软土深基坑变形与控制技术初探

通过对软土深基坑变形机理与影响因素的分析,提出了基坑工程变形全过程控制的理念,探讨了控制变形的设计与施工技术方法及针对变形异常应采取的应急措施。结合工程实践,分析了软土深基坑变形的特征,应用地层损失法原理计算了墙后地表沉降量,与实测值比较,得出了该方法可以应用于工程实践的认识。

某软土深基坑变形及其控制因素分析

通过对某软土深基坑开挖过程中变形特征的分析,探讨了其变形机理和控制因素,提出了控制开挖变形、减少环境损害的技术方法,为解决类似地下工程活动中的岩土工程问题积累了经验。

宁芜盆地大岭岗金铜矿床地质特征及找矿前景

宁芜盆地发育一系列与火山—岩浆侵入作用有关的热液脉型金铜矿床(点),大岭岗金铜矿床属区内该类矿床。矿体主要赋存于NNW向张扭性断裂带中,呈脉状、复脉状、透镜状产出。大岭岗金铜矿床的蚀变和矿化划分为三个阶段:早期石英阶段、中期石英碳酸盐硫化物阶段和晚期石英碳酸盐重晶石阶段。大岭岗金铜矿床与燕山晚期岩浆活动有着密切的联系,岩浆发展的晚期阶段,从次火山岩(闪长玢岩)中分离出来的富含S、Cu、Fe、Co、Au等元素热液沿着断裂带及其派生的次生裂隙流向各方,与安山质火山岩中的水溶液或下渗的大气水混合,萃取地层成矿物质,使之活化转移,在有利的环境中富集成矿。大岭岗金铜矿床属次火山岩中低温热液脉型金铜矿床。大岭岗金铜矿区成矿地质背景良好,成矿条件优越,通过攻深找盲,寻找新的工业矿体的潜力巨大。

深基坑降水三维变参数非稳定渗流与地面沉降耦合模型

为了精确模拟预测松散沉积层中深基坑降水引起的地下水渗流场和地面沉降的变化特征，考虑土体孔隙度、渗透系数、储水率随地下水位下降发生的动态变化，建立了深基坑降水三维变参数非稳定渗流与太沙基一维固结理论的地面沉降耦合模型，并采用有限元数值分析方法对模型进行求解。以南京地铁三号线浦珠路站深基坑降水为例进行模拟计算。结果表明：采用15口坑内抽水井，抽水井过滤器埋深为22．0～37．0m，基坑围护连续墙底部埋深至41．5m为最优降水方案；不仅使基坑内地下水位满足开挖要求，又使基坑外地面沉降在控制范围内。经验证，所建立的模型合理，计算结果可靠，研究理论用于模拟预测此类地区深基坑降水引起的地下水流场变化具有较高的可信度。

冻土与结构接触面冻结强度压桩法测定系统研制及试验研究

为探究冻土与结构接触面冻结强度影响因素及其影响规律,依据接触面冻结强度传统定义,应用压桩法原理研制冻土与结构接触面冻结强度测定系统,并利用该系统开展多影响因素条件下接触面冻结强度测定试验研究。试验研究表明:冻土与结构接触面冻结强度呈现脆性破坏及应变软化,残余强度呈周期性波动及衰变等典型特征;冻土与结构接触面冻结强度受接触面温度和粗糙度影响显著,在试验温度范围内,分别呈线性和对数函数关系。利用埋设于抗压桩身侧面的微型土压力传感器,揭示了接触面压应力沿桩身分布规律,以及接触面压应力随冻结时间、剪切位移变化规律,并将其与接触面温度、冻结强度等变化规律进行对比分析和验证。

深基坑降水与地面沉降模拟预测软件研制

以太沙基固结理论为基础,考虑孔隙度、渗透系数及储水率随含水层发生固结沉降的变化特征,建立了深基坑降水与地面沉降三维耦合模型.采用FORTRAN95语言将计算过程编制成程序,并使用VB6.0研发了深基坑降水与地面沉降控制模拟预测可视化操作软件.以图形化界面方式,模拟和表达深基坑降水与地面沉降的关系,据此提出深基坑降水的最优化方案.以南京地铁三号线柳州东路站深基坑降水工程为例,运用该软件对深基坑降水进行数值模拟.结果表明:采用15口井降水方案,降水10 d后,基坑内部地下水位维持在基坑底板1.0 m以下(埋深20.8 m);降水66 d后,基坑周围100.0 m处地面沉降量小于0.015 m,满足沉降控制要求.

