盾尾刷更换时液氮冻结温度场及冻结参数影响的数值模拟分析

为合理确定高水压下液氮冻结止水更换盾尾刷的冻结设计参数及掌握温度场变化规律,结合某过江通道长距离盾构掘进过程中盾尾刷更换时的液氮冻结止水工程,利用ADINA大型有限元分析软件建立液氮冻结止水及盾尾刷更换数值模型,模拟温度-时间变化曲线与现场实测数据对比,验证模型的合理性,并对土层、去路液氮温度、冻结管长度、冻结管间距、冻结方式进行敏感性因素分析。结果表明:1)冻结效果随土层的不同而发生改变,在卵石层、砾砂层、粉细砂层3种土层中,粉细砂层的冻结效果最差,卵石层最好;2)在有限的冻结时间内,去路液氮温度的不同,只影响土体从开始冻结至越过0℃完成相变这期间的降温速度,不影响完成冻结以后的土体降温速率;3)冻结管长度对土层冻结的影响较小,可以采用较短的冻结管,以降低施工成本和液氮消耗量,但不能过短,应保证其纵向有足够的支撑范围,经计算分析,当冻结管长度为1.52 m时,能在轴面处满足2.0 m的冻结壁厚度要求;4)冻结管间距对冻结效果影响大,冻结管越密,冻结速度越快,效果越好;5)在相同条件下,双环预埋冻结管液氮冻结效果优于管片上直接打孔液氮冻结。

基于泥水盾构废浆的新型同步注浆浆液性能及影响因素初探

为响应我国生态文明建设要求,遵从绿色发展理念以及推进“双碳”战略目标的实现,针对泥水平衡盾构施工过程中产生的废弃浆液的处理及外运的高成本、易污染环境等问题,提出将废弃泥浆用作制备同步注浆浆液的解决办法。依托成都环线紫瑞隧道建设项目,通过室内试验方法研究浆灰比、灰砂比、粉灰比对基于砂卵石土地层泥水盾构废浆制备的新型同步注浆浆液的泌水率、流动度、凝结时间以及3,7,28 d抗压强度的影响规律,得出以下研究结论。(1)基于砂卵石土地层废浆制备的新型同步注浆浆液稳定性良好。(2)新型同步注浆浆液的凝结时间随着浆灰比、灰砂比的增加而增长,随着粉灰比的增加而减小;流动度随着浆灰比、灰砂比的增加而增加,随着粉灰比的增加而减小。(3)新型同步注浆浆液的3,7,28 d抗压强度随着浆灰比的增加而减小,随着粉灰比的增加而增加,随灰砂比的增大呈先增大后减小的变化规律,在灰砂比为0.8时,达到最大值。(4)经试验研究得出使用废浆以浆灰比2.5、灰砂比1.25、粉灰比0.75制备的新型同步注浆浆液3 h泌水率为0,凝结时间为7.25 h,流动度为23.3 cm,3,7,28 d抗压强度分别为1.2,1.5,2.7 MPa,各项性能均满足试验指标要求,将此配比方案应用于依托工程实际施工,能够满足施工现场的要求。此研究为泥水平衡盾构废弃泥浆再利用于同步注浆提供了有效支撑。

大断面斜井富水砂化层段注浆改性及围岩控制技术研究

为研究大断面斜井富水砂化层段注浆改性及围岩控制技术,以曹家滩煤矿主斜井为工程背景,通过数值模拟对比分析了未注浆和使用普通硅酸盐水泥、水泥-水玻璃及SJP注浆材料进行注浆时砂化层涌水及围岩控制效果,提出了合理的过砂化层段围岩控制方案。研究结果表明:采取注浆后的巷道围岩变形量、塑性区范围及透水能力大幅度减小,SJP注浆材料的围岩控制及防渗能力要优于普通硅酸盐水泥及水泥-水玻璃注浆材料,通过喷射混凝土及架设U型钢棚可以有效控制斜井砂化层段围岩变形。现场工程应用表明:采用SJP注浆改性后,斜井砂化层段涌水量由27 m^(3)/h缩减至17 m^(3)/h,治理段井筒结构整体受力状态良好,斜井井筒结构安全稳定。

