南海岛礁珊瑚砂砾混合料动力特性试验研究

在南海岛礁实际建造工程中,上部吹填地基材料以大小砂砾共存、混杂无序的状态分布。地层中砂砾混合分布状态使地基在地震等动荷载下呈现出复杂的力学响应。通过开展一系列不同含砾量、密实度、围压和初始剪应力条件下的不排水循环三轴剪切试验,研究珊瑚砂砾混合料在不同工况下的动力特性。试验结果表明,无论是在松散还是密实状态,含有珊瑚砾的混合料试样在循环荷载下表现出更缓的轴向应变增长和孔隙水压上升的变化趋势。与单一珊瑚砂所构成的试样相比,珊瑚砂砾料试样具有更高的抗液化能力。珊瑚砂砾混合料抗液化强度随着含砾量、密实度和初始剪应力的增大而显著提高。密实珊瑚砂砾料的抗液化强度随围压的增大而减小,而针对松散试样没有发现明显规律,这可能是围压和密实度耦合影响引起的。试验结果表明含砾量对试样抗液化强度的影响主要受混合料骨架结构所控制,混合料骨架大致可分为粗颗粒(珊瑚砾)和细颗粒(珊瑚砂)结构主导两种状态。二元介质属性是开展砂砾混合料力学特性研究所必须考虑的影响因素。

凸棱非平面聚晶金刚石齿的破岩机理及在含砾地层中的应用

为提高聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在含砾、软硬交错等不均质地层中的抗冲击性能,开展了凸棱非平面PDC齿的研究。通过仿真和室内实验对比分析了凸棱非平面齿与常规平面齿的破岩机理。与平面齿相比,凸棱非平面齿与岩石的接触应力分布更均匀,切削破岩过程中的载荷波动幅度明显更小,切削稳定性更高。凸棱齿特殊的非平面结构改变了切削齿与岩石的互作用方式,在不均质地层得到成功应用。

玄武岩纤维遏制作用下的砾类土管涌试验研究

管涌如果无法及时得到遏制,会导致大量土体流失以致堤防溃决。为研究管涌发生环节时使用玄武岩纤维的遏制作用,拟通过室内管涌试验,从孔压、水力梯度、渗透系数、流速、颗粒流失等方面,研究不同纤维含量和纤维长度的玄武岩纤维对管涌发生发展的遏制效应。结果表明,玄武岩纤维的加入使得缺级配砾类土体的迁移通道变得更加曲折和狭窄,从而遏制整个土体的管涌发展。同等玄武岩纤维含量下玄武岩纤维缺级配砾类土存在最佳的纤维长度遏制管涌发展。纤维长度过长,增大了土体的迁移路径同时也使迁移通道相对变宽;纤维长度越短使得细颗粒的迁移通道变得更加狭窄,更加容易造成局部堵塞,进一步使得管涌继续从其他方向发展,造成颗粒的进一步流失。

地铁循环荷载下黏土污染圆砾的大型动三轴试验及动力特性研究

为揭示地铁循环荷载作用下受黏土污染圆砾的长期动力特性,利用GDS大型三轴循环试验系统,开展了一系列饱和不排水动三轴试验,分析了不同围压及动应力幅值下黏土污染水平(clay fouling level,VCI)对圆砾长期动力特性的影响。试验结果表明:随着VCI的增加,试样的累积塑性应变呈先增后减的趋势,污染黏土由润滑作用转变为填充作用,围压为100 kPa时,界限VCI=30%,围压为200 kPa、300 kPa时,界限VCI=20%;VCI对浅埋地铁隧道(σ_(3)=100 kPa)影响较大,威胁行车安全,而对深埋地铁隧道(σ_(3)=200 kPa、300 kPa)影响较小,地铁运行相对安全;随VCI的增加,试样的弹性应变和动孔压比先增大后减小,而回弹模量则先减小后增大,但三者的变化趋势均随围压的降低及动应力幅值的增大愈发明显。研究成果可为地铁路基结构设计及其工后沉降预估提供参考。

