基于高陡交填界面软弱带影响下黄土填方边坡失稳模式研究

近年来,我国黄土高原地区为了扩大土地可利用资源,开展了大范围的填沟造地、平山造城等工程建设。针对高陡原始坡-填方坡交填界面可能存在的灾变隐患开展了室内物理模型试验,发现黄土填方边坡在连续强降雨下会沿高陡交填界面发生整体滑移失稳。进一步通过有限元数值模拟对交填界面处无软弱带、不同软弱带厚度与弱化系数等工况进行了对比分析,证明了交填界面通过该处滋生的相对软弱带对填方边坡的稳定性产生影响,软弱带的不断发展在降低填方边坡稳定性系数的同时也改变了潜在最危险滑面的位置。设定的弱化系数对稳定性系数的影响可划分为3个阶段:无影响阶段、等速陡降控制阶段、等速缓降控制阶段;其中定义的“关键弱化系数”是对边坡稳定性开始产生影响的临界弱化系数,在实际工程中应采取相应措施来避免软弱带弱化系数降到其“关键弱化系数”之下。降雨诱发基于高陡交填界面软弱带影响下黄土填方边坡的失稳模式可归纳为:坡表侵蚀并形成冲沟→坡脚多级局部滑塌、交填界面软弱带逐步发展→土体沿交填界面滑移下错及坡脚剪出→剪切裂缝贯通、填方体整体滑移失稳。研究成果可为修筑在陡坡上的黄土填方边坡防灾减灾工作提供理论支撑。

优化后的微台阶法在软弱围岩高风险黄土隧道中的应用

本文研究了优化后的微台阶法在软弱围岩高风险黄土隧道中的应用,分析了该方法的优势和适用性。通过实际案例的对比、分析和评估,证明了优化后的微台阶法在提高隧道施工安全性、经济性和效率方面的有效性。本文旨在为类似工程提供有益的参考和借鉴。

软弱黄土隧道变形规律现场测试与分析

为分析软弱黄土隧道的变形规律,以西宁过境高速大有山黄土隧道为依托,采用精密水准仪和收敛计对隧道地表下沉、拱顶下沉和水平收敛进行了系统现场测试。结果表明：软弱黄土隧道拱顶下沉远大于水平收敛,变形时间长,变形量大,累计拱顶下沉值最大为950.6 mm。在临界埋深范围,围岩变形比深埋、浅埋时都大,且变形量离散性高;围岩变形速率在二衬施作时较大,软弱黄土隧道中作为围岩-支护系统稳定性判据的变形速率宜适当提高;围岩变形随时间变化符合指数函数规律,可利用指数函数预测围岩的最终变形;软弱黄土隧道变形分为急剧变形、持续增长和缓慢增长3个阶段,最终趋于稳定。隧道断面的初次开挖对地表变形影响显著,隧道轴线沉降最大,并沿横向逐渐减小。软弱黄土隧道预留变形量在不同位置处不宜统一设置,西宁地区软弱黄土Ⅴ级围岩建议拱顶预留700-800 mm,边墙预留300-350 mm,拱顶与边墙之间以曲线过渡。

黄土地基排土场滑坡演化机制研究

由于场地的惟一可选性,尖山铁矿南排土场布置在软弱黄土斜坡地基上。从2008年开始,先后发生过不同程度的失稳破坏。基于工程类比方法,采用现场勘查、监测和跟踪调查等手段,研究黄土软弱斜坡地基排土场的滑坡孕育演化机制,就其滑坡类型及模式(低速缓动、旋转、牵引式)、成因机制(超载和侧向挤压主导、降雨触发)和孕育演化过程(持力层蠕滑-地基底鼓-黄土梁拉裂-旋转滑动-裂缝扩展-上部坐落)进行分析。从排土场边坡与基底的相互作用特征出发,采用理论分析确定最大堆载高度,基于工程类比和统计分析确定破坏范围,评估失稳对周边环境的影响后果。滑坡孕育演化机制指出,合理使用排土空间、调整排土场生成过程的时空关系、控制排土速度是调控系统各子结构过程稳定性的关键。并提出允许适度破坏的设计理念。

黄土的本质与形成模式

根据显微结构鉴定 ,有机质分析 ,颗粒分析 ,Ca CO3测定和野外观察、统计等资料 ,研究了黄土的本质和形成模式。资料表明 ,黄土具有土壤的各种结构 ,具有指示草原和森林草原土壤发生特征的 Ca CO3和 Ca SO4 淀积成分 ,含有土壤的有机质 ;黄土的本质是土壤 ,是在相对冷干气候条件下发育的多种灰黄色狭义土壤 ,而且是在当时当地气候条件下处于稳定状态的发育成熟的古土壤 ;黄土形成模式是风尘经草原、森林草原和荒漠草原区的成壤作用形成土壤的模式。黄土高原是世界上土壤资源最深厚、最富集的地区 ,黄土的工程地质性质和水文地质性质在很大程度上取决于成壤作用的强弱。