高寒沙地不同植被修复措施下土壤水分对降雨响应机制

为探究高寒沙地不同植被修复措施下土壤水分对降雨响应机制,更好地发挥其水土保持作用,以青海共和盆地设置3 a的高立式网笼沙障、麦草方格沙障+花棒、麦草方格沙障+柠条、麦草方格沙障+沙蒿和麦草方格沙障+菊芋种植为研究对象。利用2900ET气象站和ECH 2 O,分别对研究区降雨量和各沙障类型下0~140 cm(10、20、40、60、80、100、120和140 cm)土壤含水量进行连续自动监测,选取3种不同等级降雨事件进行研究,分析其土壤水分响应情况和0~60 cm土壤水分补给特征。结果表明:1)2020年8月—2021年8月,研究区降雨主要集中在4—9月,以低频率小雨为主,<2 mm降雨事件占总降雨事件最高(38.98%),贡献率最小(6.12%),各沙障类型按月土壤总蓄水量变化划为缓慢积累期(1—4月)、消耗期(5—6月)、积累期(7—9月)和稳定期(10—12月)且均在8月达到峰值,其中高立式沙障土壤蓄水量最高(4万7563.54 mm),菊芋沙障最低(2万5564.09 mm),其各土层土壤蓄水量的增加量随着土壤深度增加呈现出“减小—增大—减小—增大”变化。2)降雨量<5 mm时,菊芋沙障0~10 cm、花棒沙障及沙蒿沙障0~20 cm土层水分产生波动;降雨量在5~18 mm时,高立式沙障0~10 cm,柠条沙障、沙蒿沙障及菊芋沙障0~20 cm,花棒沙障0~100 cm土层水分产生波动;降雨量>18 mm时,高立式沙障0~10 cm,柠条沙障、沙蒿沙障及菊芋沙障0~60 cm,花棒沙障0~140 cm土层土壤水分产生波动。综合该地区不同植被修图措施下土壤水分对降雨响应情况,建议在5—6月进行修复。

层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模拟

为了探讨静压桩贯入层状砂土地基引起的桩周土体分层效应,基于耦合欧拉-拉格朗日法,结合考虑颗粒破碎的砂土临界状态本构模型SIMSAND-Br模型,建立层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应数值模型;基于已有的三轴排水剪切试验数据校正SIMSAND-Br模型参数,并用于模拟已有的离心机桩基贯入模型试验,通过对比模拟结果与已有的离心机桩基贯入模型试验数据,验证所建立模型的可靠性;采用验证后的所建立模型模拟分析层状砂土地基中静压桩贯入阻力和土体位移。结果表明:模拟计算的静压桩贯入阻力和土体位移结果与已有的离心机桩基贯入模型试验结果一致,所建立的模型可以用于层状砂土地基中静压桩贯入过程挤土效应的模拟分析;土体分层对于靠近土体分层界面一定范围内的静压桩贯入阻力和所引起的竖向位移具有较大影响,影响区域直径约为桩直径的4~10倍,对水平位移的影响极小,该影响区域大小随着砂土相对密实度和与分层界面距离的变化而显著变化。

富水砂层基坑止水缺陷高宽比对漏水漏砂的影响

在富水砂层地质条件下,基坑支护常因止水缺陷导致水土大量流失,进而引发地表沉降。目前有关止水缺陷导致基坑漏水漏砂灾害方面的研究还有待深入。本文以江西省南昌市临近赣江某地铁基坑砂土为研究对象,考虑基坑止水缺陷高宽比因素,通过可视化室内实验装置研究基坑缺陷漏水漏砂灾害的演化过程,并利用PFC3D软件进行模拟对比分析,探究几何形态和微观变化过程。结果表明:止水缺陷高宽比越大,漏水漏砂发展速度越快,颗粒流失速率越大,砂土颗粒受侵蚀范围越大;缺陷高宽比由1:1增加至2:1时,颗粒损失个数由2673扩大至40127,土拱形成时间从60万步发展至无法形成土拱,存在出现土拱时的临界缺陷高宽值。数值模拟过程中的配位数波动表明,漏水漏砂过程中细颗粒与粗颗粒骨架之间一直产生着剧烈碰撞,水土的流失导致孔隙率与渗透系数的增加,进而加剧漏水漏砂现象。

