Frost heave control of fine round gravel fillings in deep seasonal frozen regions

Fine round gravel soil is widely employed in the subgrade of high and thawing. The lower the fines content in fine round gravel soil, but compaction difficulty increases. This study is to obtain the speed railways in cold regions to prevent frost heaving the smaller the quantities of frost heaving and thawing, optimum fines content and limited frost heaving and thawing. The fine round gravel soil filling （FRGSF） used in the Harbin-Qiqihaer Passenger Dedicated Line is taken as the study object. Influence of fines content on optimum water content, maximum dry density and frost heaving properties of FRGSF were studied by means of compaction and frost heaving tests. Results show that the maximum dry density of the FRGSF increases first and then decreases with an increase of fines content, namely there is an optimum fines content for easy compaction. The method of surface-vibratory instrument is fit for coarse-grained soils, and wet state of coarse-grained soil is in favor of compaction. Considering the relationship of fines content with maximum dry density and the frost heaving ratio of FRGSF, the fines content should be limited to within the range of 9%-10%, so that the frost heaving ratio is less than 1%, and the FRGSF is easily compacted. Water supply is proved to be an important factor influencing the amount of frost heaving of FRGSF. We also conclude that in the field, it is imperative to control waterproofing and drainage measures.

地铁循环荷载下黏土污染圆砾的大型动三轴试验及动力特性研究

为揭示地铁循环荷载作用下受黏土污染圆砾的长期动力特性,利用GDS大型三轴循环试验系统,开展了一系列饱和不排水动三轴试验,分析了不同围压及动应力幅值下黏土污染水平(clay fouling level,VCI)对圆砾长期动力特性的影响。试验结果表明:随着VCI的增加,试样的累积塑性应变呈先增后减的趋势,污染黏土由润滑作用转变为填充作用,围压为100 kPa时,界限VCI=30%,围压为200 kPa、300 kPa时,界限VCI=20%;VCI对浅埋地铁隧道(σ_(3)=100 kPa)影响较大,威胁行车安全,而对深埋地铁隧道(σ_(3)=200 kPa、300 kPa)影响较小,地铁运行相对安全;随VCI的增加,试样的弹性应变和动孔压比先增大后减小,而回弹模量则先减小后增大,但三者的变化趋势均随围压的降低及动应力幅值的增大愈发明显。研究成果可为地铁路基结构设计及其工后沉降预估提供参考。

南宁盆地特殊地层静压随钻跟管桩承载特性现场试验及数值模拟研究

随钻跟管桩(简称DPC桩)是一种钻孔-沉桩-排土同步进行的无泥浆排放的节能环保型大直径新型非挤土PHC管桩。为探究随钻跟管桩在南宁盆地特殊地层的适应性及承载特性,开展了现场原位试验、数值模拟分析,分析了这种新桩型的承载性能优势、桩侧摩阻力分布特征、荷载传递特性。得出如下结论:原位静载试验中,各试验桩荷载-沉降曲线呈缓变型,且承载性能均满足设计要求,桩身回弹率较高,各试验桩仍具有较大的承载潜力;桩身轴力沿桩身近似呈线性递减,桩端荷载约占桩顶荷载的20%~30%,桩侧摩阻力分担了70%~80%的桩顶荷载;桩侧摩阻力沿桩身深度分布均表现出了两头小、中间大的规律,随着荷载增加,桩侧摩阻力逐渐下移。可见,该桩型在南宁盆地特殊地层具有良好的适应性。

基于原位测试的圆砾层地基工程性质分析方法

本文对天水冲洪积圆砾层进行了多组平板载荷试验,特别针对钎探数据显示工程性质较好与较差的点进行了对比试验,总体表现为圆砾层最终沉降量较小,经分析,试验曲线不完整,未能反映出极限状态,采用该曲线确定的地基承载力偏小,圆砾层工程性质未能有效发挥。采用双曲线切线模量法计算后的p-s曲线更加完整,能较准确判断出极限承载力pu,经计算,钎探击数较小的试验点pu也能达到700 kPa,钎探击数较大的试验点pu可以达到1400 kPa,这主要与土的结构特征有关,实际开挖剖面后证明了这一点。另外,采用切线模量法计算出的实际基础尺寸下荷载沉降p-s曲线与监测数据吻合度高,说明该分析方法可靠,该分析方法确定圆砾层地基承载力及最终沉降量准确且高效。

基于动静比对试验的圆砾持力层预应力管桩选型分析

根据某工地4根不同桩径预应力管桩在沉桩后不同间歇时间的高应变和静载试验结果,分析高应变法与静载试验的机理差异,指出由于圆砾层的多成分颗粒结构,桩端阻力的发挥存在明显的“尺寸效应”,应谨慎对待大直径管桩高应变法的检测结果,为提高基桩承载力、降低单位承载力成本,宜优先选用大直径管桩。

