宜巴高速公路三里花岩堆治理方案优化研究

在岩堆边坡治理方案评价指标中,有的为确定的数值,有的为语言评价信息,在决策过程中,对语言评价指标处理是个难点,为此,提出一种基于二元语义的岩堆边坡治理多属性决策方法。该法采用二元语义概念对语言评价信息进行处理与计算,通过计算每个治理方案对正、负理想治理方案的语义灰色关联度,最终确定最优岩堆边坡治理方案。该法具有对语言信息处理较准确的特点,较好地克服了以往对语言信息评价指标处理存在的不足。以宜巴高速公路三里花岩堆边坡治理方案决策为例,详细分析了该方法的实际应用。

砂岩隧道洞渣集料在宜巴高速公路中的应用

为探讨宜巴太阳岭砂岩洞渣用作混凝土集料的可行性,对母岩抗压饱和强度、物理化学成分、碱活性进行分析,采用简化砂、石联产工艺生产出砂岩碎石、机制砂并对其基本技术指标进行检测。研究表明,该砂岩洞渣为硬质砂岩,加工的碎石、机制砂可满足混凝土集料技术指标要求。以宜巴高速公路为依托,成功地将砂岩集料配制的混凝土应用于隧道二衬与桥梁桩基、墩柱。

宜巴高速公路“灰包石”的研究与工程对策

宜巴高速公路存在着一种俗称为“灰包石”的含石膏质岩的不良特殊岩土体，对高速公路的建设和运营有重大影响。通过对工程沿线灰包石成因分布的调查、理化特性及破坏机理的分析，结合国内同类项目的工程病害现状，提出了宜巴高速公路灰包石工程治理对策及进一步研究的方向。

宜巴高速公路库岸稳定分析

宜巴高速公路部分路段沿三峡库区支流香溪河布置，随着库水位的涨落等复杂水动力条件的变化，库岸沿线水文环境将发生重大改变，引发新一轮库岸再造问题。文中通过对沿线库岸地形地貌和水文现状的调查，提出了基本的库岸再造机理及进一步深入研究的设想。

基于多源数据的公路边坡稳定远程实时监测系统设计

针对传统边坡监测方法测量精度低、监测参数类型单一及自动化程度低等问题,提出了基于GPS技术的多源监测方法.首先建立现场监测单元,实时获取多维参数;然后利用GPRS无线通信技术建立数据通信单元,实现现场监测数据的远程自动化传输;最后利用计算机技术构建监测预警系统,实现监测数据存储、分析及灾害预警的功能,达到了监测的实时、自动化、全天候等要求.该系统能及时预测边坡地质灾害,发布预警信息,以减少人员与财产损失.

宜巴高速公路三里花岩堆形成机理与破坏模式研究

宜巴高速公路沿线穿越多达几十处地质条件复杂的岩堆,给宜巴高速公路的建设和运营提出了严峻的考验。为此,以宜巴高速公路典型的三里花岩堆为研究对象,从地层岩性、岩堆岸坡、气候变化和其他各种因素的综合影响作用,对岩堆形成机理与破坏模式进行深入的研究。三里花岩堆的形成是由于第四纪新构造运动使地壳大面积的强烈抬升,造成河流的剧烈下切,使山谷高差达数百米,自然山坡出现临空面产生的,在其形成过程中,内动力作用引起了地形地貌的差异并为岩堆的形成提供了物质基础,外动力作用则进一步改造了岩堆的地表形态,造成岩堆的地质结构发生变化。三里花岩堆存在浅层失稳(或局部失稳)和深层失稳(或整体失稳)两种可能的破坏模式。这些研究结论为宜巴高速公路岩堆的稳定性评价、治理措施设计与施工提供了重要依据。

宜巴高速公路边坡安全监控工程实践

边坡灾害在山区高速公路工程施工过程中经常发生,既会造成经济损失,也会给工程施工安全和工期带来较大影响。结合湖北宜巴高速公路边坡安全监控工程实践,介绍了针对高速公路施工期间边坡安全监控的工作内容、技术方法以及对工程建设的指导意义。在边坡稳定性动态分类与评估的基础上,结合施工期间的巡查、优化,并对高危边坡进行设站监测,为路基边坡在施工期间的稳定性提供分析和预警资料,并及时做出较为准确的判断;设站监测成果也为边坡治理方案的制定及其比选提供重要依据,值得其它类似工程借鉴。

高速公路边缘率标线时间频率及角度与减速效果关系

为了研究边缘率标线的时间频率及角度对行车减速的影响,选择30°,45°,135°和150°开展路上试验实证研究,对试验数据进行有无对比分析和有重复双因素方差分析。结果表明:4组试验中,角度布置值为150°时,驾驶人减速效果最明显,使得平均车速、85%位车速、车速标准差分别降低7.68,10.14,1.58km·h-1,驾驶人采取减速行为强度最大,减速度区间为[-0.25,-0.49]m·s-2;角度值越大减速效果越明显,时间频率越大减速效果越明显;时间频率与边缘率标线角度对减速效果的影响存在协同交互作用。