合水地区长6_(3)深水重力流沉积特征研究

合水地区是鄂尔多斯盆地近年来原油勘探的重点区块,在系统分析沉积构造、岩石学特征、结构粒度特征等沉积相识别标志的基础上,结合区域沉积背景,开展了合水地区长6_(3)重力流沉积类型及展布特征研究。结果表明,合水地区长6_(3)油层亚组为湖泊-重力流沉积体系,发育半深湖-深湖沉积亚相,可进一步划分为浊流沉积、砂质碎屑流、滑塌沉积三种重力流沉积类型;其中砂质碎屑流及浊流为主要控砂微相,主要分布在研究区的中部、南部区域,为区内有利储集相带。

粉砂土地区高敏感环境下基坑施工对邻近隧道影响研究

文中结合杭州地区元福巷历史地段南片西湖大道11号地块工程实践,进行了某项目深基坑支护对邻近隧道的影响研究。项目周边地质环境复杂敏感,北侧为运营地铁隧道,为保障既有地铁隧道的安全运营,文中详细介绍了该项目基坑支护设计方案,并采取有限元方法对邻近隧道进行了预先研究。经与监测数据对比,模拟结果与实测数据接近,进一步证明了有限元模型的可靠性,最后根据分析结果提出合理化建议,相关结论可为粉砂土地区高敏感环境下基坑工程的设计和施工提供经验借鉴和实践指导。

基于离心振动试验的深埋砂层液化研究

砂层地震液化的判别经验一般在10~20 m深度范围内,基于离心振动试验研究30~40 m埋深砂层是否地震液化的问题。用密度较大的钢球堆积体模拟上覆土层,进行埋深15 m和25 m这2种情况下砂层离心机振动台试验,研究深部12.8 m厚砂层在地震作用下孔隙水压力发展规律并进行液化判别。试验表明,2种埋深条件下砂土超静孔隙水压力比均<1,未发现砂土液化现象。通过对比,砂土中各测点初始孔隙水压力和试验过程中的超静孔隙水压力随着上覆厚度增加而逐渐变大,但超静孔压比随着上覆厚度的增加逐渐减小,表明砂层埋深对抗液化能力提升明显。

滨海砂性土层顶管隧道接收挡土止水关键施工技术研究

接收过程是顶管隧道工程施工的关键环节之一,尤其在渗透系数较大的滨海砂性土层中,挡土止水措施处理不当很容易导致水土涌入,以致发生地面沉降塌陷,道路、管道管线或其他设施破坏等事故。在上海临港某商办项目顶管西通道砂性土层顶管隧道接收不当导致地表塌陷的背景下,借鉴盾构法盾尾钢丝刷的使用,结合二次进洞、土中进洞及备用辅助降水措施的联合实施,取代原设计方案中帘布橡胶板加弹簧钢板的挡土止水的方式,优化施工工艺,成功实现了东通道的安全接收。

某富水砂层深基坑悬挂式止水帷幕评估与研究

针对某富水砂层基坑体量大、边界长、紧邻天然基础大断面管廊(结构变形控制要求高)的特点,采用多种方式获取了准确的富水砂层参数,并进行了悬挂式止水帷幕情况下管廊的沉降研究及评估。采用超深静力触探判定砂层密实程度,获得准确的力学参数并据此快速评估降水对周边地表沉降的影响;通过现场抽水试验进一步获得富水砂层的水文参数并验证沉降数据;然后采用获得的力学参数及水文参数,通过有限元计算精确分析不同止水帷幕深度情况下基坑降水对综合管廊变形的影响;最后,针对三轴搅拌桩在密实砂层钻进速度慢、工效低的问题,通过优化桩长及适当的设备改造,确保了顺利施工。本项目为富水砂层基坑止水帷幕的优化设计、施工提供了一套可行的评估思路,可为类似深基坑工程提供借鉴经验。

