分布式传感光纤技术在桩基工程中的应用

分布式光纤传感技术以其连续监测、线路简单、传输距离长、精度高以及抗干扰能力强等优点,在边坡、基坑、桩基工程等领域得到了广泛的应用。以某桥梁桩基工程为依托,采用分布式光纤对桩基在施工过程中的应力和变形进行了监测,并将其与传统点测试监测结果进行比较。结果表明分布式光纤传感技术在桩基监测中具有较高的准确性,与传统手段的监测结果具有很好的一致性。

考虑降雨入渗的隧道变形及支护受力数值分析

隧道施工过程中,降雨入渗对隧道围岩变形及支护受力特性的影响较为显著。本文利用有限差分软件FLAC3D建立隧道数值分析模型,通过内置FISH语言将节点饱和度变量转化为单元变量,将基质吸力和土体强度参数随含水率变化关系嵌入数值模型中,实现了隧道围岩由于降雨入渗产生非饱和渗流过程的数值模拟。对不同降雨强度下土体含水率、基质吸力、隧道变形及初期支护受力随降雨历时的变化规律进行了分析。结果表明:随降雨历时增加,浸润锋线向隧道拱顶发展,此时拱顶沉降及初支衬砌受力均显著增大。当降雨强度较小时,隧道变形和支护受力随降雨强度增加变化明显;当降雨强度增大到土体饱和渗透系数后,隧道变形和支护受力随降雨强度变化较小并逐渐趋于稳定。

黄土状粉土击实过程中土底压应力规律研究

通过系列室内击实试验,利用自主研发的土底压应力测试系统获得了土底压应力随击实作用时间、击实能、铺土层数、含水量的变化曲线,揭示了不同击实条件下土底压应力的发展规律。研究表明,土底压应力随击实作用时间的变化与土体的松密状态有直接关系。土体在击实过程中吸收击实锤冲击能量而变密实,提高了土体介质的传力效果。密实程度越大,传力介质越稳定,当达到相应条件下最大干密度时,土底压应力最大,作用时间最短。相同击实能条件下,土底压应力随铺土厚度增大而减小。当土体形成稳定传力介质后将不再吸收能量,土底压应力趋于稳定。含水量(质量分数)变化对击实能传递效果影响显著,最优含水量偏湿侧土底压应力出现陡降,土体传力效果降低。因此在击实过程中,要综合考虑上述因素对能量传递的影响。

离石加筋黄土的力学特性及加筋效果研究

针对加筋土加筋机理不明确的问题,通过室内加筋土的固结不排水三轴试验,分析了不同筋材、不同围压和不同加筋方式下离石黄土的力学特性,揭示了加筋土在不同影响因素下的力学演化机理。通过试验研究得到如下结论:①筋材面积相同时,硬窗纱的拉力值最大,笼布的次之,软窗纱的最小;②硬窗纱、笼布和软窗纱加筋后,这3种加筋土的黏聚力分别提高了260.4%、229.6%和139.8%;③土体强度随筋材层数的增加而增大,土体加筋效果随围压的增大而减小。

干湿交替环境下黄土边坡坡表变形演化规律模型试验

黄土地区一般为干旱半干旱区,在此环境下发育的黄土常具有疏松多孔、对水敏感的特性,使得黄土边坡坡表在降雨-干燥循环下很容易发生破坏。设计了可控降雨强度和干燥强度的模型箱;介绍了光纤光栅(FBG)传感器的基本原理;封装了适用于坡表变形监测的FBG传感器;按照实际工程坡高比,以模型比尺1∶100堆填了黄土边坡模型;模拟了干湿循环次数和幅度对边坡坡表变形的影响。实验结果分析表明:干湿循环过程中,在重力、渗透力等的作用下,坡面开始承受较大的拉应变,后逐渐转变为压应变。在经过几个循环后,坡面发生较大的变形,表明黄土边坡在破坏时存在一个关键节点;干湿循环次数与幅度均会对黄土边坡坡面产生比较严重的影响,随着循环次数的增加,边坡坡面向下滑动的趋势增大,多次低幅度的干湿循环会使边坡发生缓慢的变形,高幅度的干湿循环会使边坡发生比较急剧的变形;FBG能够适用于黄土边坡坡面的监测,在实际工程中的应用还需要进一步研究。

含水率及压实度对压实黄土状粉土力学特性的影响

为了研究含水率和压实度对压实黄土状粉土变形与抗剪强度特性的影响,对不同含水率和压实度下的压实黄土状粉土开展了室内三轴压缩试验,得到了土体的应力—应变关系曲线及抗剪强度指标,并讨论了含水率和压实度对压实黄土状粉土应力—应变关系、粘聚力及内摩擦角的影响。试验分析结果表明:压实黄土状粉土的应力—应变关系随含水率的增大由应变软化型向应变硬化型转变;而随压实度的增大则是由弱硬化型转变为软化型。压实黄土状粉土的粘聚力随含水率的增大先增大后减小并在最优含水率附近取得最大值,内摩擦角则随含水率的增大而减小;随着压实度的增大,其粘聚力及内摩擦角均呈现增大的趋势。含水率及压实度对粘聚力的影响大于对内摩擦角的影响。

粉土路基压实控制指标的分析研究

针对压实度指标不能充分体现含水量对粉土压实路基的影响,通过对粉土的击实特性和相同压实度下不同含水量压实粉土浸水与不浸水抗剪强度变化规律的分析,指出压实度作为粉土路基压实控制指标的不足,提出含气率作为粉土路基压实质量控制第二指标的科学性然后,结合试样含气率的变化规律以及不同击实能下含气率与干密度的关系,提出在保证压实度的前提下控制含气率不大于6%来确保粉土回填路基的压实质量。