圆砾地层近距离多线叠交盾构隧道施工顺序分析

城市轨道交通网络化发展,不可避免地形成多线叠交施工,影响既有隧道运营。昆明地铁4,5号线在圆砾地层中的盾构施工,与上部既有地铁2号线形成国内罕见的3层6线隧道近距离叠交工况,以此为背景采用三维有限元方法对新建隧道群正交下穿的盾构施工过程进行了动态化模拟,对比分析了圆砾地层中新建隧道群在不同开挖顺序下地表沉降变化规律、新建隧道群对既有隧道的变形和应力、应变影响。结果表明,新建隧道群在不同施工顺序下对地表沉降、既有隧道沉降、弯矩及应力、应变均有显著影响;新建隧道群对地表沉降和既有隧道沉降变化具有一般规律性;不同施工顺序下对周边土体及既有隧道的影响峰值基本位于同一位置;对比3种施工顺序,下部隧道先施工对地表和既有隧道的影响较小。

圆砾地层高承载力静钻根植桩设计与施工技术

以软土地层作为持力层的静钻根植桩施工通过钻孔、扩孔、注浆、植入桩基等工序,过程中控制好桩长及桩顶标高即可,施工比较容易。但软土地层的根植桩承载力特征值一般不超过4000kN。随着静钻根植桩应用范围的扩大,承载力要求的提高,以软土地层作为持力层已不满足高承载力的要求。以圆砾为持力层设计的高承载力静钻根植桩基础,通过钻孔、扩孔、注浆、植入桩基、施加配重进行抬机等施工工序,再通过试桩静载、抗拔试验等,结果表明依然可以满足较高的承载力要求,并且桩身完整性较好。即使桩端未达到设计持力层深度,桩顶超高的情况下,通过桩端注浆将桩端圆砾混合搅拌,形成高密度、高强度持力层,在施工过程中增加配重进行抬机工序并经过试验,结果依旧能满足承载力要求。

圆砾泥岩复合地层泥水盾构下穿房屋沉降控制技术研究

圆砾泥岩复合地层中盾构微扰动施工控制是岩土工程实践中面临的难题。南宁地铁1号线盾构下穿友爱居民小组面临圆砾与泥岩复合地层的挑战,首先对泥水盾构泥浆性能指标进行优化,采用现场试验确定了富水圆砾地层袖阀管注浆加固浆液配合比;利用自动化监测系统对盾构下穿房屋的沉降进行实时监控,并借助及时通讯工具实现穿越施工中信息化施工;定义圆砾泥岩复合地层盾构开挖面内泥岩高度与盾构机刀盘直径的比值为复合比λ,分析掘进参数平均值随λ的变化规律。通过现场实测结果表明:袖阀管注浆能够有效的控制建筑物沉降,自动化监测能够实时反映盾构推进导致房屋变形,为施工反馈控制提供依据,泥水盾构在圆砾泥岩复合地层中会遇到开挖仓压力波动过大,刀盘扭矩、推力增大,贯入度降低等现象。当λ≤0.15上述现象基本不发生;当0.15≤λ<0.6时,参数平均值波动最剧烈,对沉降控制十分不利;当λ≥0.6时,扭矩和总推力进一步增大,但开挖仓压力波动情况稍弱而贯入度会进一步降低。要以盾构开挖仓压力控制为指标而非追求推进速度,提高转速、降低泥浆黏度是减少参数波动的有效手段。

富水圆砾地层盾构隧道联络通道加固技术研究

联络通道施工是盾构隧道施工中的事故多发阶段,选择合理的土体加固方式提高周边土体的稳定性是保证联络通道施工安全的关键环节。本文介绍了联络通道常见的施工方法和加固方式,并针对南宁市富水圆砾地层特性,结合南宁地铁2号线三苏区间联络通道的施工,对适应该地层的盾构隧道联络通道加固工法进行比选分析,最终采用地下连续墙加膏浆注浆技术进行预加固处理。通过对加固后的地层沉降变形、地下水位和联络通道净空收敛等实测数据的分析,验证了地下连续墙加膏浆注浆对圆砾地层注浆加固的可靠性,为今后富水圆砾地层盾构隧道联络通道施工提供了一定的参考。

