全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系分析

降雨是滑坡诱发的主要因素,当前我国防灾工作理念从注重灾后救助向注重灾前预防转变、从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,因此明晰降雨诱发机理并建立合理的预警机制,对做好地质灾害防灾减灾工作至关重要。针对降雨型全风化花岗岩滑坡稳定性问题,以青岛崂山风景区全风化花岗岩返岭滑坡为实例,进行了不同含水率原状土剪切试验与大型物理相似模型试验。揭示了边坡的降雨响应规律,探究了全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系,并拟合相关量化公式。同时采用ABAQUS建立边坡流固耦合三维数值模型,基于强度折减法验证了公式的合理性。研究结果表明:(1)降雨型全风化花岗岩滑坡的破坏模式分为浸润侵蚀→表层变形→破坏加深→整体失稳4个阶段,变形期间坡体存在“鼓状凸起”与“片状溜滑”现象,最终发生推移式破坏;(2)边坡对降雨入渗的响应规律在水平及竖向空间上存在差异,降雨强度越大,含水率与孔压增速越大;(3)基于试验结果推导了滑坡含水率、安全系数与降雨强度、降雨持时之间的影响关系公式,数值模拟验证误差率较小,能够较好的描述全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨之间的定量关系。研究结果为类似强~全风化花岗岩地区滑坡的预警与防治提供参考。

风化残积砂土相对密实度及含水率对抗剪强度的影响

全风化花岗岩回填土的抗剪强度受其含水率与相对密实度的影响。优化回填土含水率与相对密实度来提高土体抗剪强度是实现中缅油气管道龙陵段管道作业边坡坡面侵蚀治理的手段之一。以管沟回填的全风化花岗岩回填土为研究对象,通过室内直剪试验和人工降雨模型试验,研究该类土体抗剪强度参数随着含水率和干密度的变化规律以及其抗冲刷能力。结果显示:1)干密度为1.30 g/cm^(3)的土样的最佳含水率为15%,此时其黏聚力和内摩擦角分别为20.33 kPa和34.59°,当土体含水率增加至25%时,其黏聚力降低至3.63 kPa,内摩擦角减小到32.42°;2)通过击实方式将土体的相对密实度从0.06提高至0.83,土体的黏聚力和内摩擦角分别提高53%和18%,相对密实度为0.50时,对土体抗剪强度参数的改善效果最佳;3)人工模拟降雨实验结果显示,坡面侵蚀模数与土体的抗剪强度有关,尤其与内聚力呈负相关关系。综上,相同含水率条件下,提高土体的相对密实度,能有效改善土体的抗侵蚀能力。

全风化花岗岩路堑边坡降雨侵蚀时空分布特征测试与评估

为了测试及评估全风化花岗岩路堑边坡降雨侵蚀时空分布特征,选取在建云南墨临高速公路某全风化花岗岩路堑边坡某段开展现场测试。首先结合三维激光扫描测试及电测量技术,获取边坡坡面形态特征参数及边坡电阻率剖面;然后引入高斯分布模型及分位数图示法实现边坡材料属性定义,通过电阻率差异映射边坡侵蚀状态。结果表明:边坡底部及坡中部(y=0~40 m)区域呈现大面积侵蚀特征,在各级边坡平台处则呈现多点集中高侵蚀特征,侵蚀影响深度达5 m左右;随着植被防护等措施的施加,大面积侵蚀特征变为多点集中侵蚀特征,评估结果与坡面形态信息具有较好的一致性。该研究成果对于该边坡降雨侵蚀灾害防治具有重要的实际意义,并对同类研究具有借鉴作用。

大岗山隧道近库区富水全风化花岗岩地层综合施工技术

位于青藏高原向四川盆地过渡的长大深埋公路隧道地质构造复杂,地质环境不确定性因素多,施工困难。以泸石高速邻近库区的大岗山隧道为工程背景,采用数值模拟和现场测试相结合的方法研究并提出了与富水全风化花岗岩地层相适宜的施工技术。研究结果表明:(1)受区域地形地貌以及构造作用影响,大岗山隧道富水全风化花岗岩段呈现典型的碎屑流地层形态;(2)现场综合超前地质预报探测显示隧道前方突涌水风险极高,为此设计采用了“高排低堵”的方案有效治理了掌子面突涌水;(3)数值分析和现场测试表明,富水全风化花岗岩地层采用上台阶按2榀钢架间距,最大位移量4 cm,可实现隧道安全快速开挖;(4)综合考虑库区及隧道施工安全,构建了基于绿色施工理念的近库区富水全风化花岗岩地层综合施工技术,研究为类似工程提供了参考。

