断层错动下非连续管道的力学响应分析

断层错动诱发上覆土体破坏对跨越断层的埋地管道结构安全构成巨大威胁,是复杂环境地下管线设计中不可忽略的场地因素。既有成果较少涉及正断层和逆断层错动影响下的解析解分析,且针对断层-管道相互作用的理论研究一般将管道结构视为连续管道,较少考虑管道接口的影响。首先,在简化SSR(静止区stationaryzone,剪切区shearingzone,刚体区rigid body zone)土体变形模型的基础上,结合erf函数和erfc函数,得到了正断层和逆断层错动影响下的土体位移曲线;其次,引入双参数Pasternak地基模型,对管道微元进行受力分析,借助有限差分法求解得到埋地管道结构的变形和内力;最后,将理论解析解和已有的试验结果及数值模拟结果进行对比验证,获得了较好的一致性。此外,针对断层倾角、断层与管道交点位置和接口转动刚度等关键物理特征参数进行了敏感性分析。结果表明:断层倾角会改变管道位移曲线和轴向应力曲线位置,但其位移最大值和轴向应力最大值基本一致,而断层与管道交点位置不仅会改变管道位移曲线和轴向应力曲线形状,其轴向应力最大值也将发生改变;随着接口转动刚度增大,管道最大轴向应力值随之增大,当接口转动刚度足够大时,可将非连续管道视作连续管道进行计算。

超百米深厚细砂覆盖层注浆效果旁压试验研究

为保证超百米深厚细砂覆盖层的注浆加固效果,保障工程长期安全运行,在对国内外现有旁压试验规范剖析的基础上,提出超百米旁压试验的测试方法和参数取值存在的问题和不足,后以某超百米深厚细砂覆盖层中的旁压试验为应用实例,对其注浆加固效果做了深入比较分析。结果表明:①因原始水平地应力复杂且试验成孔不能保证,超百米深厚细砂覆盖层旁压试验特征参数初始压力P_(0)的取值不能简单以作图法或计算法获取,需进一步深入研究;②可以利用旁压特征参数旁压模量(E_(M))、临塑压力(P_(f))作为超百米深厚细砂覆盖层注浆效果评价的关键指标;③经袖阀管注浆加固超百米扰动细砂层后,承载特性指标P_(f)提高约4.7倍,变形特性指标E_(M)提高约7.3倍。

倾角变化条件下反倾层状斜坡倾倒变形演化研究

倾倒变形是反倾层状岩质边坡的一种典型破坏模式,为了研究不同岩层倾角对反倾层状岩质边坡倾倒变形的影响,以澜沧江上游古水水电站坝前倾倒变形体为原型,从岩层倾角变化的角度出发,利用大型土工离心机试验分析了反倾层状岩质边坡的失稳破坏过程、变形演化特征与最终失稳模式等。结果表明:①反倾层状斜坡的变形演化过程基本概括为岩层压密-坡脚压裂阶段、弯折面形成-部分失稳阶段和弯折面贯通-彻底失稳3个阶段,岩层倾角的改变并不会影响斜坡阶段性演化过程;②岩层倾角越大的斜坡,斜坡形成弯折面所需时间越短,失稳破坏发生后坡体贯通性倾倒破坏深度更大,对应的变形范围越大,折断岩层的破坏程度越剧烈;③岩层倾角变化会导致斜坡的倾倒变形过程与最终失稳模式存在一定差异。倾角较小的55°和70°模型斜坡前部岩层在重力作用下发生明显弯曲倾倒变形,最终以“倾倒-弯曲-滑移”的失稳模式发生破坏;倾角最大的85°斜坡岩层发生的弯曲变形较小,最终以“倾倒-折断-崩塌”的模式发生破坏。研究结果对大型工程项目的顺利开展具有一定指导意义。

风荷载和列车共同作用下风积沙包芯路基边坡稳定性研究

我国是世界上沙漠分布最多的国家之一,沙漠中蕴藏着丰富的矿产资源。西部大开发和“一带一路”倡议将进一步推进沙漠地区铁路建设。利用丰富的沙漠风积沙作为铁路路基填料具有重要的经济意义和推广应用前景,风积沙包芯路基是一种充分利用风积沙作为铁路路堤填料的新型结构。为研究列车荷载和风荷载共同作用下风积沙包芯路基边坡稳定性计算方法,基于折线滑动法原理,对路堤结构进行分层分区,采用极限平衡方法,推导出列车荷载和沙漠风荷载共同作用下铁路风积沙包芯路基的稳定性系数计算公式并编制计算程序。结合和若铁路风积沙包芯路基的工程实例,验证了该计算方法的可行性。基于该计算程序,研究了风荷载大小、风向角、路堤填筑高度、填料内摩擦角等影响因素对风积沙包芯路基边坡稳定性系数的影响,分析了风向角、填料内摩擦角等影响因素对风积沙包芯路基边坡砂卵石封层最小厚度的影响。计算结果表明,风积沙包芯路基边坡稳定性系数与风荷载大小近似呈线性负相关,与风向角大小呈非线性正相关。风积沙包芯路基边坡稳定性系数富余量与路堤填筑高度呈负相关。风积沙包芯路基边坡砂卵石封层最小厚度与风向角大小呈非线性负相关,与风积沙填料的内摩擦角大小近似呈线性负相关。建议风积沙包芯路基边坡设计中应考虑风荷载的影响。研究成果可供沙漠地区风积沙包芯路基设计借鉴和采用。

