暗挖隧道内盾构砂浆体接收施工技术

暗挖隧道内盾构砂浆体接收,主要是通过端头加固和回填灌注密实的砂浆体保证开挖面稳定,并设定合理的盾构掘进参数,及时进行二次注浆,封堵地下水,保证同步注浆的效果,防止发生涌水涌砂现象,抑制地表沉降及结构变形,确保地表及建(构)筑物及管线安全,使盾构机顺利接收,盾构机掘进至接收导台盾构拆解吊出,可保证盾构安全出洞。该方法简单实用,便于操作,施工风险小,安全可靠,适用于富水软弱地层和接收区域临近重要建(构)筑物情况下盾构接收和地面条件限制无法实施接收端加固或降水的盾构接收。

小铁山矿尾砂浆体管道输送系统试验研究

小铁山矿尾砂浆体管道输送系统具有输送距离长、输送浓度高、管线上行、接力输送和采用非搅拌立式砂仓作为运行起，或的贮、给料设施等特点。本文简介了该系统概况、主要工艺特征，运转状况，主要技术指标和工业试验情况；阐明了系统所具有的生产率和输送特性，并就其运营成本与其它输送系统进行了分析对比，从而体现了本输送系统的优越性。

水泥砂浆扩体预制桩竖向承载特性试验研究

水泥砂浆扩体预制桩是一种新型的扩体桩技术,通过孔内土体全置换灌浆后植桩工法和厂拌高质量灌浆料的应用,改善了扩体桩整体承载性能,扩展了预制桩的工程应用范围。为了揭示其竖向承载特性,基于足尺试验,开展了不同桩顶承压方式与引孔条件下扩体桩承载性能研究。结果表明:桩顶承压方式对扩体桩整体承载性能影响相对较小,但对扩体桩内部荷载传递机制影响明显;与扩体桩全截面承压相比,内部预制桩单独承压时,预制桩轴力相对较高,且随深度增加衰减速度较快,预制桩-水泥砂浆相互作用更明显;引孔条件不同会造成桩端支撑条件变化,对扩体桩承载性能影响明显,超引孔扩体桩(SC)的承载力大于等引孔扩体桩(EC)和短引孔扩体桩(LC);各试桩均呈现扩体桩整体下沉破坏,说明预制桩-水泥砂浆界面剪切能力大于水泥砂浆外侧壁与土之间的剪切作用;当采用强度大于15 MPa的外包材料时,可不考虑预制桩与外包材料界面破坏。

腐蚀砂浆锚固体形貌特征及分形维数

在砂浆锚固体腐蚀物理实验过程中所获得扫描电子显微镜(SEM)图像的基础上,通过图像处理技术提取了砂浆锚固体微观形貌特征,利用分形理论对形貌特征进行了定量描述,并建立了分形维数和砂浆锚固体的宏观粘结强度之间的关系,最后进行压汞试验,并与SEM图像处理的结果作对比分析。结果表明:随着腐蚀时间的增加,受力工况和未受力工况下锚固体的孔隙率均成线性增大,孔隙数量逐渐减少,孔隙的分形维数逐渐降低,分形维数和孔隙率成负线性关系;随着分形维数的减小,砂浆锚固体的粘结强度先增大后减小。压汞试验的测试结果与图像处理的结果对比,发现误差在5%~7%范围内。

砂浆受腐蚀锚固体的锚固特性试验研究

采用室内加速腐蚀试验方法,研究了砂浆受腐蚀后砂浆锚杆锚固体的锚固特性变化情况。通过对不同腐蚀阶段砂浆锚杆锚固体中锚杆-砂浆界面以及砂浆-基体界面的黏结强度及荷载-位移关系的测试及分析,得到了界面黏结特性随砂浆腐蚀时间的变化关系。结果表明:随着砂浆受腐蚀程度的增加,锚杆-砂浆-基体三者界面间的黏结强度均呈线性下降,锚杆-砂浆界面间剪切刚度随着腐蚀时间的增加而减小,而砂浆-基体界面间的剪切刚度受砂浆腐蚀程度的影响不大,但界面间的化学胶着力会随砂浆腐蚀程度的增加而降低。

