桥基岩溶洞穴顶板稳定性综合评价

以青溪大桥桥基岩溶洞穴围岩工程地质条件定性分析为基础,在岩土自重和桩基的外附荷载作用下,利用定性分析、结构力学的半定量分析方法和三维有限元定量计算手段,对桥墩所在位置的溶洞顶板稳定性进行了综合评价。通过对不同厚度下溶洞顶板的应力和位移的力学响应分析,认为在确保单桩桩端标高选在强岩溶发育带以下的稳定岩层上,且顶板厚度大于8.0m,才能满足溶洞顶板的稳定性要求。考虑到青溪大桥4#桥墩所在承台基坑开挖的爆破震动影响,设计溶洞顶板安全厚度取值为8.5m,并采用钻孔多点位移计对施工荷载施加过程中溶洞及顶板岩体的变形进行了现场监测,结果表明,突破常规设计要求的8.0m溶洞顶板厚度施工是安全稳定的,大大节约了溶洞处理费用,并为类似的岩溶洞穴稳定性施工提供了有力的技术支持。

旁压试验在苏通大桥地质勘察工程中的应用

详细介绍了旁压试验的使用方法,以及受潮汐影响的大桥勘察旁压原位测试中的特殊处理措施,分析了旁压试验中各强度参数指标的处理方法和原则,并运用这些方法和原则处理了苏通大桥旁压试验的强度参数指标,为大桥的设计提供了设计强度参数,也可为同类工程提供参考意义。

钙质砂不排水性状的损伤-滑移耦合作用分析

针对钙质砂在低应力水平下的颗粒破碎现象 ,指出其变形在微观上存在颗粒破碎与滑移两种机制的耦合作用 ,并分别采用弹性损伤模型和边界面塑性模型予以描述。本文提出的损伤 滑移耦合作用力学模型对建立钙质砂可靠的本构关系作了新的尝试。

珊瑚礁岩土工程地质的探索与研究——从事珊瑚礁研究30年

珊瑚礁是一种特殊的岩土体,从工程地质角度可分为珊瑚砂屑土和珊瑚礁灰岩两大类。本文回顾了珊瑚礁研究30年的基本历程,重点对珊瑚砂屑土的静力学特性、动力学特性、颗粒强度低等特殊力学性能以及桩基工程性质的探索和研究成果进行了回顾与展望,并以南海岛礁工程建设为引,号召更多的科研学者加入到珊瑚礁的研究队伍中,共同促进珊瑚礁工程地质学科的发展。

用石灰桩加固软弱地基

石灰桩作为一种技术可靠、经济快速的软弱地基加固方法已得到了广泛应用。本文介绍了武汉岩土力学研究所近一年来利用石灰桩处理软弱地基的成功经验。现场检测表明，对于单层和多层工业与民用建筑而言，采用石灰桩可以使软弱地基获得良好加固且满足设计要求。文中还对石灰桩的加固机理进行了简要分析。

溶洞顶板受荷变形监测过程研究

以青溪大桥桥基岩溶洞穴围岩工程地质条件定性-半定量-定量分析为基础,在岩土自重和桩基的外附荷载作用下,对桥墩所在位置的溶洞顶板稳定性进行综合评价。利用自行研制的钻孔多点位移计对施工荷载施加过程中溶洞及项板岩体的变形进行现场监测,该仪器综合了传统多点位移计和收敛计对深部岩体和岩层表面分别进行监测的优势,利用同一组数据对施工影响下溶洞洞体和顶板的变形规律进行分析。结果表明,在重大施工荷载作用下保证8.0 m溶洞顶板厚度是安全稳定的,大大节约了溶洞处理费用,并为类似的岩溶洞穴稳定性施工提供了有力的技术支持。

