车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性影响的数值分析

针对车辆动荷载作用下黄土暗穴对路基稳定性的影响,运用有限元方法对其进行了动力响应分析。分析中将车辆通过时路面所承受的动荷载简化为落锤式弯沉仪(FWD)产生的动态冲击荷载,考虑了路面的实际结构体系以及车速、洞径、埋深和偏移距离等主要因素的影响。找出了临界洞室埋深随洞径和偏移距离变化的规律,并确定出了路基下伏暗穴治理范围,同时对动、静荷载效应进行了对比分析。结果表明:在实际计算中,可以将静载乘以某一“放大系数”作为计算荷载进行拟静力分析。

湿陷性黄土暗穴的综合地球物理探测试验研究

文章是地球物理探测湿陷性黄土暗穴的系列试验成果,大量模拟计算和野外试验表明,电磁波和弹性波的两大类地球物理探测技术,是探测黄土暗穴的主流技术。而高密度电法和瞬变电磁法,则是成本低、效率高、准确率大的有效普查方法;多道瞬态面波技术、浅层地震勘探的组合技术,是实现黄土暗穴精细探测切实可行的实用技术;探地雷达在特定条件下才具备较高的精度。

随机介质理论确定黄土暗穴引起的地表变形

根据随机介质理论,采用概率统计的方法,对中国西部黄土地区的圆形、椭圆形及拱形断面暗穴进行了模型概化,并以圆形断面暗穴为例,分析了其对地表造成的不均匀沉降及影响范围。得出了暗穴参数与不均匀沉降及影响范围之间的关系曲线。由给出的3种简化计算模型,可计算任意埋深下的暗穴在地表面所引起的沉降,其结果可作为公路设计和工程防护的参考。

地震作用下黄土暗穴的稳定性

黄土高原地区发育的黄土暗穴是一种特殊的不良地质现象,已经成为西部黄土地区公路损坏的主要原因。黄土具有很高的地震易损性,对于暗穴较高发育区的西安—兰州一带,受地震影响比较大。在深入研究黄土暗穴发育特点的基础上,采用有限元法对其在地震力作用下的致塌机理进行了数值模拟,得出了不同洞径及埋深的暗穴在地震荷载作用下的动力响应规律。研究结果表明:地震发生时,往往会引起暗穴顶板的塌落,这种现象并非洞壁土体材料的屈服渐次发展所致,而是由突发性的暗穴结构稳定性丧失引起的。

公路黄土暗穴分布规律研究

公路黄土暗穴对黄土地区的公路工程危害很大,已成为一种特殊的公路地质灾害。本文依据大量野外实际调查所获取的资料,对黄土地区公路黄土暗穴的分布特征及其特点进行了深入研究,特别是针对不同地貌、不同土性、不同深度等条件下公路黄土暗穴分布规律进行了重点研究,以指导黄土地区公路工程选线、勘察与设计。

公路黄土暗穴临界稳定埋深回归的预测方法及其程序实现

基于动力学基本方程,运用有限单元法(FEM)和NEWMARK隐式积分方法,对动荷载(FWD荷载)作用下路基下伏黄土暗穴动力稳定的临界埋深进行了弹塑性数值分析,考虑到人工截断边界上波反射对计算结果的影响,分别用传递边界和半无限单元来处理侧面和底面边界。在此基础上,对利用有限个数值分析结果进行不同洞径及位置暗穴临界稳定埋深的预测方法和步骤进行了分析,提出了一种基于洞径和中心距的双变量临界稳定埋深计算方法,并用VB6.0编制了计算程序LDMC。为验证程序的有效性,用3 m和5 m洞径的暗穴进行了对比分析,表明计算结果具有较高的精度,完全可满足实际工程的要求,同时指出了使用时应注意的问题。