黄土高原东缘晚全新世高精度高分辨率石笋古环境记录

基于山西武乡太行龙洞一支石笋5个230Th年龄和190个氧同位素数据重建4 400~150 a B.P.高分辨率δ18O序列。石笋δ18O值逐渐增加,除最近约600 a外,在千年尺度长期趋势变化上与中国南部其它洞穴记录相一致,表明晚全新世亚洲夏季风强度持续减弱响应于同一驱动机制。一次显著的气候突变事件发生在2 550~2 000 aB.P.,与史料记载的干旱期大致相对应。功率谱分析揭示出106 a周期,与树轮Δ14C太阳活动周期大体一致,说明百年尺度上太阳活动与东亚季风变化有一定关联性。

无砂砼小桩处理软土和黄土高填方路基的对比分析

根据高填方路基的工程特点及无砂砼小桩复合地基技术特点,研究分析了软土高填方路基处理过程中,下部软弱土层中孔隙水压力和有效应力的变化规律,以及黄土地区高填方路基处理过程中的内力和变形特点,采用应力路径法对比研究了软土路基和黄土路基采用无砂砼小桩处理时的优化设计问题,可供同类工程参考。

黄土软岩公路隧道涌水类型划分

针对甘肃黄土区的自然条件,依据该地区已建黄土及软岩公路隧道渗漏水调查情况和铁路隧道涌水状态分类,运用工程类比法提出适合该地区公路隧道防排水结构设计的隧道涌水类型划分及对涌水类型校核与细分的三种方法。隧道涌水类型划分对该地区中短隧道涌水预测极为方便,为甘肃省天巉二级汽车专用公路设计与施工提供了有效指导。

鄂尔多斯盆地南部黄土塬区三维地震勘探关键技术研究

鄂尔多斯盆地南部地表覆盖巨厚黄土层,黄土厚度差异较大,对于地震激发/接收有着非常严重的影响。经过多年黄土塬地震勘探技术攻关与应用研究,提出并形成了针对巨厚弱弹性黄土介质的小药量多井组合分散激发关键技术,以及"阶梯式"表层岩性结构调查、基于地表结构精细调查的三维采集设计优化、模型约束等效层析结构"三步法"静校正等3项配套技术。通过近年来镇泾等区块数千平方公里三维地震勘探实践,证实了以上关键技术系列的有效性,极大地提高了黄土塬地区地震资料的品质。

软弱黄土隧道基础加固机理分析

基于隧道的基础加固理论尚不成熟,隧道基础加固设计存在很大困难的现状,通过对软弱黄土隧道基础加固的机理进行分析,明确了隧道基础加固对施工中控制变形和防止塌方的作用。

安太堡露天煤矿排土场基底黄土的微结构演化与弱层的形成机理

本文根据安太堡露天煤矿排土场基底黄土的粘土矿物组成和微结构及其在分级荷载下微结构变化的研究,论述了排土场基底黄土内弱层的形成机理,提出弱层是在上覆排土压力下由于黄土的微结构变化而形成的演化弱层。并指出弱层的形成是导致排土场失稳滑坡的主要控制因素。这种弱层在新排土场设计时期并不存在,极具隐蔽性。但在设计时必须考虑在排土增至一定高度后,弱层的形成对排土场稳定性的影响,否则必将会存在重大滑坡隐患。

水平软弱夹层黄土滑坡形成机制及启动角度

人工坡脚开挖引发不少滑坡地质灾害,当含有水平软弱夹层时将会进一步加快坡体失稳。为了研究具有此类地层结构黄土边坡在坡脚开挖后变形破坏形成机制和失稳破坏启动角度,以山西省吕梁市临县“5·3”大型黄土滑坡为研究对象,采用现场调查、理论分析和数值模拟等手段展开研究。研究结果表明,实际滑坡主要由坡脚工程开挖导致关键阻滑块体缺失所引发,坡体沿近乎水平软弱卵石夹层滑动破坏;具有水平软弱夹层地层条件的黄土滑坡形成机制主要表现为:①水平软弱夹层应力集中;②牵引沉陷后缘拉裂;③裂缝滑面贯通失稳破坏。该类地层结构黄土边坡坡脚开挖失稳破坏启动角度介于35°~40°,数值模拟结果与实际滑坡案例结果一致。研究结论为类似地层结构黄土边坡的防治提供基础理论。

