岩溶疏干区基于强度折减法的覆盖层土体稳定性分析

为给岩溶覆盖区盖层土体的稳定性判别方法提供更多的有效途径,以岩溶疏干区典型圆柱状盖层土体为研究对象,基于传统的极限平衡法,首先建立了处于一定覆盖层厚度、土体重度、降雨积水深度及岩溶空腔跨度等条件下的覆盖层土柱c-tanφ临界线,在覆盖层土柱的渐进破坏过程中,土体的黏聚强度和内摩擦角发挥作用的大小和顺序是不同的,根据潘家铮原理假设二者沿着距离c-tanφ临界线最短的路径折减。然后利用强度折减法确定了黏聚强度和内摩擦角的折减系数,进而获得了岩溶覆盖区盖层土体的稳定系数计算式,定义了覆盖层土体稳定状态的可靠域及失效域。最后指出在圆柱状塌陷坑形成后由于应力重新分布和集中,塌陷坑有继续塌陷的可能,通过分析建立了塌陷坑稳定性判据系数,为圆柱状塌陷坑是否二次发育继续塌陷提供了判定依据。实例分析表明,基于强度折减法建立的稳定系数计算结果及利用塌陷坑稳定性判据系数对已有塌陷坑稳定性进行判定的结果与现实情况吻合良好,为岩溶覆盖区盖层土体的稳定性分析提供了理论依据。     

岩溶疏干区覆盖层土体的稳定性分析

为给岩溶覆盖区盖层土体的稳定性判别方法提供更多的有效途径,以岩溶疏干区典型圆柱状盖层土体为研究对象,基于传统的极限平衡法,首先建立了处于一定覆盖层厚度、土体重度、降雨积水深度及岩溶空腔跨度等条件下的覆盖层土柱 临界线,在覆盖层土柱的渐进破坏过程中,土体的黏聚强度和内摩擦角发挥作用的大小和顺序是不同的,根据潘家铮原理假设二者沿着距离 临界线最短的路径折减,然后利用强度折减法确定了黏聚强度和内摩擦角的折减系数,进而获得了岩溶覆盖区盖层土体的稳定系数计算式,定义了覆盖层土体稳定状态的可靠域及失效域。最后指出在圆柱状塌陷坑形成后由于应力重新分布和集中,塌陷坑有继续塌陷的可能,通过分析建立了塌陷坑稳定性判据系数,为圆柱状塌陷坑是否二次发育继续塌陷提供了判定依据。实例分析表明,基于强度折减法建立的稳定系数计算结果及利用塌陷坑稳定性判据系数对已有塌陷坑稳定性进行判定的结果与现实情况吻合良好,为岩溶覆盖区盖层土体的稳定性分析提供了理论依据。     

列车振动对岩溶区覆盖层内土洞稳定性影响机制

岩溶区覆盖层内土洞大量发育,土洞的失稳将威胁穿越该岩溶区的铁路交通正常运行,开展列车振动对既有土洞稳定性影响机制研究以提出有效监测建议对其防灾减灾有重要工程意义。依托武汉市江夏区乌龙泉岩溶塌陷实例,开展物理模型试验,探究列车振动荷载对土洞稳定性的影响机制,并用数值模拟分析其应力应变特征,据此提出有效监测建议。研究表明：覆盖层浅层的土压力动力响应较中深层更为敏感;在临界塌陷阶段,土洞背离路基侧较靠近侧具有更大的土压力波动;土洞破坏模式为：顶板弯折破坏,洞肩剪切破坏。据此提出以土洞顶板水平土压力减小和土洞背离路基侧洞肩土压力增大的重点监测部位和监测指标建议。     

新密市双洎河河道地面塌陷发生机理分析及治理措施

根据多种勘察方法取得资料分析,本研究的塌陷区属于覆盖型岩溶区,覆盖在岩溶地层之上的土体属级配不良的土体,在长期的地下水潜蚀演化过程中,土体中的细粒不断被渗流携走,使土体形成隐伏"土洞"地层,土体抗剪强度逐渐降低,在巨大的暴雨洪水水动力作用下隐伏的"土洞"地层突然坍塌,松散的土体被洪水携带流入下伏灰岩岩溶地层,最终造成河道地面塌陷.对地面塌陷区应采取水平防渗铺盖、垂直灌浆、强夯密实等工程措施进行治理.     