深层搅拌桩砂土层钻进过程的受力分析

为研究深层搅拌桩砂土层钻进过程中钻具受力情况,对钻具叶片切削搅拌土层的运动轨迹以及钻具钻进砂土层过程中的轴向阻力及阻力矩进行分析,应用PFC3D软件构建钻具及地基砂土仿真模型,对不同钻进速度、旋转速度下颗粒位移、钻头承受的轴向阻力和阻力矩等进行监测与分析。最后将排涝泵站工程泵房基础防渗工程砂土层深层搅拌现场钻进过程实际观察结果与模拟结果进行比较,结果表明吻合度高,验证了模拟结果的准确性。本文分析结果可为深层搅拌桩在砂土层地质条件中的较好应用提供借鉴。

井点降水在高水位砂壤土地层深基坑开挖中的应用

老赵牛河综合治理(引调水)工程位于山东省德州市齐河县,主要地质条件为砂土、砂壤土、黏土、粉细砂地层,因为齐河县距离黄河河床仅20 km,地下水位较高,结构物基础施工需进行深基坑开挖,最大开挖深度为8.55 m,在开挖过程中会遇到液化地层和流砂现象,降水施工是结构物基础深基坑开挖施工的关键。从经济、适用性等各方面综合比较,采用管井井点降水和轻型井点降水相结合能有效降低地下水位,防止深基坑开挖地层液化、流砂现象。

坑中坑开挖快速封闭施工技术应用研究

因珠三角地区潮湿多雨的气候特点,地下明挖基坑施工长期以来是困扰广州地铁施工的难题。为了解决深基坑基底坑中坑开挖后未及时封闭受雨水冲刷以及地下水浸泡而造成失稳、滑坡的问题,本文根据应用场景实际情况,创新性地提出了砂质黏性土层开挖坑中坑过程中快速封闭施工技术。本方法根据坑中坑主体结构尺寸要求,在地面分块预制U型槽构件,待基底坑中坑开挖完成后,将预制U型槽构件吊装至坑中坑快速封闭基底,以取代原有现浇垫层或砌筑挡土墙的工艺。经实践研究表明:快速封闭技术避免了对地基的反复扰动,减少了坑中坑土体长期暴露带来的安全风险和质量控制风险,以此解决因基坑开挖后未能及时封闭基底而造成坑中坑侧面土层失稳和滑坡的风险。本研究成果可为类似不良地质基坑施工提供参考。

鄂尔多斯高原古城夯层沙的环境解释

在2005年野外实地考察过程中,于内蒙古自治区准格尔旗十二连城、神木县大保当古城、鄂托克前旗巴彦呼日呼等古城址城墙中发现“夯层沙”。实验分析表明其成因皆为风成,堆积时代应在建城之前,反映当时地表流动沙丘或半固定、固定沙丘的广泛分布,由此证明鄂尔多斯地区的沙漠在人类大规模开发之前即已存在。这一重要发现为研究本区土地退化、沙漠化等问题提供了新的依据,对西部大开发战略重点之一的生态环境保护与建设具有特殊的历史借鉴意义。

古尔班通古特沙漠边缘春秋季沙丘水分状况初步研究

古尔班通古特沙漠边缘植被破坏严重,沙丘活化明显,是新疆干旱区植被恢复的重点地区之一,当地降水稀少,其沙丘的水分状况便成为植被生存和恢复过程的关键条件,为掌握古尔班通古特沙漠边缘流动沙丘和固定沙丘不同部位的水分状况,从2003年3月到10月植物生长期内利用中子仪进行连续监测的结果表明：沙丘含水量月变化与月降水量分布相一致;流动沙丘0-30!的含水量低于固定沙丘,而其它各层都高于固定沙丘;流动沙丘含水量从上部到下部依次升高,而固定沙丘则并无此规律;流动沙丘中部和下部稳定湿沙层处在距沙丘表面60!以下,且厚度超过100!,固定沙丘稳定湿沙层只存在于沙丘中部距沙丘表面60～150!深度范围内,其厚度不超过100!.