基于HVSR方法的上海市典型场地特征研究

上海市强震台网获取了2020年5月3日日本九州6.0级地震等多次强震记录。通过对地震记录进行分析处理,分别计算了每个强震台站的H/V谱比曲线,结合上海市地质调查研究院的基岩埋深分布图,得到了每个台站的基阶共振频率与沉积层厚度。结果表明:H/V谱比曲线峰值与沉积层厚度存在明显相关性,并且通过数据拟合建立了上海市沉积层厚度与基阶共振频率的经验公式,绘制了上海市场地基本周期分布图,可以为上海市抗震设防提供一定的参考;厚沉积层场地上地震记录的谱比曲线会出现多个峰值,第二个峰值代表了沉积层的高阶共振频率;通过数据拟合得到上海地区剪切波速与沉积层厚度的经验公式。

基于CPTU的承压水位勘察测试方法

基坑隧道等工程中承压水突涌、渗漏等问题时有发生,如何经济、便捷、准确地获取承压水位对工程设计及施工具有重要指导意义。通过分析江阴靖江过江隧道和海太过江通道工程中的孔压静力触探(CPTU)测试及地勘资料,提出了一种基于CPTU的承压水位测试方法,可在获取CPTU原位测试参数的同时,通过测量的孔隙水压力计算承压水位。将CPTU测试获取的承压水位与观测井水位进行对比,结果表明,测试值与观测值较为一致;CPTU方法具有操作便捷、快速、施工成本低的优点,值得在基坑隧道工程中推广使用。

滩涂地区预压作用下人工硬壳层对桥梁桩基的影响分析: 以浙江省十一塘高速为例

滩涂地区深厚的软土地质条件给现浇箱梁的施工带来了较大挑战,依托浙江省十一塘高速公路一期工程,研究预压荷载作用下人工就地固化硬壳层对桥梁桩基的影响。基于土体硬化模型建立三维数值计算模型,对比不同硬壳层深度下桩身轴力、侧摩阻力和水平位移的变化规律,结果表明:当硬壳层厚度为2 m时,桩身轴力减少约16%且硬壳层的厚度会改变负摩阻力的传递深度,表现为硬壳层厚度越厚桩侧阻力中性点越往上移。此外,在一定深度影响范围内,硬壳层能够有效控制桩顶和不同深度处桩身水平位移,硬壳层厚度越大,桩顶水平位移越小。最后通过分析土体模量对桩身水平位移的影响发现,桩身水平位移会随该层土压缩模量的增大而减小且土体卸载/再加载刚度模量E_(ur)的影响高于土体偏量加载刚度模量E_(50)及土体侧限压缩刚度模量E_(eod)的影响。

离心-科氏复合条件下体积对滑坡碎屑流流动性的影响研究

科氏效应已逐渐成为限制土工离心机处理高速滑坡碎屑流灾害的关键难题之一,特别是在基于离心试验研究体积如何影响滑坡碎屑流流动性方面所涉及的科氏效应问题上,当前仍缺乏深入研究。围绕这一问题,基于土工离心试验与离散元模拟试验展开研究,分析了不同科氏条件下不同初始体积对滑坡碎屑流运动过程与堆积范围的影响。结果表明,科氏力改变了滑坡碎屑流势能向动能的转化效率以及最终搬运距离随体积增大而被强化的幅度,惯性流运动机制与粒子脉动抑制机制及其转变是控制离心-科氏复合条件下不同体积滑坡碎屑流流动性的关键原因。考虑到实操性,物理离心试验中建议尽量保证流向与离心机旋转方向相同的配置,同时可用线性模型对模拟结果进行校准。

基于几何相似性的载人潜水器无动力潜浮运动预报

无动力下潜和上浮可以大大节省潜水器的能源,提高潜水器在水下的作业时间,是潜水器水下作业能力的重要基础之一。本文以载人潜水器受力分析为基础,基于几何相似性理论,获取载人潜水器潜浮速度与潜水器水中重力之间的关系,建立载人潜水器无动力潜浮运动预报模型。以“蛟龙”号载人潜水器为例,采用所建立的潜浮运动预报模型对7000 m无动力潜浮运动进行预报,通过对比分析可知,本文所建立预报模型的预报精度优于基于标准运动模型的预报精度,验证了本文所建立模型的可行性和有效性,为在实际应用中对无动力潜浮运动的准确预报提供了可靠的技术手段。

