基于非极限土压力的基坑开挖引起隧道变形的计算方法

由于基坑开挖引起邻近隧道变形,继而影响地铁在隧道中的安全运行,因此如何准确预测邻近隧道变形是个值得研究的问题。根据非极限土压力计算方法,计算基坑开挖卸荷坑壁上的土压力,利用Mindlin求解公式,获得基坑开挖阶段旁侧隧道上的附加荷载,将隧道结构看作Winkler地基梁上的Euler梁,建立弹性地基梁微分方程,给出隧道水平位移变形的解析方法。基于该方法分析了基坑开挖引起邻近隧道的水平位移。研究结果表明:随着基坑开挖深度的增加,隧道水平位移相应增加;考虑非极限土压力计算得到的隧道水平位移结果与实测值较为接近,误差总体保持在20%以内;相较于传统隧道水平位移求解方法,笔者方法更加符合实际。

结构性对软黏土次固结特性影响的试验研究

【目的】分析软黏土原状样和重塑样次固结系数随固结压力的演化规律,比较不同试样的孔隙比和孔径分布曲线,探究结构性影响软黏土次固结特性的内在机理。【方法】对上海和温州软黏土的原状样和重塑样开展不同固结压力下的次固结试验及相同孔隙比下的压汞试验,得到试样在对应固结压力下的次固结系数及孔径分布曲线。【结果】原状样的次固结系数随固结压力的增大呈先增大后减小的变化规律,重塑样的次固结系数基本不受固结压力的影响。相同孔隙比下的原状样和重塑样在孔径分布上存在明显差异,而两者的次固结系数基本一致。但是,相同压力下的原状样和重塑样的次固结系数差值与孔隙比差值具有良好线性关系。【结论】固结压力对原状样次固结系数具有重要影响,但对重塑样次固结系数的影响可忽略不计。此外,相同压力下的原状样和重塑样的次固结系数差异,主要是结构性引起两种试样的孔隙比不同所致的,而孔隙结构对次固结系数的影响可忽略不计。

隧道矿山法施工可伸缩钢拱架的应用研究

在隧道矿山法施工过程中,不同破碎带的围岩需要用钢拱架进行骨架支护,若设计和建造不当,钢拱架可能发生变形和压缩损坏,影响隧道建设整体质量和安全。文中通过分析隧道内钢拱架支护的作用,讨论各种隧道可伸缩钢拱架的原理,并总结可伸缩钢拱架的研发应用进展,提出进一步研究的方向。

密拼连接叠合双向板挠度计算方法研究

根据已完成的四边不出筋密拼连接叠合双向板原位加载试验研究成果,分析了钢筋桁架叠合双向板与现浇板抗弯刚度、挠度存在差异的机理。考虑弯矩调整、裂缝分布、支座附加筋及钢筋桁架等因素引入相关挠度折减系数对既有挠度计算方法进行修正。基于ACI318有效惯性矩方法、修正ASCE方法对叠合双向板挠度进行理论计算得出,ACI318有效惯性矩方法计算结果高估了叠合双向板弹性阶段刚度,修正ASCE方法适用于弹性阶段。解析刚度法结合修正挠度计算方法可用于计算叠合双向板挠度,适用于叠合双向板弹性和塑性阶段,计算值与实测值吻合较好。通过数值模拟开展参数分析得出,叠合双向板的抗弯刚度随现浇层与预制底板厚度比值的增大而提升明显,但钢筋桁架与支座附加筋等因素的刚度增强效应会减小。

