软硬不均地层沉管隧道碎石基床力学特性研究

为揭示软硬不均地层下沉管隧道碎石基床力学特性,通过有限元分析及理论计算,对沉管隧道纵横向地基沉降及刚度的分布规律、参数敏感性及结构纵向受力响应问题进行量化分析,结果表明:岩基段基底压力分布中间小两侧大,中间位置会出现脱空,软基段为两端小中间大,结构两端会出现脱空;岩基与软基的基底应力值较为接近,但地基刚度相差较大,岩基段为软基段的14倍;岩基段地基纵向刚度受垫层厚度、模量及预压荷载等参数影响变化大,应以岩基段垫层设计厚度作为全线的控制标准;软基段接头平均剪力约为岩基段的3倍;软硬不均地层沉管隧道碎石基床力学特性研究为沉管法隧道在复杂地质条件下推广应用提供了重要参考意义。

砂卵石地层矿山法隧道长管棚支护机理及应用

研究目的:砂卵石地层由于卵石强度高且颗粒分布无序,因此长管棚施工地层扰动大且支护效果难以保证,已成为制约隧道实际应用的一大瓶颈。本文以某轨道交通暗挖法车站为依托工程,采用理论分析、现场测试与数值模拟相结合的方法,对不同直径、不同环向间距条件下长管棚的支护效果进行了深入研究,以期揭示砂卵石地层矿山法隧道长管棚支护机理,提出最佳支护参数。研究结论:(1)砂卵石地层,暗挖隧道管棚超前支护条件下,地层沉降变形在向地表传递过程中,沿高度方向的折减率约为0.91 mm/m;(2)管棚超前支护效果对矿山法隧道工程安全具有决定性作用,须采取措施减小管棚施工扰动及相应地层变形;(3)根据单因素敏感性分析结果,地表沉降随管棚支护长度的增加而增大,随管棚环向间距的增大而增加,且基本呈正相关;(4)为有效控制地表沉降并提高工程经济效益,建议直径127 mm管棚环向间距宜为35 cm,支护长度宜为40 m;直径159 mm管棚建议环向间距宜为40 cm,支护长度宜为40 m;直径209 mm管棚建议环向间距宜为45 cm,支护长度宜为50 m;管棚直径与其最佳打设长度正相关;(5)本研究结论可为砂卵石地层矿山法隧道支护措施提供借鉴与参考。

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。

砂卵石地层大直径盾构施工的关键技术

[目的]总结分析砂卵石地层大直径盾构施工中盾构机选型、盾构始发与接收、盾构掘进姿态控制等施工关键技术,并提出具体的施工控制参数与施工控制措施,以减轻刀盘刀具磨损、降低地层损失、减小地层沉降变形。[方法]针对砂卵石地层结构松散、颗粒无胶结或弱胶结、颗粒粒径大、透水性强的工程结构特性,采用理论分析、现场监测等方法,从盾构机选型、盾构始发接收、盾构掘进姿态控制、盾构刀盘刀具的检测维修等方面深入分析砂卵石地层大直径盾构施工关键技术。[结果及结论]大直径盾构的刀盘开口率、刀盘刀具类型、渣土改良方案等应根据地层结构特性进行特殊设计,且有利于盾构排渣和超前切割;盾构井端头宜采取地层注浆加固、大管棚支护、施工降水等综合加固措施以保证大盾构始发或接收时地层的稳定;大直径盾构的掘进施工应重点控制刀盘转速、出渣量、出渣温度等参数,并应适当增大注浆量,提高渣土改良效果,避免过大超挖,保证地层损失处于合理范围内。采用上述施工参数与施工措施后,盾构掘进风险可控,施工质量与施工效率明显提升,同时大大降低了施工成本。

富水砂卵石地层的异型地连墙施工质量控制技术研究

地下连续墙的施工技术比较成熟,近年来在城市地铁车站的围护结构施工中应用较广。论文结合工程实例,针对富水砂卵石地层中异形槽段地连墙的工艺控制及可能存在的施工质量风险进行分析,并提出相应的质量防治措施,对类似工程施工有一定的指导意义。

