微型桩侧向承载特性现场大型模型试验研究

微型桩具有布置灵活、高效、环保、可在狭小场地施工的特点,在边坡和滑坡应急抢险加固中得到广泛应用,但因对其侧向承载特性的认识不一致而导致其设计计算理论和方法不完善。本文采用坡顶堆载现场大型模型试验方法,研究了垂直微型桩群的侧向承载特性。结果表明:有顶横梁连接的垂直微型桩群的桩顶水平位移较小且前后桩基本一致,整体受力较好;微型桩所受山侧滑坡推力分布近似为三角形,且三角形顶点在桩顶以下,滑面以下桩前土压力分布近似为倒三角形;前后桩桩身弯矩分布均呈S形,正负弯矩的分界点在滑动面附近;由于顶横梁的连接和传力作用,前后桩最大弯矩绝对值相差2.3%,结构受力较为合理;顶横梁上梁端弯矩最大,山侧端梁底面受拉,河侧端梁顶面受拉,且最大弯矩不到桩身最大弯矩的10%。

粗、细尾砂筑坝渗流特性模型试验及现场实测研究

以云南2个矿山生产的粗尾砂和细尾砂为堆坝材料,通过室内小比例渗流堆坝模型试验和现场实测,对粗、细尾砂在堆坝过程中渗流规律进行对比研究。研究结果表明:(1)细粒尾砂堆积坝的浸润线较粗粒尾砂堆积坝高的原因有两方面:①细粒尾矿自身渗透性差;②在堆坝过程中,细粒尾砂在用于防漏作用的土工布上形成了一层较密实的防水层,堵塞了土工布排水小孔,阻碍了尾矿坝排渗效果;(2)粗、细粒尾矿堆积坝的坝前沉积规律基本相同,即同一水平面上为前缘细后部粗,上部粗下部细,但粗粒尾矿堆积坝形成的干滩面坡度较大,为1.0%～2.5%,而细粒尾矿堆积形成的干滩面坡度比较平缓,为0.3%～0.9%;(3)根据尾矿坝的整体排渗效果,提出"尾矿坝相对渗透率"的概念,在外部条件基本相同的情况下,细粒尾砂堆积坝的相对渗透系数约为粗尾砂堆积坝的25%;(4)由于细粒尾矿渗透性较差,浸润线偏高,造成尾矿坝坝坡水头压力较大,极易引起坝坡渗透破坏。研究成果对类似尾矿堆坝的研究具有重要的指导意义。

超高海拔隧道火灾燃烧与烟气温度现场模型试验研究

随着我国川藏铁路和高原公路的不断修建,超高海拔地区"三低"环境特征将对高原隧道火灾燃烧和烟气扩散特性产生严重影响。文章采用移动模型隧道火灾试验平台对成都平原、海拔3544m、4103m超高海拔山区在相同油盘尺寸和燃料体积条件下,火灾燃烧和烟气温度分布进行现场试验研究。研究结果表明:随着海拔高度的增加,火灾热释放率和火源区拱顶温度不断下降,燃烧时间明显增长;与平原地区相同火灾规模相比,超高海拔隧道火源区拱顶温度略有下降;超高海拔地区拱顶纵向温度衰减速率显著低于平原地区,火灾高温烟气热浮升力效应在超高海拔隧道内更突出。

几种缺陷单桩竖向承载性状的现场模型试验研究

为评价灌注桩在施工过程中因形成缩径、扩径、断桩、泥皮等缺陷导致单桩竖向极限承载力变化的程度,针对缺陷桩单桩开展了现场模型试验研究。进行正常桩和缺陷桩的竖向静载模型试验,测试单桩竖向极限承载力,对比缺陷桩和正常桩的单桩承载特性,分析了缩径、扩径、断桩、泥皮等缺陷对单桩承载性状的影响。对比正常桩和缺陷桩的荷载-沉降关系曲线,得出了基于文中缺陷桩设计方案的结论,缩径缺陷和泥皮缺陷均使单桩竖向极限承载力降低,降幅在正常桩极限承载力的15%范围内;扩径缺陷桩的荷载-沉降关系曲线无明显陡降点,桩顶沉降较正常桩递增缓慢;断桩缺陷影响荷载-沉降关系曲线中反弯点的出现位置,即反弯点出现时的桩顶位移与断桩缺陷距地表的距离有关。