Ca^(2+)浓度对膨润土掺砂混合土渗透性能的影响

垃圾填埋场底部铺设含黏土或膨润土掺砂混合土的防渗系统,防止渗滤液流入地下污染周边环境。采用模型试验研究Ca^(2+)离子浓度和基础局部沉降对膨润土掺砂混合土渗透特性的影响。试验结果表明Ca^(2+)浓度对膨润土掺砂混合土的渗透性能有较大影响,渗透液中Ca^(2+)浓度超过一定值后混合土渗漏;Ca^(2+)离子浓度与发生渗透时间之间有很大关系,浓度越高发生渗透的时间越短;同样沉降量条件下,含Ca^(2+)离子溶液渗透的混合土均发生渗漏,而用蒸馏水作渗透液的没有出现渗漏;钠基膨润土遇Ca^(2+)离子溶液后,当Ca^(2+)离子浓度大于两倍Na+就会发生离子交换,钠基膨润土转化为钙基膨润土,混合土的防渗性能下降。因此开展Ca^(2+)离子浓度对膨润土掺砂混合土渗透特性的研究具有较好的理论和实际意义。

基坑施工对邻近运营隧道变形影响全过程实测分析

既有运营地铁隧道因邻近基坑施工发生变形,对地铁隧道正常使用和安全运营带来不利影响。根据基坑施工期间邻近运营地铁隧道变形监测数据,对隧道变形从基坑围护结构施工开始至开挖结束进行了全过程分析。研究结果发现:TRD施工对邻近隧道存在挤土作用,隧道呈现"水平收缩,竖向拉伸"变形模式;三轴水泥搅拌桩施工引起隧道向基坑方向位移;地下连续墙施工对邻近隧道相当于侧向卸荷作用,隧道呈现"水平拉伸,竖向收缩"变形模式。围护结构与基坑开挖施工间隙产生的道床沉降量占总道床沉降量比例最大,达到了70.24%;隧道水平位移在围护结构施工阶段增加量最为突出,占总水平位移量43.81%;隧道收敛在基坑开挖阶段增加量最大,占总隧道收敛量的55.26%。建议类似工程根据隧道变形发展规律,制定不同施工阶段变形控制措施,使邻近隧道各项变形处于安全、可控范围。

垃圾焚烧炉渣的土工特性

为了有效处理和利用炉渣,以炉渣为研究对象,采用室内物理试验和扫描电镜,探讨炉渣的性质随时间变化的特性。试验结果表明:随着放置时间的增加、粗颗粒变多以及最大干密度变小,炉渣的初始孔隙比较大,属于中高压缩性土,但由于吸附和水化反应,孔隙比随时间减小;同样,无侧限抗压强度随时间增加,变形下降。最后,通过电子显微镜分析了炉渣的土工特性随时间变化的原因,为炉渣的有效利用提供参考。

HDPE土工膜温度应力及其应力松弛评价

利用弹性理论和粘弹性模型提出了温度应力和温度应力松弛的评价方法.采用拉压传感器、热电偶以及位移计研究了环境温度变化对HDPE土工膜温度应力的影响,以及HDPE土工膜温度应力伴随时间变化的规律.实验结果表明:HDPE土工膜的温度应力伴随环境温度的变化而变化,当环境温度下降时将导致HDPE土工膜收缩产生温度应力;在同一温度条件下,HDPE土工膜发生了温度应力松弛现象.运用提出的评价方法对温度应力及其应力松弛进行了评价,并与模拟试验结果进行了对比,温度应力松弛现象的解析结果与实验趋势一致.所提出的评价方法对HDPE土工膜温度应力及其松弛现象解析具有实际使用价值.

重塑非饱和粉质黏土抗剪强度特性试验研究

含水率对非饱和土的抗剪强度有很大影响,因此研究含水率与非饱和土抗剪强度之间的关系,具有重要的工程意义.以粉质黏土为研究对象,通过直剪和基质吸力试验,研究含水率对抗剪强度及内摩擦角和黏聚力的影响.结果表明:随着基质吸力的增大,非饱和土的抗剪强度不断增大,说明基质吸力对抗剪强度有较大贡献;随着含水率增大,土的内摩擦角减小;在含水率较小时,黏聚力增大,当含水率增加到一定值时,土的黏聚力急剧下降.

