青岛地铁土压平衡盾构碎石土改良方法研究

盾构在碎石土地层掘进时经常面临着地层渗透性强、刀盘扭矩大、刀具磨损严重等诸多困难。为解决上述施工难题,以青岛地铁4号线典型的碎石土地层为研究对象,首先通过颗粒筛分、LCPC试验和渗透性试验评价了碎石土的基本特性,结合传统的砂土和黏性土改良方案设计了5组碎石土改良配比方案,对不同配比方案进行坍落度试验、渗透性试验和直剪试验,分析了不同改良指标碎石土的流塑性、渗透性及抗剪力学特性,根据实际工程中盾构刀盘扭矩的变化情况验证了泡沫与聚合物组合改良的最佳方案。研究表明:7%浓度泡沫与5%浓度聚合物配比的改良剂能够有效降低碎石土的渗透系数,同时起到降低刀盘扭矩的作用。

九寨沟黏性土含量对改良碎石土水分特性的影响

[目的]分析九寨沟2017年“8·8”地震后崩坡积碎石土和当地沉积黏性土不同比例混合体的土壤水分特性,选出适宜研究区植物生长的最佳改良碎石土,为九寨沟地区灾后生态环境修复提供科学依据。[方法]将九寨沟当地黏性土与九寨沟地区碎石土以不同体积比进行混合,通过土水特征曲线试验、水分常数试验、土柱试验来探究不同比例下土壤水分特性,挑选适宜于植物生长的混合土比例。[结果]①van Genuchten模型能够很好地拟合改良碎石土的土水特征曲线,土壤进气值随着黏性土比例的增加而增加,参数α在一定程度上能够表征进气值的状态。②改良后的碎石土使吸湿系数、凋萎系数、田间持水量、饱和含水量等都随着黏性土比例的增加而增加。相较于碎石土,添加黏性土的改良碎石土可用水量增大22.26%~50.00%,最大有效水量增大70.96%~131.46%,更加有利于植物生长。③3种模型对比下,Philip模型对土壤水分入渗模拟效果最好,吸渗率S大小能够在一定程度上代表初始入渗速率的变化趋势。[结论]综合对比不同比例改良碎石土水分特性可见,当下覆土层为储水层,可选择碎石土与黏性土比例为7∶3作为改良碎石土最佳配比;当下覆土层为非储水层,无法储存水分时,可选择碎石土与黏性土比例为3∶7作为改良碎石土最佳配比。

碎石土细颗粒迁移特征及优先流形成路径

碎石土是一种非连续、非均质的结构性材料,由于内部含有大量碎石块,容易形成架空结构,使其内部形成复杂独特的渗流通道即优先流通道,碎石土优先流通道是包括水分运移和土体细颗粒迁移的复杂过程,但在研究其优先流路径时通常只考虑了水分的运移而忽略了细颗粒的迁移,颗粒迁移与通道形成密切相关。为此,对两种不同级配土柱(粗细颗粒连续级配和间断级配)分别进行饱和渗流-颗粒迁移试验,从细颗粒迁移的角度分析通道形成的时空发展规律。试验结果表明:细颗粒迁移一部分由于流失引起碎石土渗透性增大,另一部分由于重新沉积而堵塞局部孔隙,降低渗透性,两者作用结果最终加速优先流通道形成;连续级配的碎石土形成大面积交叉分布的管网状渗流通道,间断级配的碎石土则形成集中渗流通道;相同水力条件下,不同级配细颗粒迁移的空间分布特征不同,连续级配的碎石土细颗粒迁移不随空间位置的差异而发生变化,间断级配的碎石土细颗粒迁移随空间位置的差异而发生变化,两种级配下碎石土细颗粒主要流失量的粒径范围均在1~0.075 mm;不同水力梯度条件下,连续与间断级配试验细颗粒流失量均随水力梯度增加而增大,间断级配的碎石土破坏时水力梯度小于连续级配破坏时水力梯度,间断级配碎石土更容易发生破坏。研究成果为进一步揭示碎石土优先流形成机理提供试验依据。

