隧道渣底基层施工

以溪洛渡水电站对外交通汽车专用二级公路隧道渣底基层施工为例,分别从隧道渣和级配碎石底基层对比及选择、施工工艺、施工步骤、施工中注意事项、施工质量控制重点这5方面分析了隧道渣底基层施工。

隧道弃渣级配碎石细观力学参数研究

隧道弃渣级配碎石作为道路基层填料,能有效避免资源浪费与环境污染。有限元方法将其视为连续介质进行研究时存在一定局限性,而采用离散元对颗粒材料进行模拟时,细观参数对其宏观力学性质的影响并不明确。基于三轴压缩试验和数值模拟,通过正交控制参数变化分析,揭示了颗粒间细观参数与宏观力学参数之间的关联性,明确了细观参数对隧道弃渣级配碎石路用力学性能的影响。结果表明:细观参数中,切向黏结强度对黏聚力值的影响最大,而摩擦系数与内摩擦角值变化联系更密切;初始杨氏模量与刚度比呈负相关,其他参数对其影响不大;与泊松比相关的变化关系中,刚度比与切向黏结强度较其他参数对其影响更大。研究成果可为颗粒流模拟级配碎石的细观参数标定提供参考,也为级配碎石作为道路基层填料的力学性能研究提供了基础。

隧道洞渣粗骨料混凝土抗冻性能试验研究

通过高寒地区隧道洞渣粗骨料混凝土冻融循环试验,研究在不同冻融循环次数下,隧道洞渣粗骨料取代率对混凝土抗冻性能的影响,分析试件相对动弹性模量、质量、抗压强度和劈裂抗拉强度损失率的变化规律。结果表明:混凝土的抗冻性能与洞渣粗骨料取代率呈负相关,当洞渣粗骨料取代率达到30%时,洞渣粗骨料混凝土相对动弹性模量、质量、冻融试验后的抗压强度和劈裂抗拉强度损失率与普通混凝土相差不大,其抗冻性能相对较好,冻融循环50次前试件破坏程度均较小而100次之后试件严重破坏,在冻融循环后期粉煤灰的填充效应随着洞渣粗骨料取代率的增加而增加。

隧道洞渣制备机制砂的细度模数控制系统研究与应用

隧道洞渣岩石特性多变,成品机制砂细度模数波动大,不利于工程应用。通过理论分析和试验研究等方法,研究了各公称粒径区间占比对细度模数的影响,将0~5.0 mm砂分为0~2.5 mm与2.5~5.0 mm两区间,以《建设用砂》细度模数的计算公式为基础,结合实测数据得出细度模数简化预测公式,并基于该预测公式构建了控制逻辑,实现了细度模数的在线调配与闭环控制。研究结果表明:将0~5.0 mm砂分为0~2.5 mm与2.5~5.0 mm两区间,可推导出细度模数的简化预测公式,通过两区间砂的比值即可快速准确预测细度模数;当细度模数在2.6~2.8之间且调配系数k取2.1时,m3与m2的比值为3.1~4.8,m3与v的比值为78.12~120.96。基于简化预测公式构建的细度模数控制系统,可实现细度模数稳定控制,对隧道洞渣资源化利用有积极作用。

隧道洞渣砂-粉煤灰混凝土基本力学性能研究

以高原地区隧道洞渣砂取代率、粉煤灰取代率作为变量,设置20组试验,对掺粉煤灰、隧道洞渣砂混凝土的坍落度、立方体抗压强度fcu、劈裂抗拉强度ft、轴心抗压强度fc、弹性模量Ec进行研究,并对掺粉煤灰、隧道洞渣砂混凝土的龄期与fcu之间的关系进行了研究。试验结果表明:洞渣砂随取代率升高坍落度降低;当洞渣砂取代率为0~70%时,其对混凝土力学性能有益,洞渣砂取代率为50%时达到强度峰值;粉煤灰对早期混凝土力学性能存在不利影响,粉煤灰掺量越高,混凝土早期力学性能越差,当龄期发展到56 d时,掺入粉煤灰的混凝土后期强度发展速率较快。

山区铁路隧道洞渣处置及对策研究

我国山区铁路隧道工程占比高、洞渣数量多。科学处置隧道洞渣是推进铁路高质量发展的具体举措。从隧道洞渣综合利用、隧道弃渣场选址、隧道弃渣场生态修复研究和隧道弃渣场安全研究4个维度系统梳理总结既有山区铁路隧道洞渣处置实践成果及存在问题,并提出对策建议,旨在为后续洞渣科学处置、规章建制等提供参考。