黄土暗穴对路面结构变形响应的影响分析

基于动力学基本方程,运用有限单元法(FEM)和NEWMARK隐式积分方法,对动荷载(FWD荷载)作用下路基下伏黄土暗穴对路面结构变形响应的影响进行了弹塑性数值分析。考虑到人工截断边界上波反射对计算结果的影响,分别用传递边界和半无限单元来处理侧面和底面边界。主要考虑了动荷载周期、暗穴洞径和埋深3个影响因素,并在计算结果的基础上分析总结了它们对路面结构变形响应的影响规律。

黄土暗穴扩展诱发地面沉降分析

【目的】应用随机介质理论分析黄土暗穴扩展诱发地面沉降的科学规律,为黄土地区公路工程地基设计、施工以及灾害防治提供科学依据。【方法】针对黄土暗穴扩展趋势,借助数值分析软件MATLAB,从暗穴的扩展机理出发研究其扩展形态及过程,并对暗穴扩展诱因进行量化,结合暗穴的临界厚度来判断暗穴的稳定性态,最后利用随机介质理论计算暗穴扩展对地面沉陷的影响。【结果】暗穴抬升、扩容及黄土湿陷诱发地面沉降的分析表明,暗穴抬升过程中,当上覆土体厚度小于临界高度时暗穴会发生坍塌,地面发生约0.25m的最大沉陷,影响范围约为方圆8.0m左右;暗穴扩容比暗穴抬升引起的地面沉降量及影响范围更大;随着黄土自重湿陷系数的增大,暗穴引起的地面沉陷量也呈线性增大。【结论】基于随机介质理论的黄土暗穴扩展诱发的地面沉降分析,能够初步预测暗穴塌陷过程对地面的影响;不同深度处黄土的湿陷性差异是黄土暗穴形成的重要原因,黄土的崩解性是诱发地面塌陷的关键因素。

公路黄土暗穴探测扇形地震排列方法及其检测效果

本文针对公路工程中黄土暗穴的主要存在形式(多为暗穴空腔)和对探测深度的要求(30m以内),首次提出并运用多重扇形排列回折波与反射波地震测量方法,并在闫禹高速公路K173~K174路段北侧褚家塬已知I号洞穴群中的两个测试段实施了超浅层扇形排列地震波现场测量工作。实测资料表明,当暗穴空腔具有一定规模、且埋深不大时,扇形排列地震道集剖面中的回折波旅行时异常,可以作为公路工程黄土暗穴快速预探与精细定性评价的一个指示标志。并且,运用超浅层多重扇形地震排列观测方法,能够更有效地识别有关暗穴顶面反射、暗穴空腔边界绕射等地震波异常信息。

黄土暗穴对公路工程的危害及防治对策

在交通部"探测湿陷性黄土暗穴技术研究"项目之黄土暗穴工程地质专题的研究成果的基础上,总结山西黄土暗穴的基本特征,查明黄土暗穴对公路工程的危害,及公路沿线黃土暗穴分布规律,在此基础上提出山西黄土地区公路沿线黄土暗穴的预防及治理措施建议,从而为山西黄土地区公路工程的设计、施工、养护等提供了有力的理论依据。

路基黄土暗穴的灾害性及临界安全厚度的确定

针对西部黄土地区暗穴的发育对公路建设和安全运营的危害,对暗穴的分布规律、发育形态、破坏机制等进行了归纳与研究,总结了黄土洞穴对公路危害的一般特点,提出了一些确定顶板临界厚度的方法。

黄土暗穴区域公路桥梁桩基竖向承载特性研究

结合某地区工程实例,分析了黄土暗穴的塌陷机理及其对公路桥梁桩基的危害模式,总结了近年来国内外对黄土地区桩基竖向承载特性问题的理论分析、静载试验、原位试验、模型试验及数值计算等方面的研究现状。基于上述结果,指出了黄土暗穴区域公路桥梁桩基竖向承载特性研究中亟待解决的一些关键问题,介绍了一种能够有效提高黄土暗穴区域公路桥梁桩基竖向承载力的桩基形式——树根桩基础。