江苏省宜兴地区碎石土滑坡地质灾害特征及防治措施研究

针对江苏省宜兴地区典型碎石土滑坡地质灾害,开展了滑坡地质灾害特征分析和防治措施研究。结果表明,碎石土滑坡主要发育于宜兴南部山区山前缓坡地带,自然边坡坡度不大于15°;滑坡体具有上土下岩的二元结构特征,滑坡破坏模式为后退式渐进整体变形破坏的牵引式滑坡,表现为地形改造+降雨诱发;滑坡体轴向水平距离为改造后边坡前缘高差的10.0~12.0倍。采用坡面修整、抗滑桩、回填压脚、挡土墙和截排水沟等综合防治措施可有效消除滑坡地质灾害隐患,坡体水平位移、垂直位移收敛于定值,坡体稳定。

基于CT扫描的渗流作用下碎石土孔隙结构变化规律研究

碎石土作为滑坡堆积层的主要组成物质,受动水因素影响,在渗流作用下内部渗透压力的变化导致土颗粒流失,造成细观结构和力学性质随之发生改变,从而影响滑坡整体稳定性。目前,渗流作用下不同渗透压力状态的孔隙结构变化规律研究较少。通过自主设计的渗流装置对碎石土试样开展室内渗流侵蚀试验,并利用CT扫描技术获取试样渗流侵蚀过程的内部孔隙图像数据。通过孔隙识别和参数提取,得到了不同渗流时刻试样内部孔隙率、等效直径等细观参数。构建孔隙网络模型,分析了渗流作用下连通孔隙的孔喉半径、喉道长度和配位数的变化规律。结果表明:水力梯度的逐步升高会改变碎石土内部孔隙分布,土颗粒的流失造成孔隙率增大,孔隙数量先增加后减少,孔隙体积增加;渗流作用下孔隙发生扩张和连通,孔隙之间连通性增强,平均孔喉半径和配位数均随着水力梯度的升高而增加。研究结果可以为碎石土滑坡的预防与治理提供一定的理论支撑。

悬索桥重力锚与碎石土接触面原位剪切试验研究

悬索桥的重力式锚碇在混凝土与碎石土接触面的摩擦强度特性,对锚碇体的抗滑稳定性具有决定性影响。为了深入研究碎石土与锚碇混凝土接触面的摩擦强度特性,并确定接触面的摩擦系数,本文进行了混凝土与碎石土接触面的抗剪断试验、抗剪试验和往复剪切试验,分析了3个试验阶段的应力-位移变化规律,利用最小二乘法拟合τ与σ关系曲线获取接触面摩擦系数。结果表明:在抗剪断试验中,接触面呈现出应变软化现象,并在剪断破坏过程中出现压嵌效应,压嵌深度介于2~5 mm之间;在抗剪试验和往复剪切试验中,接触面并未出现显著的应变软化现象,混凝土主要在接触面上水平滑动;在抗剪段、抗剪和往复剪试验的3个阶段中,混凝土与接触面的黏聚力(c)显著下降,摩擦系数f值以1%~2%的速率递减,表明接触面的咬合和嵌固作用正在减弱;建议选取往复剪切试验中的纯摩擦强度参数f值(0.48)为混凝土与碎石土接触面的摩擦系数。

秦巴山区典型碎石土抗剪强度变化规律及其在堆积层滑坡机理分析中的应用

秦巴山区堆积层滑坡具有数量多、分布广、密度大和频次高的特点,常造成十分严重的灾害。文章以秦巴山区小岭镇岭丰村三组矿洞滑坡碎石土为研究对象,通过室内大型直剪试验对研究区碎石土进行了深入研究,探讨了不同含水率、不同干密度和不同法向应力下碎石土抗剪强度的变化规律,并基于室内试验成果采用Midas GTS NT有限元数值模拟软件对该滑坡发生前的边坡进行计算分析,模拟分析了该边坡在开挖后及开挖与降雨耦合两种工况下应力、位移和稳定性的变化情况,最后以此为依据总结了典型开挖诱发型堆积层滑坡的发生机理。通过数值模拟计算发现:人类工程活动即开挖坡脚和该地区出现的强降雨是导致滑坡的主要诱发因素;秦巴山区典型开挖诱发型滑坡的变形模式可被归纳为:牵引-蠕滑式。研究成果可为秦巴山区堆积层滑坡的防治提供一定参考。