高强轻质泡沫砂浆充填体在矿山的应用研究

借助于工业充填实验和数值模拟等手段,进行了高强轻质泡沫砂浆充填体在金川三矿区中应用研究。对高强轻质泡沫砂浆充填体与已有普通胶结充填体的充填效果和充填成本进行了对比性分析,结果表明,高强轻质泡沫砂浆充填体具有流动性好、充填接顶率高以及充填成本低等多重效果。同时,因致密微空隙的存在,泡沫充填体刚度较普通充填体低,充填后引起的地表下沉量较大;但因泡沫充填体强度能够满足采矿工艺的强度要求,充填后采场安全系数大于2,采场稳定。该研究成果可为高强轻质泡沫砂浆充填体在矿山的应用提供有益参考。

锚杆形态参数对杆体-砂浆界面剪切力学行为的影响

为了研究锚杆形态参数对杆体-砂浆界面剪切性能的影响,开展了杆体-砂浆界面二维等效侧限剪切试验,探究了不同法向应力下各锚杆形态参数对界面峰值剪切强度τmax、剪切耗能值E的影响,基于逐步回归分析的结果表明:对峰值剪切强度而言,肋间距和肋高度是最主要的影响参数,而且这两个参数之间存在明显的耦合关系,肋角度对峰值剪切强度的影响与法向应力大小有关,而肋宽则影响微弱;对剪切耗能值而言,在低法向应力时,其与肋高度有关,而在高法向应力时,其与各形态参数均不显著。除此之外,基于爬坡比K和剪胀角β提出了破坏模式定量分类标准,得到了不同法向应力下锚杆的临界肋间距和肋角度,通过临界值可以判断界面的破坏模式。当肋间距小于临界值时,界面以切齿破坏为主,当肋角度小于临界值时,界面以滑移破坏为主,当肋间距和肋角度均大于临界值时,界面则会出现剪胀滑移破坏或剪切破碎破坏。试验结果为螺纹钢锚杆的形态优化提供了参考,同时为进一步揭示锚杆杆体-砂浆界面的破坏演化过程奠定了基础。

地震作用下锚固参数对岩体边坡锚固界面剪应力分布影响分析

基于FLAC3D软件,以含软弱层的锚固岩质边坡为研究对象,通过修正的cable单元建模和改进剪应力提取方法,利用数值模拟方法系统地分析研究了地震作用下锚固参数对含软弱层岩体边坡锚固界面剪应力分布的影响。研究发现：随砂浆层厚度增加,砂浆–岩体界面脱黏增长,杆体–砂浆界面脱黏减小;随锚杆横截面积增大,锚固界面剪应力向锚头和锚根转移,脱黏增长;适当增加锚固段长度和减小锚杆间距均有利于边坡稳定;一定的锚固段长度下宜适当增大锚杆倾角。揭示了地震作用下锚固参数对边坡锚固界面剪应力分布和锚固机理的影响,对边坡锚固的设计施工具有重要参考价值。

地震作用下含软弱层岩体边坡锚固界面剪切作用分析

基于FLAC3D软件,以含软弱层的锚固岩体边坡为研究对象,通过修正的cable单元建模和改进剪应力提取方法,分别模拟分析了地震作用下含软弱层岩体边坡两锚固界面剪切作用及其演化。研究发现:砂浆-岩体界面上的剪应力远比锚杆-砂浆界面上的小,并均以锚杆上的中性点为界方向相反,分布很不均匀,且均在中性点附近发生突变;随边坡地震响应增强危岩中的锚固界面率先脱黏,基岩中的锚固界面紧随脱黏,且脱黏分别向锚头和锚根发展,直至拉拔段或锚固段全部脱黏锚固破坏。获得了地震波作用下边坡两锚固界面上剪应力及其分布和脱黏破坏过程,揭示了锚固界面上的剪切相互作用和锚固破坏机制,并得到了试验印证,为边坡锚固设计和施工提供了参考。

增强体复合土动弹性模量影响因素的研究

通过水泥土、灰土、水泥砂浆3种增强体复合试样以及纯粉土试样的动三轴试验,研究了不同增强体对土体动弹性模量的影响,讨论了围压、置换率的影响程度。研究发现:增强体的设置使得土体的动弹性模量Ed及最大动弹性模量Edmax显著提高,复合试样的Ed和Edmax均随增强体刚度、置换率及围压的增大而增大。在各影响因素中,对水泥砂浆复合试样而言增强体设置对Edmax的提高程度最大;置换率增加对Edmax的提高程度随围压的增加而降低,且置换率对水泥土增强体复合土的影响最大,对水泥砂浆增强体复合土的影响最小;围压的增加对Edmax的提高程度随置换率的增加而减小,低置换率下围压的影响随增强体刚度不同而不同,随着置换率的提高围压对不同增强体复合土的影响逐渐趋于一致。文中同时给出不同增强体、置换率及围压对复合试样Edmax的影响规律表达式及各提高系数的回归公式。