高能级强夯在碎石土填海地基处理的应用

近几年国内强夯和强夯置换技术越来越多地应用于地基处理工程中,且有向高能级发展的趋势。本文研究辽宁省某碎石土填海地基处理中10000kN·m能级强夯、10000kN·m能级强夯置换、12000kN·m能级强夯以及15000kN·m能级强夯等地基处理施工过程和地基处理效果,提出在碎石土填海地区高能级强夯和强夯置换适宜的主夯点间距和单点夯击次数,以及地基处理效果,以期为类似工程提供相关经验。

渣土改良下盾构掘进富水砾砂地层响应研究

为解决土压平衡盾构在富水砾砂地层中掘进土舱保压难度较大的问题,需对盾构渣土进行改良,减小其渗透性,提升土舱保压效果。依托昆明地铁4号线小—火区间盾构隧道工程,采用数值模拟手段,结合现场监测数据,对渣土改良下盾构掘进富水砾砂地层响应特征进行研究。研究结果表明:1)随着改良渣土渗透性的降低,开挖面孔压逐渐增大,当土舱渣土渗透系数降至5×10^(-5)cm/s后,开挖面孔压接近原始孔压,表明改良渣土具有良好的止水性能;随着地下水位的升高,开挖面孔压逐渐增大,表明高水位对渣土止水效果的要求更高。2)小—火区间渣土渗透性较低,开挖面近似止水条件,盾构掘进过程中,开挖面附近会产生一定的超孔压,超孔压影响范围主要位于盾构前方1.5倍洞径,开挖面中心位移远小于失稳时的开挖面中心位移,开挖面稳定性较高。3)由于盾构渣土渗透性较低,盾构掘进会在周围形成较大的超孔压,同时渗透系数较小的渣土可以有效阻止开挖面前方地下水的自由渗流,提高开挖面的稳定性,减小地表沉降。4)随着地下水位的升高,地表沉降和地层超孔压有增大的趋势,维持开挖面所需支护应力迅速增加,水位高度对开挖面支护应力的影响十分明显。

碎石土地基中矩形桩水平承载特性及m值分析

为探究碎石土地基中桩身抗弯刚度对桩基水平承载特性及地基水平抗力系数的比例系数m值的影响,以桩身等截面积为基准,展开不同抗弯刚度矩形桩水平荷载作用下承载特性研究,并采用m法对其进行计算分析.试验结果表明:桩身位移衰减特征表现为刚性桩时,荷载传递深度是受载边长的8.3倍,表现为柔性桩时,荷载传递深度是受载边长的1.5倍;碎石土地基的m值可在32.9~58.7 MN/m^(4)范围内取值.桩身位移及弯矩的衰减规律表明,桩身抗弯刚度影响桩土荷载传递机理,刚性桩的荷载传递深度较柔性桩大,空间受力更为显著;通过m法计算得到的位移与实测位移吻合,表明m法可作为矩形桩位移计算的预测方法.

饱和砂砾土未冻水含量预测模型的适应性分析

依托北京地铁19号线草桥站—景风门站联络通道人工地层冻结工程,采用频域反射法得到了不同含泥量饱和砂砾土的冻结特征曲线,分析含泥量对未冻水含量的影响。讨论拟合参数对六种典型未冻水含量预测模型的影响,基于未冻水含量测试结果,开展饱和砂砾土未冻水含量预测模型的适应性分析。结果表明:饱和砂砾土冻结特征曲线随温度降低主要经历快速下降、缓慢下降和稳定三个阶段,含泥量提高引起剧烈相变区间增大,残余含水量明显提高;VG-Clapeyron模型对含泥量0、10%和20%饱和砂砾土均具有较好的适应性,且形式简单,推荐使用VG-Clapeyron模型预测饱和砂砾土未冻水含量随温度的变化规律。

