基于REE示踪法的工程堆积体坡面泥沙来源研究

[目的]探究生产建设项目工程堆积体坡面侵蚀的泥沙来源,更有针对性地布设水土流失防治措施,减少人为扰动造成的水土流失。[方法]结合室内人工模拟降雨试验与REE(Rare Earth Elements)示踪技术,研究90 mm/h雨强下不同砾石含量[0(纯土),10%,20%,30%]工程堆积体坡面不同坡位的侵蚀特征及侵蚀贡献率。[结果](1)不同砾石含量堆积体各坡位侵蚀量均为下坡位最大,同时下坡位平均侵蚀贡献率(57.40%)大于上坡位和中坡位,表明下坡位是坡面泥沙的主要来源。(2)含砾石堆积体坡面中坡位和下坡位的侵蚀量显著小于纯土堆积体。含砾石堆积体坡面上坡位和中坡位的侵蚀贡献率显著+大于纯土堆积体坡面,下坡位侵蚀贡献率显著小于纯土堆积体坡面。(3)砾石含量对下坡位侵蚀量和贡献率的影响更显著(p<0.05)。含砾石堆积体中,20%砾石含量堆积体坡面上坡位和下坡位的侵蚀量显著大于10%,30%砾石含量堆积体。10%砾石含量堆积体坡面上坡位侵蚀贡献率显著大于20%,30%砾石含量堆积体坡面,下坡位侵蚀贡献率显著小于20%,30%砾石含量堆积体坡面。[结论]各砾石含量工程堆积体坡面中,下坡位侵蚀贡献率均最大,表明下坡位是工程堆积体坡面泥沙的主要来源,要加强工程堆积体下坡位的防护和治理。

青岛地铁土压平衡盾构碎石土改良方法研究

盾构在碎石土地层掘进时经常面临着地层渗透性强、刀盘扭矩大、刀具磨损严重等诸多困难。为解决上述施工难题,以青岛地铁4号线典型的碎石土地层为研究对象,首先通过颗粒筛分、LCPC试验和渗透性试验评价了碎石土的基本特性,结合传统的砂土和黏性土改良方案设计了5组碎石土改良配比方案,对不同配比方案进行坍落度试验、渗透性试验和直剪试验,分析了不同改良指标碎石土的流塑性、渗透性及抗剪力学特性,根据实际工程中盾构刀盘扭矩的变化情况验证了泡沫与聚合物组合改良的最佳方案。研究表明:7%浓度泡沫与5%浓度聚合物配比的改良剂能够有效降低碎石土的渗透系数,同时起到降低刀盘扭矩的作用。

滇中引水隧洞砾质土地层盾构渣土饼化控制技术

砾质土地层盾构掘进时,容易发生盾构刀盘结泥饼现象,须对渣土改良参数进行合理优化,以降低结泥饼风险。依托滇中引水龙泉倒虹吸盾构隧洞工程,首先分析砾质土地层盾构结泥饼风险以及分散型泡沫剂发泡性能,然后结合坍落度试验和界限含水率试验探究分散型泡沫改良渣土的塑流性特征,提出砾质土地层盾构渣土饼化风险控制技术,并通过现场跟踪试验对饼化控制技术进行验证。研究结果表明:(1)分散型泡沫剂发泡倍率随着浓度增加而增长,随发泡压力增加呈先增后减趋势,在发泡压力为0.3 MPa时获得最佳发泡倍率;(2)分散型泡沫剂能有效改善砾质土渣土塑流性,降低砾质土渣土液塑限,进而降低渣土饼化风险;(3)提出砾质土渣土改良参数建议值并应用于实际工程,应用后盾构总推力、扭矩明显降低且离散程度减小,盾构推进速度明显提升,验证了砾质土地层盾构渣土饼化控制技术的合理性。

资源热力电厂加筋碎石土高填方边坡技术研究与应用

在研究多雨山区资源热力电厂深挖高填工程施工的基础上,开展对高含石量碎石土填料的力学性能试验研究,对不同填料、不同地基处理方式及施工参数的效果进行比较,优选合理的地基处理方式、施工参数,并模拟实际填筑方案,将试验得到的黏聚力、内摩擦角和弹性模量应用到数值计算中,分析填筑过程中的应力变化。研究结果表明:碎石与土比例为7:3且碎石为中风化~微风化的粗粒径碎石土混合料,其力学参数满足60m高填方边坡的设计要求。经五年累计监测,高填方边坡安全稳定,满足工程要求。