砾粒土卸载-再加载力学特性大型平面应变试验研究

针对水利和交通工程中平面应变类工程重复加卸荷问题,利用压力室平面应变改造后的西安理工大学大型土工真三轴仪在不同围压条件下对两种砾粒土进行固结排水平面应变卸载-再加载试验,研究了砾粒土在平面应变状态下的应力-应变关系和卸载回弹应变和卸载-再加载回弹坡度等力学特性。结果表明:砾粒土的颗粒圆度、孔隙比、母岩强度和围压均会影响剪切峰值应力及剪胀特性,颗粒圆度好、孔隙比小的砾粒土峰值应力较低且更易表现出剪胀特性,母岩强度低会促进应变软化并降低峰值应力,围压增大可抑制剪胀并使峰值应力增大;体积应变和广义剪应变卸载回弹量与应力水平和围压有关;回弹坡度随应力水平增大先增后减,密实度较大时回弹坡度较大;卸载-再加载过程中出现主应力轴旋转现象,零应变方向的应力并非一直为中主应力;回弹坡度显著大于初始切线坡度,回弹坡度与初始切线坡度之比随围压增大快速减小。

中国模式下砾性土液化指数评价新方法

砾性土地震液化是我国土木工程震害防治技术体系建设面临的新问题,砾性土液化指数作为砾性土液化判别的最终表征量及抗液化对策的实际控制指标,是当前体系发展中亟待突破的瓶颈。该文继承中国模式,基于2008年我国汶川地震实测数据,提出以超重型圆锥动力触探击数比余量为基本变量的砾性土液化指数评价新方法。采用我国独有资料,构建砾性土的理论计算液化指数与宏观调查液化指数间函数关系,分析我国规范中既有液化指数与液化等级对应关系的可行性,建立适于砾性土液化指数与液化等级的对等关系,以实测资料多方论证新方法的合理性。提出的新方法,保持了中国模式的优势,可为实际工程应用和我国规范修订提供直接的技术支持。

圆砾地层深基坑坑角效应对邻近建筑物变形的影响

[目的]在基坑坑角效应影响下,坑角处的围护结构变形差异显著,建筑物沿基坑各方向会产生不同的沉降值,坑角效应对圆砾地层的影响尤为显著,极易造成建筑物破坏。因此,需研究圆砾地层深基坑坑角效应对邻近建筑物变形的影响规律。[方法]以南宁轨道交通5号线广西大学站为例,通过分析实际监测数据获得车站深基坑坑角效应的影响范围;采用Plaxis软件建立三维有限元计算模型,分析坑角影响范围内的地连墙和邻近建筑物的变形规律。[结果及结论]圆砾地层的坑角效应范围为2.8 H(H为基坑开挖深度),坑角效应将导致基坑中部的地连墙最大水平位移较坑角处大,最大增加幅度为82.2%。当建筑物与坑角距离≥1.5 H时,坑角效应对建筑物的变形约束作用有所减弱。随着建筑物与坑角及坑边距离的变化,在垂直于基坑边的方向上,建筑物纵墙的不均匀沉降值、倾斜率变化曲线均呈现出陡降式的抛物线变化趋势;在平行于基坑边的方向上,建筑物横墙的不均匀沉降值、倾斜率曲线的变化可划分为陡降式、上凸式、下凹式抛物线变化趋势。

滇中引水隧洞砾质土地层盾构渣土饼化控制技术

砾质土地层盾构掘进时,容易发生盾构刀盘结泥饼现象,须对渣土改良参数进行合理优化,以降低结泥饼风险。依托滇中引水龙泉倒虹吸盾构隧洞工程,首先分析砾质土地层盾构结泥饼风险以及分散型泡沫剂发泡性能,然后结合坍落度试验和界限含水率试验探究分散型泡沫改良渣土的塑流性特征,提出砾质土地层盾构渣土饼化风险控制技术,并通过现场跟踪试验对饼化控制技术进行验证。研究结果表明:(1)分散型泡沫剂发泡倍率随着浓度增加而增长,随发泡压力增加呈先增后减趋势,在发泡压力为0.3 MPa时获得最佳发泡倍率;(2)分散型泡沫剂能有效改善砾质土渣土塑流性,降低砾质土渣土液塑限,进而降低渣土饼化风险;(3)提出砾质土渣土改良参数建议值并应用于实际工程,应用后盾构总推力、扭矩明显降低且离散程度减小,盾构推进速度明显提升,验证了砾质土地层盾构渣土饼化控制技术的合理性。

