高压瓦斯松散煤岩巷道工程力学行为及围岩控制

为解决复杂地质条件下高压瓦斯松散不稳定煤岩巷道围岩的大变形与控制等问题,通过现场调研、理论分析、数值计算及工程实践进行研究,根据实际变形情况,发现此类巷道围岩变形特征明显,不易控制,全断面收缩严重;采用岩石力学等力学原理进行了理论分析,认为煤岩体裂隙的扩展增加了煤岩体的渗透性,从而导致围岩强度不断弱化;应用数值模拟手段对有瓦斯压力存在时和无瓦斯压力存在时2种情况下巷道围岩应力卸荷与变形特征进行了分析,表明瓦斯压力越大,围岩变形也越大;最后,进行了锚固支护正交数值方案设计和优化计算,在相关支护原则的基础上提出了以"帮部预应力桁架锚索"为核心的支护技术,现场应用结果表明该技术能提高此类巷道围岩的稳定性。

墙顶支撑对开挖前抽水引发基坑变形控制效果研究

基坑内抽水可诱发基坑围挡向坑内偏转并进而导致坑外土体随动沉降;在基坑土方开挖前,由于基坑内的支撑体系尚不能被完整架设,仅坑内土体可起到约束围挡变形的作用,此时,坑内抽水引起的围挡偏转十分明显。本文系统研究了围挡顶部支撑对土方开挖前抽水引发基坑变形的控制效果,首先通过抽水试验探究了坑内外强水力连通时墙顶支撑对抽水引发基坑变形的影响,并建立了三维数值计算模型,研究了若干典型参数(如,坑内降水深度等)对围挡顶部支撑控制基坑变形效果的影响。研究发现,围挡顶部支撑仅能有效限制浅埋范围内的围挡侧移(本文约埋深11 m范围内),对深埋位置围挡侧移的限制效果十分有限,且随着降水深度的增加,变形控制效果越弱;对于开挖前抽水深度较大的工程,仅采用围挡顶部设置支撑的方法可能无法有效限制围挡侧移的发展;另外,围挡顶部支撑仅能有效限制基坑围挡后方一定范围内(本文约10 m)的地表沉降,且当坑内外有水力联系时,由于坑外水位下降是引起地面沉降的主导因素,围挡顶部支撑并不能明显体现限制坑外最大地面沉降的作用,此时,应结合坑外地下水回灌进行沉降控制。

湖南某石煤矿区重金属污染现状及生态风险评价

为研究湖南某石煤矿区重金属污染现状,采用ICP法测定了水体和土壤中多种重金属含量,并分别采用内梅罗污染指数法和潜在生态危害指数法进行风险评价。结果表明,水中Cd、Cr(Ⅵ)、Zn、Fe和Mn平均浓度分别为1.935 5、0.025 3、6.024 9、16.222 0和4.214 9 mg/L,污染指数分别为387.10、5.06、3.01、54.07和42.15,污染程度从大到小排序为:Cd>Fe>Mn>Cr(Ⅵ)>Zn;土壤中Pb、Zn、Cr、As、Hg和Cd平均含量分别为8.51、38.59、18.65、10.01、0.18和3.41 mg/kg,平均生态风险系数分别为2.13、0.98、0.85、18.00、28.55和339.80,污染程度从大到小排序为:Cd>Hg>As>Pb>Zn>Cr,整个矿区的综合潜在生态风险指数为390.31,污染程度为较高生态危险。矿区受到多种重金属复合污染,废石堆和沉淀池的排水口下游区域较严重。

开挖前降水引发基坑变形特性及控制方法

随着邻近已运营高铁、地铁的深基坑工程越来越多,准确预测基坑施工全过程引起的环境变形并进行毫米级的控制成为深基坑建设的重要需求和挑战。工程实测资料表明,开挖前降水引起的基坑变形即可达厘米级,并可导致已运营高铁、地铁的变形超过允许值。本文针对这一问题,结合已有文献分析,阐述了开挖前降水引发基坑变形的机理,总结了基坑宽度、降水深度、降水时间、土层渗透性等对降水引发基坑变形特性的影响规律,提出了降水井错位排布以控制开挖前降水引发基坑变形的方法,在此基础之上,对基坑开挖前降水引发变形问题的后续研究方向进行了探讨。

