黄河水下三角洲浅表局部扰动地层工程特性与成因

通过浅地层剖面声学探测资料,发现黄河水下三角洲浅表存在局部扰动地层,扰动地层多与负地形相伴生,地层扰动最大深度可达5m。通过对黄河水下三角洲浅表局部扰动地层和其周围正常地层的工程地质调查,对比得出扰动地层的工程地质特性好于周围正常地层。结合已有的水槽试验研究,认为海底浅表局部扰动地层的形成及其工程地质特性的变化是由波浪导致局部土体的振荡滑动造成。

冻结法在强扰动地层地铁联络通道施工中的应用

结合广州地铁二、八线延长线工程南浦站—洛溪站区间联络通道冻结法施工,简述了冻结施工中关键节点——冻结施工前准备、开挖及后期融沉控制等的注意事项,并对冻结全过程的冻结盐水温度、冻土温度、卸压孔压力、冻胀压力等进行跟踪监测。通过对监测结果进行分析,获得冻结盐水温度、冻土温度、卸压孔压力、冻胀压力等变化规律,据此为联络通道冻结施工提出建议,并将本工程与常规冻结法施工进行对比,指出了卸压孔压力、冻胀压力及冻胀融沉变形等变化规律与常规地层的冻结不同。本工程的成功经验可供其他相似工程参考。

海底塌陷凹坑、扰动地层及再悬浮沉积物的波致土体液化成因探讨

在水下三角洲进行浅地层剖面测量中,经常发现存在塌陷凹坑和扰动地层,该地层通常被视为特殊工程地质条件。关于塌陷凹坑和扰动地层的形成,通常认为是海床液化所导致,但是缺乏有力的解释证据。本文根据在密西西比河与黄河水下三角洲的调查研究结果,结合实验室波浪水槽试验观察到的现象,提出了波致海床液化的观点,能合理地解释三角洲海底出现的塌陷凹坑和扰动地层:海底沉积物的液化振荡使得颗粒逐渐重新排列并压实,液化地层随之呈现厚度降低和强度变大的现象。同时也发现海底沉积物液化使得原来沉积底床深部的黏土析出进入水体,成为再悬浮沉积物。塌陷凹坑的波致液化成因可为海上构筑物建设的工程地质条件提供参考依据。

高压旋喷桩加固扰动地层后桩基承载力分析

高压旋喷桩加固扰动地层有良好的加固效果,在桥梁基础加固方向具有创新性和实用性;对高压旋喷桩加固条件下的桩基竖向承载力进行分析,可为实际工程提供科学的理论依据。文章以某公路大桥为背景,针对大桥主桥桥位处因采砂造成的特殊地质情况,采用高压旋喷桩加固扰动地层的方案,通过建立的有限元模型进行数值模拟分析,对比加固前、后大直径超长钻孔灌注桩竖向承载性能的变化,分析桩侧摩阻力、桩身轴力的变化趋势。结果表明:加固以后,桩侧摩阻力有所增大,桩身轴力自桩顶至桩底呈逐渐减小趋势;可使桩基的竖向承载力提高约7%。

扰动地层上围堰防渗墙施工工艺及特点

KLSK水利枢纽采用河床布置碾压混凝土重力坝及右岸布置引水发电系统的格局。上下游围堰处河床覆盖层厚达13m左右,受多年人工采金影响,已被严重扰动、分选,基础具有强透水性。采用槽孔防渗墙,结合灌浆加固槽孔、旋挖成墙的施工工艺,较好地解决了围堰基础处理上的难题。

扰动地层加固技术与效果评价研究

针对由采砂引起的特殊地质状况,采用高压喷射注浆法加固主桥桥位处的受扰动地层,通过有限元软件,建立高压喷射注浆法加固扰动地层前后的群桩有限元模型,研究受荷后群桩基础的工作性能。结果表明,采用高压喷射注浆法加固扰动地层具有良好的效果,且处理方案可有效解决由于采砂扰动引起的扩孔和护筒掉落现象,提升群桩基础的工作性能与施工质量。

