岩溶区钻孔桩泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式试验研究

岩溶区桩孔常常钻穿溶洞诱发泥浆漏失,引起孔壁失稳、地面塌陷、设备陷落,阻碍施工顺利进行。掌握钻孔因泥浆漏失而塌陷机制对优化、确定桩孔的施工工艺非常重要。该文采用室内模型试验,研究岩溶区覆盖层为上部黏土、下部砂土条件下桩孔钻穿溶洞、泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式,为岩溶区桩基施工方案决策提供试验依据。结果表明:桩孔钻穿溶洞顶板引起上部黏土、下部砂土覆盖层塌陷的力学原理是桩孔钻穿溶洞顶板后,泥浆快速下窜导致孔壁应力失去平衡,砂土因单粒结构而率先移动、充填桩孔,进而引起的上层黏土失稳下沉。当砂土顶面与水平面形成的夹角约等于内摩擦角时,砂土滑动停止;砂土滑动停止后,上层黏土下沉持续而形成土拱;土拱形成以后,地面趋于稳定;钻孔泥浆下窜诱发地面沉降的历程分为快速下沉、缓慢下沉、稳定3个阶段,整个过程历时约1 min,地面形成下沉盆。工程中,建议对溶洞顶板上部砂土采用注浆法加固,防止桩孔钻穿溶洞顶板引起地面塌陷,确保设备人员安全、施工顺利。

超薄磨耗层混合料设计及施工关键技术研究

为提升超薄磨耗层沥青混合料的路用性能,完善超薄磨耗层路面施工工艺,研究面向工程实际需求,利用主骨料空隙填充法(CAVF)进行超薄磨耗层混合料的配合比优化设计,并依托麒师公路建设工程,提出超薄磨耗层的成套施工关键技术。结果表明:基于CAVF法获取了超薄磨耗层GT-8的合成配比,计算确定5~8 mm、3~5 mm和0~3 mm三档集料的掺配比为58.45∶19.49∶19.06,最佳沥青用量为7.9%;依据室内试验和工程经验,提出了涵盖施工准备、混合料生产与运输、混合料摊铺和压实等在内的超薄磨耗层关键施工工艺;通过施工路段检测评验,超薄沥青磨耗层GT-8具有优良的抗滑性、密水性和平整度,超薄磨耗层技术应用取得良好的施工质量与效果。

基于加速加载试验的沥青混合料抗滑特性研究

为了研究级配类型、油石比与荷载大小对沥青混合料的抗滑性能影响及其衰变规律,基于室内试验制备了AC-13C沥青混合料车辙板试件,采用小型加速加载设备对其进行加速磨光,然后利用铺砂法和摆式摩擦系数测试仪分析其构造深度和摆值,最后基于灰关联法分析了3种不同因素对沥青混合料抗滑性能的影响程度。结果表明:沥青混合料的摆值与构造深度均随着加速加载次数的增加呈现出先急剧下降,后缓慢下降,最终趋于稳定。油石比与荷载值越大,对抗滑性能越不利。基于灰关联分析结果,级配类型对沥青混合料的抗滑性能影响程度最为显著。

促进剂对膨胀土香根草根系生长及膨胀率影响试验研究

为研究泥炭、缓释肥、秸秆混合物对膨胀土中香根草根系生长及膨胀特性的影响,通过正交试验开展香根草种植试验及根土复合体无荷膨胀率试验,得到含根量和无荷膨胀率,并通过方差分析量化各因素的影响权重,得到泥炭、缓释肥、秸秆混合的最佳配比。结果表明,随着泥炭、缓释肥掺量的增加,土体含根量增加,缓释肥对香根草根系生长的促进作用在根系生长前期更大,泥炭的促进作用在后期超过缓释肥,秸秆对根系的生长基本无影响;泥炭、缓释肥、秸秆的混合掺入及香根草根系对膨胀土的无荷膨胀率有明显抑制作用,抑制作用排序为缓释肥>泥炭>秸秆;泥炭、缓释肥、秸秆的最佳配合比为泥炭10%、缓释肥0.9 kg/m 3、秸秆0.25%。

高韧超薄磨耗层沥青混合料设计与性能研究

针对传统超薄沥青磨耗层存在的缺陷,提出一种GT-8高韧超薄磨耗层沥青混合料,对其配合比进行设计,并通过高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、肯塔堡飞散试验、抗冲击韧性试验分析其路用性能。结果表明,GT-8高韧超薄沥青混合料的最佳油石比为7.9%,该配比下沥青膜厚度超过15μm,其高温抗车辙性能、水稳定性及抗松散性能满足规范要求;与传统AC-13、SMA-13沥青混合料相比,GT-8高韧超薄沥青混合料具有更好的抗低温开裂性能和抗冲击性能。