蒋家沟砾石土不同粗粒含量直剪强度特征

蒋家沟流域内大量泥石流由滑坡引发,滑坡转化为泥石流的3个过程中,首先是在斜坡体内大范围剪切破坏。在其物源区与沉积区内分布大量砾石土,其强度特征对于蒋家沟泥石流的起动机制具有重要意义。由于砾石土颗粒粗大,粗细粒配比和试验尺寸对强度特征有一定的影响。为此在室内现场两用大型直剪仪下进行蒋家沟砾石土不同粗粒含量下的直剪强度试验,结果表明:在干密度为2.0g/cm3、含水率为7%时,砾石土除在粗粒含量为74.31%的低垂直压力(50,100 kPa)时剪应力-水平位移关系有峰值外,其余土样没有明显峰值;同一粗粒含量试样在水平剪切应变值为0.02时的剪切模量G0.02随垂直压力增加而增大;在相同垂直压力下,G0.02随粗粒含量增加而增大,且在较低垂直压力下的G0.02随粗粒含量增长更为显著。内摩擦角值随粗粒含量增加而增大;黏聚力在粗粒含量为48.7%时最小。粗粒含量小于48.7%时,试样黏聚力值随粗粒含量增大而减小;当粗粒含量大于48.7%时,黏聚力随粗粒含量增加而显著增大。

侧限条件下钙质砂压缩和破碎特性试验研究

对取自南沙群岛永暑礁附近海域的钙质砂进行了不同终止压力下的侧限压缩试验,指出钙质砂在侧限条件下的压缩特性与粘土类似,其原因是钙质砂在常压力作用下发生了颗粒破碎。同时,对所有试样在试验前后进行了颗粒大小分析试验,并用Hardin模型对其破碎进行了度量。

南沙群岛珊瑚礁礁灰岩力学特性研究

对取自南沙群岛永暑礁和渚碧礁的礁灰岩的物理性质和力学性质进行测试,包括声波测试、单轴抗拉强度试验、单轴抗压强度试验和三轴压缩强度试验。试验结果表明,礁灰岩具有较高的孔隙率,远远大于其他岩石,其纵波波速为2 700～3 700 m/s,并随着孔隙率的增大线性减小;礁灰岩的软化性较弱,干燥抗拉强和度饱和抗拉强度相差不大;礁灰岩的破坏形态表明其具有脆性岩石的特点,但又与花岗岩等脆性岩石有本质的区别。在破坏时并不像其他脆性岩石一样具有单一破裂面,而是沿着珊瑚生长线同时出现多个破裂面,并保持较高的残余强度,礁灰岩的这种破坏模式是由其特殊的岩体结构决定的。

黏土颗粒含量对蒋家沟泥石流启动影响分析

黏土颗粒在泥石流中的含量并不大,但却显著地影响着泥石流的启动。在室内通过筛分配成9种不同黏粒含量级配的土体,在自行设计的模型槽内以1.64 g/cm3(松散干密度),1.79、1.94 g/cm3(天然干密度)3种干密度堆成边坡模型,在雨强为85 mm/h下进行人工降雨试验,初步探讨了黏土颗粒含量对泥石流启动的影响,得到:黏粒含量在5%～18%时可以形成泥石流,其中黏粒含量10%时所需时间最短,低于5%或大于18%难以形成泥石流,黏粒含量具有临界性;填筑干密度越大,泥石流启动越困难,表现在启动时间长、深度浅、规模小、且填筑干密度不改变黏粒含量临界性;降雨条件下土体入渗率越高,泥石流越容易启动产流。通过试验的研究,可以深入揭示泥石流形成的内在机制,黏粒含量临界性为泥石流预测、预报提供了新思路。

钙质砂室内载荷试验研究

为保护和开发海洋资源,在珊瑚礁上进行工程建设时必须要查明岛礁上钙质砂地基的承载力和变形特性。室内载荷试验的结果表明,相同密实度的钙质砂具有比石英砂大得多的承载力和变形模量,变形量则小得多;钙质砂的承载力随着相对密实度的增大而增大,破坏时的变形量显著减小;相同密实度下饱和钙质砂比干燥钙质砂的承载力和变形模量低很多。钙质砂地基中土压力随深度急剧衰减,荷载的有效影响深度为2～3倍基础宽度;随着荷载的增大,土压力从表层逐渐传递到更深的土层。

