探地雷达在多年冻土地区工程勘测中的应用

认为探地雷达是一种先进无损的地球物理探测方法,因其高效、快速等优点而广泛应用于各工程领域;本文结合多年冻土地区的勘查特征,分析说明探地雷达在多年冻土区的勘查原理和在多年冻土工程勘查以及环境检测多方面的应用前景。

通风路基主要影响因素及应对措施研究

结合实测资料,通过模拟计算从传热角度就通风路基降温效能的主要影响因素进行分析。研究发现,在管道通风路基中,管间土体存在较强的热流向下传热,通风管间距是影响降温效能的重要因素之一。在公路沥青路面条件下,由于路面的强烈吸热作用,通风路基的降温效能被极大削弱,环境升温和设计不当都可能造成工程措施的失效。针对这一问题,提出宽幅通风新型工程措施。模拟计算结果表明,该种新型路基具有高效、快速的降温效能。在沥青路面条件下,该种措施实施3 a后,-3 m深度的地温就已低于原天然地表下的温度,冻土人为上限在快速达到路堤底部约-0.5 m深度后,完全维持稳定。该种措施还成功解决路基地温场的非对称性难题,进一步增强路基的长期稳定。这些结果对我国多年冻土区高等级公路的建设和关键工程问题的解决具有重要意义。

多年冻土区路基边坡遮阳板降温过程试验研究

基于室内的系统试验,试验条件下研究发现遮阳板对热辐射的遮挡是有效避免路基坡面升温主要的因素;遮阳板下空气对流换热可及时带走遮阳板本身及遮阳板辐射产生的热量,这是避免坡面升温的重要补充;遮阳板下空气的有效流动,可以将坡面温度保持在较一般地表温度更低的水平上.由于遮阳板对下部空气层的限制作用,在遮阳板下产生“烟囱效应”,由此使得遮阳板下的空气流速得以大幅提高.青藏公路遮阳板试验段观测资料证明,通过遮阳板在路基边坡的实施,可以降低整个坡面年平均温度约3.2℃,并较天然地表低约1.5℃.

不同路面和幅宽条件下冻土路基传热过程研究

随着我国多年冻土区高速和高等级公路建设的发展,冻土路基稳定性成为工程建设的关键科学问题．应用有限元计算分析发现,沥青路面下路堤底面的年均热流量为砂砾路面下的3倍；高等级公路在路面宽度较普通公路增加1倍的时候,底面年平均热流量增加60%,且增加的热流主要集中在路堤底面的中心部位,并产生“聚热效应”,导致多年冻土的退化进程加快0．6倍；这种关系不会因路堤高度增加而减弱．因此,在多年冻土区修建高等级公路,会带来更为严重的工程病害,在工程建设中必须充分重视,并采取积极的防治措施,才能确保工程的长期稳定．

中俄原油管道沿线典型土样冻胀性试验研究

中俄输油管道穿越约500 km的多年冻土区,管道沿途地形起伏,水系和沼泽发育,使得管道工程地质条件复杂.沿线地貌单元主要可分为沼泽湿地、阶地、河漫滩、坡地以及基岩山脊等5种,不同地貌单元的岩性和冻土赋存条件均不相同.选取各地貌单元的典型土样进行颗粒分析、冻胀率等试验,分析了土样冻胀率与天然含水率、干容重、粘粒含量之间的关系.结果表明:全-强风化花岗岩冻胀率最小,冻土工程地质条件最好;含有机质粉质粘土冻胀率最大,管基需要进行特殊处理;粘土和粉土冻胀率介于二者之间,对管基进行常规处理即可.该试验定量评价了中俄输油管道沿线不同地貌单元的冻胀性,为管道在确保工程长期稳定性的基础上,选择经济、环保的施工方式提供了试验依据.