非洲红土砾石路面养护有关技术问题的研究

以非洲几内亚红土砾石运矿路面建设项目养护为背景,旨在提炼红土砾石路面养护关键的经验教训。首先,概述了道路养护重要性,并对道路养护关键因素进行了总结。通过选取现场案例,深入探讨了红土砾石路面病害的成因、解决方案及其成果。其次,进一步比较分析成功与失败的关键因素、对红土砾石运矿公路的影响,以及对未来运营养护实施的可行改进措施。最后,总结了海外红土砾石路面养护过程中的关键成功因素、常见问题的解决策略,并对未来建设项目提出了建议。

砂卵石土改良新型泡沫剂的开发与应用

砂卵石土具有内摩擦角大、流动性差、渗透系数大、黏聚力低等特点,为解决盾构在砂卵石地层施工时会引起出土困难、地下水喷涌等问题,通过表面活性剂复配试验,得到一种新型泡沫改良剂配方“m(AOS)∶m(APG0810)∶m(HPMC)∶m(氯化铵)=4∶6∶1∶5”,最优发泡浓度为3%~5%.基于石家庄城市轨道交通5号线一期工程的砂卵石地层,配置卵石含量50%、60%、70%的砂卵石土,加入自制泡沫剂和膨润土进行改良,发现随着2种改良剂注入率的增加,砂卵石土的坍落度逐渐增大,并得到了不同含石量砂卵石土满足盾构施工中“理想状态土体”要求的改良剂注入率,为砂卵石土的改良提供了依据.

粉质黏土替代膨润土改性泥浆配比试验

为解决土压平衡盾构及车站基坑开挖过程中产生大量废弃粉质黏土的现状,提出一种利用废弃粉质黏土调制泥浆改良盾构渣土的新方案。以沈阳地区粉质黏土为研究对象,通过添加不同的外加剂对粉质黏土泥浆进行改性,研究泥浆土水比、外加剂种类及掺量变化对改性泥浆的漏斗黏度、酸碱度、滤失量和胶体率的影响。通过扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)研究了粉质黏土泥浆的微观改性机理。结果表明:纯粉质黏土泥浆自身稳定性差、泌水量大,无法有效改良渣土;碳酸钠和焦磷酸钠对粉质黏土泥浆的改性效果较好,合理掺入量为1%~3%;改性后的粉质黏土泥浆可有效改良砾砂地层渣土的塑流性,合理粉质黏土泥浆土水比为9∶11、焦磷酸钠掺量为3%,注入比为24%~28%。研究结果验证了粉质黏土泥浆用作盾构渣土改良剂的可行性,为废弃粉质黏土再利用提供了新思路。

国外某深厚覆盖层高土石坝坝基防渗方案设计

国外某高砾石土心墙堆石坝坝基覆盖层深厚、层次结构复杂,基础存在地震液化、抗滑、坝基渗漏等问题。文中针对大坝挡水水头高、坝基材料渗透性强的特点,在设计过程中对单排防渗墙、双排防渗墙、防渗墙结合水平铺盖等防渗形式组合进行了技术比选,最终采用双排防渗墙作为该工程坝基最佳防渗方案。该方案合理且可靠,计算成果可为深厚覆盖层地区的坝基防渗设计提供一定的参考。

含碎石黏土地层中盾构螺旋输送机故障分析及应对措施

以东南沿海某地区轨道交通盾构隧道工程为背景,分析了盾构在含碎石黏土地层中掘进时遭遇螺旋输送机故障时的应对措施。由于盾构机洞身范围地层含有大块混凝土,超出了螺旋输送机出土能力极限,引发了螺旋输送机断轴故障。通过螺旋输送机维修及应急加固等措施可恢复盾构机正常功能,相关分析可为类似工程问题的解决提供参考。

300m级土质心墙堆石坝防渗砾石土料加水工艺试验

针对某300 m级特高土质心墙堆石坝的天然宽级配砾石防渗土料存在“天然含水率低”的特点,进行了“皮带机加水+堆料机堆料+料仓闷料”工艺和“分层摊铺+管网加水+料仓闷料”工艺的现场对比试验,验证相关加水工艺的合理性、可行性。试验结果表明,皮带机加水工艺较管网分层加水工艺具有优势,主要表现在皮带机自动化加水系统能实时、高效、精准地实现土料自动化加水;补水后的土料经过皮带运输由堆料机堆料,可实现自动化均匀堆料;土料加水完毕,闷制3~4 d后内部含水率基本稳定,闷料所需时间短;并提出了皮带机加水工艺的改进措施,改进后的“皮带机加水+堆料机堆料+料仓闷料”工艺可为类似土石坝的土料含水率调整提供参考。

