细粒对砂土持水能力影响的试验研究

利用压力板仪,进行了不同细粒含量非饱和砂土的持水特征试验,分析砂土土-水特征曲线的特征,探讨细粒对砂土持水能力的影响。结果表明,细粒的增加提高了砂土的持水能力,不同吸力阶段细粒对持水能力的影响程度不同;基质吸力超过进气值后,细粒增加明显增强砂土持水能力。应用数学模型θ=a+b(1+(φ/c)d)描述不同细粒含量砂土的土-水特征曲线,分析了细粒含量对数学模型参数的影响,给出了细粒、基质吸力和含水率的函数关系为θ=f(φ,fc)。

砂土渗透系数的细粒效应与其状态参数关联性

利用常规渗透仪进行了不同细粒含量砂土的渗透性能试验,通过引入粒间状态参量概念,探讨砂土渗透系数的细粒效应及其与表征砂土各种状态参数的相互关联性。发现砂土渗透系数总体上随细粒含量增加而减小,当细粒含量小于5%时影响较小;细粒含量在5%～10%时,渗透系数随细粒含量增加而急剧减小;而当细粒含量大于25%后,砂土的渗透系数则基本趋向相对稳定值。基于5种不同表征状态参数的拟合分析,表明采用现有常用的经验模型尚难以简便、有效地预测各种细粒含量砂土的渗透系数,而利用粉粒间孔隙比则能更好地反映细粒含量对渗透系数的影响,且其与渗透系数在半对数坐标内基本呈现线性关系,说明粒间状态参量适宜用来描述砂土渗透系数的细粒效应。

杭州地铁储气砂土的抗剪强度特性试验研究与预测分析

从地质成因角度分析了杭州地铁原始储气砂层的饱和度和基质吸力的变化范围。利用GDS非饱和三轴试验系统对变化范围内的储气砂抗剪强度特性进行了测定,得到非饱和储气砂土的抗剪强度指标。试验结果表明,砂土抗剪强度随吸力的增大而增加,当含水率大于残余含水率时,吸力对储气砂土的抗剪强度影响较为显著;小于残余含水率时,吸力对储气砂土的抗剪强度的贡献较小。将强度试验值与各抗剪强度预测公式的预测值进行了对比分析,认为公式τf=c′+(σn-ua)tanφ′+a(ua-uw)b可合理地用于表述杭州地铁储气砂土的抗剪强度特性。

杭州地铁储气砂土的渗气性试验研究

浅层气地质灾害对工程的影响日益受到重视,认清储气土层的气渗透特性是采取积极有效工程措施防治灾害影响的基础。以杭州地铁所遇的储气砂为研究对象,利用自制的渗气性量测装置对其进行了系统的试验研究。结果表明:地铁工程所遇的浅层气储气砂层属渗透性极好储层,渗透率达2960×10-3μm2;砂土中气渗透规律符合达西定律;饱和度较低时,含水率的增加对砂土的渗气性影响很小;随着饱和度的增加,气渗透性逐渐减弱,在饱和度大于80%后,渗气系数急剧减小直至完全不透气;饱和度的变化相对于干密度对储气砂土的渗气性影响更为显著。

含浅层气砂土的赋存特征及其非饱和参数预测

从地质成因角度分析了杭州地区浅层气藏的形成过程,探讨了储层土体的原始赋存分带特征,认为规模气藏中位于浅层气富集带内砂土的吸力变化范围不大,初始赋存含水率大致与其残余含水率接近,一般处于残余含水状态。基于VG模型描述的储气砂土-水特征曲线,提出了间接获取储层砂土非饱和参数的工程预测方法。对比试验结果表明:借助VGM模型、Parker模型和乘幂形式的强度公式,能够有效地预测含浅层气砂层的渗水系数、渗气系数和抗剪强度等非饱和参数,可满足地铁工程超前采取防治措施、消除浅层气地质灾害的需要。

墩身混凝土侧压力理论计算与现场测试结果分析

通过对某桥185号墩身混凝土侧压力的现场测试,发现实测混凝土最大侧压力约为按照公路规范理论计算值的2.8倍。在分析国内、外有关混凝土侧压力计算公式后,建议高墩采用泵送高性能混凝土一次灌注到顶时,为防止出现墩身"爆模"事故,墩身混凝土侧压力标准值取值中应偏于安全地将混凝土初凝时间内的灌注高度按静水压力公式进行计算;模板设计时应考虑截面几何形状的影响。并且,在施工过程中,除加强对墩身拉杆、螺栓连接和焊缝进行检查外,还应将混凝土的初凝时间、灌注速度、坍落度等严格控制在计算限定的范围内。对于高性能混凝土侧压力计算公式,应进行更多的试验和研究。