掺外加剂对MgO水泥砂浆和混凝土压蒸膨胀率的影响

通过对采用标准砂和工程砂制作的砂浆和混凝土试体掺不同品种外加剂的压蒸试验研究,表明掺不同品种外加剂对外掺MgO水泥砂浆和混凝土压蒸膨胀率的影响是不同的。还比较了不同MgO掺量的砂浆和混凝土试体掺与不掺外加剂的压蒸试验结果。试验所揭示出的压蒸膨胀率的基本规律是:砂浆试体掺外加剂的比不掺的大,混凝土试体掺外加剂的比不掺的小,砂浆和混凝士试体无论掺与不掺外加剂都是标准砂的小于工程砂。据此为制定压蒸安定性试验方法提供了试验依据。

裂隙弱面注浆加固后的抗剪切特性及破坏特征

基于天然岩体内原生裂隙易造成工程围岩失稳的背景,采用自制砂浆体裂隙弱面模拟均质性较好岩体内部裂隙弱面,并以注浆加固后的裂隙弱面为研究对象,开展其抗剪切特性和破坏特征的研究。结果表明:法向压应力增大时提升了裂隙弱面滑动的阻力,导致注浆加固后的裂隙弱面抗剪切能力增强,表现为抗剪切强度增大;注浆材料强度、材料粘黏力的增大也可促使裂隙弱面的抗剪切能力增强,其增长趋势不受砂浆体强度和法向压应力大小的影响,但会受注浆材料粘黏力的影响;注浆加固后裂隙弱面受剪切力作用时,剪切破坏面多出现在弱面的两侧,且常以弱面滑移破坏、注浆体破断、砂浆体剪切断裂的形式存在,其中注浆体破断是材料内部晶体错动断裂的宏观表现。研究结果不仅为改善岩体内部裂隙弱面注浆加固工艺提供了一定的理论参考,也为注浆材料的研发提供了思路。

基于剪切和张拉试验的水泥砂浆–黏土岩二元体界面影响区模型

黏土岩隧道常采用喷射水泥砂浆的方法进行初次支护,若支护与岩体黏结强度不足将产生巨大的安全隐患。以水泥砂浆–黏土岩二元体为研究对象,开展界面的剪切和张拉试验,首先分析黏土岩初始含水率对二元体黏结强度的影响,然后根据二元体的宏观破坏模式和细观的孔隙特征,提出一种确定界面影响区厚度的方法,最后建立界面影响区模型,进行偏压状态下界面脱黏的数值模拟。研究表明:(1)张拉和剪切破坏时,砂浆–黏土岩二元体的破坏面均位于浇注界面附近的黏土岩中,该区域的力学性能较差,为二元体的界面影响区。(2)二元体界面抗剪刚度Ks和残余摩擦因数k与法向应力无关,随含水率增加而减低。(3)二元体浇注过程中浆液向黏土岩渗入和水泥凝结过程中水分向砂浆侧的迁移会引起黏土矿物的胀缩,在影响区内产生大量的初始微裂隙,根据这一特殊的孔隙特征,基于计算机层析扫描(CT)和数字图像处理技术,可以对影响区厚度进行无损伤识别。(4)本文提出的界面黏结模型,考虑了界面在法向和切向的黏结效应及切向的摩擦效应,可以准确地模拟二元体张拉及剪切破坏时的应力–位移关系。(5)当界面处于偏压状态时,砂浆–黏土岩界面的脱黏荷载随荷载与界面法线夹角的增大而较小,因此偏压隧道的支护结构更易脱黏,施工时宜采取加强措施。

基于纤维滑移阻力的SFRC弯曲强度

基于钢纤维在砂浆体中的滑动阻力,建立了钢纤维混凝土(SFRC)的弯曲强度模型;经与Swamy,Han nat模型比较,其物理意义明确,更具实用价值。

锚固参数对地震作用下岩质边坡锚固界面剪切作用影响的数值分析

基于FLAC^(3D)建立锚固岩质边坡数值分析模型,并用优化的cable单元建模分别模拟分析锚杆-砂浆界面上和砂浆-岩体界面上的剪切作用,通过改变全长黏结锚杆的锚固参数(锚固角、锚固段长度、锚杆竖向间距、锚杆直径、锚孔直径),对地震作用下锚固岩质边坡锚固界面上的剪应力及动力响应规律进行研究。研究发现:在地震作用下,随着锚固角的增大,锚固界面上的峰值剪应力减小,边坡永久位移增大;当锚杆在结构面两侧的长度相等时锚杆界面的锚固作用最大化;当锚杆竖向间距减小,峰值剪应力和边坡永久位移均减小;随锚杆和锚孔直径的增大,峰值剪应力和边坡永久位移总体呈减小的趋势。在考虑安全性、经济性的前提下,建议适当减小锚固角和锚杆竖向间距,保持锚杆拉拔段与锚固段长度相等,锚杆和锚孔直径保持合理的比值。该研究可为相关理论、试验研究和锚固边坡抗震设计提供参考。

