K0应力状态下渗流潜蚀试验与数值研究(英文)

目的：目前,潜蚀过程并不能被直接观察到。本研究期望采用透明仪器直接观察潜蚀的演化过程,探讨K₀应力状态下间断级配土的潜蚀过程。创新点：1.研制出一个透明潜蚀仪器,可直接观测间断级配土的潜蚀过程;2.建立数值模型,扩展试验参数,在颗粒尺度上解释潜蚀规律。方法：1.采用透明的潜蚀仪器,直接观测间断级配土的潜蚀过程,并记录潜蚀质量;2.通过离散元数值模拟的方法,在颗粒尺度上揭示颗粒的迁移规律。结论：1.随着侵蚀的进行,试样内部形成侵蚀带并逐渐扩大;从力链分析可知,细颗粒在水流作用下逐渐堆积在粗颗粒形成的孔隙中,并被粗颗粒堵塞。2.当侵蚀和阻塞区形成时,流速也逐渐局部化;在侵蚀区,孔隙度增大,流速普遍较快,但在阻塞区,流速较慢。3.参数分析表明,最终潜蚀重量与水力梯度呈正相关关系,且潜蚀重量随K₀压力的增大而减小;随着细粉含量的增加,潜蚀重量增加。     

盾构机下穿既有铁路引起的地表沉降分析

盾构机对于隧道开挖具有重要意义,而盾构过程中引起的地表沉降具有重大危害,因此必须监测.以罗汉山2#竖井～福州火车站站区间采用矿山法加盾构法施工为例,采用数值模拟和现场监测对盾构过程中沉降进行监测.监测结果表明:沉降点累计最大沉降值为-7.12mm;日隆沉最大值为+4.23mm,均在地表沉降范围之内,建筑物监测点累计隆沉最大点累计沉降值为-9.39mm;日隆沉最大点隆沉为-3.29mm,盾构掘进的过程中,地面沉降主要发生在刀盘位置及盾尾的位置,盾构机掘进过程中对土体的扰动范围基本与隧道埋深相当.     

浅谈泡沫技术在土压平衡盾构中的应用

土压平衡盾构是软土地区地铁隧道施工的主要方法之一.但是盾构在穿越流塑性差、含水量高、渗透系数大的砂性土层时,存在土体受扰动发生液化,推进速度慢、刀盘形成"干饼"等一些技术难题.使用泡沫不仅有利于保持开挖面土压力平衡,而且机械负荷及刀盘扭矩能够明显减少,解决施工难题,并保证开挖面的稳定和砂性流塑的优点.     

盾构开挖顶推力对下平行隧道影响的数值分析

以滨海软土地层中盾构隧道平行上穿既有隧道为背景,通过数值仿真软件对开挖动态过程进行了精细化模拟,研究盾构隧道施工顶推力对周边地层及其内部既有隧道受力变形的影响。结果表明,在新建隧道上穿施工过程中,开挖扰动对地层的影响范围主要集中在距离开挖面-1.0~1.5D区域内(D为盾构隧道外径),扰动效果以新建隧道轴线为中心呈环状向外扩散,盾构顶推力从0.1MPa增至0.4MPa时,地表变形及1.0D范围内地层压力均增大20%以上;新建隧道平行上穿既有隧道过程中,既有隧道断面变形从横向鼓曲变为竖向拉伸,且整体出现上浮现象,顶推力达0.3MPa后,既有隧道拱底和拱顶隆起速度增加,以拱底为基准,顶推力自0.1MPa增加至0.4MPa时,隧道上浮量增大34.2%;施工过程中除保证常规地表变形监测外,对于近接平行上穿施工还需加强对既有隧道竖向变形的监控,必要时采取结构加固措施和施工参数综合调整办法,以降低开挖扰动对周边地层和结构物的影响。     

戈壁地区粉土地段CFG桩质量控制

新建兰新铁路二线新疆段4标地处新疆哈密,局部地区表层粉土层较厚,由于粉土压缩性较大,无法满足无碴轨道沉降要求,因此对于粉土地段必须进行地基处理.对于粉土厚度大于6m的,一般采用CFG桩加固处理,桩顶设置桩帽.本文主要介绍总结长螺旋成孔CFG桩施工过程中的各种控制措施,介绍一些施工中的经验教训,为类似地基处理工程提供参考.     