某碎石土滑坡体地质特征及灾害形成原因分析

碎石土滑坡的坡体物质多样、岩土结构复杂,滑动变形模式较难确定,危害结果难以预测,开展相关研究有利于后续采取合理的防治措施以确保滑坡区域道路工程的安全。以省道S453线马尔康市沙尔宗至大藏段某碎石土滑坡为例,分析了该滑坡的工程地质条件,阐述了滑坡体的空间形态和物质结构特征,并从地质和降雨两方面分析了滑坡的形成因素。

碎石土路基填料压实及渗透特性

为揭示碎石土路基填料在压实及渗透过程中的颗粒破碎、流失规律,对不同含石量及含水率的碎石土试样进行击实及击实后的渗透试验.结果表明:对于碎石为硬岩、细颗粒为砂类土的碎石土试样,在碎石质量分数(简称含石量)为60%时达到最大干密度;击实破碎前后的粒径分布具有良好的分形特征,分形维数D与干密度呈现正相关,破碎最优分形维数区间粗颗粒为2.23~2.25、细颗粒为2.43~2.45;建立了分形维数D与含石量和含水率的关系式可以对分形维数D进行预测并进一步估计压实效果;破碎率B_(g)与分形维数D也有良好的线性关系,含石量不超过60%时,粗、细颗粒的分形维数D均随颗粒破碎率B_(g)的增加而增加;渗透侵蚀对分形维数D的影响受含石量的影响较大,60%含石量时,分形维数差值随含水率的增大先减小后增大,与渗透系数的变化趋势相同.含石量和含水率是影响颗粒破碎、流失的两个重要因素,但相对于含水率而言,含石量对颗粒破碎、流失的影响更加显著,分形维数D与各配比试样的击实、渗透试验结果的相关性良好,能够较好地反映碎石土试样的压实及渗透特性,可进一步揭示碎石土路基的压实机理,也可为路基工程施工提供参考.

高速液压夯加固台背碎石土现场试验研究

为探究高速液压夯加固碎石土的动力特性及影响规律,依托潍坊至青岛高速公路某台背回填工程,开展了高速液压夯加固箱涵背侧回填碎石土的现场试验研究。试验采用预埋土压力计、应变片等监测元件的方式,监测夯击过程中碎石土及涵背的应力、应变发展规律。以动应力、残余应力、夯沉量、标准贯入击数及涵背应变作为评价指标,探究了高速液压夯的动应力传播规律,分析了夯击次数、夯击能、夯间距等因素对碎石土加固效果以及施工振动对桥涵台背的影响。结果表明:高速液压夯所产生的动应力主要沿竖向传递,有效加固深度可达2 m,在水平向0.5 m范围内衰减速度快;由于夯击对周围土体的加固作用,对临近夯点夯击时,其动应力明显增加;增加夯击能可有效提高加固效果,使用高档位夯击时加固效果更为显著;加固效果随夯击次数的增加而增强,但每一击所产生的密实效果逐渐降低,对碎石土路基,夯击次数以小于9次为宜;适当减小夯间距可提高加固效果,适宜夯间距为1.5倍夯锤直径;夯击产生的涵背结构物应变远小于规范值,对箱涵等构筑物的安全影响很小。研究成果可为类似桥涵台背路基填土夯实工程的设计及施工提供借鉴和参考。

