块石层对其下部路基土体温度的影响

块石调温路堤是多年冻土区铁路设计施工中采取的一项积极主动保护冻土的措施。本文根据野外观测资料 ,对两种不同粒径块石层下地温状况给予了初步的分析。结果表明 ,暖季粒径为 5～ 8cm的碎石层热屏蔽作用要好于片石层 ,而冷季粒径为 4 0～ 5 0 cm的片石层对流作用要强于碎石层。块石层阴阳面下地温分布具有不对称性 。

通风块石层非达西效应的试验研究

块石通风路基是青藏铁路建设中保护多年冻土的主要措施,准确地描述空气在块石中的流动是块碎石路基冷却效应数值分析的首要问题.通过风洞试验研究了块石层内部渗流速度和压力梯度的关系,试验中块石的平均粒径为12.5cm,孔隙率为0.487,风速和压力差数据是在不同的风机转速下测得.结果表明:块石层内空气渗流速度随压力梯度增大而增大,压力梯度与渗流速度之间存在非线性关系.基于Forchheimer方程,利用试验数据获得了块石层的渗透率和惯性阻力系数.这些结果可为各种块石结构路基降温效果的数值分析提供理论基础.

含深厚度崩块石层开挖施工技术浅析

向家坝水电站基坑有较厚的含崩块石的砂卵砾石层,施工难度大。采用传统开挖施工方法,自上而下整体下降,效率低、成本高。实际施工中利用崩块石层的结构特性,优化施工方法,并通过数据统计分析,结果表明优化开挖施工方法不仅提高了开挖效率,同时也降低了施工成本。

回填块石层冲孔灌注桩成孔技术

本文以山西国际能源集团宏光发电有限公司联盛2×300MW煤矸石发电新建项目为实例,介绍了冲孔灌注桩在古河道上回填2~13m厚的块石层中施工的设备选择及其护壁、堵漏等关键成孔技术。

块石层对组合基床附加应力传递影响分析

在水下铺设组合基床近期在内地工程实践中取得成功案例。为探究组合基床中附加应力的传递规律,本文采用有限元软件Plaxis 2D对组合基床模型进行了数值模拟分析,分别探究了组合基床中块石层对于附加应力的传递的影响。为更加准确的模拟载荷作用组合基床中附加应力的影响,文中还对考虑水下施工过程的组合基床进行了计算分析。结果表明,块石层对组合基床中附加应力的传递具有衰减作用。

高压旋喷桩在块石层中作止水帷幕的施工技术

结合浙江三门核电一、二期排水箱涵工程实例,介绍了在块石层中以高压旋喷作为止水帷幕的施工可行性及施工的效果。其效果表明:该技术安全有效,可在类似工程中推广和应用。

降雨对封闭块石层对流特征与水热状态的影响试验

块石路基作为解决青藏高原多年冻土冻胀融沉病害的关键技术而得到广泛应用。近年来青藏高原呈现湿化显著的趋势,夏季降雨携带的部分热量会快速入渗到块石层,从而影响块石路基的传热特性和水热状态,有必要开展降雨条件下块石路基热力学特性研究。基于室内试验,开展了不同降雨量、不同厚度下封闭块石层水热响应规律研究。结果表明:(1)在降雨条件下封闭块石层自然对流的发生与降雨量大小和块石层厚度有关。随降雨量增加,1.4 m厚度的块石层自然对流瑞利数最大值逐渐降低。当降雨量达到23 mm时,块石层不发生自然对流;而0.6 m厚度的块石层自然对流瑞利数最大值则随降雨量增加而逐渐增大,自然对流增强。(2)在降雨入渗作用下,1.4 m厚度的块石层内部与基底土层有升温效应,而0.6 m厚度的块石层基底土层有降温效应。与未来50年青藏高原预测升温速率每年0.052℃相比,降雨入渗对前者下伏土层的升温效应更为显著。(3)暖季的降雨入渗在短时间内会显著影响基底浅层土的体积含水量。随着降雨量的增加,体积含水量峰值有一定抬升,但每循环周期的峰值大小差异不大。主要是因为在经过冷季低温冻结后,块石体与土层之间的部分空隙被凝结冰填充,降雨难以入渗从而会产生基底水分累积。因此,在多雨地区应加强块石层与土层界面间的防排水措施。研究结果对于评价和预测降雨环境下封闭块石路基的热稳定性具有重要工程意义,并可为新建多年冻土区路基工程结构设计与病害防治提供参考。