硫酸环境作用下粉煤灰混凝土性能劣化时变规律

为了评价硫酸腐蚀对粉煤灰混凝土的性能劣化程度,研究了粉煤灰掺量(0%、20%、30%、40%)、酸液pH值(2、4)与干湿循环腐蚀对混凝土质量损失、抗压强度以及酸性化腐蚀深度的影响。通过回归分析,建立了质量损失与强度变化规律演化方程,基于Fick第一定律,求解了酸性化速度系数。结果表明:掺入20%粉煤灰的混凝土抗硫酸腐蚀性能最佳;混凝土性能的劣化随着腐蚀龄期的延长、pH值的降低而增大,硫酸—干湿循环耦合腐蚀对混凝土性能的劣化程度高于硫酸溶液浸泡腐蚀;硫酸环境下混凝土质量损失与强度变化规律的时变方程可用一元三次方程Δy=A0+A1t+A2t2+A3t3进行表征;酸性化速度系数K与粉煤灰掺量、硫酸pH值呈指数关系。

峡口高地应力软岩隧道施工监测及支护对策研究

针对高应力软岩公路隧道的特点,对湖北宜巴高速公路峡口隧道开展了地应力测试、隧洞收敛下沉、接触应力、结构受力等项目的监测工作。地应力测试结果表明,虽然隧洞埋深不大,但由于构造应力的存在,仍属于高地应力区。施工监测结果表明,高应力软岩隧道变形与结构受力具有明显的时空效应,与开挖方式、工作面距离以及支护时机密切相关。由于隧洞围岩软弱破碎,加之处于高应力作用下,在工作面通过后,岩体产生持续性的流变变形,导致隧洞产生挤压大变形和结构受力的持续增加,达到支护结构强度极限,最终导致围岩失稳和支护体系的失效。基于上述研究成果,提出了相应的高应力软岩大变形支护设计对策。研究成果为高应力软岩隧道变形与结构受力的时空效应性提供了监测数据支持,为峡口隧道的施工和支护设计提供了依据,对我国西部其他高应力软岩公路隧道的建设具有借鉴意义。

基于动态权重的土质岸坡稳定性模糊评价方法

库岸边坡稳定性的快速评价对工程建设及灾害治理具有重要意义。针对传统综合评价法存在指标权重相对固定的不足,提出了一种基于动态权重的边坡稳定性综合评价方法。首先建立土质岸坡的多层次多指标稳定性评价体系,然后采用简单关联函数和层次分析法分别计算指标客观权重和主观权重,通过主客观综合赋权确定一个随指标取值变化的指标动态权重,最后引入可变模糊集理论提出基于动态权重的土质岸坡稳定性多级可变模糊评价方法。运用该方法分析了三峡库区周家坡滑坡在3种库水位下降速率时的稳定性,并采用极限平衡法验证了评价结果,实证研究表明动态权重法简便实用、科学合理,计算结果比传统的静态权重法更贴近工程实际。

巴东组紫红色泥质粉砂岩损伤特性三轴试验研究

以宜昌至巴东高速公路中典型的巴东组紫红色泥质粉砂岩为对象,对其进行三轴压缩试验。通过对三轴应力-应变全过程分析表明:岩石破坏的实质是原生节理裂隙的不断扩展、累积、劣化的过程,其应力应变过程可分为线性弹性段、屈服段、应变软化段以及塑性流动四个阶段。基于试验结果探讨了泥质粉砂岩的初始损伤特性,分析结果表明:泥质粉砂岩的初始损伤时的主应力差对数与围压呈线性关系。同时,假定岩石微元强度服从Weibull随机分布的特点,合理推导了岩石微元强度的参量,建立了反映岩石破裂全过程的损伤软化本构模型,分析了基于Weibull分布的损伤变量与主应力差的抛物线数学关系,并结合试验数据与模型数据进行对比,分析该损伤软化本构模型是合理的。

基于数值模拟技术的爆破动力荷载对边坡的稳定性影响研究

爆破作为一种外部的动力学荷载,对边坡的稳定性有着极为重要的影响。本文考虑爆破的地震效应,采用Ansys/Lesdyna动力有限元数值模拟方法研究爆破动力荷载强度,利用实测爆破监测数据对反演爆破动力荷载进行校正,并将校正后的爆破动力荷载强度作为建立的有限差分边坡数值模拟模型动力荷载边界,分析岩石边坡在爆破振动下的扰动作用,不同部位对振动速度、位移及其应力的响应特点。结果表明,采用动力有限元数值模拟法提出的边坡速度、位移、塑性区变化能比较真实地反映动力响应结果以及爆破振动的扰动作用。