城区地表塌陷土洞发育破坏特征

为了研究城区塌陷土洞的发育致塌机制,通过建立三维模型试验研究土洞的发育破坏过程,分析了试验过程中地表变形数据以及土洞的最终破坏形状,同时通过土压力量测试验分析土洞发展过程中覆土应力的变化.以此试验为基础建立了计算土洞极限半径的有限元模型,通过正交试验分析了弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角对极限半径的影响.结果表明:对于发育的土层空洞,破坏区内土压力显著降低;土洞发生破坏时,洞顶沉降速率发生突变;土洞内部破坏的高度与土洞直径间的规律与普氏理论提出的几何规律吻合良好;对于埋深不同的土洞,其破坏形式主要分为坛形和直筒形塌陷.     

安溪县湖上地面塌陷地质灾害成因分析

2006年8月中旬,福建省安溪县湖上村发生地面塌陷,房屋开裂等地质灾害。本文通过对该区的环境地质条件和地面塌陷的分布规律进行详细调查分析,提出：可溶性石灰岩和上部较厚的残坡积粘土盖层是地面塌陷的地质条件;深部及周围石灰岩矿的开采,矿井对地下水的疏干,加强了岩溶洞隙和土洞的形成;降雨对上覆土体起到软化增重作用,使土的c、Ф值明显下降,加速了地面塌陷。     

对高速公路软土路基沉降影响因素分析

本文首先论述了路基土体的变形特性、路基土体压缩特性和压实特性;随后从地形与地质条件、水文气候条件、路基填料种类及质量、路基设计、施工因素影响等方面,分析了路基差异沉降产生的原因,最后结合工程实际分析了各个因素对路基沉降的影响。     

季节性冰冻地区公路边坡侵蚀破坏模式

针对季节性冰冻地区的路基边坡冻融滑坍破坏现象,分析了公路边坡破坏的各种侵蚀模式和影响因素.采用坡面流拖曳力法、坡面流量法等对坡面水力学特征进行研究,测算坡面冲刷临界坡度值,分析临界坡度与冲刷量之间的关系;同时采用有效应力法研究了冻融作用下的边坡安全稳定性.结果表明:季节性冰冻地区粘性土最大冲刷强度对应的临界坡度与目前常用的坡度值很接近或交叉,为减少水土流失,建议放缓土质边坡;边坡土体冻结前含水质量分数和融化后抗剪强度下降幅度是影响冻融滑坍破坏的主要因素,建议在设计中要考虑冲刷和冻融因素,并对特殊土质边坡进行相应的物理力学指标检测和稳定性验算.     

水位变化对土洞上覆土体稳定性的影响分析

本文以极限平衡理论为基础,综合考虑塌陷区(岩溶槽谷、岩溶洼地)及其周缘山地、丘陵区地下水位变化,得到了土洞上覆土体的稳定性系数方程及临界水位高度的表达式。研究表明塌陷区周缘山地、丘陵地下水位越高,土体的稳定性越强;塌陷区地下水位越高,土体的稳定性越差。     

水平循环荷载引起的砂土沉陷-致密作用对刚性桩承载力的影响分析

为研究砂土中刚性桩基础在循环荷载作用下的承载力演化规律,提出了一种循环后单桩承载力的评估方法.首先,基于沉陷坑与致密区域土体的质量守恒原理,量化了由沉陷引起的土体参数变化;然后,根据API规范中的砂土水平土抗力-位移模型计算循环前后的单桩承载力;最后,提出了循环后单桩承载力的评估模型,并对沉陷坑尺寸、土体初始相对密实度和致密区域模式等因素进行对比分析.结果 表明:单桩承载力随沉陷坑的发展不断增大;对于松砂、中密砂和密砂,循环后的单桩承载力可分别提高约3.0、1.5、1.2倍,提高幅值随相对密实度的增大而降低;2种土体变形模式中,单锥模式相比于双锥模式更符合真实的致密区域形态.     