川西北上寺剖面下三叠统飞仙关组一段砾屑灰岩沉积特征及成因

广元上寺剖面早三叠世砾屑灰岩对上扬子地区P-T事件后的古环境变化研究具有重要的理论意义。本文以下三叠统飞仙关组一段格里斯巴赫亚阶的砾屑灰岩为研究对象,通过沉积学、岩石学方法,结合不同砾屑灰岩碳、氧同位素变化特征来分析其可能的成因。结果表明,这些砾屑灰岩可划分出4大类:剖面下部的Ⅰ型砾屑灰岩,形状不规则,大小混杂,缺乏板条状砾屑,推测为重力流成因;Ⅱ型砾屑灰岩(角砾状灰岩)砾屑直径大,含大量分米级板条状砾屑,推测为强度和频率急剧增加的风暴诱发的沉积;Ⅲ型砾屑灰岩(扁平砾屑灰岩)的砾屑平行于层面分布,平面上呈扁平状,垂向切片呈竹叶状,具有倒“小”字、菊花状构造和局部呈叠瓦状排列等特征,推测为机械-压溶复合成因;Ⅳ型砾屑灰岩显示为蠕虫状灰岩,代表着水动力条件相对较弱的环境,推测为生物-机械复合成因。风暴对先期沉积的灰岩的撕裂是扁平砾屑形成的基础,后期成岩过程中泥质填隙物与灰岩砾屑的差异压实是扁平砾屑灰岩形成的又一原因。蠕虫状灰岩可能为生物-风暴、成岩作用共同的结果,与扁平砾屑灰岩在成因上有一定的联系。上寺剖面飞一段碳酸盐岩碳同位素曲线显示出缓慢上升的趋势,角砾状灰岩(Ⅱ型砾屑灰岩)发育后期碳同位素发生正偏,指示着沉积环境的过渡转折,可能和这一时期风暴作用对海洋的影响致使浮游微生物繁盛有关。

武汉阳逻砾石层砾石统计分析研究

阳逻砾石层是长江中下游新生代的一个重要的岩石地层单位,不仅具有重要的地层学意义,在长江中下游古地理和古环境研究中也具有重要价值。砾石统计分析可为阳逻砾石层研究提供重要参考。阳逻砾石层砾石统计分析表明,砾径主要是中粗砾和粗砾;砾向主要是北西和南西方向;砾性主要是石英砂岩、脉石英、硅质岩、石英岩、砾岩和砂岩;砾态主要表现是磨圆度好。由此分析认为阳逻砾石层可能为远源物质,来源方向主要为北西和南西;一个可能是来源于长江的干流以上,另一个可能是来源于长江支流倒水的上游大别山南麓;阳逻砾石层沉积时水动力条件较强,且在不同的时期沉积环境不一样。

贴砾过滤器贴砾层渗透性试验研究

贴砾过滤器、砾石充填在地热开采、水文观测等工程中得到了广泛应用。他们的主要工作部位为贴砾层、充填层,研究最常用的贴砾材料石英砂的渗透性能。通过调节砂样的粒径、细颗粒含量,测试砂样固结前后在饱和状态下的渗透性,分析粒径、级配对砂样固结前后渗透性的影响,通过试验数据整理,分析相同条件的砂样固结前后的渗透性能差异。试验表明,固结前后的砂样的渗透系数随粒径的减小而减小,在中砂范围内变化最大,在细砂范围变化较小;固结前后砂样的渗透系数都随着细颗粒含量的增多而减小,复配砂的最小渗透系数小于构成其细颗粒组砂的渗透系数;相同条件下,粗砂范围内,石英砂的渗透性能要优于固结后的石英砂,中细砂范围内,固结后的石英砂的渗透性能要优于石英砂。