隧道洞渣点荷载与饱和抗压强度相关性研究现状分析

饱和抗压强度是评价隧道洞渣能否用于制备机制骨料的关键指标,但现有饱和抗压强度测试方法呈现出制样要求复杂、测试程序严格以及预处理时间长等问题,而隧道洞渣具有形状不规则、块体尺寸不一、含水状态变化大等特征性能,无法满足力学性能快速评价需求,限制了隧道洞渣的机制骨料制备与应用。因此,亟需开展隧道洞渣饱和抗压强度快速评价方法的研究。通过分析隧道洞渣的性能特征以及不同行业对机制骨料母岩饱和抗压强度的规定,从标准层面与研究层面探讨隧道洞渣饱和抗压强度与点荷载强度指数的相关性,论证了基于点荷载强度指数评价隧道洞渣饱和抗压强度的可行性。通过总结点荷载评价方法的影响因素,发现岩性、含水状态、试件尺寸以及强度对点荷载预测效果影响显著,在实际工程应用中需重点考虑以降低评价误差率。提出适用于点荷载快速试验的条件,即隧道洞渣厚度宜控制在35~60 mm,宽度宜控制在40~60 mm,最长边宜控制在35~60 mm,从而提高了点荷载评价方法的稳定性,为机制骨料用隧道洞渣的绿色化应用提供技术支撑。

隧道弃渣场格宾生态挡墙碳排放分析及减碳技术

针对公路及铁路建设中隧道工程大量弃渣对周围环境的影响,为维持弃渣场稳定建造混凝土挡墙的碳排放等问题,分析格宾生态挡墙的优点,采用碳排放因子法,针对某案例计算格宾生态挡墙与传统混凝土挡墙的碳排放量,分析参数对碳排放量的影响,并给出了在新建梅州至龙川铁路项目应用格宾生态挡墙的前景。主要结论如下:(1)格宾生态挡墙具有安全耐久、透水性好、生态环保、经济效益高、施工便捷特点;(2)在隧道弃渣采集方便的前提下,弃渣场采用格宾生态挡墙碳排放量仅为传统混凝土挡墙的12%,极大减少了碳排放量;(3)随着弃渣运输距离、混凝土运输距离、材料用量等参数增加,两种方案的碳排放总量均会增加;(4)新建梅州至龙川铁路弃渣场格宾生态挡墙材料全部来源于隧道弃渣,预计较传统混凝土挡墙方案可减少7.74×10^(5)t碳排放量。

基于超声波的机制骨料用隧道洞渣母岩抗压强度快速评价方法

为快速判定隧道洞渣母岩是否能用于机制骨料的制备,研究变质岩、沉积岩、火成岩隧道洞渣母岩的超声波速度与频域特征,分析洞渣母岩岩性、含水率及试件尺寸对隧道洞渣母岩超声波速度的影响规律,并建立了基于超声波波速的隧道洞渣母岩抗压强度超前预报模型。研究结果表明:隧道洞渣母岩超声波信号参数能够较为准确地反映岩石抗压强度,母岩的饱和单轴抗压强度与其超声波波速呈现正相关性,且试件尺寸对超声波速度影响不大;频域信号及其主频幅值能反映岩石内部缺陷情况,频域分布最为分散且主频幅值低时可以认为岩石内孔隙数量较多;超声波信号图谱特征受岩性及矿物组成影响显著,金属矿物中声波信号频域降低少,波速更快;试件含水率对母岩的抗压强度影响能够通过超声波波速反映,同种岩性的隧道洞渣母岩抗压强度大小依次为:烘干状态>自然状态>饱水状态。按照变质岩、沉积岩、火成岩三大类岩性分类建立隧道洞渣母岩饱和抗压强度评价模型,其中变质岩与岩浆岩的单轴抗压强度与超声波波速呈线性关系,沉积岩单轴抗压强度与超声波波速呈指数关系;通过实际工程验证发现,波速与饱和抗压强度具有良好的相关性,证明该评价模型具有较高的可信度。

花岗岩隧道洞渣在AC-20C沥青混合料中的应用

针对沥青混合料用集料匮乏问题,通过室内试验和实体验证,探究了花岗岩隧道洞渣在沥青混合料中的适用性,分析了花岗岩隧道洞渣生产质量控制方法,研究了花岗岩隧道洞渣沥青混合料的路用性能。结果表明:花岗岩隧道洞渣提高与沥青黏附性后,可用于沥青路面中、下面层粗集料。现场采用三级破碎和除尘相结合工艺,可生产颗粒形状和粉尘含量满足要求的粗集料。花岗岩隧道洞渣粗集料的AC-20C沥青混合料的70℃动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂残留强度比分别为4981次/mm、89.6%、83.9%,满足技术要求。