基于大型物理模型试验的强降雨诱发全风化花岗岩滑坡失稳分析

随着极端天气的增多,极端强降雨诱发滑坡对人民生命财产安全造成重大威胁。以典型强烈风化花岗岩地区青岛崂山的7.23返岭前滑坡为实例,基于相似准则,采用大型滑坡模型试验箱,开展了3组不同极端降雨条件下的室内模型试验,分析了不同降雨强度条件下边坡对降雨入渗的响应规律、边坡变形过程与破坏模式,总结了强烈风化地区极端降雨诱发花岗岩类滑坡的诱发机理与降雨成灾过程。结果表明:①降雨诱发全风化花岗岩滑坡经历了浸润侵蚀、表层变形、破坏加深和整体失稳4个阶段,坡体呈现“片状溜滑”特征;②降雨强度越大,降雨入渗速率越高,土压力、孔隙水压力和含水率变化越快,滞后效应越弱;③坡体变形破坏与降雨入渗具有一定的空间分布规律,研究成果可为强烈风化花岗岩地区的滑坡预警与治理提供参考。

富水全风化花岗岩地层隧道开挖稳定性分析

隧道穿越富水全风化花岗岩地层时,隧道开挖会引起地下水径流改变,洞内掌子面附近渗流会引起围岩中细颗粒物质流失,改变围岩土体的组成并降低其力学性能,影响围岩整体稳定性,极易诱发其失稳坍塌。基于室内三轴CD试验获取全风化花岗岩内摩擦角、粘聚力及抗剪强度等指标,采用强度折减法对隧道稳定性进行定量分析,并研究了降水措施对隧道稳定性的影响。研究结果表明:1)开挖后全风化花岗岩中细颗粒逐渐流失,引起干密度、粘聚力及内摩擦角降低,进而降低围岩抗剪强度及自稳性,诱发隧道失稳坍塌;2)隧道稳定性安全系数随着渗流导致围岩软化发展而减小,拱顶沉降及仰拱回弹变形则随之显著增加,开挖后塑性区范围逐渐增大,从拱脚向拱腰发展,并逐步向地表扩展;3)洞周采取降水措施可降低洞周含水率,能提高隧道开挖稳定性,可直接提高围岩的安全系数。

高速公路全风化花岗岩路基施工技术研究

为解决全风化花岗岩用作高速公路路基填料时安全性不足等问题,结合具体工程,研究其改良技术以及施工技术,发现当以水泥作为改良剂时,采用的压实方案为静压1次、高振碾压3次、静压1次,全风化花岗岩路基压实度得到了很大的改善并且能够符合工程规定的压实度要求。

全风化花岗岩地层单-双液浆加固试验研究

针对全风化花岗岩注浆治理工程中的浆液选型及注浆参数调控问题,通过注浆模拟试验,对水泥浆液和水泥-水玻璃浆液(C-S浆液)2种浆液的加固效果进行对比分析研究。研究结果表明,单-双液浆在地层中均以劈裂扩散为主,但扩散模式具有显著差异:水泥浆液呈直线式和放射式2种,其主控因素为水灰比;而C-S浆液的扩散模式主要为放射式和网络式,扩散模式受水灰比和注浆压力双因素影响。2种浆液注入地层后,加固体试样抗压强度、抗崩解性均显著增高,根据对加固效果的作用关系可将水灰比分为注浆压力作用区(水灰比为0.80～1.13)和C-S浆液优势区(水灰比为1.13～1.50),水泥浆液多适用于深部高压加固区,C-S浆液多适用于浅部低压加固区。在满足注浆工程要求前提下,C-S浆液加固体压缩可变形性和残余强度比水泥浆液加固体的高,加固地层更为稳定。通过工程现场验证,研究成果对类似地层的注浆加固治理具有一定的参考和借鉴意义。

全风化花岗岩力学性能试验及蠕变参数反演

以贵广线东科岭隧道为工程背景,开展了全风化花岗岩的常规力学性能试验和单轴压缩蠕变试验,并通过基于遗传算法的位移反分析,得到不同含水率条件下的蠕变参数。通过蠕变模型辨识,引入摩尔库仑塑性元件,将其与黏弹性Burgers模型串联起来,建立了六元件黏弹塑性Cvisc蠕变本构模型,得到了全风化花岗岩单轴蠕变数值曲线。