弃渣场滑坡影响因素敏感性计算分析

结合典型弃渣场工程实例,引入正交试验设计和方差分析理论,基于Morgenstern-Price严格条分法对弃渣场滑坡影响因素敏感性进行了计算分析。结果表明:坡率、内聚力、内摩擦角对弃渣场坡体稳定性影响高度显著,而坡高、渣体容重、堆积位置下伏基岩倾角对弃渣场坡体稳定性影响较小;指出敏感性分析亦有其局限性,采用概率分析理论研究弃渣场滑坡影响因素将是今后的主要研究方向。

红层软岩泥化夹层土水特征曲线影响因素

为探讨红层软岩泥化夹层土水特性的变化规律及影响因素,采用体积压力板仪对不同初始状态的泥化夹层土进行试验研究。选取van Genuchten模型对试验结果进行拟合。试验结果表明:(1)初始含水质量分数大的试样,进气值、残余含水质量分数也大,进气值随初始含水质量分数变化敏感性在高干密度时明显降低;(2)初始干密度大的试样,进气值明显增大,这种变化幅度在低初始含水质量分数时更大。同时土水特征曲线斜率变得更缓,试样残余含水质量分数增高;(3)粗粒质量分数高的试样,进气值降低,持水能力增强,残余含水质量分数更低。

巴东组紫红色泥岩三轴压缩试验及本构模型研究

采用MTS压力试验系统对巴东组紫红色泥岩进行了4个不同级别围压的三轴压缩试验和单轴试验。得到了巴东组紫红色泥岩在这5个围压下的全应力-应变曲线。根据试验结果,把全应力-应变曲线分为4个主要阶段,并分析了屈服强度、峰值强度、残余强度随围压的变化规律,结果表明,它们与围压成线性增大关系,满足库伦-莫尔强度准则。同时,根据试验曲线,利用双线性-线性软化-残余理想塑性模型来模拟巴东组紫红色泥岩,并给出了每一段的本构方程,确定了相关参数,可供类似的工程参考。

酸性环境下混凝土寿命预测模型的建立及应用

采用模拟加速试验的方法,研究酸性腐蚀条件下混凝土性能劣化规律,旨在建立一个合理的酸性环境下混凝土寿命预测模型。预测酸性环境下混凝土寿命主要通过3种方式:1)根据灰色系统理论,利用GM(1,1)模型预测其强度变化规律;2)根据Arrhenius定理构建预测模型,利用试验强度变化数据预测混凝土寿命;3)通过研究酸性环境下混凝土中性化深度变化规律来达到辅助预测的效果。结果表明:根据灰色系统理论或Arrhenius定理构建的预测模型,对酸性环境下混凝土进行寿命预测的准确性较高;同时提出了结合中性化深度变化规律进行综合分析的设想。

咸池沟弃渣场渣体大型三轴试验研究

结合咸池沟弃渣场地质条件与现场工况,通过饱和试样大型三轴试验,分析了渣体材料在不同围压下应力—应变关系特性、变形特性以及抗剪强度特性。试验结果表明:该渣体材料不同于一般堆石料,其在轴向压力作用下无明显应变软化特性;随围压增大,渣体由剪胀逐渐过渡到剪缩,且在低围压下,渣体剪胀性在不同应力水平时表现不同;围压较低时,经典线性摩尔—库伦模型仍然适用于该渣体强度分析,但设计数据偏于保守;在高围压下应建立非线性强度模型。在试验分析和理论研究的基础上,认为有必要开展应力路径与应力历史对渣体材料力学特性影响的研究,为依托工程的设计及后期防护奠定理论基础。

高墩大跨预应力混凝土连续刚构箱梁桥高温合拢关键问题研究

以一座高墩大跨度预应力混凝土连续刚构箱梁桥为工程背景,由于现场的合拢温度与设计合拢温度有差别,须临时调整合拢方案.基于非线性有限元的基本原理,采用空间梁单元模拟桩、墩、梁,用杆单元模拟预应力钢筋,应用单元生死技术模拟施工过程.分析过程中考虑了大变形、P-△效应、收缩徐变等非线性的影响.在分析高温合拢对结构影响的基础上提出了高温合拢的合理对策—施加反顶力,且首次给出了确定反顶力大小的计算公式,并成功的应用到工程实践中.本研究结果可供同类桥梁的设计、施工和监控参考.

巴东组软岩残积红色黏土物性特征

红色黏土在黏土化过程中,经历了铁、铝质矿物的累积与盐基成分的淋失,表现出高液限、高含水率、高塑性、分散性等特殊物理力学性质。对三峡库区不同深度、高程点、风化程度的红色黏土开展了物理、力学性质实验,并采用X-衍射实验、化学全分析、环境扫描电镜等微观实验手段,分析了红色黏土的物相结构特征,探讨了巴东组残积红色黏土的宏观、微观物性特征及其规律。研究结果表明,红色黏土的物理、力学性质沿水平与深度方向均表现出规律性,其母岩类型、风化程度、矿物组成及结构、粒度特征是影响这一规律的主要因素。