高地应力水平岩层隧道滞后型岩爆时空倾向性机制分析

浙江杭温水平岩层隧道内滞后型岩爆频发,但目前对于其孕育机理和时空倾向性研究不足。故采用有限差分软件,通过地应力测试和统计现场岩爆资料的方法,研究分析滞后型岩爆时空特征机制。结果表明:①滞后型岩爆具有明显的时空倾向性特征。近70%的滞后型岩爆时间上发生在该区开挖6~30 d,空间上滞后于掌子面30~100 m之间;且多发生中等岩爆,岩爆等级及可能性随时空变化呈现倒“V”形趋势。②硬岩在高地应力环境中具有明显的延性与时效变形特征;在卸荷条件下,应力释放率的逐渐增加是诱发滞后型岩爆的最主要因素。③开挖一定距离后,隧道周边不同位置处都出现应变能突变,且保持较高的应变能密度,易发生等级较高的岩爆。上述结果为以后预测滞后型岩爆和施加相应支护措施提供了依据。

碎石土地基中矩形桩水平承载特性及m值分析

为探究碎石土地基中桩身抗弯刚度对桩基水平承载特性及地基水平抗力系数的比例系数m值的影响,以桩身等截面积为基准,展开不同抗弯刚度矩形桩水平荷载作用下承载特性研究,并采用m法对其进行计算分析.试验结果表明:桩身位移衰减特征表现为刚性桩时,荷载传递深度是受载边长的8.3倍,表现为柔性桩时,荷载传递深度是受载边长的1.5倍;碎石土地基的m值可在32.9~58.7 MN/m^(4)范围内取值.桩身位移及弯矩的衰减规律表明,桩身抗弯刚度影响桩土荷载传递机理,刚性桩的荷载传递深度较柔性桩大,空间受力更为显著;通过m法计算得到的位移与实测位移吻合,表明m法可作为矩形桩位移计算的预测方法.

云南松侧根对浅层土体的水平牵引效应的初步研究

植物的侧根对周围土壤具有机械牵引作用。一般来讲 ,垂直根可以通过增加根际土层的抗剪强度来加固土体 ,斜向侧根则能够在对周围土体进行牵引固持的过程中 ,通过提高土体的水平抗张强度实现对土体的增强加固 ,这一作用即侧根的水平牵引效应。为了检验高山峡谷区云南松林是否也有这种效应 ,并调查其量值 ,我们在金沙江中上游的虎跳峡地区对云南松根际土层进行了直接剪土测试。结果表明 ,在表层土体中 ( 0～ 2 0 cm)松树侧根能在 1 0 0 0 cm2 的垂直横截面上提供 42 1 .1 9～ 561 .0 5N的水平牵引力 ,使土层的抗滑力提高 33.2 %～ 37.58%。受该牵引力的影响 ,侧根把根际土层的抗张强度提高了4.2～ 5.6k Pa。测试结果预示 ,只要云南松垂直根可以把浅层土体锚固到较深层稳定的土体上 ,通过水平牵引效应 ,云南松侧根可在一定程度上与垂直根共同克服林地浅层坡面的不稳定性 ,如浅层滑动和蠕移。

土工袋减振隔振机制分析及试验研究

设置于地基中的土工袋不仅可以提高地基承载力,而且具有减振隔振效果。通过水平循环剪切试验研究了土工袋的动力特性,验证了土工袋具有可变的水平刚度和较大的阻尼比,表明土工袋是一种良好的基础减振隔振材料。土工袋的等效阻尼比随着竖向压力的增大而减小,随着最大剪应变的增大而增大。同时,采用离散单元法进行了土工袋在动力荷载作用下的数值模拟计算,土颗粒间采用弹簧-阻尼器接触模型;而土工袋被看成具有张力的小颗粒薄层,这些小颗粒间的接触与袋内土颗粒间的接触模型相同,但仅设置法向的接触而无切向接触,且只受拉不受压。结果表明,土工袋的减振消能效果主要来自于袋内材料的摩擦耗能、黏滞耗能以及袋子张力引起的耗能。另外,还进行了土工袋沟槽的原位振动测试,验证了土工袋的减振隔振效果。