隧道施工缺陷整治施工技术

在隧道在施工过程中因措施不到位、控制不严等因素引起的常见缺陷主要有二次衬砌厚度不足,二次衬砌与初期支护之间存在空洞,砼表面存在纵、斜向及网状裂缝等。造成安全隐患,必须及时整治。本文结合具体隧道施工工程,详细介绍了隧道衬砌裂纹处理、渗漏水处理、脱空不密实处理、施工缝错台处理、蜂窝麻面处理、厚度不足处理等,为同类工程施工提供借鉴。     

PS加固不同含水率遗址土体的特性研究

PS对干旱区土遗址防风化处理具有良好的加固效果,多年的试验研究和现场施工表明,遗址土体含水条件对PS渗透加固有显著的影响.PS加固土遗址有一定的含水适应范围,3%～9%含水率范围内为最优加固条件,且在3%～9%含水率范围内加固效果适应性呈略偏向于3%含水率条件的抛物线形式.本文通过对吐鲁番地区交河故城遗址土以水、3%PS、7%PS溶液拌制制备的试样,在不同含水率条件,对分别采用模数3.85、浓度5%的PS溶液渗透加固1至3遍,观察试样渗透过程中的形态变化,并测试渗透量、渗透速度、声波曲线、破坏强度;同时分析微观结构的变化,进一步研究PS溶液对不同含水率条件下遗址土体的渗透特性及加固效果,探索不同自然含水条件下,PS溶液渗透加固土遗址的强度特点及适应性.     

拉伸对土工织物覆砂系统渗透特性的影响

文章选取一种条膜机织有纺织物,将不同单向拉伸应变下的土工织物与非连续级配土组成反滤系统,利用自制的多功能梯度比渗透仪进行不同水流条件下的梯度比实验,探索土工织物覆砂系统的透水率、梯度比、漏土量等各参数的变化规律,并且对不同拉伸状态下的土工织物试样进行对比观察,进而分析得出不同水流作用及不同拉伸方向对土工织物覆砂系统渗透特性的影响。实验结果表明：单向水流条件下,有纺织物纬向拉伸下的透水和防淤堵性能均优于经向拉伸;纬向拉伸会使土工织物保土性能减弱,经向拉伸则相反;单向水流条件下织物覆砂系统渗透参数的相对大小与往复水流条件下基本相同,但无论是经向拉伸还是纬向拉伸,单向水流条件下织物覆砂系统的保土性能均优于往复水流条件下。     

低液限粉土压实特性试验研究

针对粉土填筑路基易存在的问题,分析了不同级配的土样的压实特性、不同击实功对压实性能的影响及含水量对于压缩指标的影响.试验表明:粉土的压实特性复杂;压实功增加到一定程度,粉土的最大干密度不再增加;含水量对于粉土的压缩指标影响较大.路基压实过程中要选择恰当的压实机具及压实遍数;严格控制含水量,尤其是控制填土的含水量不大于最佳含水量,以保证填土路基的稳定性.     

生物酶改良粉土双曲线固结蠕变模型

针对生物酶改良粉土的固结蠕变特性,开展了不同生物酶掺量下粉土的一维固结蠕变试验,分析生物酶改良粉土的应变随时间的变化规律及次固结系数随固结应力的变化情况,提出了一种反映生物酶改良粉土蠕变过程应变与时间关系的双曲线蠕变模型,并分析生物酶掺量对双曲线蠕变模型相关参数的影响.结果表明:1)生物酶改良粉土的应变随时间的增加而增...     

基于全比尺现场试验的大厚度路基高能级压实效果评价（英文）

目的：本文旨在通过65 cm和80 cm松铺厚度路基的全比尺现场试验,提出保障大厚度路基压实效果的施工工艺和评价方法,以提高路基填筑的施工效率、降低能耗和碳排放。创新点：1.改进适用于大厚度路基压实度评价的灌砂法;2.建立碾压轮载作用下的路基内部动态土压力计算修正方程;3.提出大厚度路基压实施工工艺及验收指标与压实度的关联关系,对大厚度路基压实质量进行可靠快速评价。方法：1.采用改进的灌砂筒及其标定方法,对大厚度路基的压实度进行分层检测;2.基于现场土压力分层监测,获得碾压机械作用下动态土压力沿路基深度的衰减规律;3.通过对每一遍碾压后的压实度、沉降差、K30、动态回弹模量、动弯沉进行多点检测和分析,获得各物理力学指标随碾压遍数的变化规律及其相互关联关系。结论：1.高能级压实下的65 cm和80 cm松铺厚度路基动土压力可达0.19～1.18 MPa和0.079～1.19 MPa,可采用修正后的Boussinesq方程表达;2.路基压实效果与应力水平和土层下部支撑密切相关,底层土体压实度提升前上层土体难以致密化;3.高能级碾压机械可保证大厚度路基全深度有效压实,且动弯沉作为大厚度路基压...     