高层建筑荷载引发地面沉降与隆起变形三维数值模拟

针对地下水埋深较浅地区,由高层建筑荷载引起的土体变形问题,以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将土体本构关系推广到黏弹塑性;同时考虑土体力学参数及水力参数的动态变化关系,建立了高层建筑荷载引发地面沉降与隆起变形的三维有限元数值模型,详细研究了高层建筑荷载影响下的土体变形特征及此过程中土体力学参数及水力学参数的变化特征。结果表明:由高层建筑荷载引起的地面沉降呈现漏斗状,以建筑物中心为漏斗中心,高层建筑荷载施加初期,高层建筑周围出现隆起,到达最大值后隆起逐渐消失;高层建筑底部浅层土体孔隙度、渗透系数及泊松比均呈现缓慢减小趋势,弹性模量呈现缓慢增大趋势;而高层建筑周围浅层土体的孔隙度、渗透系数及泊松比呈现先增大后减小的变化趋势,弹性模量则呈现先减小后增大的变化趋势;高层建筑影响区域浅部土体参数的变化趋势与土体的回弹及压缩有关。

土体自重固结压缩对地面沉降影响研究

以南通市为例,建立了土体自重固结压缩、地下水开采与地面沉降三维全耦合模型。在对模型进行识别、验证的基础上,模拟预测了南通市在地下水停止开采,仅在土体自重固结压缩影响下,自2010年12月31日—2025年12月31日各含水层组地下水流场变化和地面沉降的发展趋势。结果表明,在此期间,南通市由土体自重固结压缩引起的最大地面沉降量为2.42 mm,最大地面沉降速率为0.16 mm/a,土体自重固结压缩对南通市地面沉降的影响极为有限。

定林寺塔纠偏技术

定林寺塔坐落于南京市方山北麓,建于南宋,距今800余年。由于塔身为砖结构,破损严重,塔基地质条件复杂且位于不稳定斜坡,在自然与人为因素的作用下,塔身向北倾斜7°59′,古塔随时有倒塌的危险,经采用人工挖孔桩、塔身整体牵引、注浆、掏土等组合纠偏技术,成功将塔身倾斜度纠至5°35′57″,达到文物部门提出的修旧如旧及古建筑保护的相关要求。

地铁车站深基坑临近建筑物变形机理及优化

针对常州市地铁车站临近建筑物的深基坑地连墙体和建筑物监测数据出现异常后却无法有效控制异常变形量收敛的情况,笔者引用一种“现场量测定量、时空理论分析、优化方法控制、模糊理论预测”的反分析优化控制方法,系统地分析坑底土体隆起、墙顶隆起、墙体和墙顶水平变形及墙后地表竖向变形特征,并研究其变形机理,变形符合时空效应规律,提出优化控制措施,实践证明,可以应用模糊理论预测深基坑明挖法施工的累计最大变形量。

南通市高层建筑荷载对地面沉降的影响

针对长江中下游第四纪松散沉积层地区由高层建筑荷载引发的地面沉降问题,根据土体非线性流变理论,将比奥固结理论中的本构关系拓展到黏弹塑性,并考虑土体孔隙度、渗透系数及变形参数随有效应力动态变化的关系,建立了南通市高层建筑荷载、地下水渗流与土体变形三维全耦合数学模型.在对模型进行识别、验证的基础上,在地下水停采、仅有高层建筑荷载单独影响的条件下,模拟预测了2010年12月底到2025年12月底每年各含水层组地下水流场变化特征和地面沉降发展趋势.结果表明:南通市崇川区最大地面沉降量为55.28 mm,最大地面沉降速率为3.69mm·a^(-1);通州主城区最大地面沉降量为38.87 mm,最大地面沉降速率为2.59 mm·a^(-1);地面沉降量较大地区位于高层建筑荷载密集区.