库水作用下弱胶结碎石土力学特性劣化规律试验研究

弱胶结土广泛分布于金沙江两岸,其力学特性对水十分敏感。乌东德水库蓄水后,金沙江下游皎平渡渡口及山洞遗址将处于水下60~90 m处,开展库水对弱胶结土力学特性劣化规律的研究对于该遗址的保护具有重要意义。对皎平渡地区弱胶结土分别开展了干燥、天然、饱和、泡水7 d和泡水14 d状态下的直剪试验、携剪试验和三轴试验,分析了库水对弱胶结土力学特性的影响规律。结果表明,库水对弱胶结土力学特性的影响分为2个阶段:土体饱和前为第一阶段,主要受水的胶结和润滑等物理作用影响,弱胶结土的强度随含水率增大呈先升高后降低的演化规律;完全饱和后为第二阶段,受水的水解和溶解等化学作用影响显著,其力学特性劣化程度随浸水时长增加不断增大。此外,对比不同试验方法所得结果发现,试样制备过程中的扰动对弱胶结土强度测试结果有明显影响,整体上看,携剪试验的测试结果依次高于直剪试验和三轴试验。研究结果可以为皎平渡遗址保护工程等库水作用下的土工结构设计与防护提供依据。

西香高速泸沽湖特大型桥梁处碎石土力学特性研究

针对桥梁重力锚布设对碎石土堆积体稳定性的影响问题,以西香高速泸沽湖特大型桥梁为例,围绕该处碎石土的力学特征与变形参数,采用室内大型三轴试验与PFC(particle flow code)-FLAC(fast Lagrangian analysis of continua)耦合的数值仿真技术,建立柔性边界条件下的三轴试验模型,分析该碎石土的变形破坏特征以及力学机制变化规律。结果表明:在三轴试验中围压与初始弹性模量E i呈正相关性,随着碎石土试样中粗颗粒料含量增加,内聚力会减少而内摩擦角增加;拟合得到该处碎石土试样破坏强度σ_(cre)与围压σ_(3)的线性关系式:σ_(cre)=2.95σ_(3)+176.105;三轴试样在低围压下,上下锥形区域持续压密吸收能量,碎石土试样内部出现两条剪切带,整体呈“X”形,随着围压的增加,能量出现冗余并向剪切带外扩散,产生新的裂隙,掩盖了剪切带的区域化特征,导致剪切带逐渐减少并在围压达到400 kPa时消失。研究成果对碎石土堆积体稳定性问题具有一定的参考价值和指导意义。

某厚层碎石土滑坡滑面判定及防治对策

碎石土滑坡防治的难点是对其滑动面的准确判定。以大漾云高速公路K14+030—K14+130段左侧厚层碎石土滑坡为例,在地面调查、钻探、原位测试、室内试验、稳定性分析等基础上,充分查明了滑坡范围内地质结构特征及滑坡的成因机制,对碎石土类滑坡稳定性影响最大的因素是地震。对碎石土层中滑动面进行了综合判定,滑坡体颜色为褐黄色,碎石成分以小粒泾碎石为主,同时密实度呈松散状,钻孔岩心有明显擦痕,碎石颗粒有定向排列趋势。在此基础上,经过方案比选,最终提出双排抗滑桩+锚索框格梁边坡防护+截水沟的防治方案,该方案达到了良好的治理效果。研究结果对类似厚层碎石土滑坡滑面判定及防治对策研究具有借鉴意义。

碎石土滑坡的发育机制分析及防治对策研究

[目的]以甘肃礼县夹关沟滑坡为例,计算其在降水和地震作用下的稳定性系数,对其发育机制进行分析,并针对不同情况下碎石土滑坡的发育提供防治对策。[方法]选取强度折减法,利用的本构模型为莫尔-库伦模型,同时利用Midas有限元软件对夹关沟滑坡进行数值模拟。[结果]碎石土边坡天然条件下的稳定性系数为1.271 9,处于基本稳定;降雨条件下稳定性系数为1.125,处于不稳定状态;地震条件下稳定性系数为1.006 8,处于不稳定状态。[结论]在降水作用时,滑坡内部岩体受到入渗水的侵蚀,在坡面松散堆积物和下伏基岩层顶部的位置逐渐形成饱水带,成为滑坡失稳滑动的潜在滑移面;在地震作用时,滑坡体松散堆积物的抗滑力逐渐减小,直到小于其自重时,滑坡发生失稳滑动,再加上河道侵蚀冲刷的影响,滑坡前缘处不断受到河水的侵蚀冲刷,形成不合理的切坡,导致滑坡内部的应力发生重分布,在外力作用下,滑坡容易发生失稳滑动。