高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基减振特性研究

基于2.5D有限元法基本原理,推导横观各向同性地基2.5D有限元控制方程,利用等代桩墙对水泥粉煤灰碎石(cement fly-ash gravel, CFG)桩桩土复合路基进行简化,建立高铁荷载下横观各向同性CFG桩桩土复合路基2.5D有限元分析模型。考虑不同车速,分析横观各向同性地基土体刚度比n对高铁荷载下地面振动的影响,研究CFG桩桩土复合路基的减振机理,探讨桩径、桩间距、面积置换率m对其减振特性的影响。结果表明:高铁荷载下地面振动随横观各向同性地基土体刚度比n的提高而减小;CFG桩能更多地将高铁运行引起的动荷载沿深度方向传导至复合路基深处,从而显著减小地面振动,且减振效果随与轨道中心距离逐渐增强;CFG桩桩土复合路基的减振效果随桩径增大或桩间距减小而增强,当桩径大于等于0.5 m或桩间距小于等于4倍桩径时,进一步增大桩径或缩短桩间距难以显著提高减振效果;振动衰减系数FVR随CFG桩桩土复合路基面积置换率m的增大而减小,当面积置换率m≥0.06时,继续增大面积置换率m对减振效果的影响较小。

沉管干振碎石桩对土层的挤密效应

探讨了沉管干振碎石桩对土层的加固效应 .通过在不同土质条件中对不同充盈系数的碎石桩在成桩过程中的孔压、侧向位移的量测以及碎石桩处理后对桩间土进行的标准贯入试验和瞬态瑞利波的检测 ,经过分析认为 :碎石桩的地基处理效果与土层性质关系很大 ,在粉土层中碎石桩处理效果明显 ,在粘性土中碎石桩处理后土体强度提高不大 ;充盈系数大的碎石桩对桩周土挤压明显 ;围压也是影响碎石桩处理效果的一个重要因素 ,因此在碎石桩地基处理中应综合考虑各种因素 。

德阳松柏村典型液化震害剖析

2008年5月12日中国发生的8.0级汶川大地震中,位于Ⅶ、Ⅷ度交接处的德阳松柏村液化破坏十分明显,喷砂类型丰富,液化伴随大量地裂缝,液化加震现象十分显著,具有典型研究价值。对该村进行了详细的现场测试并与以往液化震害进行了对比分析,结果表明:尽管松柏村地表主要喷出物是中砂和粗砂,但实际液化土与喷出物差别显著,主要为砂砾土液化;以往还没有提出过适于工程应用的砂砾土液化判别方法,而超重型动力触探(DPT)具有设备简单、经济实用、测试数据连续的优点,可作为砂砾土液化预测的核心指标;松柏村大量地裂缝现象不是由次断层造成而是由土层液化引起,而液化产生地裂缝的基本条件为地表较平坦(<3%)以及液化土层水平分布不均匀;液化减震的基本条件为上覆非液化层足够厚且较为密实,但定量评价方法还有待进一步研究。

碎石桩处理液化地基效果检测分析

采用碎石桩法处理液化地基土,对处理后的地基土进行了检测分析。采用重型动力触探试验(DPT)检测了桩身密实度和桩长,采用室内土工试验方法检测桩间土粘粒含量及桩体材料,利用标准贯入试验(SPT)检测桩间土的加固效果,并确定液化是否被消除,采用静力平板载荷试验(PLT)检测其处理后的复合地基土承载力是否满足设计要求。通过对检测结果的综合分析可知,碎石桩法可以处理液化地基土。本文可为其他相似工程设计、施工和检测提供参考。

碎石土斜坡土体水平抗力分布规律研究

斜坡上或临近斜坡顶部设置工程结构(桩基础)时,桩身变形将导致基桩对桩侧岩土体产生水平挤压作用,如果因桩身变形过大而导致桩前坡体失稳,即桩侧岩土体抗力弱化甚至消失,则会引发工程事故,土体抗力的实际分布规律并未探明。本文统计分析碎石土斜坡场地4根桩基(深入覆盖层)的水平静载荷试验数据,来分析同一坡度碎石土场地土体水平抗力沿深度的变化、土体抗力随桩身位移的变化特点,进而获得土体在不同抵抗变形阶段(弹性、塑性阶段)土体水平抗力分布的一般规律。