前震旦系砂岩与板岩互层地层隧道开挖突水突泥灾害机理模型试验（英文）

目的：前震旦系砂板岩互层地层突水突泥灾害给隧道工程建设带来了巨大的困难。本文旨在通过室内模型试验,再现前震旦系砂板岩互层隧道突水突泥灾害的灾变演化过程,分析围岩应力应变、渗透压力与流量随隔水层厚度减小的变化规律,揭示砂板岩互层隧道隔水层渗透失稳突水突泥的灾变诱发机制,为突水突泥灾害的防控提供重要参考。创新点：1.建立了前震旦系砂板岩互层隧道突水突泥工程地质模型;2.通过模型试验再现了前震旦系砂板岩互层隧道突水突泥灾变演化过程;3.揭示了隔水层厚度减小过程中隧道围岩应力应变、渗流压力与流量等特征参数的变化规律。方法：1.通过突水突泥灾害统计（图3和6）和地质结构特征（图4和5）分析,构建前震旦系砂板岩互层隧道突水突泥工程地质模型（图7）;2.通过正交试验设计和材料配比试验,研制板岩和砂岩的流固耦合相似材料（图12和13）;3.通过模型试验,再现前震旦系砂板岩互层隧道突水突泥灾变演化过程（图16）。结论：1.前震旦系砂板岩互层隧道突水突泥灾变演化过程可划分为渗流阶段、高涌流阶段和衰减阶段3个阶段,围岩应力应变、渗流压力与流量的变化具有阶段性特征;2.围岩应变能密度特征揭示了地下水对围岩的侵...     

离散元法模拟研究加载路径对预制裂缝岩石试样裂纹扩展特性的影响（英文）

目的：结构面是岩体的重要组成部分,其对岩体工程结构的变形和失稳有着重要的影响。本文旨在探究加载路径和围压对预制裂缝试样裂纹扩展和强度的影响,揭示不同加载路径下含预制裂缝岩石试样的微观破坏机理。创新点：1.设计可以模拟各种工程场景（如隧道、边坡开挖）下应力状态变化的加载路径,包括轴向加载试验、围压卸载试验和围压卸载伴随的轴向加载试验;2.研究试样裂纹扩展路径及其与加载路径和围压的关系;3.通过对局部应力集中和裂纹类型的分析,探讨影响断裂过程的微观机制。方法：1.基于试验数据,开展离散元模拟参数校准,实现对岩石试样宏观力学参数的再现（表3和图4）;2.基于校准获得微观参数,并开展三种加载路径下预制裂缝岩石试样数值模拟试验,获得加载路径与围压对试样裂纹扩展的影响（图5～12）;3.通过分析试样加载过程的应力分布以及微裂纹类型的占比,获得预制裂缝试样裂纹扩展的微观机理（图13～16）。结论：1.预制裂缝岩石试样加载过程中,裂纹扩展路径与轨迹受围压与加载路径的共同作用,围压的增大降低了加载路径对裂纹扩展的影响。2.加载过程中,不同类型裂纹的产生主要与不同局部应力的集中有关;在轴向加载条件下,会出...     

龙潭隧道洞口浅埋、偏压段施工技术

通过龙潭隧道右线洞口50m浅埋、偏压段施工的工程实例,简要介绍隧道偏压平衡法处理方法及施工技术;通过理论计算,确定回填厚度,平衡偏压力;为安全进洞采用水泥浆注浆固结回填料,加快施工速度,降低施工成本,取得预期效果.     

南通商城深基础施工中的流砂治理

南通商城(现名华联商城)位于市区繁华的南大街和人民路交汇处,北临南通饭店,是一座集商业、贸易、金融于一体的大型综合性商厦,占地面积8000平方米,地下一层,地上九层,总建筑面积达50000平方米.在结构设计中,整个工程分为A,B,C,D,E五个相对独立的结构单元.(平面布置详见附图)各单元均设地下室,单元间有变形缝隔开.由于D单元地下室面积最小,以及考虑施工场地和施工流水等问题,故其施工安排在其它单元上部主体结构施工间隙穿插进行.该区地下室开始挖土时,其它独立单元已施工至主体3—5层不等.时逢夏季,降雨量大,又受前期围护工程桩局部渗漏影响,D区地下室底板施工时一直受流砂困扰.历经两个多月时间周折,通过各种补救措施,该区地下室方告施工完毕.1、基础工程及地质概况1.1地下室总建筑面积约8700平方米,整板基础,底板厚500.底板反梁采取开挖后砖砌胎模浇筑.D区基坑为12.5/12.5米,开挖深度5.5米,反梁底局部最深处达6.5米.1.2根据地质报告,该工程土体组成自上而下分为五层:(1)杂填土:以粉土为主,合较多砖瓦屑,松散不一,厚度1.8—3,3米;(2)粉土:褐黄色,软一可塑,饱和,厚度约4.0米;(3)粉砂:青灰色,软一流塑,中一稍密,夹粉土,厚约为6.5米左右;(4)细砂:青灰色,稍一中密,厚度约12.0米;(5)粘土:灰色,软一流塑     