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(Ⅲ):微地貌和土层的影响

采用剖面测量,沿剖面选取不同微地貌部位测量土层厚度、坚实度、粒度构成,并进行室内统计比较和分析的方法,对呼伦贝尔沙质草原区风蚀坑的发育受微地貌部位和土层控制的情况进行了研究。发现在接近自然状态下风蚀坑主要发育于西南坡和南坡的上部和中部;由于翻耕、机动车道路等人类活动诱发,也形成于平坦的草地,北坡和东坡甚至低地。沙质草原区的土层中部存在一个粗化层,在失去草被和上部的土壤-根系层保护时特别容易遭受风蚀的侵害,形成风沙流破坏钙积层并导致风蚀坑的形成。沙质草原是生态地质环境脆弱区,呼伦贝尔沙质草原区的西坡、南坡的中上部,梁岗丘等微地貌部位是风蚀沙化的危险地带。干旱半干旱气候区沙质草原的土层是稀缺的自然资源,地表土壤-植物根系层是珍贵的生态系统。保护地表土层对于保护草地资源和生态环境,以及沙漠化防治具有极端重要性。

砂土地层深基坑桩锚支护体系的受力与变形

通过对沈阳华强金廊城市广场项目基坑进行长期监测,对该深基坑的桩顶水平位移、桩体水平位移及变形和锚索预应力值进行了分析,探究了桩锚支护体系受力特点和变形规律.研究结果表明:砂土地层基坑围护结构变形的时间效应不显著,围护桩桩顶水平位移空间效应特征明显,围护桩桩体水平位移呈两头小、中间大的鱼腹状变形,桩体受锚索预应力影响产生类似简支梁变形曲线,锚索受季节性冻胀影响显著,且从上到下影响逐渐减小;桩锚支护体系采用600 mm桩径的围护桩具有工程可行性,控制变形能力较强.

江河大堤堤基砂砾石层管涌破坏危害性试验研究

江河大堤中下游堤基双层地基中下层渗透系数k>0.02cm/s的砂砾石土层居多数,这是一种管涌型土。研究了双层地基中这类土管涌破坏后的危害性,结果表明管涌破坏的后果,将在砂砾石层上部形成纯砾石的渗流通道,细颗粒的带出程度可达80%～100%。细料含量小于20%时带出程度可达100%,土骨架的结构不会产生明显变化,但渗流通道的渗透系数变为纯砾石的渗透系数,显著增大;细料含量大于20%时,渗流通道形成后将影响上部土层的稳定性。

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究(Ⅳ):人类活动的影响

对呼伦贝尔沙质草原187个现代风蚀坑野外调查获得的形态指标、发展阶段、诱发原因、现代放牧压力进行了对比分析。发现87%的风蚀坑由人类活动引起。其中翻耕、道路、人类定居活动诱发的风蚀坑分别占35.8%、34.8%和16%。人类定居活动诱发的风蚀坑分布范围最广。翻耕诱发的风蚀坑有97%处于活动状态。翻耕造成的土壤损失对生态地质环境破坏严重且影响深远。放牧既能促使固定风蚀坑活化并助长风沙活动,也能促进风蚀坑加速消亡。合理确定放牧压力很重要。翻耕造成的面状土层破坏诱发大量风蚀裸地和规模巨大的短轴型风蚀坑。道路切割土层诱发受道路延伸方向控制串状分布的长轴型风蚀坑。呼伦贝尔沙质草原正面临新一轮沙漠化的严重威胁。保护沙质草原区植被和地表土层不受破坏是防止风蚀坑发生发展的关键。促进土层以及草原植被的形成与恢复是风蚀坑控制的根本途径。