基坑工程长期地下水回灌控沉应注意的几个问题

地下水回灌正被广泛用于基坑工程中以减小由于基坑降水而引起的坑外沉降。然而,如果回灌设计及操作过程不合理,该方法恐将无法成功控制环境变形,反而会带来不利的工程环境效应。文章提供了某基坑工程长期地下水回灌案例,通过对基坑施工及回灌过程中坑外水位及建筑物沉降的长期观测,得到水位及建筑物沉降随时间的演化规律,阐明降水-回灌作用下建筑物沉降发展的机理。在此基础之上,总结基坑工程长期地下水回灌控沉应注意的几个问题,并提出一系列措施以帮助工程人员更好地利用回灌来进行沉降控制。

真空预压-PVD排水板加固吹填土地基试验及数值模拟研究

对虎门港地区某施工现场典型吹填土开展了室内土工试验、真空预压-PVD排水板加固吹填土的室内单井模型试验,通过试验测量模型筒内的孔隙水压力、土体沉降量、排水板不同位置的真空度大小和试验排水量,并在模型试验结束后取模型筒内不同位置的土样进行直剪试验和含水率测定,对真空预压-PVD排水板加固土体效果和排水板淤堵问题进行了分析,并用Abaqus软件建立了相应的二维有限元模型,分析改变膜下真空度和改变排水板插入深度等因素对地基固结效果的影响。研究发现,土体的抗剪强度随着深度的增加而逐渐降低,土样的顶部沉降量最大,逐渐减少至中部以下土样的沉降仅有轻微差异,受淤堵层的影响,排水表现出在排水开始时排水量迅速增加,达最大值后逐渐减小,最后趋于稳定的现象;而随着膜下真空度的增大和排水板打设深度的增加,地基固结效果越好。

高填方多级挡墙路堤变形及稳定性分析

针对高填方路堤回填料分层碾压施工中呈现出超固结、剪胀和时间相依等复杂变形特征,以高填方多级挡墙路堤为例,通过现场勘查、室内试验以及变形监测获得回填土石料的力学性质,分别采用摩尔库仑、修正剑桥以及基于下负荷面的弹粘塑性二次开发本构模型,逐步表征路堤回填料的超固结、剪胀以及时间相依变形行为,并结合单元试验以及现场沉降监测数据反演综合确定三种本构模型材料,对比分析三种本构模型模拟高填方路堤施工及工后变形的差异,最后利用有限元强度折减法分析该高填方多级挡墙路堤的稳定性。计算结果表明:在路堤填筑初期(21d),基于下负荷面的弹粘塑性模型和修正剑桥模型相比摩尔库仑模型考虑了先期固结应力,计算沉降量结果稍小;随着施工填筑的进行(100d),一旦超过先期固结应力后,三种模型的沉降量变化逐渐接近;随着时间的增长,仅基于下负荷面的弹粘塑性模型能计算路堤的长期沉降,预测该路堤顶10a工后沉降17cm,满足工后沉降要求;同时发现路堤水平侧移呈“S”型内倾的变化特点,且通过有限元法强度折减计算得到边坡稳定性最小安全系数和最危险滑动面,均满足边坡稳定性要求,路堤边坡的失稳预警位移为4.6cm。