扁铲侧胀试验求解初始水平应力和静止侧压力系数

根据扁铲侧胀试验全过程中土体应力应变特点,以弹性理论中的Mindlin解为基础导出试验结果与土体剪切模量和泊松比之间的关系,进而得到原位土体初始水平应力σh0的理论计算式及静止侧压力系数K0的表达式。用上海地区地铁工程的实际资料进行对比分析,结果令人满意。

往复水平荷载作用下不同桩型单桩水平承载性能足尺对比试验研究

选取天津市汉沽区典型软土场地,针对预应力管桩、预应力空心方桩、钻孔灌注桩共38根足尺桩,展开现场原位土体条件下的单桩拟静力试验;探究各桩型足尺桩在考虑桩–土相互作用条件下受到桩顶低周往复水平荷载作用时的承载性状及抗震性能,并基于不同桩型做出对比。通过对预应力桩、增配不同数量非预应力筋形成的复合配筋桩及灌注桩的破坏形态、荷载–位移关系、位移延性的对比分析,结果表明:常规预应力桩延性较差,呈脆性破坏;增配非预应力筋是提高预应力桩抗震性能的有效措施;复合配筋桩的位移延性及耗能能力得到显著改善,呈延性破坏;不同配筋率的灌注桩的位移延性系数均在4.5以上,具有较好的延性及耗能性能;复合配筋桩及灌注桩的位移延性系数均随非预应力筋配筋率的增加呈先增大后减小的趋势,存在一个最优的非预应力筋配筋率,使得其位移延性最好。

贵州红棕色玄武岩风化土强度试验研究

在滇黔地区公路建设中,沿线边坡表层经常广泛分布着红棕色玄武岩风化土,厚度较大,风化程度较高,降雨作用对边坡的稳定影响较大。土质边坡的稳定性在很大程度上取决于土的抗剪强度指标,但目前对玄武岩风化土的强度缺乏系统深入的研究,给该地区工程建设带来了挑战。通过现场原位推剪试验和一系列室内土工试验,得出了该红棕色玄武岩风化土的抗剪强度指标变化规律、含水量对土体强度的影响、峰值强度和残余强度之间的差异,为边坡稳定性分析提供了必要的参考依据。

海相沉积软土的自钻式旁压试验及原位力学特性

海相沉积软土广泛分布于我国沿海地区,是典型的结构性土,具有灵敏度高、承载能力低等特点。通过自钻式旁压试验调查软土场地的原位力学特性,获得了29.0 m深度范围软土层的原位水平应力、临塑压力、不排水抗剪强度、剪切模量等力学指标。结果表明,软土的旁压试验曲线可分为应力平衡阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段4个阶段;破坏阶段之前软土的卸载会造成有效应力的显著降低,在工程实践中对软土卸载过程的稳定性应予以关注;软土的剪切模量具有明显的非线性特征,采用非线性分析法得到的剪切模量较为合理。通过对试验结果的拟合,建立了原位水平应力和临塑压力随深度变化的经验公式,可为工程中该两类参数的确定提供参考依据。

基于岩土工程原位测试技术的桩基水平承载力分析

软土地区的高速公路与高层建筑经常选用桩基作为其基础,桩基础的水平承载特性对建(构)筑物的稳定性有着重要影响。为分析桩基础在水平荷载作用下的承载力特性,在传统的桩基p-y曲线计算方法的基础上,提出利用岩土工程原位测试数据计算桩基p-y曲线的方法,对现场两根钻孔灌注桩进行载荷试验与有限元模拟,并将基于岩土工程原位测试技术的桩基p-y曲线法计算结果与传统的Matlock桩基p-y曲线法计算结果进行对比分析。结果表明:基于岩土工程原位测试技术的桩基p-y曲线法可计算水平荷载下桩身水平位移、桩身截面弯矩和桩侧土体抗力;不同土层深度处得到的桩基p-y曲线与有限元模拟结果吻合较好,验证了本文所提出的方法的可靠性和适用性。基于岩土工程原位测试技术的桩基水平承载力评价方法可借助原位测试技术获得准确、可靠的土性参数,避免了原位取样、载荷试验所需的高额费用,为桩基水平承载特性研究提供了新的思路。