岩溶区桩体单侧堆载效应数值模拟分析

岩溶区桩基础单侧堆载可能引起地面下沉、桩身侧移,甚至引起工程事故,揭示该堆载效应有利于维护桩身安全,指导工程决策。该文采用Abaqus建立岩溶区桩土相互作用模型,揭示岩溶区桩基单侧堆载效应,为岩溶区桩基设计和单侧堆载决策提供依据。结果表明:(1)单侧堆载作用下,桩顶沉降、桩顶侧移随单侧堆载量增大而增大;(2)单侧堆载量相同时,桩顶沉降、侧移峰值、土层桩身弯矩峰值随堆载距离的增大而减小,桩顶侧移、桩前后土压力峰值、桩身轴力峰值随堆载距离增加呈指数函数规律减小。随着堆载距离的增加,p-y曲线更容易收敛。堆载距离小于4 m,最危险截面在土层深度的1/4、1/2处;堆载距离超过4 m,最危险截面在土岩结合面;(3)桩身溶洞对嵌岩桩的桩顶沉降、桩身侧移、桩身内力、桩身前后土压力及p-y曲线影响不明显。

坡顶超载下倾斜桩和直桩加固边坡效果的数值模拟分析

为研究坡顶超载作用下倾斜桩加固边坡的效果,该文采用Flac3D建立数值分析模型,考虑桩土相互作用,并基于强度折减法探讨桩体倾斜度及位置对边坡稳定性的影响,对比分析坡顶超载作用下倾斜桩和直桩的水平位移和弯矩变化规律差异。研究结果表明:随着“负斜”抗滑桩倾斜度增大,边坡安全系数随之增大、而水平位移和弯矩随之减小;“负斜”抗滑桩的水平位移、桩身弯矩随桩体深度的变化规律与直桩一致。水平位移随深度增加而减小,随坡顶超载增加而增加,桩顶增长率最大。桩身弯矩沿桩长先增大后减小,弯矩最大值出现在0.58L(L为桩长)附近;实际工程中,可将抗滑桩设置成“负斜”,增强抗弯能力,桩体设置在边坡中上部的效果更佳。

溶洞顶板厚度影响穿洞桩水平承载特性的数值模拟分析

嵌岩桩广泛应用于基础工程中,但对刺穿溶洞嵌岩桩的水平承载特性尚不十分清楚。文中建立简化计算模型,采用非线性有限元软件ABAQUS分析溶洞顶板厚度对桩基水平承载性能的影响。结果表明,桩顶水平位移随溶洞顶板厚度的增大而减小,且水平荷载越大越显著,厚径比从1增加到4,桩顶水平位移显著减小,再增加溶洞顶板厚度,桩顶水平位移变化不大;与常规嵌岩桩相比,穿洞嵌岩桩进入岩体后,桩身弯矩减小速度变慢,传递深度增大,溶洞顶板厚度变化改变桩身弯矩分布,溶洞顶板越厚桩身弯矩减小速度越慢,厚径比大于4时溶洞顶板变化对桩身弯矩沿深度分布的影响不大,弯矩最大值随厚径比的增大非线性减小;对桩顶水平位移和桩身弯矩最大值而言存在临界顶板厚径比,约为4。建议工程建设中提高土-岩交界面处桩身配筋率,提高穿洞桩抗弯能力,防止桩体发生弯曲破坏。

OPW/橡胶粉复合改性沥青的流变性能研究

为扩大废弃物在沥青路面材料的应用范围,通过氧化聚乙烯蜡(OPW)和橡胶粉对道路石油沥青进行复合改性。采用布氏黏度试验、多重应力蠕变恢复(MSCR)试验、弯曲梁流变仪(BBR)试验和储存稳定性试验,研究了OPW/橡胶粉复合改性沥青的流变性能。试验结果表明,添加OPW降低了橡胶改性沥青的黏度和不可恢复蠕变柔量,而提高了其弹性恢复率,表明OPW能改善橡胶改性沥青的弹性恢复能力和抗车辙性能,并能降低其混合料的拌和与压实温度;加入OPW使橡胶改性沥青的低温性能略微下降,但能改善其储存稳定性。复合改性沥青的最佳掺量为:15%橡胶粉+6%OPW。基于OPW/橡胶粉复合改性沥青的流变性能研究,为绿色耐久性沥青路面材料制备技术提供了新视角,验证了OPW作为新型温拌剂的应用潜力。