不良级配粉细砂路基碾压数值模拟

我国滨海地区存在大量粉细砂,其级配较差,为减少客土使用,可将其用做路基填料。依托海南某旅游公路粉细砂填筑路基项目,建立不良级配粉细砂路基压实过程的PFC2D模型,研究压实作用力、静动碾压和压实遍数的压实效果,建立压实度K和孔隙率n关系。结果发现,不同压实力作用下粉细砂孔隙率沿深度变化不明显,动碾相对于静碾压实效果更好且作用深度更深,随碾压遍数增加,粉细砂孔隙率减小,路基压实度增大,但碾压超过一定遍数后,对压实效果提升不明显。数值模拟与现场试验结果较为一致。

滩海吹填粉细砂地基长期承载力特性试验研究

对某运行10年以上出现沉陷冒水现象的滩海人工岛吹填粉细砂地基承载力进行分析,基于螺旋板载荷试验结果,研究了标贯击数、动探击数与地基承载力的关系,拟合了经验公式,在此基础上综合分析粉细砂地基承载力现状,探究地基长期承载力特性。研究结果表明,吹填粉细砂形成的滩海人工岛地基在长期反复的水力作用下可进一步密实,承载力有所提高,有利于场地的运行安全。但鉴于其松散特性,水力作用下易流失,防渗措施不到位可能导致沉陷脱空、冒水等工程问题,影响场地安全运行。因此,针对本工程沉陷冒水现象,需采取原位固化、帷幕封闭等防渗措施进行处理。

粉细砂岩油藏硅烷基改性控砂剂性能评价与应用

微粒运移是影响粉细砂岩油藏开发效果的主要原因,常规抑砂剂难以达到有效控制微粒运移的要求。为进一步提高药剂稳定储层微粒的性能,文章在计算机分子模拟基础上,设计引入硅烷基改性的新型控砂剂,对合成的控砂剂进行了结构表征和性能测试。新型控砂剂体系含有酰胺基、硅烷基等功能性官能团,与储层微粒通过氢键、共价键作用相互吸附,形成稳定均匀的分子膜,原位固定地层粉细砂或黏土颗粒。性能评价表明:新型控砂剂体系耐冲刷排量达8 500 mL/h,远高于常用抑砂剂900 mL/h的指标,对不同粒径微粒均具有良好的控砂作用,储层原位控砂作用显著。截至目前,现场应用60井次,措施有效率95%,延长稳产期1年以上,取得了显著效果。该技术在全国疏松砂岩油藏具有推广示范意义。

深井掘进技术在厚层高渗透性粉细砂层中适用性的数值模拟研究

科学合理高效开发深层地下空间是城市不断发展的必然趋势与重要难题。深井掘进技术(vertical shaft machine,VSM)是一种开挖超深竖井的新型工法,该技术施作的竖井结构形式简单、结构受力状态好、施工速度快、对周边环境扰动小、适用性广泛,可被广泛用于城市深层地下空间的点状开发。以中国首例使用VSM施工的南京市儿童医院沉井停车库项目为原型,建立在砂性土中开挖60 m竖井的数值模型,重点研究VSM竖井在厚层高渗透性的粉细砂层开挖过程的变形情况与开挖面的稳定性问题。数值模型结果表明:60 m竖井开挖过中地表变形量均控制在毫米数量级,且最大地表变形量不超过13 mm;在水位差1 m的水下施工过程中安全系数均较好控制在2.0以上。对于变形问题,分析不同开挖深度下的井底隆起变形和地表变形情况,表明在60 m开挖深度内,使用VSM开挖砂性土竖井在深度、安全性和对周边环境扰动上均具有明显优势。针对开挖面稳定性,计算分析与竖井内外水位差和竖井深度相关的开挖面安全系数,计算结果可用于指导实际施工,实现分段施工与精细化控制。

海南滨海粉细砂路基压实工艺与质量控制

海南滨海粉细砂路基的压实及质量检测是施工中的技术难题。结合海南环岛旅游公路项目,提出滨海粉细砂路基的压实质量检测方法,铺筑试验路段,研究滨海粉细砂路基的压实工艺及压实质量。结果表明:滨海粉细砂地基压实适宜采用在碎石土垫层上进行冲压和振压相结合的方式;粉细砂路堤可随挖随填、快速填筑,采用双钢轮压路机压实,压实厚度不宜超过20 cm,振动碾压遍数不宜小于4;压实质量可采用预埋土样盒的检测方法,压实度控制标准为不宜小于88%。试验路段的工程效果良好。