棉船洲护岸试验工程

概述了棉船洲护岸工程技术试验工程立项的原由,铁塔段整治方案的选择、水上护坎工程与水下护岸工程的设计要点,以及克服开工晚、用复合土工布压盖坎脚抗风浪冲刷、在已抛石的床面上拖拉铺排等施工特点.该试验工程的实施可为崩岸整治的新材料、新技术应用提供重要依据.

城市大直径泥水盾构洞内接收施工技术

为了实现大直径泥水盾构在洞内安全、顺利的到达接收;北京铁路地下直径线工程在隧道贯通盾构机接收过程中采用了在接收端墙设置砂浆体反力的方法实现盾构机洞内顺利接收。在接收过程中通过砂浆体应力实验、设备层应力检算以及接收端地层加固、接收端设备层加固、端墙破除、设置砂浆体反力支撑等等几项施工技术方法的应用,获得盾构机在接受过程中对周围地层及地面环境影响小,洞内无涌水漏浆,刀盘拆除安全高效的良好效果。以此可以得出以砂浆体置换端墙实现盾构接收的方法在城市大直径泥水盾构工程中是可行的。

锚杆拉拔过程中径向力学响应特征研究

锚杆径向力学响应特征对揭示锚杆拉拔破坏机制和丰富当前支护设计理论有十分重要的意义。为了深入探究锚杆拉拔过程中锚固界面的径向力学响应,开展了不同等效围岩条件的套筒拉拔试验,通过应变片监测试验过程中套筒的周向应变计算得到拉拔过程中砂浆-围岩界面径向应力。试验发现砂浆-围岩界面径向应力-拉拔位移曲线分为两种:(1)围岩弹性模量较大时,径向应力随拉拔位移的增大而增大,越过峰值点后先短暂下降,然后又缓慢增大;(2)围岩弹性模量较小时,径向应力随拉拔位移的增大而增大,越过峰值点后逐渐减小。锚杆拉拔承载力和砂浆-围岩界面峰值径向应力均与等效岩体弹性模量存在明显的线性关系,通过拟合得到了其经验公式,同时对比分析了拉拔力-拉拔位移曲线和径向应力-拉拔位移曲线,并对现象做出了解释。

地震作用下软弱夹层参数对岩质边坡锚固界面剪切作用影响

利用FLAC^(3D)软件建立了含软弱夹层的锚固岩质边坡数值模型,研究了软弱夹层参数对边坡位移响应和锚固界面剪切作用的影响,并通过正交试验对软弱夹层参数进行了敏感性分析。研究结果表明:锚固界面上的剪应力随时间呈阶梯式变化,且与地震动能量密切相关;随着软弱夹层厚度增加,边坡永久位移和峰值剪应力都增大,随着黏聚力和内摩擦角增大,二者减小,随着倾角增大,二者则先增大后减小;软弱夹层参数对界面剪应力的敏感性由大到小依次是软弱夹层倾角、黏聚力、内摩擦角和厚度。

双向耦合地震作用下含软弱层岩质边坡锚固界面剪切作用

为研究地震作用下锚固岩质边坡锚杆-砂浆界面和砂浆-岩体界面上的剪切作用,利用FLAC 3D软件构建锚固含软弱层岩质边坡数值模型,对水平向和竖向地震波耦合作用下的全长黏结锚杆锚固边坡两锚固界面上的剪切作用进行了深入研究。研究结果表明:两锚固界面上的剪应力分布很不均匀,界面处于弹性变形阶段时,两峰值剪应力紧邻中性点,随锚固界面脱黏破坏的发展,两峰值剪应力不断地向锚杆两端转移;双向耦合地震波较单向和双向未耦合地震波对锚固界面剪应力影响更为显著。考虑双向地震波耦合作用的锚固边坡抗震设计更为合理。研究结果可为边坡锚固抗震设计提供参考。