基于液化砂土地基等能量等变形挤密群桩现场试验规律分析

为解决地震导致地基饱和砂土和粉土液化,造成建筑沉降、倾斜甚至破坏的发生,以海南省海口市江东新区房建项目砂性地基土严重液化为依托,采用等能量等变形挤密桩技术进行桩周土的二次挤密加固,通过加固前后标准贯入度试验击数计算液化指数(I_(LE)),再进行单桩竖向抗压静载试验检验承载力。现场试验得出,处理深度内整体地基土由原严重液化程度改善为轻微液化趋近于不液化;前后标贯随深度平均锤击数之差拟合方程为Y=0.307857X+10.3617,R^(2)=0.84792,Pearson系数为0.93109,前后标贯平均击数在-5 m至-13 m区间内每层提高12~15击,各土层加固均匀;加固后地基达到单桩承载力设计特征值2250 kN。研究规律可供类似工程提供参考。

后植筋组合梁锚固法静载荷试验技术研究

以山西首例素混凝土桩后植筋组合梁锚固法静载荷试验为背景,介绍了后植筋组合梁锚固法静载荷试验基本原理、检测工序等,着重阐述了其计算方法和技术要点。对检测方案的设计计算、控制因素和检测结果进行了分析总结,为今后该方法在本地区的应用提供参考,同时也为该检测方法在本地区的推广提供依据。

基于CPTU数据的海洋土土体分层研究

准确识别海洋土土体分层是探明海床地质条件和开展海洋岩土工程建设的前提.海洋工程中常采用钻探技术识别土体分层,但该方法在海底取样过程中会受海洋复杂环境影响,存在显著的取样扰动,且取样后进行室内土工试验的样本数量有限,导致土体分层结果存在较大的不确定性,因此亟须合理可靠的海洋土土体分层识别方法.基于原位孔压静力触探试验(CPTU),通过贝叶斯方法结合既有工程经验和目标场地的CPTU数据,实现较为准确的海洋土土体分层识别.并通过模拟数据和浙江省甬舟铁路金塘海底隧道工程的勘察数据验证本文方法可靠性.结果表明,本研究提出方法可识别海洋土最有可能的层数及各层土体的厚度,可进一步为勘探规划和海洋岩土工程设计提供支持.

反滤压重及埋深对深厚覆盖层允许坡降影响研究

反滤压重及埋深均会影响土体允许坡降,但目前尚无法量化这些影响。量化反滤压重及埋深的影响是合理确定允许坡降,科学评价坝基渗流安全的关键。采用轴向应力模拟反滤压重及埋深的作用,针对泸定水电站下游坝基(3)-1层,开展了(3)-1层级配包络线在不同轴向应力条件下的渗透试验,量化了反滤压重及埋深对(3)-1层临界坡降的影响。结果表明:随着轴向应力的增大,(3)-1层上包线和平均线土体的临界坡降呈线性增加趋势,而下包线土体的临界坡降受轴向应力影响很小。基于试验结果,量化了反滤压重和埋深对(3)-1层允许坡降的贡献,建立了随轴向应力变化的(3)-1层土体允许坡降公式,提出了可考虑反滤压重措施及土体埋深影响的允许坡降建议取值方法,该方法可供后续类似工程借鉴采用。

低频电阻率测试技术在特殊土场地中的应用研究进展

定量表征特殊土场地的复杂介质及其工程参数,是工程地质原位测试的重要需求。电阻率测试技术因其快速、无损、精确和经济的特点,常作为低频条件下电法测试的首选。本文综述了电阻率测试技术在导电介质复杂(如污染土、盐渍土、冻土)和高黏粒含量(如膨胀土、软土、黄土)的特殊土场地中的应用情况,系统总结了相关测试方法的综合应用及评价体系研究进展,并论述了低频电阻率测试技术与现有原位测试技术的耦合评价方法及其前景。分析显示,电阻率测试技术在特殊土场地的调查评价中表现出良好效果,具有巨大发展潜力,尤其在区域划分和物理属性监测方面表现突出。然而,其在原位膨胀土和污染土场地的工程应用尚需进一步探索与验证;在黄土、软土和冻土中的定量评价机理及应用研究也需加强。此外,场地电阻率参数的解译及影响因素的消除研究还需深化。有必要开展电学测试与原位测试相结合的联合测试方法研究,以增强对场地工程特性的解译和评价能力。预期成果将为我国特殊土场地调查评价提供发展方向,并提升我国在特殊土场地电阻率测试及原位测试的技术水平。