东南沿海典型浅覆盖区高密度电阻率法残坡积层测深研究

确定残坡积层厚度对于山区地质灾害防治具有重要意义。因底界埋深、岩性和含水率等因素变化大以及探测目标较浅、分辨力要求高等原因,浅覆盖区残坡积层厚度探测的难度较大。为精准探测残坡积层覆盖厚度,并给类似地区开展相关探测工作提供技术参考,同时为区域内高精度地质灾害调查评价结果准确提供有力保障,本文选择杭州典型斜坡为对象开展高密度电阻率法残坡积层覆盖厚度测深试验研究,结果表明,采用温纳α装置、极距0.5~2 m,能够很好地划分出残坡积层、全风化层、强风化层及完整基岩之间的界面,定量分辨0.5 m及以上残坡积层厚度,探测结果得到了钻孔验证。实测中应根据具体地质条件选择不同的装置型式、极距等参数。本研究成果为探索构建第四系浅覆盖区地质灾害调查技术方法体系提供了支持。

深圳土体蠕变特性在深基坑工程中的应用

研究目的:为研究土体蠕变特性对深基坑围护结构稳定性的影响,本文基于深圳某车站深基坑工程,通过室内三轴蠕变试验,运用数值模拟方法拟合得出了土体蠕变引起的基坑开挖时间敏感性,以及对周边建筑物带来的不利影响。研究结论:通过对典型断面的数值模拟,重点阐述了深圳地区特定土体的蠕变特性,为本工程的安全施工、保护周边环境及预测长期变形提供了理论基础。蠕变前后支护结构变形增大近16%,临近建筑物基础沉降增大了近21%;得出的具有适用性的SSC模型计算参数,对本地区类似基坑工程具有较高的参考价值。

隧道安全穿越全风化花岗岩段的技术措施研究

对全风化花岗岩的工程特性、容易引发的隧道工程病害和安全施工实例进行了描述,结合自身实践,从设计、施工和管理层面提出了隧道安全穿越全风化花岗岩不良地质段的技术措施,可为同类工程提供参考。

强度折减有限元法在边坡设计中的应用

基于强度折减有限元法,对一段全风化花岗岩路堑边坡进行了稳定性分析。岩土材料本构模型采用Drucker-Prager屈服准则,以等效塑性应变作为判别边坡破坏的判据。通过两种不同边坡设计方案的对比分析表明,强度折减有限元法在边坡设计中有较强的可靠性和适用性。

莲花山1号隧道富水全强风化花岗岩地段施工技术探讨

莲花山1号隧道进口段485 m为富水全强风化花岗岩地层,采用双侧壁导坑法开挖。施工过程中,通过采用合理的分部开挖、加强超前支护、洞内引排水及洞外井点降水,有效降低了全强风化花岗岩遇水崩塌的危险性,保证了施工安全与进度。介绍莲花山1号隧道在富水全强风化花岗岩地层中的施工技术,总结大断面隧道在此类地质条件下的施工方法,为同类工程施工提供参考。

全风化花岗岩地层可灌性浆材试验研究

基于云南红河州区域全风化花岗岩地层可灌性分析,研究配制湿磨黏土水泥浆材,进行超细水泥、湿磨细水泥和湿磨黏土水泥在不同灌浆工艺下的室内对比试验,验证浆材可灌性能,得到云南红河州全风化花岗岩地层可灌性材料等级划分表。研究结果表明:原浆比重1.15,1.20,水固比0.6,1.0及1.2的湿磨黏土水泥浆材,平均粒径为4.5μm;析水率为0%~2%,稳定性好;凝结时间及流动度随水固比均在一定范围内可调;结石体28 d抗压强度可达5.0~21.7 MPa,满足一般灌浆加固要求。研究成果对指导现场施工及类似工程具有应用价值。