钙质砂颗粒内孔隙的结构特征分析

钙质砂是一种碳酸钙含量达50%以上的海洋生物成因的颗粒状材料。从微观结构上来看,钙质砂颗粒棱角度高、形状不规则、强度低、易破碎,且颗粒含有内孔隙。内孔隙的存在深刻影响着钙质砂的压缩、剪切和破碎等力学性能。利用激光技术对南沙群岛永暑礁环礁泻湖的未胶结钙质砂颗粒进行飞秒切割,通过光学显微镜探查并获取了颗粒的内孔隙图像,借助MATLAB图像处理软件,对钙质砂颗粒的内孔隙进行了定量分析。结果表明:较大颗粒钙质砂的内孔隙断面孔隙度相对较大,小孔隙数量较多,而大孔隙所占空间则较大;对于1 mm以上的钙质砂,缝隙状内孔隙含量远低于等轴或不等轴孔隙,等轴与不等轴内孔数量大致相等。

边坡抗滑桩加固效果监测分析

抗滑桩是边坡加固的重要手段之一,特别当边坡滑动面确定,滑动面下覆地层强度较好时,更能体现其优越性。但是当边坡下部地层还存在较软弱层时,采用抗滑桩加固,有可能在深层形成新的滑动面,导致抗滑桩加固效果不理想甚至失败等。通过对湖北程潮铁矿西区边坡抗滑桩加固效果监测成果的分析表明:该边坡加固后存在浅层和深层 2 个滑动面,因为抗滑桩发生作用后,在原有浅层滑动面的基础上,出现了新的软弱面,从而形成浅层和深层 2 个滑动面;抗滑桩由于长度原因只对浅层滑动起加固作用;同时,地下水是影响边坡变形的重要因素。

湛江海域结构性海洋土的工程特性及其微观机制

对琼州海峡湛江海域的一种海洋土的基本性质进行了系统的试验研究。该海洋土的物理性质较差 ,按土质分类属于淤泥 ,但其压缩变形特征与强度指标有别于一般性淤泥或淤泥质土 ,表观先期固结压力pc 值为 10 0～ 12 5kPa ,无侧限抗压强度qu 达 5 0kPa左右 ,灵敏度大于 12 ,抗剪强度也相对较高 ,具有一定的结构强度 ,是一种结构性软土。初步从矿物组成、物理化学性质、胶结特性与孔隙结构特征几方面分析了其特殊工程性质的微观机制 。

基于颗粒破碎的钙质沉积物高压固结变形分析

采用高压固结试验,研究珊瑚礁沉积碎屑物试样在固结、回弹过程中的变形特性以及在不同加载方式、含水条件下的颗粒破碎情况,分析含砂量对变形的影响以及不同试验条件下的颗粒破碎规律。研究结果表明,不同的含砂量使砂、砾在试样固结时起到的作用不同,导致试样变形规律存在差异;加载方式、含水条件等对颗粒破碎影响显著,并在颗粒破碎结果分析中发现,0.25mm是颗粒破碎时相对稳定的粒径,是研究钙质砂颗粒破碎的一个重要粒径界限,其结果对于将钙质碎屑物作为稳定的填筑材料、提高珊瑚礁地基稳定性等具有实用价值。

钙质砂颗粒的形状分析

钙质砂是一种含碳酸钙达50%以上的海洋生物成因的粒状材料。颗粒棱角度高、形状不规则,影响钙质砂的压缩、填充等力学性能。通过光学显微镜获取钙质砂颗粒的几何投影图像,借助Matlab图像处理软件,分别运用常规统计方法和分形理论对钙质砂颗粒的几何形态进行了描述,并结合钙质砂特殊的生物成因对其表现出的特性进行了分析。结果表明:钙质砂颗粒的形状具有分形特性,且随着颗粒粒径的减小,分形特性越明显。