不同降雨强度下离子型稀土矿边坡渗流特性与临界滑移面变化分析

以离子型稀土矿边坡为研究对象,研究了不同降雨强度条件下降雨、停雨阶段离子型稀土矿边坡孔隙水压力变化情况,并利用有限元Morgenstern-Price法研究了各时间段临界滑移面的变化。结果表明,降雨强度是影响离子型稀土矿浅层边坡孔隙水压力的显著因素;雨水在离子型稀土矿边坡中的传递具有滞后性,是停雨阶段造成离子型稀土矿边坡不稳定隐患的内在原因;降雨强度越大,进入289滑移面的时间越快,安全系数变化的“加速度”波峰越高,影响时间越长。首次提出降雨条件下离子型稀土矿边坡发展可能历经的4个阶段为:较为安全阶段、内部剧烈变化阶段、极易滑坡阶段及相对安全阶段。

渭河中砂地层工程特性随深度变化规律试验研究

以西安渭河某合建桥工程为例,基于室内试验和现场原位试验,开展了原状和重塑渭河中砂的物理性质、细观结构特征、强度特性及标贯试验。深入分析了抗剪强度随深度的关系和细粒含量及标贯击数对抗剪强度的影响,得到了其经验关系。结果表明:黏聚力随着深度的增加而减小,内摩擦角随着深度的增加而增加。原状砂土的抗剪强度大于重塑砂土。内摩擦角随标贯击数的增大呈线性增加的趋势。通过大量室内试验和原位测试结果得到了渭河中砂地层工程特征参数,可为类似工程的设计、施工提供参考。

堆石坝压实密度快速检测方法的研究

提出了基于三维激光扫描、图像智能识别与小粒径骨料自动筛分机的堆石坝密度快速检测方法,旨在提高堆石坝检测精度和效率,保障水利工程安全。通过三维激光扫描获取堆石坝测坑表面的三维点云数据,实现测坑体积的快速计算;结合图像智能识别技术,实现对骨料粒径的自动测量;利用小粒径骨料自动筛分机对堆石坝中的骨料进行筛分和测量,定量评价压实状态。该方法具有快速、准确等优点,适用于大规模的堆石坝密度检测,达到了推动碾压施工自动化水平的效果。

基于原位钻孔剪切试验的高填方边坡稳定性分析

边坡土体强度参数对边坡稳定性有重要影响,而边坡稳定性分析结果的准确性制约着工程的建设。针对某填方边坡工程,为准确分析边坡土体强度参数,同时为边坡后续加固治理提供可靠依据,采用原位钻孔剪切试验获取边坡填土抗剪强度指标,并对边坡进行稳定性分析。研究结果表明,原位钻孔剪切试验能快速、直接、有效且准确地获取土体强度指标,真实反映土体特性,对提高边坡稳定性分析评价的准确性具有重要意义。

注浆支盘式锚杆承载特性数值模拟分析

注浆支盘式锚杆作为一种新型扩体锚杆,具有优越的抗拔性能。为进一步研究探索注浆支盘式锚杆抗拔承载力特性规律,拟用ABAQUS有限元分析软件对注浆支盘式锚杆进行数值模拟分析,通过改变锚杆支盘盘径、锚固段长度以及杆径研究其抗拔承载力变化规律。模拟结果表明,当注浆支盘式锚杆盘径增大时,其抗拔承载力提升;当锚固段长度大于等于8m时,更能发挥支盘处盘端阻力与锚固段侧摩阻力的协同作用;杆径为100mm时注浆支盘式锚杆抗拔承载力显著不足。数值模拟数据可以为注浆支盘式锚固结构在实际工程上应用提供理论基础。

单环注水试验新装置的研制与应用

针对传统单环试坑注水试验装置在注水流量观测时存在误差大、效率低等问题,研制了单环注水试验新装置。该装置主要由马氏瓶、数字差压计、注水钢环等组成,采用数字差压计对马氏瓶内外压强差进行测量,再将测得的气体压强差换算为马氏瓶内水柱高度值,从而可计算出每个观测时间段内由马氏瓶注入钢环内的水量,性能测试结果显示注水量观测相对误差小于3.8%。采用单环注水试验新装置测试兰州新区某工程建设场地填土层的渗透系数,试验结果表明:试验场地填土渗透系数为1.03×10^(-4)cm/min~2.09×10^(-4)cm/min,属中等透水地层;入渗水在竖向与水平向的影响范围差异不大,浸润范围内土体的含水率消散较快。该单环注水试验新装置能够研究原位条件下的土体渗透及水分迁移规律,结构简单、操作方便、测试精度高。