某碎石土回填路基强夯试验及其结果分析

为有效探究市政道路碎石土填筑路基强夯加固效果,提高路基整体稳定性,保证市政道路整体建设质量,某市政道路路基加固工程在正式强夯加固施工前,在试验段任意选择两临近夯点区域进行对比检测,基于检测结果分析了夯击过程中夯点周边夯沉量、夯击遍数、夯击深度对路基沉降变形的影响,并对夯击效果进行综合评估。结果表明:该市政道路碎石土填筑路基试验段经强夯加固后,最大沉降量为0.776m,并且路基深度0~3.0m范围土层密实,承载能力完全符合标准要求,达到了预期加固效果。

山区碎石土滑坡形成原因分析及稳定性评价

以山区某碎石土滑坡为研究对象,在野外勘查的基础上,对滑坡的形成原因进行分析并对其稳定性进行评价。结果表明:滑坡面积约0.45×10^(4)m^(2),体积约3.4×10^(4)m^(3),属牵引推移复合式小型浅层滑坡;通过对影响稳定性的地形和地质条件、降雨、居民活动等因素进行分析,可知造成坡体滑动的主要原因是降雨;采用折线法进行定量评价,在暴雨或地震不利工况下,滑坡处于不稳定~欠稳定状态。

大粒径碎石土强夯法试验研究

为探讨强夯法对最大粒径700mm碎石土的地基加固效果,依托沙特利雅得某项目,分别对处理深度6m和4m的试验区进行强夯加固,夯后通过标准贯入试验(SPT)、区域荷载试验(ZLT)和板荷载试验(PLT)等检测方法评估强夯后土体物理和力学性质的变化,通过试验和计算,SPT值、不均匀沉降、地基回弹模量、内摩擦角、地基承载力、长期沉降量预测等指标均能满足设计要求,为后期现场大面积强夯施工提供理论基础,可就地取材,为项目节约成本,大大节省工期,为类似材料地基加固工程及相关试验有一定借鉴意义。

资源热力电厂加筋碎石土高填方边坡技术研究与应用

在研究多雨山区资源热力电厂深挖高填工程施工的基础上,开展对高含石量碎石土填料的力学性能试验研究,对不同填料、不同地基处理方式及施工参数的效果进行比较,优选合理的地基处理方式、施工参数,并模拟实际填筑方案,将试验得到的黏聚力、内摩擦角和弹性模量应用到数值计算中,分析填筑过程中的应力变化。研究结果表明:碎石与土比例为7:3且碎石为中风化~微风化的粗粒径碎石土混合料,其力学参数满足60m高填方边坡的设计要求。经五年累计监测,高填方边坡安全稳定,满足工程要求。

多断层褶皱叠合区碎石土陡坡的边坡稳定性评价分析

本研究通过对云贵高原某多断层褶皱叠合区碎石土陡坡破裂带的勘察和土工试验,获得了滑坡区碎石土、滑面和基岩的主要岩土力学参数。采用反算法检验滑坡抗剪强度指标,明确了其滑坡形状特征、变形破坏模式和滑坡体形成机制。最后,通过计算不同特征滑面对应的特征稳定系数和特征剩余推力,分析评价滑坡稳定性和危险性并给出施工建议。

富水软土地质场区的路基碎石土换填技术分析

位于富水软土地质场区的公路工程施工面临着地基承载力低、地基变形大、地基处理难度大等问题。基于此,以某富水软土地质场区的公路工程为例,选用碎石土作为换填材料进行软土地基换填处理,针对碎石换填方案进行理论计算与分析,总结该方案的实际应用效果,旨在为同类公路工程路基处理提供参考。