富水圆砾地层土压平衡盾构掘进参数优化研究

如今盾构法施工在地铁建设中已得到广泛应用,砂卵石、软土等地层的盾构施工技术日趋成熟,而富水圆砾地层的盾构施工技术研究较匮乏。本文依托南宁轨道交通2号线三十三中~苏卢站盾构掘进区间,对富水圆砾地层段和圆砾泥岩复合地层段土压平衡盾构掘进参数进行对比分析,并对圆砾地层土仓压力取值范围的计算方法进行讨论。研究结果表明,圆砾地层掘进参数波动幅度较小,其中,盾构推力、刀盘扭矩、注浆压力三者变化趋势存在相似规律,土仓压力则有所增长。复合地层中掘进参数中盾构推力、刀盘扭矩、注浆压力波动幅度更明显,但土仓压力基本保持稳定。采用Terzaghi松动土压力和静止土压力计算值作为圆砾地层土仓压力取值范围更为合理。三苏区间采用的掘进参数对地表沉降基本控制在5mm以内,对圆砾地层盾构施工具有借鉴意义。

细粒含量对粗粒土冻胀特性影响的试验研究

为了得到同时满足冻胀率和击实效果的最大细粒土含量,通过葡氏击实和冻胀试验,研究了不同细粒土含量、不同干密度条件下细圆砾土填料的冻胀特性。研究结果表明,9%细粒土含量下细圆砾土试样的压实效果最好;细圆砾土试样的冻结过程可以划分为快速冻结区、过渡区、似稳定区和稳定区;细粒土含量低于10%时,细圆砾土属于弱冻胀填料;同时满足冻胀率和压实效果的最大细粒土含量为9%;细粒土含量相同时,细圆砾土试样的冻胀率随干密度的增加,先增大而后减小,即存在一个最不利干密度;冻结48 h后,细圆砾土试样冻土段的含水率均大于初始含水率,其不同位置含水率分布曲线呈S型,且随着细粒土含量的增加逐渐呈现倒三角形分布;细圆砾土试样干密度的增大有效地阻断了水分迁移路径。

人工冻结法在圆砾地层地铁联络通道施工中的应用

南宁地铁3号线金琅区间联络通道所处地层主要为圆砾,其自稳能力差,易发生涌水冒砂、围岩扰动过大而使隧道变形的情况,设计采用人工冻结法施工。文章详细介绍了冻结过程中冻结孔布设、冻结参数选取以及土体在自然解冻后的融沉控制注浆参数优化等工艺。在积极冻结施工过程着重对盐水去回路温度、土体温度、泄压孔孔压进行分析,总结出土体温度变化、冻结壁形成的规律,准确判断通道开挖的时机,并针对联络通道冻结施工存在的问题提出了具体的对策措施。人工冻结法在该区间隧道富水圆砾层中的成功应用,可为其它类似工程提供参考。

圆砾层地铁车站深基坑变形特征三维数值分析

以南宁轨道交通一号线广西大学站基坑工程为背景,应用FLAC3D数值计算软件对基坑开挖的全过程进行模拟分析。通过对比计算结果和监测数据,总结了圆砾层中地铁车站深基坑的连续墙水平变形及周围地表沉降变形特征。分析结果表明:基坑开挖对周围土体的影响范围约为4H(H为基坑开挖深度),总体沉降值比较小,产生最大沉降值的位置距离基坑边缘约0.6H;基坑开挖对周围环境的主要影响区为2H,次要影响区为2～4H。数值模拟结果还表明:对于埋藏有深厚圆砾层的地区,Mohr-Coulomb模型适于预估3H范围内的土体沉降,在此范围之外,地表沉降很难收敛,计算结果与实测值误差较大。

野外露头砾石圆度测量方法的探究——以巢湖二叠系栖霞组为例

形状是所有物体包括砾石的基本属性,而圆度作为形状的三要素之一,能够反映砾石的搬运历史,从它被提出以来一直受到沉积学研究者的关注。但是对于野外露头剖面中砾石圆度的确定,在方法学上长期以来并没有明显的进展。以巢湖二叠系栖霞组臭灰岩段发育的砾石为例,通过野外获取数字图像并结合室内计算机软件处理,尝试如何比较准确的获得野外露头上砾石圆度数据,该方法不仅很好的提高了工作效率,而且也能够获得由于野外地形原因不可直接测量的砾石的圆度。另外,我们将这种思路进一步扩展,运用于砾石和基质相对含量的求解中。因此,我们的工作为砾石圆度的定量研究提供一种新的方法和思路。

富水圆砾层地铁车站深基坑周边土体防渗加固技术

针对富水圆砾地质条件下,土体注浆加固效果较差、造价较高的问题,采用声纳渗流检测技术,通过测量地下水流速、流向、流量和渗透系数等数据,利用三维可视化图像确定渗漏通道指导施工,采取有针对性的防渗加固土体措施。同时结合土层特性,调整袖阀管注浆成分和灌浆长度,实现精准加固。