富水砂卵石地层土压平衡盾构带压换刀技术

成都地铁1号线的盾构掘进表明，在砂卵石地层中开挖刀具的磨耗非常严重，平均120～150m需全面更换一次刀具。结合成都地铁1号线盾构3标项目，对浅埋富水砂卵石地层条件下的土压平衡盾构带压换刀技术进行了有益尝试并获得成功，从而形成了相关成套技术。主要包括带压换刀工作气压值的经验计算公式，膨润土泥浆的配合比和制备流程，以及按“到达预定换刀地点前”、“到达时”、“换刀结束后的恢复掘进”三阶段控制的施工工艺。

高土石坝心墙砾石土料自动掺合系统研究

针对平铺立采传统工艺存在自动化水平及生产效率低、掺合场地大且经济效益差等问题,为提升高土石坝心墙砾石土料掺合质量和效果,借鉴水泥生产掺合理论和工艺,依托坝高312 m的双江口水电站砾石土心墙堆石坝工程,全面研究了心墙砾石土料自动化掺合理论、掺合装置、配料及计量系统,提出了采用犁式搅拌装置的卧式强力掺合机进行掺合的设计依据和参数,以及掺合系统精准计量方式和装置参数。通过三维模拟计算分析可知:掺合系统生产能力为1 080 t/h,掺和次数可达4次,土料计量精度可控制在0.5%以内,砾石料计量精度可控制在1%以内,掺合效果达到预期目标,满足设计要求。该研究首次在水电行业提出了土石坝砾石土心墙料自动掺合理论和相关装置设计参数,为300 m级高土石坝心墙砾石土料自动掺合奠定了理论和技术基础,其成果可供其他类似工程参考借鉴。

大石峡砂砾石坝料渗透特性及其影响因素研究

利用试样截面尺寸为1000 mm×1000 mm的超大型渗透仪和Φ300 mm的常规大型渗透仪,针对大石峡面板坝筑坝砂砾石料的渗透特性开展了较为系统的试验研究。结果表明:砂砾石料小于5 mm细粒含量对其渗透系数、抗渗透破坏能力及其破坏模式均具有重要影响;经过缩尺的砂砾石料渗透特性试验结果将高估原型料的排水性能和抗渗透破坏能力;试样尺寸越大,在振动压实制样过程中,砂砾石料中细颗粒离析至试样表面的现象越严重,为提高试验结果的可靠性,利用超大尺寸渗透仪开展试验时,应模拟现场砂砾石料实际振动碾压过程进行制样;大石峡高面板坝筑坝砂砾石料小于5 mm细颗粒含量较高,渗透系数偏小,有必要在垫层区和主堆砂砾料区之间设置过渡反滤区,以提高垫层区料的抗渗透破坏能力。

土压平衡盾构楔犁刀松动砂卵石地层力学行为研究

为研究砂卵石地层中土压平衡盾构刀土相互作用的力学行为,揭示楔犁刀的楔犁松动机制,首先,将刀盘前方砂卵石地层等效为连续介质,采用Terzaghi地基承载力模型与Mckyes-Ali模型求解楔犁刀楔犁松动作用下砂卵石地层的破坏强度;然后,引入楔犁指数k表征楔犁刀反复松动地层、地层颗粒间咬合作用被逐渐破坏、地层强度逐渐降低的楔犁松动状态,分析复杂刀具配置条件下整盘刀具楔犁地层时的受力情况;最后,通过计算得到单把楔犁刀楔犁地层所需的环向松动力及轴向顶进力,并提出砂卵石地层楔犁刀梯次松动地层与刮刀剥落渣土的受力计算方法,得到整盘刀具松动地层所需的扭矩及贯入推力,分析贯入推力和扭矩的影响因素。采用本文提出的计算分析方法计算土压平衡盾构楔犁刀与刮刀组合松动砂卵石地层时刀具的受力(推力和扭矩)与工程实测结果基本相符。研究结果表明:楔犁刀分层、超前于刮刀布置可以有效降低松动地层所需的贯入推力和扭矩,达到降低盾构掘进所需总推力及总扭矩的目的。