岩溶地区陡峭岩质高边坡动力稳定性分析

以长沙冰雪大世界矿坑工程为例,采用现场测量和室内数值分析相结合的方法,展开了对陡峭岩质高边坡动力稳定性的研究,研究结果表明:(1)边坡爆破开挖下,无溶洞相比有溶洞坡顶沉降小;(2)边坡爆破开挖下,边坡内溶洞直径越小,边坡的稳定系数越高,边坡越稳定;(3)溶洞距离爆破坡面越远,边坡稳定性越好,但超过一定范围对边坡稳定性无影响;(4)若溶洞正好穿过滑动面,不利于边坡爆破开挖的稳定,边坡稳定系数会降低。

基坑工程地下水回灌对土层变形的影响

基于沉降控制的地下水回灌措施在基坑工程中的应用已逐渐增多,回灌井工作时很容易发生井管或过滤层堵塞,工程中常采用对回灌井进行周期性回扬抽水的方法以清理掉可能造成井管及过滤层堵塞的物质。为防止回灌井回扬抽水引起基坑周围地面出现沉降,可在常规回灌井(称为主回灌井)与受保护建筑之间设置副回灌井,让副回灌井在主回灌井回扬抽水时进行回灌,以弥补因主回灌井回扬抽水而引起的地下水位的下降和地面沉降。然而,这一过程仍可能造成深部土体发生沉降或隆起,对于有深埋已运营地铁等的地下结构来说是不利的。针对这一问题开展了数值分析,研究在不同主、副回灌井井点布置条件下,副回灌井的回灌量对主、副回灌井组合回灌引起深部土体变形的影响,并从控制深部土体变形的角度对主、副回灌井布置提出了若干建议。

基坑工程地下水回灌控沉数值模拟

针对回灌井回扬抽水引起基坑周围地面沉降问题,开展了双回灌井组合回灌控沉的数值模拟,研究了双回灌井的开启顺序及开启时间差对沉降控制效果的影响,并提出合适的主、副回灌井开启原则,以为工程设计提供参考。

软土地层中基于沉降控制的地下水回灌研究

结合软土地区深基坑工程地下水回灌案例,发现回灌期间坑外被保护建筑持续沉降,为控制这部分沉降,对提出的双回灌井回灌策略进行了数值分析,研究了副回灌井的回灌量对双井回灌控沉效果的影响,并得到不同条件下使得受保护建筑不发生沉降时的副回灌井回灌量的取值规律。

渗透力对新奥法隧道掌子面稳定性的影响

因实际掌子面没有支护力,用支护力反映新奥法隧道掌子面稳定性存在缺陷,为此,提出用虚拟支护力表示。在分析渗流场基础上,结合强度折减法和极限分析上限法,推导存在渗透力的掌子面稳定安全系数公式,并应用于实际隧道工程;分析水位高度、帷幕注浆长度等参数对渗透力与掌子面稳定性影响的规律;最后对孔隙水压力与渗透力进行计算。研究结果表明:随着水位升高,单位平均渗透力增大,掌子面安全系数呈负指数降低;若仅考虑水平渗透力而忽略竖向渗透力,则所得结果偏不安全;帷幕注浆的安全系数比无注浆时的高,但渗透力比无注浆的大;随着掌子面前方帷幕注浆长度增加,水平渗透力减小,而竖向渗透力增加,安全系数略微减小;减小台阶开挖高度,可以提高掌子面的稳定性;随着黏聚力和内摩擦角增大,掌子面稳定安全系数提高,但增加梯度减小。

基于能量法的肋柱式锚杆边坡整体稳定性分析

基于能量法原理,在运动许可的速度场中,从功能耗散角度建立了采用速率表示的虚功方程。同时考虑多种影响因素,如肋柱式锚杆的加固作用、裂隙水作用以及地震作用等,根据单一直线型和多折线型两种滑裂面,分别建立虚功率方程,采用强度折减法求得抗剪强度指标,运用MATLAB编写程序,从而求出边坡安全系数。该方法克服了极限平衡条分法中需要多次对条底边法向力作用点、条间推力方向或作用线进行假定且计算冗杂等缺点。最后通过对实际工程的边坡稳定性分析,验证了能量法的可行性。

