物的根系都分布在地表以下1.5m的深度以内,其加固深度远小于深层滑坡的滑面埋深;另外,蒸腾能够显著降低地下水位,但由于其主要发生在降雨事件的间歇期或旱季,而且进展缓慢,不能有效控制降雨过程中地下水位的大幅抬升及应力环境的恶化,因此,植被在深层滑坡防治方面的作用是有限的。与植被相关的干裂缝、动物通道、膨胀裂缝及结构性孔隙等在岩土体中形成的相对稳定的大空隙系统可以显著优化地下水的补给环境,使得斜坡能够吸收除植被拦截之外的几乎所有降雨量;植被发育斜坡的“渗入-径流-蒸腾”复合型水循环将引起地下水径流模数持续增大及岩体综合质量的渐进性衰退,为斜坡整体滑移奠定基础。植物根系呼吸及枯枝落叶降解等生物地球化学过程会向土体中释放CO2及有机酸等酸性物质,提高土体酸度及渗入水的侵蚀性。同时,植被发育斜坡中地下水的新老交替可以使水岩交换相饱和指数始终处于较低水平,保证水岩化学作用的持续进行。因此,植被对深层滑坡孕育的贡献是显著的。

粘土矿物与斜坡失稳

作为微米级材料,粘土矿物的单晶尺寸及特殊晶体结构使其集合体–粘土呈现低渗透性、分散–凝絮性及粘滞性等重要工程特性。除沉积岩斜坡含粘土矿物外,76%以上的斜坡岩石造岩矿物还可形成次生粘土矿物。粘土矿物广泛分布于原生沉积岩、三大岩类风化带及第四系松散堆积物构成的斜坡中。泥屑岩因含粘土矿物而易于失稳,且水稳定性差。次生粘土矿物的形成将引起源矿物、矿物集合体及岩块的强度与变形特性的显著变化,诱发岩石向松散介质转化。宏观结构面是粘土矿物最主要的形成和聚集场所,结构面及其内侧一定范围内不同成因粘土矿物的淀积将导致结构面及岩体强度的衰减。粘土矿物是滑坡滑带的常见矿物组分;粘土滑带可以在滑体与滑床之间起到润滑作用。滑带中粘土矿物的含量越多,其润滑效应越显著。粘土型滑带还具有隔水边界之功效,可将滑体与周围介质隔离,使之成为独立水文地质单元,提高坡体拦截、吸收渗入水的能力及斜坡稳定对降雨过程的敏感度。粘土矿物可以促进斜坡时效变形,甚至成为斜坡破坏的关键因素,对斜坡演化及失稳的贡献是显著的。

中国南方碳酸盐岩上覆红土形成机制研究进展

碳酸盐岩上覆红土在中国南方分布广泛,已提出的用于解释其形成机制的有溶蚀-残积说、溶蚀-交代说和外来沉积说,溶蚀-残积说应该是红土形成的真正机制。形成红土消耗的原岩可能是质纯碳酸盐岩,但更可能是含有泥质碳酸盐岩,甚至碎屑岩或粘土岩。红土中粘土矿物来源应该有二,一是原岩所夹粘土矿物,二是原岩中硅酸盐矿物溶解形成的次生粘土矿物;铁氧化物应该来自原岩中黄铁矿的次生演化。完整的红土剖面应该由红土层、杂色粘土层和碳酸盐岩腐岩组成。碳酸盐岩腐岩形成于包气带,由原岩中的碳酸盐溶解后再次沉淀形成,主要由钙华和残余碳酸盐晶体组成。红土地区的石漠化趋势主要与红土向地下岩溶空间渗漏有关。

岩爆过程释放的能量分析

能量积累与耗散是岩爆机理研究的重要内容之一。以往的研究一般将岩爆过程释放的能量归结为隧道围岩的弹性应变能。分析表明,开挖状态下,围岩可以积蓄的宏观弹性应变能小于岩爆过程释放的总能量。根据理论物理学、结晶学及矿物学相关理论与岩爆特征,岩爆能量应属于破裂面两侧断裂晶体的应变能,并非围岩整体的应变能。岩爆破裂面断裂晶体的应变能是在裂纹到达的瞬间因晶体被拉伸到极限状态而达到最大值并高速释放的,因此,岩爆能量的积累过程是短暂的、瞬时的。岩爆过程释放的能量转化为表面能、动能及热能等形式,而动能是裂纹持续快速扩展的主要驱动力。

硅酸盐矿物溶解动力学及其对滑坡研究的意义

硅酸盐是地壳岩石最主要的造岩矿物,表生条件下硅酸盐矿物的溶解是普遍的。实验室条件下,硅酸盐矿物存在非线性溶解现象,稳定态溶解速率一般为10-12～10-8 mol/(m2·s),而组分析出一般都是非理想配比的。体溶解速率与比表面积不存在简单的比例关系,但当单晶典型尺寸大于矿物表面上相临缺陷的间距时,体溶解速率则与比表面积呈正比。酸性条件下的溶解速率与H+ 活度正相关。源于可溶有机质的有机配位体能够络合溶液及固–液界面上的金属离子,可显著提高溶解速率。温度对溶解速率的影响受控于阿雷尼乌斯方程。鉴于硅酸盐矿物溶解规模的影响因素与滑坡灾害的发生条件基本一致,在滑坡灾害的区域性评价中,可以考虑纳入流域地表水化学组分浓度这一地球化学指标。植被可以提高斜坡岩土体的酸度、有机质丰度及地下水径流量,在促进硅酸盐矿物溶解及深层滑坡孕育方面的作用是显著的。