承台桩基屈曲荷载计算分析

影响基桩稳定的重要因素是桩端约束形式和桩侧土体抗力。根据承台桩基两端均受约束的特点,提出桩侧土体抗力为c法和常数法结合的Winkler地基梁计算模式。根据瑞利-里兹法选取合理的桩身挠曲位移函数,基于弹性小变形理论、势能驻值定理,推导出基桩屈曲临界荷载公式。分析基桩埋置率、桩侧土体抗力分布对临界荷载的影响,具有实际工程意义。     

有限土体土压力和边坡安全系数分析

结合岩土工程近年来的发展,该文针对有限土体土压力、边坡安全系数及临界滑动面的计算方法中存在的问题进行分析探讨,发现现有的计算有限土体土压力的方法存在缺陷,由此计算的土压力会随着土体宽度的减小而趋近于0,违背土力学常识。有限土体土压力应当采用Rankine土压力理论进行计算。采用基于强度储备定义的安全系数,可以无须区分"抗滑力"和"滑动力"。对于给定滑动面,取滑动面上土体的抗剪强度来计算安全系数是由抗剪强度的定义本身所决定的,但土体并不一定能够调整到"最大抗滑能力"。最小安全系数对应的临界滑动面不一定是最先发生滑动的破坏面。该研究对理解相关概念、提高岩土力学的认知水平具有一定意义。     

江西东乡县亭子上岩溶塌陷形成机理研究

岩溶塌陷地质灾害对江西东乡县孝岗镇西坪村亭子上居民区造成了严重的经济损失和安全隐患。通过钻探、物探及地下水试验分析,亭子上居民区内岩溶塌陷的3个基本形成条件充分,一是岩溶发育强烈,钻孔见溶洞率达81.8%,小于1 m的岩溶顶板达70%;二是具有较厚的含粉质粘土和砂砾石覆盖土体;三是地下水丰富,地下水动力充足。综合认为,在渗流潜蚀和真空吸蚀效应的共同作用下,研究区覆盖土层内形成土洞,再经过降雨或增加荷载导致土体的致塌力上升,使得土洞顶板失稳坍塌形成地面塌陷。     

基于颗粒非连续变形法的路基桩网结构土拱效应

桩网路基由于其施工工期短和沉降变形小等优点在中国铁路和公路建设中得到了广泛的应用。为研究桩网路基中土拱效应的机理和影响因素,采用非连续变形分析方法(discontinuous deformation analysis, DDA),通过改变路基高度、桩间净距和土工格栅参数建立了九种不同模型。结果表明：数值结果与实验结果吻合良好,验证了非连续变形分析方法在模拟路基桩网结构土拱效应上的可行性;随着路基高度的增加,土拱产生的作用逐渐显著,等沉面高度稳定为0.8～0.85倍桩间净距;桩间净距对桩土应力比峰值时刻有明显影响,随着桩间净距的减小,桩顶接受来自路基荷载传递的压力增大,桩土应力比达到峰值的速度加快。桩间净距的减小会导致等沉面高度的下降;加入土工格栅后,桩网结构所产生的桩土应力比与未加入土工格栅的相比更大,说明土工格栅可有效提高路基强度。     

土钉墙支护极限高度的有限元分析与拟合

利用地基极限承载力的有限元分析法求解思路分析基坑工程中土钉墙支护的极限高度,研究土钉墙支护的主要影响因素与极限高度之间的变化规律,具体包括地基土体黏聚力、内摩擦角、土钉长度、边坡坡角、地基土体弹性模量和复合土体弹性模量等因素.通过拟合分析方法,重点考虑地基土体黏聚力、内摩擦角、土钉长度、边坡坡角4个主要因素,提出计算土钉墙支护极限高度的经验公式,该公式在垂直开挖无支护情况下即为无支护下竖直陡坡的临界高度理论解.通过2个工程实例分析,证明了采用经验公式的计算结果与工程实际情况比较吻合,对基坑工程的设计和分析具有借鉴和参考价值.     