土石混合体边坡模型随机构建与稳定性分析

本文针对不同含石量的土石混合体边坡展开研究。首先,采用数字图像处理的方法,获取了自然界真实块石的数字化模型;然后,基于MATLAB编程,采用蒙特卡洛方法随机生成特定级配与含石量的土石混合体边坡模型;接着,将模型分别导入数值计算软件FLAC2D与OPTUM G2,并分别采用有限差分(FDM)与极限分析有限元(FELA)的方法对边坡进行计算,最后对计算结果进行了分析。研究表明:均质土体边坡的塑性区为一条类圆弧滑动带,而土石混合体边坡的滑动带沿着块石周围进行扩展;FELA方法计算得到的边坡安全系数的平均值大于FDM方法计算得到的安全系数的平均值。

黏聚力与摩擦角对三维边坡稳定性的影响分析

在边坡稳定性分析的研究中,力学参数的选取至关重要。分别选取了16组不同黏聚力和摩擦角的边坡,基于有限差分软件FLAC^(3D)较为全面地研究了土体的黏聚力和摩擦角对三维边坡破坏模式和安全系数的影响。结果表明:边坡的安全系数随着黏聚力和摩擦角的增大而增大,且黏聚力、摩擦角与安全系数之间的关系可以采用线性平面进行很好地拟合,拟合相关系数高达99%。

临近开挖对既有挡土墙稳定性的影响

基于Melan解得出了临近开挖对既有挡土墙整体稳定性影响的计算公式,并分析了开挖距离和开挖深度对抗滑移和抗倾覆安全系数的影响,分析计算结果与实际案例中的结果吻合.

一流本科建设背景下土木工程专业实践教学改革探索

土木工程作为一门覆盖范围广、结构复杂的学科,其带有强烈的实践属性。目前土木工程教学模式往往采用理论教学和实践教学相结合的模式,但由于种种原因,各个高校的实践教学往往滞后于理论教学,使得现阶段的教育模式很难适应社会发展的需求,也无法匹配行业先进理念。因此,在教育部启动双一流建设"双万计划"后,土木工程实践教学改革势在必行。文章分析了土木工程的特点,结合时代背景及行业发展要求,对目前土木工程专业实践教学的方式和存在的问题进行了总结和分析,在此基础上提出了相应的改革措施和方法,以期能够为高校今后在实践教学环节和双一流建设上提供帮助。

关于土木工程专业课程设计类教学改革的探讨

土木工程专业特点决定了学生实践能力的必要性,专业课程设计作为土木工程实践教学中的重要一环,有着承上启下的作用,但是,目前课程设计教学中仍存在着许多问题。分析了土木工程的专业特点,阐述了实践能力对学生的重要作用,总结分析了目前课程设计教学中存在的诸多问题,并针对这些问题提出了相应的改进方法,旨在落实新工科背景下的实践教学举措,为今后土木工程实践教学的改革提供思路和参考。

紧邻桥梁水下钻孔爆破地震波与水击波控制技术

炸药水下爆炸在岩层中形成地震波,在水域中形成水击波,二者协同作用造成紧邻爆区桥梁结构振动与损伤。为了有效控制爆破有害效应,提出了爆源、传播过程的控制技术和爆破安全判据,并将其应用于长江上游九龙坡至朝天门段建设工程。通过爆破控制技术的有效实施和现场监测结构分析,表明该方法大幅降低了爆破地震波与水击波强度,保护了紧邻桥墩的结构安全。

基于压实稳定性的路基连续压实质量评价方法

连续压实控制技术主要通过在振动压路机对路基土体进行振动压实的过程中不断采集压路机的振动响应信息,对振动轮下土体压实质量进行实时评价,实现对所有压路机全部碾压面压实质量的整体检测。文中针对地基层刚度变化较大时连续压实检测值不能有效评价填筑层压实质量的问题,采用压实单元的变化率作为压实稳定性指标评价填筑层土体的压实质量。