沿江地铁盾构隧道掘进施工的地层扰动效应研究

盾构隧道掘进施工的地层扰动效应及其周边环境影响,一直是学界和业界关注的热点问题。依托福州地铁5号线农洪区间隧道工程,考虑刀盘顶推力、刀盘摩阻力、盾壳摩擦力和同步注浆压力,对其掘进施工过程展开精细化数值模拟,分析沿江不对称地形条件下盾构隧道掘进施工的地层扰动效应。研究结果表明:地表沉降沿进深方向整体呈S形,沿横断面方向呈沿江侧大于背江侧的不对称分布(偏度系数为-0.257);掌子面后方地表沉降基本稳定时,隧道轴线处的最大地表沉降为11.7 mm;受同步注浆影响,隧道两侧土体均发生远离轴线方向的水平位移,且沿江侧略大于背江侧,其最大水平位移为14.6 mm。实测地表沉降数据与数值模拟结果较为吻合,同时引入沉降槽宽度修正系数α,提出沿江不对称地形条件下的修正Peck公式,可为类似条件下的盾构隧道施工提供借鉴。

大埋深盾构扰动地层中加固开仓技术的应用

针对珠江三角洲水资源配置工程盾构在穿越多增夹层地层遇到刀具脱落,而刀盘上部却由于地层扰动无法开仓,通过对地层进行补勘分析,采用两次注浆,两种不同注浆方式,控制注浆参数,有效解决大埋深扰动地层加固问题。大大节省了施工成本和施工时间,在盾构施工中有广泛借鉴意义。

扰动地层条件下地面注浆止水加固技术

板集煤矿井筒发生突水后,采用地面注浆对地层进行充填加固,注浆技术虽为国内井筒突水治理的一种重要手段,但由于突水造成井筒周围地层发生了严重扰动,导致原始的水文地质参数发生了较大变化,而国内扰动地层条件下地面注浆止水加固技术尚属先例,现有的试验研究成果难以科学、有效的指导现场注浆施工,因此对它的研究具有重大的实用性。通过室内和现场试验来修正和完善扰动地层注浆理论,获得了较好的注浆效果,也为类似地层条件下注浆施工提供了较好的指导依据。

软硬互层场地盾构隧道施工的地层扰动效应研究

城市地铁的修建离不开盾构机,盾构掘进对地层扰动情况关乎隧道的安全稳定。因此,研究盾构掘进对软硬互层场地扰动效应至关重要。本文结合具体工程实例,建立室内盾构机试验场地,通过采集室内盾构掘进数据研究沉降规律,并通过数值模拟研究地层变形情况,避免因地层损失较大影响研究结果。研究表明:盾构机在硬岩地层掘进引起地层扰动很小,掘进范围越大,盾构机周围地表沉降位移越明显。地中沉降呈现正态分布,沉降峰值与埋深深度成正比。软硬不均匀地层沉降槽宽度参数与埋深比呈指数关系,砂土地层沉降曲线呈线性关系。竖向沉降槽曲线反弯点处是最大地表水平位移,与黏土地层位移变化相似。结果可为隧道盾构在软硬互层场地施工提供参考。

地铁盾构隧道施工对地层扰动的影响因素分析

盾构掘进不可避免地会对周围地层产生扰动,其中盾构自身的施工过程参数是引起地层扰动的重要因素,这些施工过程参数包括掘削面支护压力、盾构机超挖量、盾尾注浆压力、注浆时间等。通过对地铁盾构隧道掘进过程的数值模拟,研究盾构施工参数对地层扰动的影响规律。结果表明:掘削面支护压力是影响盾构机前方的地表沉降的主要因素,盾构机超挖量、盾尾注浆压力及注浆时间3者对地层的位移、管片衬砌承受的外荷载及结构内力分布均具有显著影响。研究表明,将盾构施工的关键参数控制在一个合理的范围内时,可以有效地减小盾构施工对地层的扰动,从而降低地表沉降和管片结构内力。