宁镇地区山前缓坡地层结构及其稳定性分析

近年来由于受极端强降雨天气的影响,宁镇地区山前缓坡发生多起中型-大型滑坡地质灾害,主要表现为间歇性蠕滑,规模较大,而滑移距离较小,一般小于30 m,该类滑坡严重威胁附近居民的生命和财产安全,造成巨大的经济损失和严重不良社会影响。为此,本文针对这一典型山前缓坡新型滑坡地质灾害,运用岩体结构控制论和优势面理论对其滑坡体地层结构及滑动机理进行研究,结果表明滑坡主要发生在山前缓坡地段,滑坡体具有特殊的地层结构及水文地质特性,受到强降雨作用时,在坡体内容易产生暂时性承压水,在其浮托力的作用下缓坡主要产生顶托破裂和剪切破坏,并随降雨产生间歇性蠕滑。

南京市浦口区某山前缓坡滑坡复活机制再分析

南京猪头山滑坡属于典型的覆盖层滑坡,2003年5月边坡发生缓慢变形失稳,没有对周围造成很大的危害,故未引起足够重视,2016年6~7月间受强降雨的影响再次发生大规模的滑动。研究发现,该滑体的地层具有特殊地质结构,在强降雨条件下会产生暂时性承压水,在其承压水的渗透力及浮托力作用下,其稳定性将会大大下降,因此该滑坡的再滑动与降雨密切相关。本文运用数值模拟方法分析了滑坡变形过程与降雨时长及降雨强度之间的关系,结果表明猪头山山前缓坡的稳定性随降雨时长和降雨强度增大逐渐降低,且具有一定的突变性,其滑坡面的位置位于坡体填土层的下部,较好地揭示了猪头山降雨型滑坡形成的机理以及滑坡再滑动机制。这一研究为所在地区的降雨性滑坡预报和治理提供了科学依据。

地铁盾构施工引发地面沉降三维流固全耦合数值模拟预测

为了研究地下水影响下盾构施工引发的地面沉降,用比奥(Biot)固结理论,将土体本构关系推广到黏弹塑性,引入土体参数随着有效应力的动态变化关系,建立盾构施工引发地面沉降三维流固全耦合数学模型,并采用伽辽金加权余量法对数学方程进行离散,运用FORTRAN95语言研发有限元程序.以成都地铁4号线一期工程玉双路站至双林路站盾构区间段为例,通过对比实测地面沉降量和计算沉降量验证模型可靠性,并模拟预测了盾构施工过程中引发的地面沉降和土体中孔隙水压力的变化特征,同时模拟土体参数动态变化特征.结果表明:实测地面沉降量与计算值吻合较好,模型可靠,盾构隧道施工引发的地面沉降在左右线盾构隧道轴线之间较大,远离左右线盾构隧道轴线,地面沉降量减小,且随着盾构施工的进行,在开挖面处孔隙水压力降至最低,随着管片支护完成,孔隙水压力逐渐恢复.

受暂时性承压水影响的南京游子山滑动机制分析

随着极端强降雨天气的增加,南京地区多处山前缓坡发生规模较大的山体滑动,这与传统认为的山前缓坡相当于反压马道,有利于山体整体稳定的观点不一致。通过分析南京游子山山体滑坡的工程地质特征,初步认为这是典型的降雨诱发型滑坡。从滑坡场区的地层岩性、地貌特征、降雨条件以及工程活动等方面对该缓坡的滑动机制进行研究。结果表明:南京地区山体自然边坡具有独特的地层结构特征,山体上部岩石裸露,地形陡峻;中下部广泛覆盖第四系松散沉积物,坡度较缓,形成山前缓坡。缓坡的表层以细颗粒土为主,中下层以粗颗粒土及碎石土或风化岩体为主,形成特殊的"二元地层结构"。在强降雨极端天气条件下,山体上部裸露岩体裂隙发育,利于降水入渗,处于基本稳定状态;山体中部受降水作用容易发生圆弧滑动;山体下部缓坡容易形成"暂时性承压水";在暂时性承压水和中部滑体下滑力的共同作用下容易发生滑坡。运用GeoStudio软件对山坡变形进行计算分析,结果显示:边坡体中上部首先达到极限平衡状态,随着下部暂时性承压水顶裂坡脚土层厚度较薄地段,山体中下部发生整体滑动,有效验证了其滑坡的形成机制。该研究成果对南京地区类似滑坡灾害治理具有十分重要的意义。