头寨滑坡的工程地质特征及其发生机制

头寨滑坡方量约900×10^4m^3,其中400×10^4m^3滑离源区;后缘到堆积体前缘的斜长、水平投影及高差分别为3423m、3330m和763m,平均坡降13°。堆积体主要由玄武岩碎屑和粘土矿物组成,级配不连续,无分选,空间变化不显著。1.5～5m的巨块石、20cm以下的碎块石—粉砂粒和以粘土矿物为主的层状硅酸盐分别占堆积物的10%、81%和9%。滑床基岩为无斑玄武岩,滑床纵断面从上向下由倾角分别为48°、38°和15°的三段组成,第一段为主滑带。该滑坡是介于典型岩滑和典型土滑之间的风化玄武岩滑坡,是岩体长期演化的结果。以杏仁状玄武岩薄层为基础发育的破劈理化层间错动带是主滑带雏形,而以侧向卸荷为基础的物理—化学耦合风化最终使其转变为松散的易滑介质。褶皱运动产生的构造裂隙与柱状节理的叠加使滑体玄武岩呈现碎裂—镶嵌结构,而沿结构面发生的化学风化形成的腐岩壳使岩体进一步转变为“石夹土”结构,加剧了坡体的时效变形。坡体滑出源区碰撞解体后,来自腐岩壳、具有润滑和密封功效的以粘土矿物为主的细粒组分弥漫于核心石之间,不仅使土石集合体呈现流体特性,而且还使其在进入地效区后能够暂时封闭其下方空气,实现其在气垫上的远程滑移。风化过程及其产物对滑坡的发生及滑体的高速远程滑移均起到了关键性的控制作用。

岩体化学风化的非连续性及其科学意义

岩体化学风化在空间上具有高度的非连续性,这种非连续性广泛存在于从宏观、细观到微观的所有尺度。宏观结构面是化学风化最主要的发生场所;风化岩体内,新鲜岩块被沿结构面内法线方向发育的腐蚀带包围,呈斑点状分散于腐岩中。微缝等细观损伤普遍存在于各类岩石中;化学风化从岩块内不同空间位置的水力有效空隙向三维空间扩展,决定了细观尺度上化学风化的非连续性。矿物溶解是在晶体中具有过剩表面能的缺陷位置优先发生的,因而具有显著的微观非连续性。由于非连续特性,化学风化可增大水岩界面,提升矿物溶解反应的规模及速率。通过对既有损伤的扩展及在损伤空间堆积残余物,化学风化具有分离—裂化岩体、岩块及造岩矿物的重要作用,这种作用可使以新鲜岩石为主的岩体大规模脱离母岩,而堆积于坡脚的岩石块体在化学风化的继续作用下,可裂解为更小的岩屑或矿物碎屑,为向水体搬运创造条件,从而极大地促进斜坡夷平及地貌重塑进程。

石灰岩腐岩的基本特征及其形成机制

碳酸盐岩风化剖面非饱和带内的白色粉末状物质应属碳酸盐岩腐岩,剖面上部覆盖有一定厚度的土层是此类腐岩发育的必要条件。对昆明富民石灰岩风化剖面的研究表明,石灰岩腐岩呈白色或灰白色,结构疏松,密度、孔隙度和渗透率分别为1.8081g/cm3、32.65%和774.8139×10-3μm2,其母岩的对应指标分别为2.6966g/cm3、0.05%和0.0084×10-3μm2,综合差异显著。石灰岩腐岩吸水性强、给水能力差,容水度30%,持水度25%。基于铸体薄片的显微观察发现,腐岩粒间孔隙及溶蚀孔隙发育,面孔率达19%;扫描电子显微镜下,可见泥晶方解石集合体之间的蜂窝状溶孔和方解石颗粒之间的粒间孔。石灰岩向腐岩的转变是通过其结构体风化前锋的扩展实现的。微观尺度上,石灰岩结构体属非连续的颗粒集合体,具有巨大的比表面积和很强的潜在吸附能力。覆盖有土层的非饱和带多属潮湿环境,能保持较高的相对湿度。当在压力及浓度梯度驱动下侵入石灰岩结构体的水汽分子凝结为液态水时,可对方解石颗粒产生楔裂作用,削弱粒间或粒内的结构连接,使其集合体发生一定程度的体膨胀,从而形成腐岩壳。随着时间加长,风化前锋逐渐扩展,岩石结构体最终转化为腐岩结构体。石灰岩腐岩是在高湿度包气带环境中经吸湿膨胀作用形成的,是石灰岩物理风化的产物;渗入水的溶滤作用主要发生在腐岩的演化阶段。

雨水对路堑路基的影响分析

针对路堑路基,采用有限元方法计算分析了降雨入渗情况下,不同地下水位和是否设置边缘渗沟的路基与路面中的压力水头,通过分析得出:在地下水位高和雨水量大的地区设置渗沟是非常有必要的,其他地区或地段设置渗沟也是有益的。