淤泥质黏土层盾构推进的地层扰动分析

淤泥质黏土的灵敏度高,分析盾构推进在该土层造成的地层扰动范围和特征有利于采取合适的施工技术对策。本文中根据地铁区间隧道盾构推进的实测地表沉降,计算监测断面的地层损失率作为衡量地层扰动的指标,以表征盾构推进对前方地层的纵向扰动。文献资料调研表明,上海淤泥质黏土层的工程地质特性变异性不大,用沉降换算的各监测地层损失率的变化特征总体相近,进而可将盾构推进的地层扰动划为3个区域：（1）推进扰动区,盾尾至盾构切口前方1.16～1.35（H＋D）;（2）扰动增强区,盾尾至盾尾后方10～12D;（3）扰动平缓区,盾尾10～12D后方。分析地层损失率数据发现,推进扰动区的地层损失或正或负,但量值较小（〈1.0‰）,表明在该淤泥质地层中盾构推进的正面压力控制有效;扰动增强区地层损失率总体呈线性增大趋势,扰动平缓区地层损失率逐渐稳定在4‰以内,符合5‰的施工控制目标,表明盾尾脱出后控制该地层扰动的技术措施是恰当的。

板岩地层盾构掘进对地层扰动的现场试验研究

长沙地区板岩的特点是遇水易软化、崩解,目前未见对该地层盾构掘进引起地层扰动的相关研究。以长沙地铁2号线西延线一期工程为依托进行了现场试验,监测内容包括:地表沉降、土体水平位移、土压力和孔隙水压力,同时记录掘进参数。通过分析得知:(1)板岩地层盾构总推力、扭矩和土仓压力是同步变化的,埋深不变时土仓压力随着隧道断面内微风化板岩所占比例的增加而增大;(2)地表沉降、土体水平位移、土压力和孔隙水压力随着切口到断面距离的变化规律基本一致;(3)各测点横向地层位移最大值约为轴向的1.1~2.6倍;(4)根据土体应力随切口到断面距离变化规律,将应力扰动分为缓慢减小段、波动段、缓慢变化段和恢复段4个阶段。

隧道开挖对下伏水平薄煤层采空区地层的扰动及衬砌受荷特征

为探明下伏薄煤层采空区地层中隧道施工对地层的扰动以及衬砌结构受荷特性,采用离散元颗粒流软件,从细观角度对隧道开挖引起的地层应力变化特性进行了模拟分析,同时在室内开展模型试验量测了下伏煤层采空区地层隧道衬砌背后土压力以及二次衬砌结构内力(轴力、弯矩),分析了特定围压下间距对土压力和二次衬砌受力的影响。结果表明,下伏煤层采空区地层因隧道开挖引起的围岩松动区呈"O"形分布,隧道下伏围岩颗粒接触力反而小于隧道上覆围岩;洞周允许位移越大,颗粒接触力链间断区域越大;间距越小,颗粒接触力链间断区域越大,当间距大于2.0D(D为隧道跨度)时,下伏采空区对隧道围岩颗粒接触力影响逐渐消失,降低了地基反力,间距越小,降低程度越高;二次衬砌内力分布有一定的离散性,二次衬砌裂缝最先出现在拱底,是隧道主体结构的薄弱环节。