金东大桥隧道锚现场模型试验及承载能力分析

金东大桥隧道锚建在复杂岩体地层中,尚无类似的工程经验借鉴,为分析该桥隧道锚承载能力,在实体锚上游侧山体边坡开挖模型试验洞,制作相似比1∶11的隧道锚模型,采用后推法进行模型试验,包括弹塑性阶段试验、蠕变试验和满负荷的超载试验,配套进行了岩体(石)物理力学性质试验、岩体声波测试。分析结果表明:模型锚岩体性状与实体锚基本接近,模型锚围岩声波低于实体锚,模型锚地层具有较好的地质代表性;模型锚至少在8倍设计荷载作用下变形处于近似弹性阶段,在6倍设计荷载长期作用下未出现蠕变现象,推断实体锚围岩的超载稳定系数>8,长期安全稳定系数>6,成果可为类似复杂围岩的工程设计提供参考。

深基坑变形特性的离心模型试验、数值计算与现场实测对比分析

依据背景工程特点进行抽象简化,得到合适的离心模型试验方案,采用离心模型试验分析紧邻地铁枢纽深基坑工程变形特性。同时建立三维有限元模型对上海地区某紧邻地铁超深基坑变形特性进行数值模拟,分析中土体本构关系采用考虑土体小应变特性的HSS模型进行描述,并与现场实测结果进行对比分析。研究表明:模型试验、理论计算及现场实测3种方法所得出的深基坑变形特性定性规律基本一致,但在量值上有较大的差别,其中采用考虑土体小应变特性的HSS模型能够较好地模拟超深基坑的变形特性。

整体式中隔墙连拱隧道模型试验及现场监测

针对连拱隧道复杂的施工力学特性,结合实际工程,通过模型试验和现场监测分别研究了整体式中隔墙连拱隧道在中导正洞台阶法施工过程中的位移和中隔墙应力变化情况,并详细分析了各开挖步骤对其的影响。结果表明,对于整体式中隔墙连拱隧道,上台阶开挖对顶部位移和中隔墙应力的影响大于下台阶开挖产生的影响;隧道顶点位移-历时曲线总体形状呈S形,最大位移发生在后掘隧道的顶部。由于主洞的开挖将使中隔墙另一侧应力增加较大,而本侧应力增加较小甚至降低,因此,先掘隧道的开挖使中隔墙产生由先掘隧道侧向后掘隧道侧偏转的弯矩,而后掘隧道的开挖将使该弯矩值减小。

大倾角煤层工作面采场围岩矿压分布规律光弹性模量拟模型试验及现场实测研究

以平煤集团香山矿戊9-0-22090大倾角煤层工作面为工程背景,通过室内光弹性模拟模型试验和工作面现场矿压实测,对大倾角煤层工作面开采后采场围岩矿压分布规律进行研究。光弹试验和现场实测结果表明:倾角对煤层工作面开挖后采场围岩应力分布、支承压力的分布有显著影响。大倾角煤层工作面开采后,采场顶板岩层的变形、破坏和运动形式不同于一般缓倾斜煤层工作面,采场支架载荷的分布、来压显现程度、来压步距沿采场倾斜方向均不同。工作面煤层开采后,采场顶板应力分布是高度不均匀、不对称的,在采空区两侧保护煤柱角高度集中,形成支承压力区,采空区上方形成支承卸压区。采场顶底板应力释放,两侧煤柱出现应力集中,采场四个角部位出现较大剪应力。剪切应变主要出现在采场下端部顶板和上端部的底板,而体积应变主要出现在煤层较近顶板和两侧煤柱。研究成果,对香山矿和类似条件下大倾角炮采煤层工作面的开采和顶板的支护的优化和管理具有一定的指导意义。

高含黏(粉)粒土料充填管袋高效脱水工艺现场模型试验

针对高含黏(粉)粒土料充填管袋脱水固结速率慢,无法满足一天一层管袋施工要求的问题,通过现场大型充填管袋脱水模型试验来验证前期室内试验研究提出的放水排泥、充排结合的快速脱水施工方法。通过现场实时监测管袋充填施工及脱水过程中不同部位土体的孔隙水压力、固结度、含水率、级配和干密度等指标的变化情况,对比分析了不同施工方法的优劣,验证了室内试验提出的高含黏(粉)粒土料充填管袋坝高效脱水施工工艺的可行性和实际效果。