粉细砂地层双线盾构施工实测地表沉降规律分析与预测

依托南通地铁二号线某区间盾构隧道施工,针对盾构穿越典型粉细砂地层条件,对双线盾构隧道施工引起的地表沉降开展现场测试和规律分析,对经典Peck公式在南通地区粉细砂地层中双线盾构施工的适用性进行探讨,并研究先行线和后行线土体损失率和地表沉降槽宽度系数的取值及影响因素。研究结果表明,在粉细砂地层中,后行线隧道施工对地层的二次扰动效应会引起先行线轴线上方地表沉降的显著增加,且二次扰动效应明显强于其他软土地层,但弱于砂土地层;相较于淤泥质土地层,在粉细砂地层中盾构停机对地表沉降的影响更为显著;先行线和后行线施工引起土体损失率比值η_(1)/η_(2)在1~5倍范围内,平均值为2.3,先行线和后行线地表沉降槽宽度系数比值K_(1)/K_(2)在1~2倍范围内,平均值为1.4;砂土、粉细砂和粉土地层中土体损失率比值η_(1)/η_(2)均大于1,η_(1)/η_(2)和K_(1)/K_(2)与隧道覆土深度比(H/D)相关性较弱。

海南滨海粉细砂压实特性试验研究

结合海南环岛旅游公路项目,进行了粉细砂的室内物理指标试验、击实试验及粉细砂路基的压实试验。试验结果表明:海南滨海粉细砂以细砂为主,其次为中砂,取样中无粗砂;细砂的最大干密度为1.66~1.69 g/cm^(3),且与不均匀系数呈线性正相关,满足公路下路堤填料的要求。在工程应用方面,粉细砂路基可用双钢轮压实,碾压方式宜采取静压和振压相结合的方式,松铺厚度不宜大于30 cm,碾压遍数宜为6~8遍,可随挖随填。

基于延迟效应的干湿-冻融条件下水泥改良粉细砂影响分析

季节性冻土区土体的物理力学性质受干湿交替与冻融循环两种风化作用综合影响,开展单一冻融循环与干湿-冻融耦合作用下水泥改良粉细砂的UCS试验与剪切试验,并分析水泥延迟时间对土体物理力学参数的影响。试验结果表明:随着延迟时间的增大,水泥改良粉细砂的最大干密度先增大后减小,最优含水率先增大后趋于平缓再增大,延迟时间3 h时约为0 h时的70%;冻融循环3次后,随着延迟时间的增加,UCS值分别减小了-5.23%、5.15%、6.0%及6.32%,试样的UCS值、黏聚力整体减小,内摩擦角呈增大趋势;干湿-冻融循环作用下试样的各项参数均减小,先脱湿后吸湿路径下各项参数均比先吸湿后脱湿路径下略高。在不同风化作用下,试样的UCS值、黏聚力、内摩擦角均随延迟时间的增大而减小。研究结果可对季节性冻土区水泥改良粉细砂在施工及设计中的应用提供一定的参考。

水泥土搅拌法对河堤基础中粉细砂层处理效果评价

堤防工程基础中存在软弱基础(淤泥质黏土、粉细砂土等),导致设计的建基面开挖过深、施工困难等问题,需要对软弱基础进行处理;通过河口县新街集镇段基础采用水泥搅拌法处理粉细砂层,解决建基面过深、基坑开挖困难、承载力不足等问题,得到了较好的效果。

土体置换率对预加固粉细砂地层掌子面失稳变形的影响

以佛山某道路盾构工程堤坝保护为背景,开展了粉细砂地层经旋喷桩预加固后的浅埋大直径盾构隧道工程的三维数值仿真分析,研究了土体置换率对掌子面失稳变形的影响规律。结果表明:(1)对粉细砂地层进行加固可提高掌子面支护力的调节范围,其中掌子面主动极限支护力随土体置换率提高而降低,土体置换率至30%后基本不再变化;(2)粉细砂地层加固对支护力不足产生的主动失稳变形有显著抑制作用,相比不加固工况,30%的置换率可使掌子面失稳时地层最大水平位移及地表最大沉降量分别降低90%及95%,依托工程所采用的4.52%土体置换率也可使最大水平位移及最大沉降量分别降低45%及30%。

