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。

隧道全风化花岗岩压密特性的室内试验与数学模型研究

选取工程中遇到的典型地层作为实验土样,在12%~32%含水率条件下分别进行侧限压缩试验,得到不同含水率条件下的原状土固结时的应力-应变曲线;借助Origin数据分析软件,使用数据拟合方式建立了可描述全风化花岗岩非线性压密过程的数学模型,定量研究了全风化花岗岩在常规注浆压力(0~4 MPa)下的压密特性。

边坡全风化花岗岩抗剪强度的浸水时间效应研究

为了揭示公路边坡工程中全风化花岗岩工程特性的演变规律,对原状全风化花岗岩试样开展力学测试和微观分析,通过开展不同浸水时间(0 h~180 h)过程中的三轴抗剪强度测试,获得三轴应力条件下的应力与应变的关系,分析全风化花岗岩抗剪强度指标特点,结合微观图像揭示全风化花岗岩微结构损伤机理。结果表明:在4种围压条件下,试验测得的全风化花岗岩应力-应变关系均为硬化曲线特征,峰值强度随浸水时间推移而减损;对比不同浸水时程下的抗剪强度指标,发现全风化花岗岩软化程度随浸水时间增长有明显升高趋势,强度软化变量与浸水时间呈对数函数关系;微观图像表明岩土颗粒在浸水过程中逐渐松散化,微孔隙逐渐连通,强度因此发生衰减。

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。

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。

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。

强风化花岗岩弹塑性本构模型研究(Ⅰ):理论模型及参数反演

厦门翔安隧道是国内修建的第一条海底隧道,其相关勘察、设计以及施工经验和工程总结材料将对国内其他海底隧道的建设具有十分重要的借鉴作用。与山岭隧道相比,需要解决的岩体力学与隧道工程结构设计等方面的问题不尽相同,存在不少现行规范未能涵盖而又亟待在设计中予以明确回答的问题。根据厦门翔安海底隧道风化槽强风化花岗岩的室内应力-渗流耦合试验成果,建立了强风化花岗岩的应变硬化的弹塑性模型和黏聚力演化方程,通过反演确定了模型的力学参数。研究表明,提出的应变硬化的弹塑性模型能合理地反映强风化花岗岩的力学特性,其成果具有很好的推广应用价值。

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。

强风化花岗岩隧道水平旋喷桩预加固效果分析

福州市湖东东路隧道暗挖段穿越砂土状强风化花岗岩地层,地表沉降控制要求高,设计采用水平旋喷桩预加固辅助措施。为指导实际施工、确定施工的监测重点,文章采用三维弹塑性有限元方法,对水平旋喷预加固效果及隧道结构体系位移变化规律进行了研究。结果表明,与无旋喷桩加固工况相比,采用旋喷桩加固后,隧道拱顶的最终沉降值减少了63.45%,掌子面的最终纵向位移值减少了69.6%,掌子面的塑形应变区范围也明显减小。水平旋喷桩预加固措施能够有效地控制变形,加固效果十分明显。

风化岩地基大直径长螺旋钻孔灌注桩承载性状试验研究

基于风化岩基中3根大直径长螺旋钻孔灌注桩的单桩竖向抗压静载荷试验以及桩身应力测试结果,探讨大直径嵌岩灌注桩承载机制与变形特性。研究结果表明:3根试桩的荷载(Q)-位移(s)曲线呈缓变-陡降型,桩顶沉降较大,均超过80 mm,单桩竖向极限承载力均未达到设计要求;桩顶残余沉降量达92.0%～95.1%,桩顶回弹率达4.9%～8.0%,桩的弹性工作性状不明显,表现出端承摩擦桩的特性;在本试验条件下,桩侧极限摩阻力与JGJ94—2008"建筑桩基技术规范"推荐值相比,桩侧极限摩阻力在松散的粉细砂、稍密的中粗砂、可塑—硬塑的黏性土、全风化硬岩以及强风化硬岩中有所降低,仅在稍密—中密、中密状态的中粗砂有所提高,且提高幅度较大,因此,在类似岩土层中要慎用长螺旋钻孔灌注桩;3根桩的桩侧尺寸效应系数与JGJ 94—2008"建筑桩基技术规范"推荐值相比,在嵌岩段降低17.0%～74.0%,在非嵌岩段中,砂土、碎石类土中提高20.0%～126.0%,而在黏性土中降低7.0%～43.0%。

厦门地区砂砾状强风化花岗岩强度与变形特征试验

目的研究砂砾状强风化花岗岩的特殊工程特征，合理确定砂砾状强风化花岗岩承载力和变形指标的大小．方法通过对厦门地区的砂砾状强风化花岗岩进行现场载荷试验、旁压试验与标准贯入试验的对比研究，探讨了承载力和变形模量与标准贯入试验之间的对应关系，建立了砂砾状强风化花岗岩地基土承载力和变形模量与常规原位测试标准贯入试验击数的定量模型，确定了有关模型的参数．结果砂砾状强风化花岗岩地基承载力特征值宜采用标准贯入试验的实测值与地基承载力特征值的对应关系的相关公式确定，试验结果其承载力特征值fak均大于600kPa，地基承载力提高20％以上；变形模量在30～50MPa，而过去提供的变形模量均大于50MPa，工程设计时需引起重视．结论确定砂砾状强风化花岗岩地基承载力和变形模量的方法是可行的．

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。

珠江口强风化地层长大钢管桩承载性能试验研究

结合港珠澳大桥桥梁试桩工程,采用高应变法和静载法进行2根大直径开口钢管桩的竖向承载性能现场试验。钢管桩桩端在不同标高时进行了多次高应变试验,在打到设计标高后进行了锚桩反力架法静载试验。试验结果表明,大直径开口钢管桩采用适当的锤击设备,桩端能沉入强风化岩层,且桩身能保持完整状态。试桩在岩石风化程度、岩石强度等方面差异较小。2根高应变测试结果相差不大,与锚桩反力架法静载试验结果接近但仍存在一定差异,说明在工程实践中采用高应变法对长大钢管桩的承载力进行测试可行,但仍要重视锚桩反力架法静载试验结果与高应变法结果的对比分析。按规范推荐的桩端土塞效应系数计算公式计算得到的桩端土塞效应系数与实测值存在一定的偏差,因此进行桩端土塞效应系数的计算时,应注意对计算结果和计算方法的选取。

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。

大管径定向钻穿越强风化花岗岩设计施工探讨

某天然气管道在福建漳州采用水平定向钻穿越龙津溪,穿越管径1 016 m m,穿越地层以全、强风化花岗岩为主,且存在球状风化体。阐述了管道定向钻穿越龙津溪设计及施工中的难点,提出了施工风险控制对策。对整个施工过程中包括导向孔、扩孔、回拖等阶段中所采取的导向孔多次试穿、5级扩孔控制钻机扭矩、控制泥浆压力及流量等措施进行了论述,同时介绍了对防腐层损伤管段的处理。最后针对类似地层定向钻穿越施工给出了建议。

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。