高温多年冻土区冻土地基预先融化技术研究现状及展望

在气候变暖背景下,多年冻土退化加剧,高温冻土将会在更大范围出现,保护冻土原则的适用性将受到经济、技术、环保合理性的挑战.在条件适宜高温冻土区,根据建筑结构和基础类型,采用预先融化技术(简称预融技术)处理冻土地基可在经济合理的前提下,保证工程的安全可靠性和长期稳定性.回顾了国内外冻土区预先融化技术的经验,总结和展望了预融技术在工程设计、施工及运行中的三个基本步骤,包括施工前多年冻土的融化、已融土的密实和固结,工程运行期间保持融化和防止冻胀措施的实施.预融技术主要利用蒸汽,热、冷水的对流换热和电流热效应,以及改变地表热状况来融化下伏多年冻土.保持融化的方法主要包括改变地表反射率和地基土的结构,融土保温以及利用主动和被动升温传热装置等(如热管技术).结合中国东北的一些预融技术运用实例,如漠河机场工程等,简要评述了预融技术的应用效果.

强震作用下均质岩质边坡动力响应的振动台模型试验研究

近年来我国地震灾害频发,强震诱发边坡失稳作为地震中最为常见的次生灾害,致使我国的地震滑坡灾害数量位居全世界之首,针对强震作用下岩质边坡动力响应问题,采用铁粉、重晶石粉、石英砂、石膏、水作为相似材料,开展了均质岩质边坡振动台试验。详细分析了均质边坡模型在不同频率和幅值地震波输入下的地震动响应特征,发现当频率较低时,沿坡表水平距离方向上监测点的水平加速度放大系数是单调增大的,坡肩处水平加速度放大系数达到最大值,当频率进一步增大接近或者超过模型自振频率时,边坡模型不再呈现出典型的放大现象;相同幅值不同频率加载条件下,均质边坡模型的自振频率变化整体不太明显,而输入加速度幅值的变化对自振频率的影响更为显著,低频成分对模型损伤不明显,高频及自振频率附近频段对均质边坡的损伤更为强烈,导致模型的自振频率显著下降。该问题的研究对强震作用下岩质边坡地震动响应及变形破坏机理研究具有一定的指导意义。

季节冻土地区改扩建公路路基的设计方法分析

季节冻土地区公路路基往往会发生冻胀、融沉破坏。多年来,由于对季节冻土的重视程度不够,或忽略了季节冻土的特殊性,季节冻土公路路基在建成运营后往往出现不同程度的冻胀病害。在公路改扩建工程中,需要对既有道路进行检测评价,尤其是既有道路的冻胀病害,并通过改扩建工程措施进行一次性改善。结合国道332线拉布大林至哈达图段公路改扩建工程,对季节冻土特点及季节冻土区改扩建公路路基的设计方法进行了分析,得出其主要特点和技术要点。

藏北高寒多年冻土区低等级公路路基技术探讨

探讨藏北高寒多年冻土区低等级公路路基修筑的特殊技术问题,包括路基高度、阴阳坡、沼泽湿地、边坡防护、排水、路面类型及施工条件等,将其特殊的工程措施进行了归纳分析,为勘察设计提供参考。

含半柔性水泥乳化沥青加铺层的路面结构承载力和疲劳寿命研究

在对比分析国内外旧水泥混凝土路面加铺补强结构形式的基础上,分析了半柔性水泥乳化沥青加铺层、沥青面层、旧水泥混凝土路面对不同路面结构承载力、疲劳寿命的影响。计算结果表明:在旧水泥混凝土路面破损不是很严重的情况下,两种路面结构的半柔性水泥乳化沥青加铺层、沥青面层均满足路面结构承载力和疲劳寿命指标要求,但考虑综合受力和建造成本因素,宜优先选用结构A,即加铺一层半柔性水泥乳化沥青混合料层和一层沥青混合料面层;当旧路面当量回弹模量相同时,增加沥青层厚度可有效减少各结构层层底拉应力,但在满足承载力和疲劳性能的前提下,并不是沥青层越厚越好。