富水粉细砂隧道失稳破坏特征分析及增稳固结技术研究

桃树坪隧道穿越富水粉细砂地层,施工过程中极易出现大变形、涌水涌砂和坍塌等一系列破坏特征。通过对隧道失稳破坏的分析,总结了隧道在富水粉细砂条件下失稳破坏的特征,分析了破坏特征发生的机制,认为隧道的破坏主要由围岩岩性和地下水造成;由隧道破坏机理提出了增稳固结措施,通过超前降水、超前小导管注高分子化学浆对掌子面前方砂层进行预先固结,提高钢架整体刚度,通过对扰动砂层进行灌浆和回填等措施进行固结,围岩的自承能力得到提高。从处理后围岩的情况、涌水量和监测情况分析发现,增稳固结技术能从根本上提高围岩的自承能力,抑制发生失稳破坏,为隧道在富水粉细砂地层中的施工提供借鉴。

考虑粉细砂应变软化特性的修正双曲线模型

在基础建设过程中,以粉细砂为填筑材料的地基在上覆荷载作用下可能发生软化现象。为探究饱和粉细砂应变软化规律,基于自动环境三轴试验系统开展合肥粉细砂固结不排水三轴剪切试验,分析不同围压下粉细砂应变软化特征,揭示其软化机理。研究结果表明:合肥粉细砂不排水剪切应力-应变曲线呈明显驼峰型软化特征;围压对于其应力-应变曲线影响显著,其峰值偏差应力及对应的峰值应变与固结围压呈正相关,偏差应力峰值与固结围压关系可用线性函数(σ1-σ3)p=0.637σ3+255.5拟合表述,拟合决定系数R2达到0.983,应变峰值与固结围压关系可用线性函数εp=0.0031σ3+5.45拟合表述,拟合决定系数R2达到0.982;剪切过程粉细砂试样产生剪胀现象,使得土体结构逐渐破坏,进而发生应变软化现象。通过在沈珠江院士提出的驼峰形双曲线型公式上添加新的边界条件以简化模型参数,构建了合肥粉细砂应变软化修正双曲线数学模型。该模型对合肥粉细砂应力-应变软化曲线的拟合效果良好,为安徽地区地下工程设计与施工提供重要依据。

巴基斯坦废弃粉细砂抹灰砂浆的耐久性能研究

为了解决巴基斯坦废弃粉细砂抹灰砂浆易开裂、空鼓、脱落等问题,研究了纤维掺量(0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5 kg/m^(3))和膨胀剂掺量(0、4%、8%、12%、16%)对砂浆干燥收缩和弹性模量的影响。结果表明:随着纤维掺量的增加,砂浆的干燥收缩先降低后增加,弹性模量先增加后降低,纤维的最佳掺量为0.9 kg/m^(3);随着膨胀剂掺量的增加,砂浆的干燥收缩和弹性模量均降低;掺入适量的纤维和膨胀剂可以提高砂浆的耐久性能。

毛乌素沙漠南缘粉细砂湿陷特性试验及影响因素研究

毛乌素沙漠地区部分粉细砂表现出遇水强度降低、竖向变形沉降增大的特性,研究该地区粉细砂湿陷特性及其影响因素是该地区工程建设中亟待解决的问题之一。本文以毛乌素沙漠南缘粉细砂为研究对象,通过一系列室内特性试验,研究在不同垂直压力、试样干密度、初始含水率和粒径级配下粉细砂的湿陷特性及其影响变化规律。结果表明:砂土试样的湿陷性随试验压力的增大呈现先增大后减小的趋势,随试样干密度的增大而减小,随初始含水率的增大而减小,随粒径的增大而减小;通过单因素分析法,结合各因素对粉细砂湿陷系数影响幅值的大小,可以得出干密度是影响砂土湿陷性的主要因素,初始含水率、粒径大小和垂直压力是影响砂土湿陷性的次要因素。该研究结果可为毛乌素沙漠地区工程建设提供参考,为同类型场地湿陷性研究提供借鉴。