大孔隙空心块石层对流及降温过程试验

利用高精度微风速探测仪,通过室内模型试验首次获得了在大孔隙空心块石层内由温差引起的空气流速,并对空心块石层内的对流过程、降温过程及其相互关系进行了详细分析,而后结合实体工程分析了该措施的降温效能及优越性。结果表明:空心块石层降温效能突出且降温迅速,放热时间和吸热时间基本相当;空心块石层中对流速度显著,高达0.12 m.s-1,受到温度差异影响,在稳定区前后对流速度存在差异,最大相差0.023 m.s-1;温差是自然对流的驱动力,自然对流引起降温过程;不同传热方式及强度引起温度非对称性变化;对流速度和温差具有线性相关性,对流的发生存在起始温差;通过实体工程证实,空心块石层的降温效能相当突出,在1年中原冻土上限附近降温幅度达到0.3℃,路基内降温深度达到10 m。

块石路基层中对流过程与温度特性关系试验研究

利用块石层调控路基地温是主动冷却路基的一种重要措施,块石层内部对流换热过程是冻土工程应用研究的重要内容之一,块石层中由低压或温差引起的空气流动的实际测定一直是其中亟待解决的问题。通过高精度微风速探测仪器,首次获得由温差引起的块石层空气流动特征。研究发现:块石层中对流过程和温度变化过程相互影响,在加速区和稳定区实现快速降温之后呈现缓慢降温过程;块石层内温差大于空气对流的启动温差时,自然对流速度和温差具有线性相关性;随着降温过程在相同温差条件下具有不同的对流特性;块石层上表面温度波动对内部温度波动的影响随深度而减弱,温度延迟性与深度呈线性相关性,块石层不同层位温度变化的非对称性由不同的传热方式和传热效率导致;在热传导期块石层存在热传导影响范围,为保证降温效果块石层厚度需大于热传导范围。研究成果为理论分析和数值模拟提供直接的有力支持以及对该种措施降温机制的进一步认识和改进都具有重要意义。

块石混凝土遮弹层界面对抗侵彻性能影响的数值模拟研究

基于三维细观建模方法和Kong-Fang混凝土材料模型,开展了某弹体侵彻块石混凝土遮弹层的数值模拟研究。采用块石与基体混凝土共节点建模和面面接触建模两种方式,探讨了界面对弹体过载、侵彻深度以及混凝土与块石损伤破坏的影响。数值模拟结果表明:块石与混凝土共节点建模方式强化了块石与混凝土间的界面效应,高估了靶体的整体性,而面面接触建模方式弱化了界面效应,故采用共节点建模方式时,弹体过载(加速度)偏大,侵彻深度偏小;采用共节点建模方式时,损伤区域沿C100混凝土和块石交界面发展,损伤区域连续,而采用面面接触建模方式时,损伤区域在弹道近区连续,近区与远区损伤不连续。基于数值模拟结果,进一步对块石混凝土遮弹层的工程设计计算提出了实用性建议。

射弹侵彻块石遮弹层的数值模拟

运用Ls-dyna软件对弹体侵彻单块岩石和块石遮弹层进行数值模拟。结果表明:块石层对弹体侵彻具有很好的防护效果,块石破碎产生强烈的局部应力使弹体产生偏转从而减小侵彻的深度;块石必须有一定的尺寸大小和强度与弹体相匹配,设计良好并且有一定厚度的块石层能有效地阻止弹体侵彻。

水下振动压实块石抛填层技术初探

传统的水下强夯工艺无法实现短时间内无死角地夯实块石抛填层,采用水下振动压实的方法对港珠澳大桥工程中水下块石基床进行压实整平,在国内尚属首例。由于工程实例较少,在现场实施前需进行理论分析。本文将块石抛填层和振动压实系统的模型进行简化,并建立振动方程,通过数学推导给出水下振动压实系统对块石抛填层的做功公式。研究结果表明水对振动压实方法做功的削弱作用很小。

水泥混合泥浆护壁法解决块石填土层灌注桩施工成孔难题

本文以汕头某挖入式港池码头工程灌注桩施工过程中,冲击钻孔时遇到10m厚块石层,由于块石空隙太大无法形成泥浆护壁,难以成孔的问题,通过多方案比较和尝试,最后采用水泥混合泥浆护壁、分层固结法有效解决这一问题。

浅河区块石土层钻孔灌注桩漏浆问题处理

在钻孔灌注桩施工中,浅河区域块石土地层漏浆问题较为突出,如何处理漏浆问题成为影响进度及质量问题的重中之重,本文通过在**大桥钻孔灌注桩桩基施工中的实践,提出了更为经济实用的工艺。希望为同类工程施工积累经验。