哈齐客专细圆砾土冻结温度测试分析

以哈齐客运专线细圆砾土路基填料为研究对象,通过自制冻结温度试验装置测定了细圆砾土冷却与冻结过程及不同细颗粒含量下细圆砾土的冻结温度,分析了细圆砾土冻结温度随细颗粒含量的变化规律。试验结果表明:粗颗粒土的冷却与冻结过程和细粒土的类似,同样存在过冷、结晶和冻结稳定三个阶段;土样在最优含水率条件下,不同细颗粒含量的细圆砾土冻结温度随着细颗粒含量的增加而降低。

细砂填料改良技术的试验研究

秦-沈客运专线某标段的路基填料由洁净、均匀而级配不良的细砂组成,为满足《秦-沈线铁路路基施工技术细则》[1]的质量要求,施工单位在对该填料进行大量的改良对比试验基础上,探索出了经济合理的细砂改良技术方案,按此配方及施工工艺完成了数百万方的路基施工填筑任务,为细砂改良积累了大量的技术数据和宝贵经验。通过对细砂填料改良的试验研究,发现了文献[1]的某些规定和检测指标尚须进一步商榷和改进。笔者从理论和实践上对匀粒细砂改良的必要性、文献[1]双指标控制标准等问题提出了质疑,揭示和阐述了匀粒细砂K30值偏小的内在原因和填料强度随填筑深度的变化规律。

兰新第二双线戈壁土路基填料填筑试验研究

在兰新铁路第二双线某试验段分别采用重锤夯实、冲击碾压和重型碾压处理的地基上,进行以戈壁细圆砾土为填料的现场路基填筑压实试验研究。研究结果表明,采用戈壁细圆砾土作为填料时,填料的粒径应在6cm及以下,并采用取土场挖坑灌水渗透方法进行填料拌水施工;填筑的松铺系数为1.1,基床底层和基床以下路堤的虚铺厚度分别为35和40cm,最优含水率为3%,最佳碾压方式为静压1遍、强振3遍、弱振2遍、再静压2遍;为加快路基压实质量的检测速度,建议现场检测压实质量以地基系数K30和压实度K或孔隙率n为主控指标,且基床以下路堤的孔隙率n≤23%,基床底层路堤的孔隙率n≤21%;用3种地基处理方法处理后的路基经堆载预压,其沉降稳定较快,工后沉降均满足铺设无砟轨道的设计标准。

岩浆岩砾石磨圆度地质意义的研究

定量地质学的兴起促进了地球科学的快速发展,但是国内外对砾石磨圆度与搬运距离之间定量关系的研究长期以来没有明显的进展。本次研究通过对永定河、碓臼峪、滦河和大石河四条河流进行系统的野外考察,从河流的出山口开始向下游设定考察点,详细描述各考察点砾石的磨圆度、粒度特征并进行统计分析,对岩浆岩砾石磨圆度与搬运距离的定量关系以及磨圆度的影响因素进行了研究。研究发现,岩浆岩砾石的磨圆度随着搬运距离的增大而变好,在搬运的初期变化最快,而后逐渐缓慢下来,最终磨圆度趋于稳定。岩浆岩砾石由棱角状变为次棱角状一般需要搬运3~6 km,由次棱角状变为次圆状一般要搬运12~21 km,圆状砾石大量出现至少要搬运22~31 km。砾石的磨圆度受搬运距离、母岩成分、粒度和破碎作用的影响。棱角状、次棱角状砾石容易被磨蚀,在搬运初期转化为次圆状、圆状,而圆状砾石不易磨蚀达到极圆状;岩浆岩砾石磨圆速度比石英快,比石灰岩慢;相同母岩成分的砾石,粗粒砾石比细粒砾石磨圆快;破碎作用则会降低砾石的磨圆度,使部分砾石呈现出与搬运距离不协调的磨圆特征。

圆砾-泥岩组合地层坑中坑开挖对双排桩的影响

为研究双排桩在南宁圆砾-泥岩组合地层中的支护特性,以南宁地铁4号线某深基坑工程为依托,运用ABAQUS有限元软件和现场监测数据进行分析,得出双排桩在该地层有较好适用性的结论。然后在此基础上,进一步探讨坑趾系数、深度比在影响阈值左右范围变化以及不同土体强度弱化百分比的工况下,坑中坑开挖对双排桩的影响。结果表明各因素对双排桩支护效果的影响强弱依次为土体强度弱化百分比、坑趾系数、深度比;并提出以双排桩的最大侧移增长百分比是否>20%作为依据,初步评价内坑开挖对基坑安全稳定性的影响程度;最后通过分析各参数对应工况下基坑破坏的模式和原因,针对性地给出了相应的解决措施。