宜昌地区第四纪沉积物中玄武岩砾石特征及其与长江三峡贯通的关系

通过对宜昌地区第四纪沉积物中峨眉山玄武岩砾石的寻找和研究,可以确定三峡以西物质搬运至宜昌地区的时间,从而为长江三峡贯通时间的确定提供参考。在详细研究宜昌地区第四纪沉积物的沉积特征和沉积相基础上,分析不同沉积环境、不同时代沉积物中玄武岩质砾石的岩石学、稀土及微量元素特征,从而发现0.7Ma以前云池组和善溪窑组的扇三角洲及湖相沉积物中,不存在来自三峡西侧的峨眉山玄武岩,而在0.7 Ma以后的阶地沉积及现代河床中却可以找到该玄武岩砾石。结果表明,在0.7 Ma以前不存在贯通三峡的长江。

青藏高原季冻区砂砾土冻胀特性试验

为探索青藏高原季冻区砂砾土的冻胀特性,为机场工程防冻胀设计提供依据,首先进行颗粒分析实验、击实实验等砂砾土的基本特性实验,为冻胀率室内实验提供相应依据,然后在传统冻胀率室内实验装置的基础上针对砂砾土粒径大的特点进行改进,利用改进后装置进行一系列正交试验,研究含水率、含泥量、压实度、上覆荷载、补水对冻胀率的影响规律.试验结果表明:在封闭条件下,冻胀率随含水率的增大而线性增大;随含泥量的增大呈非线性关系递增;随压实度的增大呈先增大后减小的趋势,在压实度为95%的状态下达到最大值;随上覆荷载的增大呈线性关系平缓递减.在外界补水条件下,冻胀率增大3倍以上.经多元回归分析,得到了多因素综合影响下的回归预报公式.各个因素对冻胀率的影响从大到小依次为:补水,含水率,含泥量,压实度,上覆荷载.在工程实际中,控制补水、含水率、含泥量是防冻胀设计的关键.

土石坝砾石土心墙料掺配及含水量调整技术

针对毛尔盖水电站大坝心墙料场砾石土与黏土均不能单独作为心墙料且天然含水率低于最优含水率的情况,分析和总结了砾石土掺配及含水量调整技术。通过室内掺配试验确定砾石土与黏土掺配比例为5.5∶4.5,在小范围内进行掺配与含水率调整的生产性试验,并通过检验P5含量和含水率以及碾压试验验证该技术的可行性,最后在施工中形成并完善了土料检测、开采、运输、掺配、加水这一整套施工工艺。大坝砾石土心墙填筑工程合格率100%,优良率90.1%。这一技术可为类似土石坝的土料掺配和含水量调整施工提供参考。

水泥砾质土渗透特性试验研究

为研究水泥砾质土渗透特性,改进了常规三轴试验装置,并在该装置上进行了水泥砾质土三轴渗透试验,分析了水泥掺入比、掺砾量、压实度和渗透压对水泥砾质土渗透特性的影响。研究结果表明:水泥砾质土的抗渗性能随水泥掺入比的增加而得到较大幅度的提高;当掺砾量在30%~50%范围时,水泥砾质土的渗透系数在10^(-7) cm/s数量级,且满足土石坝心墙抗渗要求;相同掺砾量下,水泥砾质土渗透系数随着压实度的增加而降低,尤其是压实度≥98%时,其抗渗性能得到大幅度提高;在相同应力状态下,水泥砾质土渗透系数k_(20)与渗透压力比P(渗透压力p/大气压力pa)符合双曲线模型,且该双曲线可转换成P/k_(20)与渗透压力比P之间的线性关系。该研究成果为水泥砾质土应用于高土石坝心墙提供科学支撑。

劈裂灌浆在含砾石土坝中的应用

本文简易介绍了劈裂灌浆的施工工艺 ,通过资料分析、灌后检查 ,证明在含砾石土石坝加固处理中取得了较好的效果。

土石混合料干密度和粒度的强度效应研究

将密度、砾石含量和最大粒径这3个指标作为高速公路路堤室内试验的控制条件和计算分析的基础,进行一系列大型三轴试验研究及控制试验条件与抗剪强度关系的计算分析。试验和计算结果表明:土石混合料的骨架作用明显,抗剪强度主要受粗颗粒、细颗粒和粗细颗粒的共同作用影响;土石混合料的抗剪强度随试验干密度的增加有所提高,咬合力随砾石含量p5值的增加和最大粒径的增大而降低,当p5为50%～60%时抗剪强度最低,p5值的最佳范围为65%～70%;最大粒径最佳范围为40～50 mm,考虑剔除粒径大于50 mm的颗粒会给实际工程施工造成困难,故工程应用中应严格控制压实度。