山体隧道洞渣碱活性评定及碱骨料反应抑制措施研究

对某高速隧道洞渣进行了碱活性判定,从密实性和疏水性方面提出了碱骨料反应抑制措施,并通过膨胀率、强度综合评价抑制效果,从吸水率、孔溶液中碱含量探究了抑制机理。结果表明:洞渣骨料属于高活性碱-硅酸骨料,存在碱骨料反应风险;控制粉煤灰掺量不低于30%可有效抑制洞渣碱骨料反应;采用10%~12%的RMA纳米防腐剂或2.5%~7.5%的TIA抗侵蚀抑制剂优化单掺30%粉煤灰可以兼具强度保障和碱骨料反应抑制;单掺粉煤灰、复掺粉煤灰和RMA纳米防腐剂主要通过降低孔溶液中游离态的碱离子,实现碱骨料反应的抑制;复掺粉煤灰和TIA抗侵蚀抑制剂主要通过碱离子和吸水率的双重降低,实现碱骨料反应的抑制。

隧道洞渣加工混凝土在其结构工程中的应用

为研究石灰岩洞渣作为骨料应用于混凝土中是否具有应用价值,以青峰岭隧道为依托工程,通过分析隧道地层岩性,以岩石单轴饱和抗压强度为依据,确定隧道洞渣具备加工的可行性,并选取合适的洞渣强度快速评价标准与适配的加工工艺生产出质量优良的集料,并成功应用于隧道结构实体。通过隧道洞渣加工混凝土,隧道共产出约8万t集料,资源利用化率达到30%,为后续的洞渣利用提供了一定的借鉴经验。

隧道洞渣在改良路基中的应用

文章以巴平高速公路工程高液限土路基为研究对象,提出采用换填法,以隧道洞渣为原材料对高液限土进行换填,并通过试验探究隧道洞渣改良高液极限土的力学性能。结果表明:不同掺量隧道洞渣可显著提高土体的强度,且15%为隧道洞渣掺量的最佳值,可以显著提高路基土体性能。同时,对隧道洞渣改良土在15%掺量下路基边坡稳定性进行了数值模拟,进一步验证了利用隧道洞渣改善路基土性能的可行性。研究结果可为类似工程提供指导。

隧道花岗岩弃渣水泥稳定基层路用性能研究

文章针对遵秦高速公路隧道花岗岩弃渣的资源化利用以及其在基层应用的可行性等问题,分析了隧道花岗岩弃渣碎石的级配组成、压碎值、针片状含量等物理性能,并通过重型击实试验确定隧道花岗岩弃渣水泥稳定基层(以下简称“水泥稳定弃渣”)的最大干密度和最佳含水率:通过测试强度、回弹模量、抗冻性能以及干、温缩特性等路用性能,并与水泥稳定片麻岩、石灰岩进行对比,优化水泥稳定弃渣的各项配合比。结果表明:隧道花岗岩弃渣碎石的级配良好,水泥稳定弃渣的劈裂强度和7 d无侧限抗压强度分别为0.45 MPa和5.13 Ma,集料种类对水泥稳定碎石的力学性能影响较小:28 d试件冻融循环后抗压强度损失为97%~98%,具有良好的抗冻性:隧道花岗岩弃渣的温缩性能优于水泥稳定片麻岩、石灰岩;当水泥稳定弃渣最佳水泥用量为4%、最大干密度为2.334 g/cm3、最佳含水量为4.8%时,满足基层材料的技术要求。

基于CBR试验的隧道弃渣级配碎石细观力学参数研究

级配碎石广泛应用于高速公路路面基层填料,作为测定路基土及路面材料强度的重要手段——加州承载比(CBR)试验可反映路基或路面结构层的承载能力。基于颗粒流软件PFC^(3D)对CBR试验展开细观参数影响研究,并借助PFC^(3D)中力链模型对试样内力演化进行观测,探讨颗粒刚度比k_(n)/k_(s)、摩擦系数μ、法向黏结强度T_(σ)、切向黏结强度S_(σ)等颗粒细观参数对试验结果的影响。研究结果表明:颗粒刚度比k_(n)/k_(s)对CBR值无显著影响,摩擦系数μ和颗粒黏结强度T_(σ)均与CBR值呈线性正相关。另借助黏结强度比T_(σ)/S_(σ),对比切向与法向黏结强度对CBR试验结果的影响,得出切向黏结强度S_(σ)对CBR值影响较大;切向黏结强度S_(σ)主确定接触键切向塑性,法向黏结强度T_(σ)主控制其表面法向黏附性。