利用室内和现场水压致裂试验联合确定地应力与岩石抗拉强度

钻杆式水压致裂原地应力测试系统的柔性会影响最大水平主应力的计算精度。利用空心岩柱液压致裂试验获得的岩石抗拉强度来取代重张压力计算最大水平主应力是降低钻杆式测试系统柔性的负面影响的重要途径。在福建某隧道深度为65 m的钻孔内开展了8段的高质量水压致裂原地应力测试,随后利用钻孔所揭露的完整岩芯开展了17个岩样的空心岩柱液压致裂试验。利用空心岩柱液压致裂所得的抗拉强度平均值为8.40 MPa,与经典水压致裂法确定的岩体抗拉强度8.22 MPa接近。对于20 m的范围内8个测段的原地应力量值,最小水平主应力平均值为8.41 MPa,基于重张压力Pr的最大水平主应力平均值为16.70 MPa;基于空心岩柱抗拉强度的最大水平主应力量值平均值为16.88 MPa,两种方法获得的最大水平主应力平均值基本一致。最大最小水平主应力与垂直主应力之间的关系表现为σH>σV>σh,这种应力状态有利于区域走滑断层活动。通过对比分析可知,对于钻杆式水压致裂原地应力测试系统,当测试深度小且测试系统柔性小时,基于重张压力和基于空心岩柱抗拉强度得到的最大水平主应力量值差别不大,这说明基于空心岩柱的岩石抗拉强度完全可以用于水压致裂最大水平主应力的计算,同时基于微小系统柔性的水压致裂测试系统获得的现场岩体强度也是可靠的。

岸坡水平排水孔现场试验及地下水监测成果分析

为研究岸坡水平排水孔技术的排水效果,在长江中游航道江陵高滩守护工程中布置水平排水孔现场试验段。在布置盲沟等传统排水措施基础上,增设不同深度的采用可拆换式过滤体的水平排水孔,与仅采用传统排水措施的工程比较排水效果,检验水平排水技术的有效性与可操作性。监测成果表明,岸坡内水位与长江水位变化关系密切:在江水位上涨阶段,江水流向岸坡,与岸坡地下水形成补给关系;然而在江水位下降阶段,岸坡地下水流向长江,形成排泄关系。增加水平排水孔后,岸坡排水效果要优于仅采用常规盲沟试验段的排水效果,孔深为15 m方案的排水效果要优于孔深为8 m的排水效果。研究表明岸坡水平排水孔起到了较好的排水减压作用。

黄土地区水平荷载作用下闭合型地下连续墙基础承载性状分析

地下连续墙基础相对于一般桩基础的一个显著特点就是整体刚度大,水平荷载作用下基础一般有两种工作状态和破坏机理:其一是刚性短桩,表现为转动或平移破坏;其二是弹性长桩,表现为挠曲破坏。数值模拟表明:在一定范围内随着墙体埋深的增加,在大小相等的水平荷载作用下,基础埋深越大,其水平位移则越小。但埋深超过30m后,墙体埋深对基础的水平变形影响变得不显著。即当闭合墙体的埋深超过一定深度后,过分的加大闭合墙体的埋深无助于提高基础的水平承载性能。

水平受荷嵌岩桩承载性能的修正模型研究

基于5组大直径嵌岩桩水平受荷现场试验及荷载-位移图,确定p-y双曲线函数法作为文章一系列荷载试验的水平承载力判别准则,从而确定试桩的极限水平承载力。采用Zhang法、Kulhawy法、Reese法三种水平承载力计算理论对荷载试验的水平承载力进行计算,将计算结果和准则判别的真实承载力比较。结果表明,Kulhawy法的解答更适合计算嵌岩桩的水平承载力。修正了Kulhawy计算模型,对系列试验再次进行了修正计算,对上述几类模型的计算结果进行误差分析与比较。结果表明,修正的Kulhawy计算模型解答更接近水平荷载试验的真实承载力值。

岩土体水平孔内力学参数检测装置及检测理论

为了能在隧道掌子面或基坑侧壁上直接进行岩土体力学参数的测量,提出了一种在岩土体内沿水平方向钻孔测量其力学参数的原位测试方法,研制了其配套装置,从而避免从地面打孔进行土体力学参数测量的繁琐工序,并对该装置的设计思想和使用方法做了明确具体的介绍。针对该装置的不等压扩孔问题,采用弹性力学的方法给出了该装置测量岩土体力学参数的解析理论依据,并利用数值方法对解析理论做了验证。采用数值模拟方法研究了弹性模型、摩尔-库仑模型下多组参数的检测结果。结果表明:该装置的弹性解析理论在较大粘聚力、内摩擦角的岩土体中的检测结果是准确的。该装置可以随理论研究的不断加深而得到广泛的应用。