温度和填埋高度引起的垃圾填埋场边坡部土工膜张拉力评价

基于垃圾填埋场边坡部衬垫系统各材料之间的界面摩擦特性,提出了温度和垃圾填埋引起的土工膜端部张拉力的评价方法。以短纤维无纺布、HDPE土工膜组成衬垫系统,进行了不同填土高度下土工膜端部张拉力室外试验。试验结果表明:当填埋高度较小时,作用在HDPE土工膜端部的张拉力主要为温度应力;温差越大,土工膜端部的张拉力越大;随着填埋高度的增加,填埋引起的HDPE土工膜端部张拉力增大。运用提出的评价方法对温度和垃圾高度引起的土工膜端部张拉力进行了评价,并与试验结果进行了对比,评价温度应力时,考虑界面摩擦作用的土工膜张拉力计算结果与实测结果基本一致。

降雨强度对双层软弱夹层边坡稳定性影响分析

降雨入渗是导致滑坡灾害频发的关键因素,同时边坡岩体内存在的软弱夹层控制着岩体的稳定性。为揭示降雨入渗对双层软弱夹层边坡渗流及稳定性的影响规律,采用数值模拟不同降雨强度下边坡基质吸力和水的体积分数变化规律,并探究软弱夹层数量、降雨强度对边坡稳定性的影响规律。结果表明:对于降雨条件下含软弱夹层的滑坡,由于软弱夹层渗透性差,保水性强,易于泥化而强度大幅下降形成滑动带;降雨对双层软弱夹层边坡坡面基质吸力影响较大,降雨强度越大,基质吸力消散速率越快;当降雨总量恒定、软弱夹层位于滑坡中层时,降雨强度越强,软弱夹层数量越多,软弱夹层埋深越深,边坡变形越剧烈,边坡也越易从“稳定”状态转变为“不稳定”状态。

防渗材料在日本垃圾填埋场的应用

介绍了日本垃圾填埋场防渗系统的构造和防渗材料的分类,以及近年日本各种防渗材料的使用情况。同时作者也结合中国的实际情况提出了适合我国国情的垃圾填埋场防渗系统构造。

垃圾填埋场衬垫系统穿刺性能评价

垃圾中含有铁、玻璃和陶瓷等尖锐物,在荷载作用下极有可能使衬垫系统发生破坏,导致渗滤液流入地下污染周边环境,如何正确评价衬垫系统的穿刺性能很重要。考虑材料的抗拉强度、厚度以及穿刺棒的直径提出了衬垫系统穿刺力的评价公式,并与试验结果进行了比较。结果表明,单层土工膜的抗穿刺力试验结果与评价值比较吻合,但由土工膜与无纺布组成的衬垫系统抗穿刺力的试验值与评价结果有一定偏差;土工膜与无纺布一起使用能大幅度提高衬垫系统的抗穿刺能力,因此土工膜上应铺设无纺布有利于保护衬垫系统;土工膜的抗拉强度越大,抗穿刺能力越强;基础的存在能在一定程度上提高衬垫系统的抗穿刺性能。所得结果对垃圾填埋场衬垫系统的设计具有一定的指导意义。

垃圾填埋场基础局部沉降对衬垫系统变形影响的试验研究

基础局部沉降会引起衬垫系统中的土工膜和无纺布产生较大的拉应变,有可能导致衬垫系统受拉破坏或性能下降。通过模拟试验,采用应变片、土压力盒和位移计,对基础发生局部沉降后土工膜和无纺布组成的衬垫系统的变形进行了研究。试验结果表明:基础发生局部沉降后,沉陷区中心处应变最大,从中心点往两侧应变逐步减小;沉陷区上覆荷载发生了变化;衬垫系统的刚度对变形影响较大。最后,对试验结果进行了讨论,得到了一些有益的结果,基础局部沉降发生后衬垫系统各点应变不同,沉陷区外衬垫系统发生了滑移以及沉陷区内上覆荷载发生了重分布。