盾构刀盘形式对砂卵石地层扰动状态的影响

盾构刀盘形式的选择是砂卵石地层盾构掘进面临的关键问题。为解决这一问题,以兰州地铁1号线一期工程为背景,综合运用现场调查、实验室试验、三维离散元数值模拟、现场原位监测等方法,对砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降的机制进行了研究。1)通过室内大直径(300 mm)试样三轴压缩试验获得了砂卵石地层的应力-应变曲线,基于试验结果和EDEM离散元三轴数值试验,标定了离散元数值模拟需要的参数。2)基于Solidworks软件建立了面板式刀盘盾构和辐条式刀盘盾构三维机械模型。3)将盾构三维机械模型导入离散元软件EDEM中,建立了砂卵石地层盾构掘进过程的三维离散元模型;将模拟结果与现场监测数据对比,揭示了面板式刀盘和辐条式刀盘土压平衡盾构掘进对砂卵石地层扰动状态和地表沉降的影响机制。面板式刀盘土压平衡盾构掘进,刀盘前方、上方的"强烈扰动区"范围为(0.3~0.5)D(D为刀盘直径);辐条式刀盘土压平衡盾构掘进的"强烈扰动区"范围不足面板式刀盘的1/3,且扰动程度轻。

扰动近地层湍流互谱特征研究

运用国际能量平衡实验(EBEX-2000)的湍流、净辐射和温度梯度资料,对近地层8.7 m和2.7 m两个高度的湍流互谱结构、温度廓线和湍流通量的特征进行了分析,重点研究了逐块灌溉所致的扰动近地层内大涡与局地湍流的相互作用以及大涡对地表通量的影响。研究结果显示,低频湍流互谱的峰值频率在两个高度趋于一致,基本遵循外层标度律(OLS)模型;高频湍流符合局地各向同性湍流理论。由于大涡的影响,湍流互谱低频能量显著增强,且该增强作用在8.7 m高度比2.7 m高度更为突出。湍流谱的低频部分出现多峰值,峰值频率对应的涡旋尺度与热力非均匀性的尺度有较好的对应关系,主要的3个涡旋尺度分别为800,400和200m。大尺度涡旋扰动对局地湍流的影响:上层大于下层,不稳定时大于稳定时。

隧道开挖对上覆煤层采空区地层的扰动分析

隧道近接上覆采空区地层施工易扩大上覆围岩松动范围,增大松动荷载,为探明隧道开挖对上覆采空区地层的扰动规律,采用离散元颗粒流软件从细观角度分析了隧道开挖过程中上覆采空区地层应力变化特性,分析了采空区与隧道间距、采空区厚度及倾角对围岩应力的影响。结果表明:上覆采空区地层隧道开挖后围岩颗粒接触力链断开区域分布在隧道上方,开挖后洞周位移越大,颗粒接触力链断开区域也越大;间距越小,开采煤层越厚,颗粒接触力链断开区域越大;煤层倾角影响了松动区域位置。

扰动地层中的超深基坑设计简述

以上海市轨道交通4号线董家渡修复段基坑工程为例,重点介绍了地下墙围护、混凝土支撑体系的设计;简述扰动地层中围护结构设计需引起注意的几个问题。

盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层扰动规律研究

为了揭示盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层扰动规律,依托长沙市地铁1号线黄兴广场站~南门口站区间隧道工程,采用FLAC3D构建盾构下穿流塑状残积粉质黏土三维数值模型,探讨盾构下穿流塑状残积粉质黏土地层和加固处理后的地层施工对地表沉降及地层变形规律的影响。研究结果表明:盾构区间采用旋喷桩加固时,其地表沉降值及沉降槽宽度相比原状土区域(即未经过旋喷加固区域)均有较大幅度的减小。可见,采用旋喷桩加固对流塑状残积粉质黏土地层加固效果明显。

基于连续-离散耦合数值分析的盾构隧道地层扰动区域分布特征研究

采用连续-离散耦合数值分析方法对超推进、欠推进及土量平衡掘进状态下盾构前方地层扰动特征进行研究。研究结果表明,超推进状态下盾构前方地层受到挤压破坏,掘进面出现被动失稳破坏;欠推进状态下前方地层出现大位移沉降,发生主动失稳破坏;土量平衡状态下盾构造成的地层扰动均控制在盾构开挖面周围一定范围内,在较远的区域影响较小。3种掘进状态下形成的破坏区域分布规律均符合掘进面失稳破坏理论,验证了采用连续-离散数值耦合方法模拟盾构掘进中地层扰动特性的适用性。