粉喷桩复合地基水平荷载原型试验研究

通过对天井湖引河闸粉喷桩复合地基的原型水平荷载试验研究，可以看到粉喷桩加固淤泥质软土地基的效果是显著的．天然淤泥质地基的C＝13．5kPa，＝10．8°，K＝tg＝0．20，用粉喷桩加固后复合地基的C＝36kPa，＝22．2°，K＝tg＝0．41，对于校长6．1m的粉喷极复合地基在水平荷载作用下，弯矩分布的深度为荷载板以下3．8m左右，最大弯矩出现在深度约0．8～1．3m的范围内．

高压旋喷桩加固后桩基水平静载原位试验研究

浅层桩周土的性能对桩体水平承载力有很大影响,通过加固桩周土来提高桩体水平承载力是一种经济有效的手段,但目前国内其研究甚少。通过现场全尺度水平加载试验来研究、分析高压旋喷桩加固后灌注桩在软土中的水平静力加载性能,为进一步动力计算提供前提条件和基本依据。试验结果表明:将延深度5倍和7.5倍D(D为灌注桩桩径)范围内的土体进行高压旋喷桩加固后,灌注桩水平承载力分别提高了2/3和1倍,且其桩身弯矩显著下降,从而大大提高了旋喷桩的抗开裂性能,保证桩体能在较大水平作用力下截面混凝土不发生开裂。

高填方土石料地基强夯有效加固深度分析

强夯法地基加固因工艺简单,施工方便,应用越来越广,特别适用于开山土石回填地基的密实处理。目前强夯法地基加固的有效处理深度及设计计算理论尚不完善,规范给出的经验公式适用范围具有一定的局限性,因而研究不同能级的强夯有效加固深度并建立相应的经验公式很有必要。文章对不同能级的高填方开山土石地基的强夯处理试验区分别采用超重型动力触探、多道瞬态面波测试及点夯时地基深层水平位移监测等手段。确定了各个能级作用下的强夯有效加固深度,并建立了考虑夯击能、夯锤面积等主要施工参数的经验公式。该研究成果可为类似开山土石地基采用强夯法加固设计、施工提供借鉴。

各向异性PHC管桩水平承载工作性状研究

首先开展了PHC管桩现场水平静载试验,获得了单桩水平临界荷载和极限承载力。结合FLAC3D建立了考虑混凝土和钢筋共同作用时的PHC管桩模型,对单桩水平受荷下桩土相互作用进行了数值模拟,并与实测结果进行了对比分析,验证了该模型的合理性。最后讨论了PHC管桩在水平受荷时的受力与变形特性。研究成果可为PHC管桩水平承载工作性状提供研究基础。

高填方路基原位水平推剪试验研究

为了避免土石混合体的离散性对水平推剪试验产生的滑动面带来的不规则性影响,并解决由此带来的土力学参数获取困难的问题,开展了系列原位水平推剪试验,采用近距离摄影测量技术构建3D试验现场模型,同时结合Matlab编程与Geomagic软件的相关处理,提出了一种新的原位水平推剪试验三维模型建立方法,并通过此方法获得了某高填方路基的土力学参数。从处理效果可知,该方法合理有效。

土石混合料填方体原位剪切试验方法探讨

土石混合料中物质组成复杂、结构分布不规律,采样进行室内试验相对困难,因此最好通过现场原位剪切试验获取某特定工程最具针对性的力学参数;但超粒径颗粒的存在,使得将常规原位剪切试验运用于土石混合料力学参数取值时存在诸多问题,会对试验结果造成不可忽视的影响。对原位直剪试验和原位水平推剪试验这2类常见试验中存在的问题进行分析和对比。结果表明:原位水平推剪试验更适用于土石混合料此类非均匀体;通过对比几组原位试验结果,发现2类原位剪切试验得到的内摩擦角相近,但是黏聚力的值差异性较大。最后,对土石混合料原位水平推剪试验的参数取值提出了建议。