基于改进熵权-未确知测度模型的城市污水深隧下穿既有铁路施工风险评价

针对城市污水深隧下穿既有铁路施工风险评价多指标性和不确定性等特点,将未确知测度理论与信息熵相结合,提出了一种基于改进熵权-未确知测度模型的施工风险评价方法。首先,根据城市污水隧道下穿既有铁路施工风险影响因素和分级标准,运用未确知测度理论来构建单指标未确知测度函数;其次,引入信息熵理论来确定评价指标的客观权重,并将其耦合到评价指标的单指标测度评价向量中,构建基于改进熵权-未确知测度模型的城市污水深隧下穿既有铁路施工风险评价的多指标综合评价向量;最后,依据置信度识别准则来对施工风险等级进行评价,并结合工程实例进行了对比分析。研究结果表明,该评价方法评价过程合理、结果可靠,为城市污水深隧下穿既有铁路施工风险评价提供了一条新的研究思路。

矿坑生态修复工程边坡加固稳定性分析研究

地质复杂的矿坑边坡需使用合理的方法和工具准确计算边坡稳定性安全系数,以分析边坡稳定性,制订合理有效的加固方案,确保边坡安全。冰雪世界项目采用Slide软件计算边坡稳定性和加固力,采用Morgenstern-Price法计算岩质边坡稳定性安全系数和加固力,且采用理正岩土工程计算软件和理正深基坑支护结构设计软件计算土质边坡永久稳定性。边坡整体基本处于稳定状态,个别浅表层局部滑动坡面采取喷锚、挡土墙、锚杆及预应力锚索等加固措施后,提高了边坡的整体稳定性,保证了边坡安全。

长沙冰雪世界矿坑生态修复边坡加固技术研究

废弃矿坑的生态修复和开发再利用是国家绿色发展的战略目标。做好边坡加固是矿坑生态修复的关键。岩溶地区矿坑地质环境复杂多变,项目岩壁与建筑物关系复杂,边坡加固需要分区分段进行设计。工程场地内土质边坡加固分A,B,C 3区进行设计。A,B区采用预应力锚杆+全长粘结锚杆格构+面板支护,C区边坡上部采用放坡+锚杆支护,下部采用桩锚直立支护。岩质边坡采用预应力锚索、全长粘结锚杆+格构的加固形式。边坡开挖揭露的溶洞、溶沟、溶槽,清理填充物、清洗岩面后,采用C30混凝土或片石混凝土回填;人工填土及砂卵石层采用双管高压旋喷注浆进行加固。边坡范围以内的地表水进行尽快汇集和引出;边坡范围以外的地表水进行拦截和旁引。

一种气动凿岩机随钻探测设备的研发

气动凿岩机是山岭隧道开挖中较为常见的凿岩机械,但使用时往往伴随水害和泥害发生。研究发现,气动凿岩机在凿岩过程中会产生大量的炮眼钻进信息,如钻进速度、振动强度、冲击力等,这些钻进信息能够综合反映围岩的质量情况,是围岩质量评价和不良地质体识别的重要参考依据。为有效采集此类炮眼钻进信息,文章设计研发了一种气动凿岩机的随钻探测设备,在隧道现场测试中该设备可以利用位移传感器、加速度传感器、冲击力传感器等各类高精度传感器有效获取炮眼钻进信息,从而为进一步分析钻进信息做准备。

凿岩机钻头破岩机理分析及岩体可掘性预测

为分析凿岩机钻头的破岩机理,提高破岩效率,预测掘进岩体的等级,运用离散元方法对凿岩机钻头的破岩过程进行分析。模拟了不同级别围岩、不同地应力条件下的破岩过程,得到了不同类型围岩下的钻进破岩力及其破岩比功。对影响岩体等级的岩体主要参数进行敏感性分析,得到了峰值破岩力和均值破岩比功与岩体单轴抗压强度的关系、岩体单轴抗压强度与场切深指数(field penetration index, FPI)的关系。通过FPI值的范围对岩体进行可掘性预测和围岩质量分级。研究成果可为实际工程使用凿岩机开挖过程中的岩体可掘性评价及围岩动态分级提供一定参考。

基于隧道掌子面炮孔钻进的超前地质预报技术研究

钻孔过程中钻具与岩土体进行直接接触,钻具响应信息综合反映了岩土体的力学性质,钻具响应信息中隐藏的大量地质资料,可用于分析、测定岩土体的力学参数和空间分布,是进行地层界面识别和围岩级别划分的重要参考指标。现阶段在岩土工程领域的钻具响应信息并没有被收集,造成了数据资源的极大浪费。为充分利用隧道炮孔钻进中的相关参数信息,采集并建立参数与围岩质量的关系,结合掌子面地质情况,对掌子面前方围岩级别进行预报。依托贵州三独高速开展基于隧道掌子面炮孔钻进的超前地质预报技术研究并得到以下成果。研究证明了岩石的可钻性与钻进速度、振动加速度以及振动频率有直接的关系。在此基础上完成了隧道掌子面炮孔钻进短距离地质预报的理论研究;研发了一套随钻监测设备,应用于气动凿岩机,随钻设备可采集钻机钻进速率、振动加速度的实时数据;将采集到的钻进速率,振动加速度进行分析研究,构建了岩体级别和钻进信息的定量关系;通过在依托工程中的应用,初步建立了基于围岩岩石类型为石英砂岩的不同级别围岩的岩石抗钻系数标准数据库。并与开挖现场的地质报告进行比对,完善了数据库。