天水750 kV变电站黄土滑坡成因分析及地质选线

史家坪滑坡是在天水750 kV变电站建设前期发现的一处大型黄土古滑坡。变电站场地位于滑坡主滑方向上,因此该滑坡对变电站的建设及运营存在有较大的影响。在详细的野外地质调绘、钻探、岩土测试分析的基础上,对滑坡的基本特征及成因进行了分析。认为该滑坡具有多次滑动的性质,主滑动面分别位于第四系黄土层内及黄土与下覆泥岩接触带。利用Geoslope与FLAC 3D建立滑坡的二维、三维地质模型,并采用极限平衡法和有限差分法进行分析,评价了史家坪滑坡不同滑体的稳定性与滑坡整体变形特征。二维极限平衡分析结果表明:该滑坡在天然状态、暴雨状态和地震状态下处于稳定状态,在暴雨与地震作用下不稳定,且浅层滑面安全系数小于深部滑面,表明该滑坡浅部稳定性较差。三维有限差分计算结果表明:滑坡体变形主要集中在滑体表层的中后部,沿滑动方向局部最大位移可达35 m。综合分析认为:该滑坡目前处于稳定状态,但位于滑坡堆积体上的输电线路塔基开挖易引起滑坡局部复活,施工安全风险极大。在地质选线时采取了绕避滑坡的方案,本研究可供黄土地区滑坡勘察借鉴。

滇东北深埋特长公路隧道工程区地应力场研究

深埋特长隧道工程区地应力场的预测一直是工程技术人员面临的难题,而工程地质综合分析法则可为工程区地应力场的分析提供较为全面准确的结论。因此,本文以滇东北典型深埋特长隧道——乐红隧道为例,采用综合分析法来研究工程区的地应力场特征。首先基于中国大陆应力分区,利用Anderson断层力学理论、震源机制解及实测地应力统计数据来获取研究区主应力方向。其次,基于工程地质勘察成果,利用Hoek-Brown强度准则对工程区的岩体强度进行了初步估算。在此基础上,利用修正Sheorey模型对工程区地应力量值水平进行了预测。分析结果表明,工程区以先进构造应力为主导。其中:水平最大主应力优势方位为N20°~60°W,应力场方向较为稳定。地应力量值水平预测结果表明,工程区在埋深500 m左右时,最大、最小水平主应力量值范围分别为11.2~20.5 MPa、6.6~12.2 MPa;埋深在1000 m左右时的最大、最小水平主应力量值范围分别为25.9~28.2 MPa、15.4~17.1 MPa。工程区在埋深超过500 m时的高地应力情况下,可能存在岩爆风险,而围岩大变形的问题几乎不存在。综合分析法的预测结果与现场实测数据较为吻合,表明该方法在线状公路隧道地应力状态的预测分析中,具有良好的应用效果。

高温寒区高速公路路基传热与地温响应研究

在青藏高原多年冻土区修筑高速公路,热稳定是路基工程的关键问题。笔者采用有限元数值计算方法,研究了高温多年冻土区高速公路路基传热过程与地温响应特征。发现路面吸热是冻土路基的主要热量来源,路基热量的70%~80%向下传入下伏冻土地基,20%~30%向周边场地扩散流出路基。与分离式相比,整体式路基总吸热量增加了56%,进入下伏冻土地基的热量增加了83%,扩散进入周边场地的热量保持基本一致。路基下多年冻土上限加速下降,地温持续升高,整体式路基下冻土上限下降速度约是分离式2.1倍,升温速度是分离式的1.5倍。当分离式路基两幅距离较近时,路基之间的热扰动作用会导致路基温度场不对称分布,热扰动强度随路基间距增大而削弱。研究成果可为高温多年冻土区高速公路建设方案选择与路基稳定性分析提供理论依据。

绿色建筑技术在晋城地区公共建筑中的调研分析

绿色建筑技术的适用性与区域关系紧密,同时也对绿色建筑技术成本有较大的影响。采用两阶段专家会议咨询,并依托中国公路工程咨询集团在当地的工程项目,调研分析绿色建筑技术的适用性,并给出绿色建筑技术的增量成本。市场上绿色建筑评价软件基本均是针对建筑设计院进行开发的,功能主要是自动完成条文达标及得分判定、出具技术报告等,对技术的应用是否合适、增加多少成本无涉及,不能满足项目管理及投资需求。通过对当地项目进行调研分析,解决EPC承包商的痛点,并为下一步程序开发提供基础数据。