不同自由段长度的滑坡前缘抗滑桩受力变形特性的现场模型试验研究

抗滑桩设计是滑坡(边坡)防治工程中的关键环节,其中抗滑桩的嵌固深度和自由段长度对抗滑支档效果起到重要作用。为探讨不同自由段长度的抗滑桩在顺层岩质滑坡下滑推力作用下的受力和变形特性,本文选取广元旺苍县一处岩质斜坡进行现场模型试验,通过1台液压油泵控制1排4个千斤顶向滑体施加顺坡向的推力,真实模拟顺层岩质滑坡滑动情况,利用抗滑桩内外布设的多种传感器实测了抗滑桩应力和变形。试验结果表明:在同种桩型、同种嵌固深度、不同自由段长度下,抗滑桩桩身最大弯矩和表面最大应力最大相差9.2 k N·m和0.19 MPa,表现出不同的抗滑能力。

苏南运河船行波现场观测及物理模型试验研究

对现场观测的苏南运河镇江段船行波相关资料采用物理模型试验进行了验证,并分析比较了500 t和1000 t货船在不同载重、不同航行线路情况下在直立岸壁附近产生的船行波最大波高与航行速度的关系,相关数据可供设计参考。

承压水基坑离心模型试验与现场实测分析

采用分析控制方程法推导了承压水基坑渗流-应力耦合场离心试验的相似规律,得到离心试验的相似指标和相似系数;针对上海地铁M8线黄兴路车站深基坑,对承压水基坑变形稳定进行了离心试验;最后,将基坑变形的试验结果与现场实测结果进行了比较.结果表明:离心试验与现场实测的基坑变形规律基本一致,基坑变形值两者最大相差在50%以内;采用离心模型试验可有效地模拟承压水基坑降压开挖施工中地面和围护结构的位移响应,可为承压水基坑设计施工提供可靠的依据.

虎跳峡金沙江大桥隧道锚现场模型试验研究

香丽高速虎跳峡金沙江大桥香格里拉岸采用隧道式锚碇,为了全面认识隧道锚的受力变形特性及安全稳定性,本文依据相似原理开展了与隧道锚实际受力状态相适应的缩尺模型试验,研究了现场试验加载及测试方法,获得了各级加载荷载下的位移、应力和应变结果,试验成果表明:在9.5P荷载下,模型锚基本处于线弹性阶段,锚体和围岩变形均较小,锚体的变形以夹持围岩一起变形为主,而锚/岩接触面的错动变形很小。受夹持效应的影响,锚体后部1/3范围的围岩承受了约一半荷载,是受力的关键部位。综合承载力、变形和应力状态分析结果可知,该隧道锚稳定性较好。

隧道锚现场缩尺模型试验中的伺服控制与采集系统

隧道锚是悬索桥主缆的主要锚固形式,其承载力及变形特征在不同的地质环境下表现不同,因而需要通过缩尺模型试验进行验证。根据相似原理,相似比越小,缩尺模型的代表性越强,其材料特性、边界条件、受力机制及地质力学模型等更接近于原型锚,因而常常在地质条件较差的位置采用1∶10的现场缩尺模型试验。针对大尺度现场模型试验环境条件差、荷载高、监测传感器多、监测历时长等特点,采用智能化程度高、适应性强的伺服控制与采集系统来实现试验的控制及数据的采集。在云南香丽高速公路虎跳峡金沙江大桥隧道锚1∶10现场缩尺模型试验中采用自主研发的电气液伺服控制与采集系统,实现了全过程的荷载伺服与数据自动采集。该系统的成功研制为我国隧道锚现场缩尺模型试验的研究提供了新手段,能够帮助更加深入地研究隧道锚变形破坏机理及蠕变特征。

复合土工膜模型试验及现场施工技术研究

通过室内模型实验 ,对两布一膜的应力和变形进行检测 ,模拟在路堤施工及运营工况下的两布一膜的变形 ,研究其变形规律、受力机理及合理的施工工艺。并且研究两布一膜在现场路堤施工过程中的铺设工艺。