新建混凝土结构碳化寿命概率评估方法及其应用

为了对新建混凝土结构进行碳化耐久性评估,采用无损检测方法对新建隧道混凝土结构保护层密实度和厚度进行了检测,并基于混凝土碳化速度和超声波传播速度之间的线性关系,提出一种用来对新建混凝土结构进行概率碳化寿命评估的方法,并使用该方法对2个隧道混凝土结构进行了概率碳化寿命评估.结果表明：在环境条件及对CO2结合能力基本相同的条件下,2个隧道概率碳化寿命相差较大,其中隧道A的概率碳化寿命均值为94.0%,各标段最大离差为11.6%;隧道B的概率碳化寿命均值为82.3%,各标段最大离差为27.0%.由评估结果分析可知,施工技术水平的不同造成2个新建隧道混凝土结构保护层质量分布出现离散性,从而最终导致2个隧道概率碳化寿命评估结果出现差异.     

探地雷达在隧道无损检测中的应用与分析

探地雷达能够有效探测隧道混凝土衬砌体内存在的空洞及不密实等缺陷,在隧道施工质量检测工程中具有重要应用.以A地区高速公路某隧道段的混凝土村砌质量检测为例,研究了检测过程中测线布置、测试仪器参数选择等重要问题,通过对隧道衬砌厚度及缺陷的实际检测和数据分析,得到了隧道质量检测的正确结果,论证了探地雷达方法在隧道无损检测中的可行性和有效性.     

简析泡沫轻质土在公路建设中的应用及效果

改革开放以来,公路建设作为一项关系到国计民生的基础设施建设,得到了长足迅猛的发展,尤其是在经济发展速度较快的东南沿海地区。而这些地区水网发达,土层多为淤泥、淤泥质粘土、淤泥质亚粘土、淤泥质粉土及淤泥混砂层,属于饱和的正常压密软粘土,这类土具有含水量高、压缩性大、渗透系数小、灵敏度高、强度低和厚度不均匀等特点,传统的各种软基处理法只是单纯地从提高地基的承载力的角度上下功夫,而忽视了减轻填土的荷载,使得软基路堤,     

含填充及未填充裂缝的类岩圆盘试样破坏机制演化的数值研究（英文）

目的：岩石的力学响应和最终破坏模式与破坏机制的演化有关。本文旨在通过光滑粒子流体力学（SPH）方法模拟材料混合破坏行为,探讨含填充及未填充裂缝的类岩圆盘试件加载后的破坏机制演变。创新点：1.在SPH框架中引入混合破坏模型模拟类岩圆盘试样的破坏行为;2.通过SPH数值模拟方法分析圆盘试样的破坏机制演化过程,研究裂纹聚结和裂缝填充的破坏行为。方法：1.在SPH框架下,分别采用张拉损伤模型和Drucker-Prager模型计算材料的张拉破坏和剪切破坏;模拟一系列巴西圆盘试样的破坏行为并与试验结果对比,验证所提SPH方法是否可用于模拟岩石的破坏机制演化。2.通过统计分析,研究不同裂缝倾角和材料属性联合作用对试样宏观破坏形态及力学响应的影响。结论：1.对于含未填充裂缝的圆盘试样,岩桥区裂纹的聚结机制受裂缝倾角和材料性能的组合影响。2.对于含填充裂缝的圆盘试件,当圆盘和填充材料的抗拉强度与粘聚力的比值接近时,试样的张拉损伤的增长速度更快,使得整个试件表现更多的脆性特征。3.随着充填物分布不均匀程度的增加,试样张拉损伤的增长速率降低,且圆盘试样展现出更多的延性特征;当预制裂缝倾角接近45°时,填充物...     

微网系统中超级电容充电性能研究

为了考察超级电容微网储能性能,以典型超级电容实际产品为对象,针对恒电压、恒电流以及恒功率3种充电模式,研究充电时间及储能效率问题.提出了各种充电模式的数值计算方法,并利用严格的数学推导讨论了不同充电模式的效率问题.同时通过一个独立PV/EDLC系统验证了计算的准确性.最后研究分析了不同充电模式的充电速度与能量损失的权衡问题.研究结果表明：与传统的恒电压和恒电流充电方式相比,恒定功率充电方式更适用于微网系统.混合充电方式在实际应用中会更高效节能,但需根据实际具体要求合理处理不同充电模式的组合比例.