超大直径单桩埋深对桩身变形的影响研究

我国近海风电场建设多采用超大直径单桩基础,其在风、浪等水平荷载作用下产生较大侧向变形。为了研究桩基埋深对桩身变形的影响,按照1∶100的比例将原型缩小后,利用室内模型试验和有限元软件对此进行分析。结果表明:桩基埋深对桩身变形有较大影响。桩基埋深较浅时,表现出刚性桩特性,增加埋深可减小桩身变形,但桩基埋深达到7倍桩径后,继续增加埋深对桩身变形影响很小,据此认为桩基埋深达到临界深度,建议实际工程中单桩基础的埋深不要超过7倍的桩径。

HDPE土工膜端部张拉力的大规模实测数据分析

垃圾填埋场边土工膜主要受到温度应力和垃圾压缩引起的张拉力的作用,为评价垃圾填埋场防渗系统中高密度聚乙烯(HDPE)土工膜的温度应力和垃圾填埋压缩引起的端部张拉力,以短纤维无纺布、HDPE土工膜组成防渗系统,进行大规模现场试验。试验结果表明:伴随环境温度的下降,HDPE土工膜中产生温度应力,当填埋高度较小时作用在HDPE土工膜端部的张拉力主要为温度应力;随着填埋高度的增加,压缩引起的HDPE土工膜端部张拉力增大。用有限元算法对压缩引起的端部张拉力进行分析,并采用温度与HDPE土工膜张拉力的关系对温度应力进行分析。计算结果与实测结果的对比情况表明,考虑填埋压缩引起的张拉力的应力松弛后计算结果更加接近实测结果。

农业灌溉水渠防渗土工膜的温度敏感性及张拉力评价

为了了解农用水渠中防渗土工膜的温度敏感性,针对农用水渠防渗土工膜的变形和温度应力问题进行研究,采用力传感器、热电偶和位移传感器等对温度变化后的防渗土工膜端部张拉力进行了测量,提出温度变化引起的防渗土工膜端部张拉力评价方法。试验结果表明:外界环境温度变化对防渗土工膜端部张拉力有较大影响,特别是高密度聚乙烯防渗土工膜;铺设无纺布能有效降低防渗土工膜的温度;温度变化较大时,防渗土工膜产生较大变形,最大变形超过60mm。基于极限平衡理论,考虑弹性模量与温度的关系,提出了温度变化引起的防渗土工膜端部张拉力评价方法,并与试验结果进行了比较,结果表明所提评价方法能有效评价温度变化引起的防渗土工膜张拉力,对实际工程有一定的参考价值。

基础局部沉降下土工格栅加筋衬垫系统变形特性的试验研究

基础局部沉降会引起垃圾填埋场衬垫系统中的土工膜产生较大的拉应变,有可能导致衬垫系统性能下降,因此正确评价衬垫系统的应变就显得非常重要。通过模拟试验,采用应变片和位移计对基础发生局部沉降后土工格栅加筋衬垫系统的变形进行试验研究。试验结果表明:环境温度对衬垫系统的变形影响较大;相同组成材料下土工格栅和土工膜叠放在一起比其他方案更能降低土工膜的应变;衬垫系统刚度对沉陷范围影响不大,但对最大应变值影响较大。所得结果对垃圾填埋场衬垫系统的设计具有一定的指导意义。

溶液特征对石屑掺膨润土混合土的渗透特性影响

垃圾填埋是目前世界各地处置城市固废的主要方法,为了有效防止渗滤液污染地下水和周边环境,在垃圾填埋场底部铺设含黏土或膨润土掺砂混合土的防渗系统。利用采石场的石屑和膨润土配制防渗材料,通过渗透试验、Zeta电位试验和X射线衍射试验,分析溶液种类和浓度对渗透特性的影响机理。研究结果表明随着离子浓度的增大,混合土的渗透系数变大,其主要是由于溶液中的离子与钠基膨润土进行离子交换,膨润土土粒间斥力与土粒双电层厚度减小,且膨润土中的蒙脱石层晶间距增大。