全风化花岗岩地层膨润土-超细水泥浆液滤失特性研究

针对全风化花岗岩地层注浆加固时,遇到微小孔隙时的浆液失水问题,开展不同膨润土-超细水泥浆液配方的滤失试验,并对滤失泥饼进行微观结构对比分析研究。结果表明:膨润土含量及其水化胶体的形态与分布决定浆液滤失性能;适量加入超细水泥,增加细颗粒含量,胶结体更易填充颗粒间隙,滤失量相比不加超细水泥试验组减小;超量加入超细水泥导致胶体被细颗粒包裹,则无法阻止失水,滤失量反而最大。采用有限元方法进行多孔介质内渗流的数值模拟研究,探究了胶体形态、分布对泥饼内渗流影响,发现分散块状和大、小孔隙状抗滤失性极差,完整膜状抗滤失性最佳。

全风化花岗岩地层特大断面隧道施工过程支护受力分析

地下工程的施工过程是一个几何形状逐步变化的不完整结构在时间和空间上承受不断变化的施工荷载的受力过程。本文以新考塘隧道出口扩大段特大跨度隧道工程为背景,通过数值模拟方法,对第1次初期支护、临时支护、第2次初期支护的受力随施工过程的变化规律进行了研究。研究结果表明:支护受力体现施工过程相关性,并不一定终态是最不利状态,具体到本工程,4部作业相对最危险,5部作业反倒改善了支护结构受力;从拆撑以后的双层初期支护受力来看,第2次初期支护是有效的,拆撑风险是可控的;最小安全系数的量值分布呈现"第2次初期支护>第1次初期支护>临时支护"的规律。

全风化花岗岩地层中高固相离析浆液灌浆机理研究

全风化花岗岩地层稳定性差、遇水易发生崩解,工程上使用常规材料防渗加固注浆时效果较差。针对这一情况,依托湖南省郴州市莽山水库防渗加固灌浆项目,通过自主设计的全风化花岗岩地层注浆室内模拟试验装置,进行模拟注浆试验,实现了浆液在整个注浆过程中的扩散情况模拟,对不同注浆压力、不同位置点所取试样开展单轴抗压、抗剪强度及渗透率测试试验,对不同注浆压力下完整结石体取样观察,研究以全风化花岗岩颗粒为配方主体材料的高固相离析浆液在全风化花岗岩地层的防渗加固效果及浆液扩散模式。结果表明:该浆液在全风化花岗岩地层扩散过程中经历了渗透扩散、挤密压缩、劈裂扩展三个阶段,是一种复合注浆形式;以全风化花岗岩颗粒为主体的高固相离析浆液在全风化花岗岩地层注浆中效果显著,随着注浆压力提升,单轴抗压强度显著提升为原土体的3.25~13.67倍,抗剪强度在不同法向压力情况下提升为原土体的1.63~2.69倍,渗透系数从10^(−4)cm/s下降至10^(−5)cm/s甚至10^(−6)cm/s。

莲株高速全风化花岗岩路基填料改良试验研究

为研究全风化花岗岩及其水泥改良土的工程特性,以莲株高速升级改造工程沿线的全风化花岗岩土样为基础,对掺加0%、4%、6%、8%这4种不同掺量的水泥进行改良,进行了全风化花岗岩改良土的界限含水率、击实、CBR、抗剪强度和刚度试验,分析其工程特性。试验结果表明:未改良的全风化花岗岩仅满足下路堤(93区)填筑的要求;经过水泥改良的全风化花岗岩,不同压实度下的CBR值均获得提升,经过4%水泥处理的改良土满足上路堤(94区)的填筑要求,经过8%水泥处理的改良土可以用于填筑路基的各个部位;改良土的粘聚力、内摩擦角、回弹模量随着水泥用量的增大而不断增大,但内摩擦角增加不明显;随着含水率的提高,改良土的粘聚力逐渐降低,内摩擦角和回弹模量则呈先提高后降低的趋势,且都在最佳含水率附近获得峰值。

富水全风化花岗岩隧道施工技术

(南)靖(龙)海高速湖山隧道进口浅埋段为富水全风化花岗岩,开挖变形大。本文对控制围岩变形的方法进行了研究。研究得出:富水全风化花岗岩自身强度低,采用降排水措施可有效降低围岩的含水率,提高全风化花岗岩强度;采用台阶法施工开挖宽度大,隧道极易塌方,改为CRD法施工缩小了开挖宽度,钢拱架很快能封闭成环,可有效控制隧道拱顶下沉,减少围岩变形。湖山隧道进口富水浅埋段采用降排水和CRD法施工后每月平均开挖26 m,未发生塌方现象,隧道施工顺利。