富水圆砾地层超近间距顶管群施工地层扰动控制及分析

富水圆砾地层条件下顶管群组合式换乘通道施工目前在国内尚为罕见,其施工控制技术及对地层的扰动规律有待研究。围绕南宁地铁5号线明秀路站三管并行换乘通道工程,进行施工期地层扰动控制及分析研究,对顶管机、管片接口、洞门止水进行针对性设计,并配置与地层相匹配的减摩泥浆,同时开展施工过程中地表位移现场监测及数值模拟分析,得到以下结论:开挖初期的地层扰动影响较大,是地层控制的关键阶段,开挖面附近的地层小范围扰动剧烈,是控制的关键部位;横断面方向施工影响区域在并行三管总宽度2倍的范围;顶管掘进对地表直接扰动以上浮为主,当顶管上方有管线时,则容易产生沉降。

基于原位测试的圆砾层地基工程性质分析方法

本文对天水冲洪积圆砾层进行了多组平板载荷试验,特别针对钎探数据显示工程性质较好与较差的点进行了对比试验,总体表现为圆砾层最终沉降量较小,经分析,试验曲线不完整,未能反映出极限状态,采用该曲线确定的地基承载力偏小,圆砾层工程性质未能有效发挥。采用双曲线切线模量法计算后的p-s曲线更加完整,能较准确判断出极限承载力pu,经计算,钎探击数较小的试验点pu也能达到700 kPa,钎探击数较大的试验点pu可以达到1400 kPa,这主要与土的结构特征有关,实际开挖剖面后证明了这一点。另外,采用切线模量法计算出的实际基础尺寸下荷载沉降p-s曲线与监测数据吻合度高,说明该分析方法可靠,该分析方法确定圆砾层地基承载力及最终沉降量准确且高效。

浅谈城市矿山法隧道穿越圆砾土层加固技术

某城际铁路滨市区间隧道采用矿山法施工,较长地段穿越圆砾土层。为确保建构筑物的安全,采用地表高压旋喷加固,洞内超前周边加固注浆,洞内径向注浆及管棚套小导管的方式,对洞内外综合加固,起到了良好的止水效果。通过施工效果检验,洞内、地表沉降变形控制在允许范围以内,保证了隧道施工和周边建构筑的安全。

动水填砾工艺在山东乐陵地热井施工中的应用

目前山东乐陵区域砂岩地热井完井方式均为60目绕丝筛管完井,在运行过程中,由于热储层中地层砂对于绕丝筛管的强烈磨蚀作用,从而使绕丝筛管丧失过滤作用,丧失防砂功能。文章提出动水填砾完井技术,针对乐陵区域砂岩热储层,采用筛网16~30目、砾径20μm的填砾参数进行动水填砾完井,地热井产水量长期保持在95 m~3/h,且井下不存在出砂现象,有效保证了砂岩地热井的正常运行,对山东乐陵地区地热井防砂具有一定的借鉴作用。

阿拉善高原土地砾化特征及监测指标

探究阿拉善高原土地砾化地区的地表砾石覆盖度(G_(c)),单位面积地表砾石质量(G_(m)),0~5 cm、5~10 cm土层深度的砾石质量含量[G_(mc)(0~5 cm)、G_(mc)(5~10 cm)]特征及其相关关系,为其砾化土地的监测与评估奠定指标基础。野外采集阿拉善高原土地砾化地区的砾石样品,测定其G_(c)、G_(m)、G_(mc)(0~5 cm)和G_(mc)(5~10 cm)。通过单因素方差分析、邓肯多重比较、一元线性回归和相关性分析,探究阿拉善高原的土地砾化特征。结果表明:(1)阿拉善高原各样地总的G_(c)(G_(m))的平均值为39.49%(3544.04 g·m^(-2))。(2)粒径为4~8 mm和8~16 mm的G_(c)(G_(m))要显著高于其他粒径的G_(c)(G_(m))(P<0.05),且粒径为4~8 mm的G_(c)(G_(m))变异系数最小,最为稳定。(3)阿拉善高原各样地在空间分布格局上呈现出G_(c)和G_(m)由东向西、由南向北逐渐增大的分布规律。(4)不同粒径(总)的G_(m)和G_(c)均呈极显著的一元线性回归关系(P<0.01),G_(m)也可以很好的评价土地砾化程度。并根据G_(c)的砾化程度分级阈值确定了相应的G_(m)的砾化程度分级阈值。(5)除2~4 mm和>32 mm的粒径外,其他粒径的G_(c)、G_(m)与0~5 cm土层内G_(mc)的相关性要明显大于与5~10 cm土层内G_(mc)的相关性,总的G_(c)、G_(m)与0~5 cm土层内G_(mc)的相关性要明显大于与5~10 cm土层内G_(mc)的相关性。(6)确定了砾化土地类型之一的戈壁地表砾石覆盖度阈值为25%。研究结果可为阿拉善高原和其他区域砾化土地的监测和评估奠定指标基础。