西龙池抽水蓄能电站高压岔管考虑围岩分担内水压力设计现场结构模型试验研究

西龙抽水蓄能电站岔管规模远超过国内已建工程,为降低制作、安装难度,考虑岔管与围岩联合受力设计。在大量结构分析基础上,通过现场结构模型试验对埋藏式岔管实际受力状态和施工工艺的模拟,为设计参数取值、岔管与围岩联合受力规律研究,提供重要的科学依据。

CFG桩单桩承载力离心模型试验与现场试验对比分析

某码头堆场软土地基发生了推移,在典型区采用CFG桩网复合地基进行加固。通过CFG桩离心模型试验和现场静载试验,研究了CFG桩单桩承载性状,对比分析了离心模型试验和现场静载试验的单桩承载变形差异,并与规范方法计算的单桩竖向极限承载力进行了比较。结果表明,离心模型试验和现场静载试验的Q-s曲线均存在比较明显的差异,离心模型试验得出的单桩极限承载力大于现场静载试验,两者的最大试验荷载基本一致,单桩竖向极限承载力计算值低于离心模型和现场静载试验值。

现场发泡夹心墙平面内抗震性能模型试验与数值试验

为研究现场发泡夹心墙平面内抗震性能,寻求改善墙体抗震性能的有效手段,制作了13片现场发泡夹心墙和1片实心墙,进行了平面内的抗震性能模型试验和数值试验研究.对比分析表明,现场发泡夹心墙的破坏形态、承载力、变形能力和协调变形能力等二者均较好吻合,相互验证了二者的有效性.研究结果表明,钢筋混凝土梁挑耳有效地加强内外叶墙连接、可靠地传递内力;拉接件也具有一定的作用,并在墙体大变形的情况下,对保证开裂墙体不致脱落、倒塌起到有效作用.现场发泡夹心墙内外叶墙能够协同工作,具有良好的整体工作性能,承载力计算时应考虑外叶墙的有利影响.模型试验与数值试验结果均表明,现场发泡夹心墙具有较高的承载能力和较好的内外叶墙协同工作性能.

坑道出口现场爆破模型试验

针对某坑道出口爆破工程,研究决定采用"预裂爆破成型,平面药包分层剥离、定向抛掷"的爆破方案来解决坑道出口的可控爆破破碎和抛掷问题,采用"预留缷碴坑,抵抗层双向抛松,一次成型"的爆破方案来解决坑道出口两侧临空岩壁单向抛掷问题。为验证方案的可行性与时效性,根据工程环境地质条件及坑道几何参数,由爆破相似律确定试验爆破模型主要设计参数与试验爆破参数,进行现场爆破模型试验。试验结果得知爆后坑道出口全部贯通,洞口成型较好,岩石抛掷距离达到了设计要求。表明该爆破方案试验设计合理可行,爆破设计参数选择正确,得出了该爆破方案能实现坑道出口爆破的快速疏通,试验为坑道出口爆破提供了设计参数和理论依据。

有轨电车不同跨度一体化复合桩板结构路基沉降控制离心模型试验与验证

目的:随着城市轨道交通的快速发展,越来越多的城市开始建设有轨电车。有轨电车桩板结构路基是近年来提出的一种新型路基结构形式,现有一体化桩板结构路基在设计时没有考虑板下土体承受荷载,这将会导致设计保守,造价较高,工期较长等问题,一定程度上会制约有轨电车一体化桩板结构路基的推广和应用。方法:以某有轨电车工程为背景,采用离心模型试验与现场实测结果对比验证的方法,研究桩板结构在有轨电车荷载作用下随不同跨度条件下发生的沉降变形规律,在此基础上对原有设计方案进行优化,为一体化复合桩板结构路基的设计提供依据。结果及结论:研究表明:一体化桩板结构路基可以适量考虑板下土体承载能力,通过疏化桩体控制变形,形成一体化复合桩板结构路基;一体化桩板结构路基的离心模型试验数据与现场监测数据的规律相吻合,数值差异受土层性质影响,试验为最不利工程变形情况;在现有计算理论无法对板下土体承载精确计算时,可以在桩板结构设计方案的基础上,适当调整桩体跨度并通过试验验证后优化工程设计方案,在满足工程要求的同时,达到在城市区域施工过程中缩短工期及降低造价的目的。