受暂时性承压水作用的山前缓坡稳定计算公式推求

近年来,宁镇地区山前缓坡地带发生多起中-大型滑坡,该类缓坡具有特殊地质结构,即下部为透水性较好的碎石土、砂砾类土,而浅表地层为透水性相对较差的黏性土。强降雨条件下坡体内容易形成暂时性承压水,在暂时性承压水浮托力的作用下引发间歇性蠕动。本文根据宁镇地区山前缓坡的地层结构特点,对其构建了相应的水文地质模型,讨论了极端强降雨条件下缓坡中上部和中下部区域的受力特征,并基于Janbu法推导出缓坡的稳定性系数公式,最后以镇江跑马山边坡为例进行稳定性计算。研究结果表明,暂时性承压水对缓坡不同部位的影响差异较大,从本质上解释了缓坡发生滑动破坏的机理及传统极限平衡方法求得的安全系数不准确的原因。这一认识可以为宁镇地区山前缓坡稳定性评价及滑坡治理提供理论依据。

地下水渗流与地面沉降耦合模拟

为了准确模拟由地下水开采导致渗流场和应力场发生变化而引起的地面沉降问题,根据Terzaghi有效应力原理,建立了地下水三维渗流与一维垂向固结的地下水渗流与地面沉降耦合数值模拟模型和以比奥固结理论为基础,并结合土体非线性流变理论,将土体本构关系推广到粘弹塑性,同时考虑土体力学参数及水力参数的动态变化关系的地下水渗流与地面沉降三维全耦合数值模拟模型.通过对比分析,结果表明:基于Terzaghi有效应力原理建立的地下水三维渗流与一维垂向固结地下水渗流与地面沉降耦合数值模拟模型模拟所得地面沉降与地下水位呈现出同步变化的趋势,并且当地下水位逐步回升至初始水位时,地面沉降也逐步回升到初始的零沉降状态.而以比奥固结为基础建立的地下水渗流与地面沉降三维全耦合数值模拟模型模拟所得的地面沉降变化趋势滞后于地下水位的变化趋势,并且当地下水位逐步回升至初始水位时,地面沉降虽也逐步得到回升,但回不到初始的零沉降状态,存在一个永久的残余沉降量.在土体参数变化方面,土体的孔隙度、渗透系数及泊松比均呈现先减小后增大的变化趋势,而弹性模量则呈现先增大后减小的变化趋势,与地面沉降的变化相对应.

高层建筑荷载、地下水开采与地面沉降耦合研究

针对城市化进程中高层建筑不断增加,由地下水开采和高层建筑荷载叠加作用共同引发的地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将比奥固结理论中的本构关系推广到黏弹塑性,并考虑孔隙度、渗透系数、土体变形参数随有效应力的动态变化关系,建立高层建筑荷载、地下水渗流与地面沉降有限元数值模型,详细研究了地下水开采及高层建筑荷载叠加影响下的地面沉降特征.结果表明:地下水开采和高层建筑荷载叠加作用下的地面沉降存在耦合效应,由地下水开采和高层建筑荷载叠加作用引起的地面沉降值小于同一条件单独抽水和仅存在高层建筑荷载作用下地面沉降值之和.耦合效应随着地下水开采层位埋深的变大而减弱.沉降初期,线性叠加效应明显,随着时间的延长,耦合效应趋于稳定.

南京燕子矶滑坡地质灾害治理工程及其综合利用

南京燕子矶滑坡位于南京市栖霞区燕子矶中学校区内,其发生的多次滑动对学校师生人生安全和正常教学秩序构成严重威胁,曾被列入南京市重点地质灾害隐患点和省地质灾害防治方案。本文分析了该滑坡群的特征和地质环境背景条件,对滑坡稳定性进行了分析计算和综合评价;详细介绍了该滑坡治理与学校体育看台的建设巧妙结合以及在考虑整体美化和协调的前提下对原有治理结构加以利用,进行综合治理的思路和技术特点,体现了该地质灾害治理工程的创新性及其社会和生态环境效益。

宁镇地区缓坡滑坡模型试验研究

由于近年来极端强降雨天气增多,宁镇地区发生了多处规模较大的山前缓坡滑坡地质灾害。这些滑坡存在很多相似之处,边坡体地层结构表现为“类二元地层结构”特征,即边坡体表层为透水性弱或不透水的黏性土,下覆为透水性较好的砂砾类土或碎石土。在强降雨条件下,雨水沿后缘基岩中的裂隙入渗,在坡体中下部形成暂时性承压水,受其浮托力作用发生滑坡。为了深入探讨这类滑坡的形成机理,建立概化物理模型进行模拟试验,探究边坡坡度、黏土层厚度与坡体内部孔隙水压力及变形的关系,分析缓坡滑坡的主要控制因素及破坏过程,综合分析给出其破坏模式,以此为宁镇地区这类滑坡的防治及城市建设提供科学依据。