列车荷载下桩网路基加筋垫层土工格栅受力影响因素分析

基于桩网路基动力有限元模型,分析了桩间距、路基高度、桩端土体模量、垫层模量对列车荷载作用下土工格栅受力的影响.研究结果表明:线路纵向方向上土工格栅的拉力随桩间距增加而增加,桩间距大于2m对桩间土处格栅拉力影响较小,而对桩顶和边缘的格栅拉力影响较大;路基高度与土工格栅拉力基本呈正比关系;随桩端土体模量增大,土工格栅拉力减小,当桩端土体模量达到100 MPa时,格栅拉力基本不受影响,垫层模量变化对格栅拉力基本没有影响;列车荷载作用下的格栅拉力增量随路基高度增加而增加,随桩端土体模量增大而减小;沿路基横断面路基中心到坡脚的土工格栅拉力受桩间距、路基高度、桩端土体模量和垫层模量变化的影响与上述结论类似,但从路基中心到路肩再到坡脚,以上因素的影响程度逐渐降低.     

基于纤维聚合物改良的粉土力学特性与微观结构演化

为了研发新型、高效、环境友好的粉土加固材料,采用再生聚酯纤维与无机固化剂对路基粉土进行了改良,开展无侧限抗压强度试验、加州承载比(California bearing ratio, CBR)试验、回弹模量试验及扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)测试,分析改良粉土的力学特性与微观结构演化,结果表明：路基粉土的路用性能可由再生聚酯纤维与无机固化剂有效提高,在经过28 d的养护后,改良粉土的回弹模量大于40 MPa、98%压实度下,掺入0.2%纤维改良土的CBR值达到45%;改良粉土最大无侧限抗压强度值可达到约900 kPa,对于路基粉土,可再生聚酯下纤维的最优掺量约为0.2%;改良土颗粒间孔隙得到胶结物质不同程度的填充,土体中相互交错分布的纤维能最大程度地抑制纤维土裂隙发展。     

既有铁路开行大轴重列车路基的动力稳定性

为研究既有铁路开行大轴重列车路基的变形和强度稳定性,选取既有线典型路基土,借助动三轴仪,试验研究了重载下路基土的累积塑性应变和临界动应力,建立了路基土累积应变的预估公式;在此基础上,通过动力有限元分析得到了重载下路基的动应力,并基于分层总和法的思想计算了路基的动力附加变形.研究表明,当路基压实系数低、饱和度高时,路基动力附加变形随列车轴重增加迅速增大,且轴重超过27 t,增大速率明显加快,但当路基压实系数大于一定条件,轴重增加对路基附加变形的影响较小;重载下路基动力附加变形的影响深度主要在2.5 m内,且显著影响深度约为1.0 m;重载下路基未发生动强度破坏情况下也会产生不能接受的永久变形.可通过提高路基压实系数(或强度)显著减少重载下路基的附加变形量和变形达到稳定的时间.     

覆盖型岩溶塌陷临界水位降幅模型试验研究

在考虑覆盖型岩溶塌陷各种影响因素的基础上,通过理论分析和室内模型试验,定量化的研究水位下降对岩溶塌陷的影响及其变化规律。结果表明,急剧的水位变化是影响覆盖型岩溶塌陷的重要因素,受覆盖层土体性质、溶洞内气压、溶洞开口大小等因素的影响。提出了水位下降过程中临界水位降幅公式;并以室内模型试验为例,对该公式进行验证评价,计算所得的塌陷临界水位降幅与实际情况符合较好。     

膨胀岩地基浸水条件下双线无砟轨道路基变形特性

为分析膨胀岩土浸水变形对无砟轨道铁路路基结构的影响,以膨胀性风化泥质砂岩为地基,建立1:2大比例双线无砟轨道路基实体。通过地基浸水试验,对地基土体湿度、路基结构变形及其侧向土压力的变化进行监测,分析地基膨胀变形对无砟轨道路基结构的影响。研究结果表明:地基浸水后膨胀性地基和路基结构表面均产生隆起变形,轨道板中线处最大隆起变形达5.12 mm;地基与路基表面的隆起变形由轨道中线至路基面边缘依次增大,轨道板产生了逆时针倾斜;隆起变形在沿路基本体向上传递时存在变形衰减特点,该特点能够作为路基隆起变形控制的有利因素;由于膨胀性地基的上覆荷载沿路基横向分布的非均匀性和基床层填料浸水软化,路基坡面水平变形呈内缩式。