某地基沉降办公楼加固方案研究

某4层钢筋混凝土框架结构办公楼坐落在深厚湿陷性黄土填土地基上,建成近10年后,地基持续沉降导致上部结构开裂严重,威胁结构安全。以此办公楼为研究对象,对地基基础特征、上部结构裂缝分布、深厚地基土层的物理力学性能进行分析,同时进行了地基持力层承载力、沉降的计算及软弱下卧层承载力验算及沉降的计算。根据分析和计算结果,确定了该办公楼地基沉降原因。通过系统对比分析不同加固方案,最终确定了合理的地基加固方案。监测结果表明,此加固方案效果良好,地基沉降得到了控制。

南水北调中线午河渡槽主要工程地质问题分析

午河渡槽是南水北调中线一期工程大型河渠交叉建筑物之一,其场地的主要工程地质问题有3个:两岸壤土湿陷性问题、N1软岩漏浆及软弱段问题、基坑排水问题。现对这3个问题进行了深入分析,并针对工程的具体情况,提出了合理的处理方法。特别是午河两岸壤土的湿陷性问题,在太行山前具有广泛的代表性,可供类似工程借鉴和参考。

黄土基底排土场基底土岩物理力学性质及软弱层演化规律

以安太堡露天煤矿南排、西排和新排为研究对象,对黄土基底排土场不同排弃阶段基底土岩进行大量的物理力学试验,得出基底黄土物理力学性质随排弃高度增加而有规律变化的结论,并得出软弱层演化规律,为类似地质条件排土场稳定性评价及控制提供依据。

祁临高速公路软弱黄土地基处理回顾

介绍了软弱黄土的物理力学性能,总结了换填、抛石挤淤、土工格栅、粉喷桩、碎石桩等软弱黄土地基处治方法在祁临高速公路中的应用,为在建高速公路软弱黄土路基施工积累了经验。

水平高压咬合旋喷桩加同心管棚在隧道软弱黄土围岩加固中的应用

水平高压咬合旋喷桩加管棚加固技术是利用工程钻机在定向情况下,在预定位置钻孔,再用高压旋转的喷嘴,喷射浆液冲击切割土体,使水泥浆液与土体搅拌混合固化,相邻桩体咬合搭接成整体,同心施作管棚增加拱部承载应力。本文主要探讨水平高压咬合旋喷桩加同心管棚在隧道软弱黄土围岩加固中的应用,以期为类似工程提供借鉴。

复合载体夯扩桩在山西地区的施工应用

介绍了复合载体夯扩桩概念及施工工艺,结合复合载体夯扩桩在山西湿陷性黄土地区项目中的良好应用效果,阐述了复合载体夯扩桩的施工控制要求,及在湿陷性黄土地区施工应注意的问题,以指导实践。

软弱黄土隧道支护结构力学特性测试

为研究软弱黄土隧道支护结构的受力特性，优化黄土隧道设计理论，以西宁过境高速公路某黄土隧道为依托，选取杂填土段、深埋段和浅埋段进行了大规模的现场测试，从支护受力的空间分布、时间分布、计算方法以及对比验证等方面，对围岩与初支接触压力、初支与二衬接触压力及二衬和仰拱混凝土的应变进行了系统的研究。分析结果表明：拱顶、拱肩处的压力值较大，是黄土隧道最危险的部位，容易发生坍塌；围岩压力计算值与实测值相差较大，现有方法在计算黄土断面围岩压力时存在较大的误差；深埋段围岩压力稳定时间最短，浅埋段次之，杂填土段时间最长；软弱黄土隧道“新奥法”原理指导下，“强初支，弱二衬”设计理念的采用，使二衬荷栽承担比例控制在11％～36％范围内，充分发挥了初支对围岩变形的抑制作用，二衬仍作为安全储备。

黄土隧道穿越软弱地质带失稳破坏和超前支护效果分析

针对黄土隧道施工过程中遇到的软弱地质带问题开展了研究。首先,分析了黄土软弱地质带的形成机理。其次,依据黄土软弱地质带的形成机理,采用有限差分数值分析方法分析了黄土隧道穿越软弱地质带隧道可能的破坏形式。最后,根据该破坏形式提出了黄土隧道穿越软弱地质带的超前加固处理措施,并分析了处理后的效果。分析结果表明:黄土软弱地质带形成原因主要有水流下浸、水流上浸和土岩交界面3种形式;如果采用合理的超前加固措施,在黄土隧道穿越软弱地质带的施工过程中能实现成功的穿越。