基于三维地质建模的公路桥台岸坡数值分析

真实地质体在工程尺度上往往呈现出复杂的非均质性。基于三维地质建模技术,该文提出了基于一种三维有限差分模拟——二维极限平衡计算的桥台岸坡稳定性分析的综合方法,该方法克服了传统二维岸坡稳定性分析中未考虑三维地质体空间效应的缺点,摆脱了单一以稳定性系数作为评价边坡稳定的依据,可根据地质条件、坡体开挖及布桩形式进行数值分析。以宁夏吴忠市某大桥1#桥台岸坡为工程实例,采用该方法对开挖后的桩基岸坡进行分析,对桩基受力情况及岸坡的稳定性进行了评价,并根据分析结果就桥台岸坡加固提出了科学合理的建议。

土工格栅在青藏高原公路建设中的应用探讨

探讨青藏高原多年冻土地区公路路基阴阳坡、高边坡及冰害等工程处理措施,分析其工程特征,并结合工程实践提出用土工格栅加筋挡墙能有效解决常规处理方案所遇到的问题,为多年冻土地区的公路勘察设计提供参考。

岩溶地区高速公路总体设计探讨与实践

以罗阳高速公路为例,提出将岩溶区地质勘察作为总体设计工作的重点之一。在工可阶段所确定的走廊带里,对重点路段提前进行综合地质勘察,根据地勘成果进行深入细致的路线方案比选。之后,结合项目特点阐述了总体设计原则,并着重介绍了岩溶地区路线、路基、桥梁和隧道等专业的设计要点,对类似高速公路的设计具有借鉴意义。

公路工程软基处理技术及展望

本文简要概述了公路工程中软土的形成、分布、特性、对路基危害及软土的勘察等,重点概括了我国公路工程中软土路基处理的主要方法以及各种方法的适用条件,简单介绍了复合地基技术及西方发达国家在软土路基处理方面的先进技术,并展望未来软土路基技术的发展方向。

综合物探方法在公路引水隧洞探测中的应用

综合运用高密度电阻率法、天然磁场探测、频率充电、地质雷达探测4种地球物理勘探手段对某公路隧址区附近浅埋小型引水隧洞的平面线位进行了地球物理勘察,利用物探资料进行综合解释,基本查明了引水隧洞的平面展布,为公路隧道设计提供可靠的地质依据。

强震区黄土结构演变与力学响应机制

黄土因其遇水产生湿陷变形而对工程构筑物的安全性造成严重威胁.强震区黄土遭遇先期地震后其内部结构将发生变化,结构演变与黄土初始含水量密切相关.先期地震对黄土的结构性破坏引起宏观力学特征变化,为揭示强震区黄土结构演变与力学响应的内在机制,基于动三轴对黄土试样预先施加不同PGA(peak ground acceleration)条件下动荷载进行预震处理,模拟强震区先期地震对黄土的扰动,后进行固结不排水试验,分析抗剪强度指标与地震荷载及初始含水量的关联性.试验结果表明,初始含水率为2%时,预先施加地震动荷载的黄土试样与未预先施加动荷载的试样相比,其峰值强度出现了明显降低,且随着预先施加动荷载PGA的增加,峰值强度降幅增加.孔隙水压力随应变的不断增加趋于平缓,有效轴向应力和有效围压随应变的不断增加而持续减小,最终趋于平缓;初始含水量增加至12%,预震处理后的黄土试样强度增大.通过绘制应力路径关系曲线,确定了强震区黄土失稳的临界失稳线,对于同一黄土试样,PGA增加后引起黄土失稳线不断下移,表明黄土中的应力状态随地震动荷载的增加而发生变化.初始含水量为12%时,预震后的黄土试样剪切强度增大,表明含水量增加后,前期地震荷载开始破坏黄土初始结构性,导致试样密度增大,产生强度增加效应.