偏高岭土对水泥土强度及渗透系数的影响

为了研究偏高岭土的掺入对水泥土强度及渗透系数的影响,采用室内试验研究方法,通过用偏高岭土等量替换水泥制作水泥土试块,对不同偏高岭土掺量的水泥土试块在不同养护龄期下进行无侧限抗压强度试验及渗透试验,探究偏高岭土掺量和龄期对水泥土强度和渗透系数的影响。研究结果表明:一定量偏高岭土的掺入能极大地提高水泥土的强度并且减小水泥土的渗透系数,且在偏高岭土掺量为3%时达到最佳,同时表明了水泥土的渗透系数和强度具有较好的线性相关性。

压实黄土状粉土毛细特性试验研究

基于压实黄土状粉土的基本性质,利用一维土柱仪进行毛细作用模型试验。数据分析、图形拟合后,得到了压实黄土状粉土毛细水上升规律。试验结果表明,毛细水上升的速率随毛细上升高度的增加而逐渐衰减。当毛细水到达某截面时,该截面处的基质吸力先平缓变小,后急剧下降,随之渐趋于稳定;该截面处的体积含水率先平缓上升,后急剧增大,随之渐趋于稳定。对毛细水上升高度随时间变化曲线、体积含水率与基质吸力关系进行拟合统计。通过对比三组不同土柱高度的试验结果,表明当土柱长细比为4.68和9.54时,毛细水上升规律基本一致,故证明当长细比大于4.68时,可按一维毛细作用考虑。

黄土击实过程中土压力的变化研究

用常规击实方法制备两种击实能下的压实黄土土样,比较两种不同击实能下的击实曲线,得到最优含水量。利用改进的击实仪,通过在土层中埋设土压力盒,测试了击实过程中土中压力的大小,研究了随含水量和击实能的变化黄土击实过程中土压力的变化规律。

干密度对非饱和压实黄土状粉土土水特征曲线的影响

为研究不同干密度对非饱和压实黄土状粉土土水特征曲线的影响,采用滤纸法对山西宁武地区的黄土状粉土进行基质吸力试验测定,得到不同干密度下的土水特征曲线,并采用Gardner模型、Brooks和Corey模型、Fredlund-Xing模型和Van Genuchten模型对试样的土水特征曲线进行拟合。试验结果表明:试样的干密度对土水特征曲线有显著影响。用质量含水率-吸力表示土水特征曲线时,在低吸力范围内干密度对土水特征曲线的影响高于在高吸力范围的影响。用饱和度-吸力表示土水特征曲线时,饱和度一致,干密度越大,其基质吸力越大。Van Genuchten模型可更好模拟压实黄土状粉土的土水特征曲线。

不同压实条件对黄土抗剪强度的影响

填沟造地是解决黄土地区用地紧缺的重要途径之一。本文通过系列室内试验研究了松铺厚度、铺土层数以及击实能不同的条件下,对击实黄土抗剪强度的影响。研究结果表明:击实能和铺土层数是影响黄土剪切强度的重要因素。当击实能一定时,在偏干侧三分层击实的黄土黏聚力和内摩擦角均大于五分层击实土的黏聚力和内摩擦角。而在偏湿侧,五分层击实土黏聚力和内摩擦角相对较大。随着含水量的增加,不论通过三分层还是五分层击实,击实黄土的内摩擦角和黏聚力均急剧下降。分层相同时,随着击实能的增大,击实黄土的内摩擦角和黏聚力随之提高。

光纤传感技术在黄土边坡变形监测中的应用研究

黄土边坡的稳定性是土木工程行业关注的热点问题,边坡的变形监测手段也在不断发展。随着光纤传感技术的发展,分布式光纤传感技术以其连续监测、线路简单、传输距离长、精度高以及抗干扰能力强等优点,逐渐在边坡工程中得到应用。采用分布式光纤对某黄土高边坡的变形进行监测,探讨其在边坡变形监测中的适用性。

高速公路黄土路堑边坡变形演化规律研究

为揭示黄土路堑边坡在施工及运营过程长期演化规律,选取吉河高速公路某典型黄土路堑边坡作为研究对象,采用数值分析和现场监测相结合的研究手段。布设监测断面,以路基沉降和坡脚侧向位移为主要监测参数,对边坡变形规律进行长期跟踪监测,并对边坡开挖前后的稳定性进行对比分析。监测数据和分析结果很好地指导了黄土边坡施工,揭示了黄土边坡变形演化规律。

公路高陡边坡含软弱层灰岩的劣化特性研究

奥陶系灰岩具有成岩作用好、强度高、脆性大的特点。而岩体由于其特殊的形成条件,在岩体中存在大量的矿脉结构,易受风化作用的影响;同时,节理发育也会导致岩体劣化。以太行山奥陶系灰岩为研究对象,进行了室内干湿交替试验,得到了石灰石的劣化特征,建立了波速与空隙之间的数学模型。研究表明:(1)岩样声波波速在干湿交替过程中逐渐减小,并且横波比纵波的变化更为明显,由此说明灰岩的剪切特性发生较强的劣化;(2)试验中存在3种不同的劣化形式,即原生裂纹发育、矿脉延伸和表面剥蚀,在研究中以矿脉延伸为主要劣化形式;(3)矿脉劣化主要表现为颗粒脱落和空隙延伸,减弱了声信号能量的耗散;(4)利用大开空隙率、抗拉强度和点荷载强度建立了灰岩的劣化模型,可见其呈“S”型增长(减小)。