隧道弃渣制备陶瓷透水砖及性能研究

以隧道弃渣为主要原料,配以适量粉煤灰和漂珠,采用模压成型法制备陶瓷透水砖。研究了烧结温度、保温时间和成型压力对陶瓷透水砖性能的影响。结果表明,最佳工艺条件为:原料隧道弃渣(Tu S)、粉煤灰和漂珠质量配比为50∶20∶30,烧成温度为1050℃,保温时间为60 min,成型压力为20 MPa;在此条件下,制得的透水砖抗压强度为18.5 MPa,透水系数为2.7×10^(-2)cm/s。

山区高速隧道洞渣在路面结构层中应用探析

隧道工程是山区高速公路建设中不可缺少的组成部分。为解决隧道洞渣的处置问题,某高速公路利用隧道洞渣制备碎石,结合碎石物理力学指标和高速公路路面结构层不同层位性能要求,探讨山区高速隧道洞渣在路面结构层中应用关键技术和控制指标。研究结果表明,隧道洞渣制备碎石部分洞口压碎值较大,但碎石压碎值对水稳基层材料无侧限抗压强度、劈裂强度、回弹模量影响较小;隧道洞渣级配碎石将细集料替换为石灰岩CBR值达到300%以上,满足技术要求;掺加抗剥落剂等措施对提升制备碎石混合料抗水损害性能均有所提升且满足规范要求,最后给出隧道洞渣制备碎石在路面结构层中应用流程。

石灰岩隧道洞渣集料技术评价及其在沥青混合料中的应用研究

为推广山区石灰岩隧道洞渣的应用,采用室内试验和实体工程验证相结合的方法,探究了石灰岩隧道洞渣在沥青混合料中的适用性,分析了石灰岩隧道洞渣集料的生产质量控制方法,验证了石灰岩隧道洞渣沥青混合料的应用效果。结果表明:石灰岩隧道洞渣可用作沥青路面中下面层粗集料;采用人工优选、集中堆放、颚式破碎机+反击式破碎机+反击式破碎机的三级破碎工艺、预置筛网和引风式除尘相结合的多步骤降尘工艺对石灰岩隧道洞渣集料的生产质量进行控制,经过这些方法处理后,成品集料较洁净、颗粒形状较好、质量可控;配制的AC-20C的60℃动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂残留强度比和低温弯曲应变分别为7152次/mm、91.2%、87.9%和2709×10^(-6),铺筑的试验路质量满足现行技术规范要求。该研究成果可为石灰岩隧道洞渣在沥青混合料中的推广利用提供技术支撑与工程参考。

基于点荷载的隧道洞渣饱和抗压强度快速评价方法

为探明采用点荷载对机制砂用隧道洞渣饱和抗压强度进行快速评价的可行性,以点荷载强度指数为评价指标,研究加载方式、含水状态对20种不同岩性隧道洞渣点荷载强度指数的影响规律,建立隧道洞渣点荷载强度指数与饱和抗压强度的关系。结果表明:1)隧道洞渣点荷载强度指数与其饱和抗压强度具有较高的相关性,依据变质岩、沉积岩及岩浆岩等不同岩性分类得到的关系式相关性更高;2)当轴向点荷载强度指数超过8.0 MPa时,不同加载方式下的隧道洞渣点荷载强度指数存在差异,径向加载与轴向加载的点荷载强度指数相近,不规则块体加载与轴向加载的点荷载强度指数差值增大;3)隧道洞渣点荷载强度损失率与其含水率具有线性相关性,含水率越高,点荷载强度损失率越大。基于此,提出不同含水状态下的隧道洞渣饱和抗压强度预测公式。

隧道洞渣机制砂混凝土和易性与强度特性研究

为提高工程经济效益,实现废物利用,本着可持续发展的原则,用隧道开挖时产生的废石料研制机制砂,代替外购黄砂应用到混凝土拌合中去。采用试验研究的方法,结合工程混凝土设计要求对隧道洞渣机制砂混凝土进行试配,与已顺利应用于工程的外购黄砂混凝土进行对比,研究两者的和易性与强度特性,分析隧道洞渣机制砂混凝土的工程适用性,为其配合比优化问题提供一定的参考。隧道洞渣机制砂混凝土试配结果表示,混凝土强度满足工程要求,水灰比对强度起着主要作用,但受级配及含泥量影响,极易出现离析泌水,水石分离现象,和易性较差,难以进行工程应用,亟需配比优化方案改善和易性差的问题。