基于动静比对试验的圆砾持力层预应力管桩选型分析

根据某工地4根不同桩径预应力管桩在沉桩后不同间歇时间的高应变和静载试验结果,分析高应变法与静载试验的机理差异,指出由于圆砾层的多成分颗粒结构,桩端阻力的发挥存在明显的“尺寸效应”,应谨慎对待大直径管桩高应变法的检测结果,为提高基桩承载力、降低单位承载力成本,宜优先选用大直径管桩。

水泥稳定红土砾料底基层试验研究及工程应用

随着我国承建非洲道路项目的增多,红土砾料得到了广泛使用,但也在道路施工中也出现了诸多共性问题。本文针对塞内加尔地区高速公路项目,开展了水泥稳定红土砾料底基层试验研究及工程应用,研究分析了水泥稳定红土砾料底基层的力学性能、稳定性和耐久性等关键控制指标,确定了最佳的水泥掺量、红土砾料配比和施工工艺等关键参数,以确保底基层的工程性能和长期稳定性,为工程设计提供科学依据。基于水泥稳定红土砾料底基层对路面结构的影响规律,提出了水泥稳定红土砾料底基层在道路工程中的应用技术,以此来为工程建设提供参考,实现提高路基工程质量、保障道路安全、降低工程成本的目的。

原位砾间净化技术处理微污染河道水工程应用实例

砾间净化系统中的吸磷滤料、微生物、水生植物对河道水中的TP进行了有效的吸收和转化,利用砾间净化技术在河道内构建原位砾间净化系统,对受到污染的厦门汀溪洪坑段河道水进行净化,保障下游隘头潭国控断面水质达到考核要求。运行情况表明,原位砾间净化系统对微污染河道水水质提升效果良好,工艺出水中TP达到了地表水Ⅱ类标准,有效降低污染物处理的投资成本以及运行成本;同时原位砾间净化系统的构建,解决现阶段微污染河道生态治理征占地问题,也提升了河道的生态景观,具有良好的生态效益和经济效益。

高液限黏土质砾承载比强度特性试验研究

高液限黏土质砾属于非均匀、非均质、非连续的混合多相特殊地质材料,其承载比(CBR)强度特性较一般细粒黏土或粗粒填料有较大差异。因此,以我国西南地区某高速公路典型的高液限黏土质砾为研究对象,开展了不同含水率、不同细粒土含量和不同击实功下的CBR试验研究。其结果表明:高液限黏土质砾的CBR强度受颗粒组成、含水率和击实功等因素的综合影响,仅改变单一因素并不一定能提高CBR值;高液限黏土质砾的CBR强度变化比纯黏性土剧烈,受含水率影响更为明显;若不计算砾石的吸水量,高液限黏土质砾中黏土的含水率超过其液限时,黏土起着润滑作用,将明显降低高液限黏土质砾的CBR值;当高液限黏土质砾在最佳含水率时,其CBR值大于8%,可用于路基各层位的填筑;高液限黏土质砾路基碾压施工过程中,需突破以最佳含水率作为碾压含水率控制标准的传统模式,可在对其细粒土含量、压实度、含水率等因素综合考量的基础上,确定最优的碾压参数控制标准。该研究成果可为高液限黏土质砾的合理有效利用提供理论和技术支撑。