高速公路液化地基处理原则与方法

在大量现场试验基础上研究了高速公路液化地基处理的原则和方法 ,提出了适合于高速公路液化地基的处理措施原则 ,详细分析了强夯法和沉管干振碎石桩法的设计施工工艺和环境影响评价 ,并提出以SASW法为主、标准贯入试验控制的液化地基处理质量检验方法 ,在江苏省高速公路大面积施工实践中取得了成功。研究成果对类似工程有参考意义。

水下盾构隧道硬岩处理与对接技术

为了对盾构隧道(尤其是水下盾构隧道)施工中遇到的特殊地层的处理方法进行总结,特别是阐明水下盾构对接施工的关键技术,以借类似工程参考。结合目前盾构隧道施工实践,分析在软硬不均地层、孤石地层、卵砾石地层中利用盾构法修建隧道的主要问题和困难,相应地提出了一些基本措施和技术对策。结合台山核电站取水隧洞(位于海域中)盾构施工中遇到的微风化花岗岩硬岩(最高强度达197 MPa)和球状风化孤石,提出了水下爆破法和冲击钻冲孔2种方法进行基岩突起和孤石处理,盾构顺利通过该基岩段,没有进行刀具更换。结合3次穿江越洋的狮子洋盾构隧道的水下对接(国内首次)问题,分析总结了"相向掘进、地中对接、洞内解体"的关键技术,对接非常成功,对接点的围岩相对稳定,精度符合要求。

混凝土芯砂石桩复合地基加固堤防软基试验研究

介绍了一种新型的地基处理方法——混凝土芯砂石桩复合地基法及其在水利防洪堤软基加固工程中的应用情况。通过现场原位观测和试验,研究了混凝土芯砂石桩复合地基固结变形、孔压消散、桩土应力分担及承载力特性,结果表明混凝土芯砂石桩强度高,排水固结能力强,能迅速提高桩间土强度和承载力,应用于水利堤防工程既能控制堤防深厚软基的工后沉降,又能提高堤防边坡的稳定性,推广应用前景良好。

离心模型试验在碎石桩处理红层松软土地基沉降中的研究

离心模型中的固结时间是原型固结时间的1/n2,能够在较短的时间内模拟软土地基的长期沉降。为了准确地预测软基的沉降规律,论证软基处理的可行性,因此在简化软土地基模型中,通过在预成孔中放入细砂模拟碎石桩,同时通过离心机的高速旋转,对原模型施以ng加速度,使地基在较短的时间固结.通过测量地基变形,可以很好地预测到地基的施工期和工后沉降与时间的关系。

碎石桩复合地基承载力可靠性分析

运用结构可靠度理论,借助无量纲模式对34组碎石桩复合地基承载力试验数据进行了可靠性分析,并对影响可靠性指标的因素及可靠性指标与安全系数之间的关系作了进一步研究,得出了一些有意义的结论,可为评价工程中常用的复合地基承载力面积加权公式的可靠性提供参考。

路堤荷载下碎石桩复合地基沉降分析

基于路堤荷载下碎石桩复合地基的竖向与径向变形特征,采用更为合适的桩周竖向位移模式与径向位移模式,推导出桩侧摩阻力分布的解析解,然后通过典型单元体的受力分析,给出一种路堤荷载下碎石桩复合地基加固区压缩变形的分析计算方法。该方法不仅能反映出桩间土的相互作用和桩侧摩阻力分布存在中性点的特性,而且考虑了桩体鼓胀变形对复合地基沉降的影响。最后,结合工程实例的对比分析结果表明,本文方法计算结果相比复合模量法及不考虑桩体鼓胀变形的方法更接近实测值,表明了本文方法的合理与可行性。