路堤块石自然对流机理的室内模拟试验研究

为研究路堤块石在边界温度周期波动条件下的自然对流发生机理及降温效应的表征参数,采用室内模拟方法对50×50×65cm3尺寸的不同块石试样进行了试验和理论分析,结果表明:平均RAYLEIGH数能描述块石层自然对流的发生情况,不同厚度的块石层将产生不同的对流模式,厚度大的块石层所产生的自然对流降温效应也较大,上层砂砾加下层块石的结构自然对流效应最弱。块石层降温效果取决于块石粒径、层厚及铺筑在路堤中的位置,这一结论对多年冻土地区路堤设计、施工,合理确定块石铺筑层厚、铺筑层位具有现实指导意义。

复杂地层中分期施工并敞开降水的深基坑工程

介绍了采用密排排桩作为挡土墙,结合基坑内外大面积降水而不设止水帷幕的深基坑工程实例,由于场地地质情况复杂,基坑分成多期施工。本文对该工程的设计、施工和监测等各方面进行了细致的分析,得出了一些分期施工以及在粉砂土地区大面积降水的工程经验。

块、碎石回填地层中大口径钻孔灌注桩成孔施工工艺

介绍了在块、碎石回填地层中大口径钻孔灌注桩成孔的施工工艺,使用本施工工艺,解决了在块、碎石回填地层中大口径钻孔灌注桩成孔中成孔难的困难,实践证明是提高施工项目质量和经济效益的有效方法。

青藏高原多年冻土地区铁路路基工程动力稳定性分析

科学合理地分析铁路路基块石层在机车荷载作用下的动力传递机理,对于多年冻土区路基工程稳定性预测有着重要的指导意义,同时对于在青藏高原多年冻土地区建设高坝大库等重要水利工程的动力稳定性分析也具有重要的借鉴作用。通过选取青藏铁路北麓河段典型块石路基结构开展机车通过实时强震动测试,获得了机车通过时的实时加速度数据。在现场测试的基础上,基于有限元分析软件,运用二维非线性动力响应分析方法对多年冻土区块石路基结构在机车荷载作用下动力传递特性、位移响应特性和应力应变特性进行了数值模拟分析,并通过对比分析素土路基的动力响应特征,科学分析青藏铁路路基块石层在机车荷载作用下的动力传递机理。研究结果表明,块石层的铺设可以有效限制机车荷载产生的加速度向路基深处传递,减小机车振动对路基结构的影响,有助于保护冻土路基的稳定性;块石层的铺设可以较好地减小机车荷载作用下路基的沉降变形,在相同机车荷载作用下块石结构路基的最大沉降量仅为0.9mm,而素土路基的最大沉降量可达1.9mm;块石层的铺设可以改变机车荷载作用下路基内部的应力应变状态,使得路基内部最大主应力增大,而最大剪应变幅值、范围均减小。

海上风电复合筒型基础抗波浪液化研究

海上风电复合筒型基础周围海床在波浪作用下会发生液化现象,近年来许多学者都对海床抗液化措施进行了研究。采用基于开源软件OpenFOAM建立的波浪-海床-结构物相互作用的CFD-CSD耦合模型,模拟求解波浪作用下海床动力响应及考虑结构物的复杂波浪荷载条件下的响应问题。通过数值模拟复合筒型基础周围的海床表面覆盖不同块石下的动力响应和液化范围分布,表明上覆块石层厚度越大,抗液化效果越好。

不同换填材料对多年冻土地区公路路基温度状况影响的数值模拟

为解决气候变暖、施工扰动引起的多年冻土区公路路基融沉失稳问题,探索适用于东北地区多年冻土的路基结构,该研究提出采用大粒径块石层换填地基多年冻土层的新型路基结构对路基变形进行改善,并在京漠公路瓦拉干至西林吉段工程中进行实践。对比不同换填材料对路基热稳定性的影响,将换填角砾路基结构作为对照,建立考虑水分相变和空气自然对流换热的传热模型,对2种路基交工后20 a内的温度状况进行数值计算。结果表明,2019—2039年,换填块石路基和换填角砾路基下多年冻土上限分别降至-4.43 m和-6.51 m,融化夹层面积分别增加至44.48 m^(2)和72.53 m^(2)。换填块石路基比换填角砾路基下多年冻土上限更高,融化夹层更薄。而且换填块石路基下多年冻土上限始终位于块石层内,由于块石颗粒间能够形成良好的嵌锁结构,从而有效抵御地基不均匀变形,因此该路基结构可以有效减小路基沉降量。然而,换填角砾路基下多年冻土上限已经进入中风化安山岩层,而且角砾颗粒间不能形成良好的嵌锁结构,也无法抵御地基不均匀变形,由此判断换填角砾路基的融化沉降量较大,该路基结构不适用于东北多年冻土区。该研究从路基热稳定性角度分析和验证了换填块石路基结构对改善路基沉降的有效性,为解决东北多年冻土区公路路基融沉失稳问题提供了重要参考。