粉细砂地层水平定向钻最佳泥浆配比试验研究

基于肇庆市高要区管网增扩建改造项目,针对水平定向钻施工在细砂层地质条件下容易塌孔的问题,通过室内试验确定适用的泥浆最佳配比,并通过土样浸泡试验进行验证。结果表明:膨润土及羧甲基纤维素钠掺量对泥浆性能影响最大;纯钙基膨润土泥浆由于静置后水土分离严重,其流变性、黏度、造浆性均较差,无法直接应用于实际工程;适用于肇庆地区粉细砂地层的泥浆最佳配比为水∶钙基膨润土∶羧甲基纤维素钠∶聚丙烯酰胺∶纯碱=1 000.00∶70.00∶2.00∶0.01∶2.00;经室内浸泡试验和现场应用验证,该配比的泥浆性能最优且经济性较好,可解决施工过程中的塌孔难题。

粉细砂砂砾石基础管涌流土处理措施研究

冲积平原地层常常呈现薄层砂壤土表层,下部粉细砂、砂砾层的二元结构。表层土渗透系数远远小于底层。土木建筑施工打破了这种渗透比降平衡,渗径缩短。导致市政工程、水利工程常常涉及深基坑管涌流土处理问题,而采用常规的抽水降压,对古河道砂砾石地基管道式水流通畅的地下水源供给源来说杯水车薪;采用防渗墙截渗到相对不透水层截断水砂关系投资相对较大。采用RJP法结合地铁基础与建筑物封底作为基础一举数得。

滨海地区粉细砂软弱地基稳定性评价与研究

粉细砂在滨海地区广泛分布,充分利用粉细砂作为路基填料对滨海地区意义重大。为科学评价滨海地区粉细砂地基,文中在明确滨海地区粉细砂工程特性的基础上,分别采用CKC循环三轴仪和CTX土力学试验系统进行地震和车辆荷载作用下粉细砂地基的动力稳定性分析,通过循环应力比试验探究滨海地区地基沉降变形,提出以循环应力比为指标的永久变形的预估方程,并进行了粉细砂路基的沉降分析。

大断面干燥粉细砂地层浅埋地段变形控制及施工技术研究

文章详细阐述了双线高铁大断面隧道在干燥粉细砂地层中采用超前水平旋喷桩超前支护、三台阶临时仰拱+竖撑、直径89 mm大锁脚钢管、径向注浆及初支内侧增加套拱等施工技术的施工方案,攻克了双线高铁大断面隧道干燥粉细砂层这一地层难题,形成了一套适用于该地层的施工技术,旨在为安全、快速、标准化建设该地质类型隧道提供有力的技术支撑,进一步提升铁路隧道工程建造水平,为社会创造更好的社会效益和经济效益。

大口径顶管穿越粉细砂层技术难题及应对措施

本文介绍了某内径4m的钢筋混凝土顶管穿越粉细砂层的工程实例,整个顶管过程中,遇到了顶进机头“磕头”现象、顶进阻力成倍增加和顶进纠偏困难等众多问题,通过重新计算和分析,在顶进过程中通过增加中继间数量和一些减阻措施,并且在机头进洞前采取了加固粉细砂地层的方法,有效地控制了机头的进洞误差,使工程顺利贯通,为相关类似工程提供参考。

粉细砂地层斜坡式防波堤地震响应数值分析研究

针对斜坡式防波堤结构在地震作用下的结构变形和安全性评估问题,本文基于广义弹塑性本构模型,采用有限元方法开展针对粉细砂地层防波堤结构在运行安全地震和极限安全地震下的动力响应情况分析研究,研究得到的主要结论如下:模型计算结果中软土地基的地面加速度峰值相比地表基岩的放大系数达到1.4,符合规范中对场地类型的划分;在运行安全地震作用下,粉细砂层液化概率小于0.3,且均分布在防波堤结构以外的地表。防波堤在地震过程中的整体抗滑安全系数最小值为1.25,满足规范对结构安全的要求;在极限安全地震作用下,粉细砂层液化概率达到0.75,液化区域主要出现在港池内侧堤脚位置,对应的湾内侧最大水平位移达到0.9m,海侧最大水平位移达到0.25m,最大竖向位移达到0.85m,防波堤变形不影响结构功能发挥,可以满足变形限制要求。