黄土暗穴对近距隧道施工的影响研究

为研究黄土暗穴对隧道施工的影响,采用数值模拟方法分析了不同尺寸暗穴对隧道施工过程中的地层位移及围岩和支护受力情况。结果表明:暗穴位于左边墙对隧道围岩水平位移影响明显,暗穴尺寸越大,围岩水平位移值也越大,同一暗穴尺寸,中部断面位移值比端部断面大;暗穴导致隧道周边围岩水平应力变化明显,靠近暗穴一侧的左边墙水平应力尤为明显,右边墙次之,形成一定偏压效应,拱顶和仰拱转变为拉应力;暗穴存在使得隧道支护受力不均,暗穴处应着重加强左右拱脚处支护强度;无论大尺寸暗穴还是小尺寸暗穴断面,二衬整体受力相对较小,满足作为安全储备的要求。

《探测湿陷性黄土暗穴技术研究》

”探测湿陷性黄土暗穴技术研究”是交通部西部交通建设项目课题之一(合同编号：2001 318 81213)，由长安大学独立承担，项目总经费250万元。

黄土地区公路暗穴顶板临界厚度的确定方法

针对西部黄土地区暗穴的发育会对公路路基、桥涵、公路隧道、路堑与路堤边坡及边坡支挡工程等的稳定性造成严重威胁的问题,在野外调查的基础上,对暗穴的分布规律、发育形态、破坏机制等进行了归纳与研究,提炼出几种破坏模式,结合黄土地区的土质特点,考虑了节理对黄土暗穴的影响,采用结构力学等方法,提出了一些确定顶板临界厚度的方法,并进行了对比讨论。通过对路基暗穴的安全厚度的正确估算,为研究公路暗穴有效防治措施提供了可靠的依据。

黄土边坡暗穴对公路桥梁的致灾机理分析

根据黄土暗穴空间走向的不同,将黄土边坡桥基下伏暗穴对桥梁的危害归纳为倾倒破坏模式和滑塌破坏模式。采用二维有限元方法,对黄土边坡顺沟向桥基下伏暗穴对桥梁的致灾机理进行了数值模拟分析后得出:黄土暗穴引起的桥梁变形以垂直下沉变形为主,水平方向的变形不明显;随着黄土暗穴的发展,其半径由0.2m逐步增大至0.5m、1.0m时,桥梁失稳主要表现为桥基下伏黄土暗穴周围的舌状塑性区沿45°方向放射性扩展,与桥基附近土体塑性破坏区相贯通导致桥梁不均匀沉降并向沟外侧倾倒破坏。同时,通过有限元法进行模拟计算,得出了桥梁安全时顺沟向桥基下伏黄土暗穴的临界埋深与其半径之间关系可用对数函数关系式表示,其相关系数反映拟合关系具有很高的精度。

地震作用下含暗穴高边坡黄土路基稳定性分析

黄土暗穴是一种黄土高原地区发育的特殊的不良地质现象,已经成为我国黄土地区公路破坏的主要原因之一。黄土具有极高的动力易损性,在深入研究黄土暗穴发育特点的基础上,采用有限元法对其在地震力作用下的致塌机理进行了数值模拟,得出了无暗穴、拱形暗穴和三角形暗穴3种类型高边坡黄土路基在地震荷载作用下的动力响应规律,分析了暗穴对高边坡黄土路基的地震动放大效应。结果表明:黄土暗穴的存在具有地震动放大效应,在相同洞径和埋深条件下,拱形暗穴比三角形暗穴对高边坡黄土路基的水平加速度峰值的放大效果更为明显,尤其在坡肩和洞顶放大更为显著,说明黄土暗穴的存在对高边坡黄土路基存在不利影响,易在地震作用下发生坍塌破坏。

山西省黄土路基暗穴超前探测技术及处理措施研究

简要论述了《山西省黄土路基暗穴超前探测技术及处理措施研究》的立题目的、意义、研究目标及内容,主要研究结论和创新点。