透壁通风管对青藏铁路路基的冷却效果试验初探

路基通风作为一种积极主动保护冻土路基的冷却调控技术受到人们的广泛关注与重视,该方法能有效地抬升多年冻土上限,保护冻土路基的稳定性。目前的路基通风一般采用路基内预埋实体混凝土管或PVC 管,管壁不能透风,主要通过管内空气流动和热传导方式达到冷却路基的目的。一种管壁开孔、可以透风的新型通风管——透壁通风管,既可以使低温的自然风通过管道运动降温;还因管壁透风,低温的冷空气可以透过管壁的大孔眼穿透到通风管周围的介质中,直接与其进行传导换热和对流换热,改变普通通风管单一的管壁传导换热模式,从而可更为有效地促使路基内热量的散失。为探索透壁通风管在青藏铁路路基中的实际作用效果而进行了青藏铁路透壁通风管路基初步试验。该试验路基短期监测资料的初步分析结果显示:透壁通风管对青藏铁路路基具有较好的冷却能力,可在一定程度上抬升冻土上限;透壁通风管路基经填土级配优化后效果更好,但其长期效果的显现还需经过若干个周期的长期监测和资料的进一步分析。

初始主应力方向对钙质砂动力特性影响的试验研究

利用大连理工大学的土工静力-动力液压三轴-扭转动多能剪切仪对相对密度为30%的钙质砂进行了扭转和竖向循环耦合试验,探讨了初始主应力方向角α0对钙质砂动强度和残余应变发展的影响。试验结果表明:α0对钙质砂的动强度、残余应变发展的影响非常明显,随着α0的增大,钙质砂的动强度显著减小,而残余应变的发展速度则明显加快。

泥石流启动过程PFC数值模拟

泥石流松散碎屑物质具有散粒体的基本特征,在暴雨激发下容易形成泥石流,整个过程具有散粒体大变形的特征。颗粒流理论是基于离散单元法模拟圆形颗粒介质的运动及其相互作用,在模拟颗粒相互作用和大变形问题研究方面具有显著的优越性。为分析泥石流松散碎屑物质启动形成泥石流的过程及其与土体含水率的关系,采用二维颗粒流程序(PFC2D)分析降雨作用下松散碎屑物质启动形成泥石流的过程,揭示崩滑堆积体在降雨作用下含水率超过临界值后质点运动速度和位移增加,松散碎屑物质启动并加速而导致滑坡泥石流连锁式破坏的过程和机制。

颗粒运移对蒋家沟土体渗透性影响的试验研究

对蒋家沟流域泥石流源区两种分散性不同的土(G1土具有强分散性,G2土无分散性)进行室内土柱自滤试验,研究了土柱在常水头(水头为5 cm)渗流过程中颗粒运移对土柱不同部位渗透性的影响。入渗液采用了煮沸过的清水与浓度为1 g/L的悬浮液(悬浮颗粒的粒径范围为1.6～104.74μm)。在清水渗流过程中,两种土样的入口处土层渗透性随着时间而增大,出口处土层的渗透性先增大后减少。在悬浮液渗流过程中,两种土的各土层的渗透性都有下降趋势,但在入口处土层最为显著,G1土样下降了一个数量级以上,G2下降了近两个数量级,且G2土所用时间较G1土短,即G2土的渗透性减少速率更加明显;两土柱中渗透流量都有显著减少。研究表明:土体的分散性在颗粒运移过程逐渐占主导地位,即强分散性土自身颗粒的运移明显,能抵消一部分外来颗粒的积聚堵塞作用。从试验结束后土柱的外观图像观察也发现,入渗的悬浮颗粒在土柱的各个位置都有分布,但主要沉积在入口处,这与土柱各层渗透性的变化相吻合。此外,两种土流失的颗粒都只是集中于渗流的开始阶段,流失颗粒粒径范围集中在数微米至数十微米之间。