黏土砾石地层隧洞开挖压力拱数值模拟研究

为分析黏土砾石层中隧洞开挖时周围土体中拱效应的发展规律,基于离散元的方法研究了不同含石率下土体的位移发展过程,分析了隧洞从开挖到塌方结束过程中应力变化曲线,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.结果表明：隧洞顶部的土体位移最大,越靠近隧洞两端越小,受扰动区域的沉降最大值随含石率增加而减小,同时更集中在隧洞顶部;隧洞开挖后,应力变化过程主要分为成拱阶段、坍塌阶段以及稳定阶段,隧洞周围土体的应力呈现环向应力增加、径向应力减小的趋势,在隧洞边墙处出现应力集中现象;通过应力张量十字架来反映土体的应力大小与方向,展示了塌落拱与开挖时步的关系,清楚地显示了拱效应在黏土砾石层中的形态,揭示了拱效应由成型到消失的变化机理,验证了动态压力拱理论在黏土砾石层中的适用性.     

微型顶管保护文物建筑地坪的新型技术研究

文章研究了城市更新项目中,在文物保护建筑下方利用微型顶管掘进挖土,以此来保护地坪的新技术;研究了微型顶管的工作流程与机械设备;给出了城市更新项目中基于土体硬化技术的保护文保建筑地坪方案的技术可行性;对比了某型硬化剂和水泥在土体加固中的差异,体现了其低碳环保的材料优势;给出了平移文物保护建筑时,运用微型顶管形成管棚来保护...     

松嫩平原北部季节冻土冻融过程及热量传递规律

为深入了解松嫩平原北部季节冻土冻融过程及热量传递规律,同时为东北寒区工程及寒区农业的土体环境的高效利用提供科学依据。基于松嫩平原北部季节冻土原位监测,开展季节冻土温度变化特性及分层热通量变化规律研究。结果表明：深度小于50 cm土体温度日变化明显,土体温度季节差异随着土体深度增大而减小。2017年3月3日达到最大冻深(164 cm),4月22日为最终融化日期,最终融化深度为130 cm。不同深度土体温度对地表温度响应呈滞后效应,随着土体深度的增加,滞后时间延长;季节冻土在冻融期内浅层土体受到净辐射的影响,热量交换极其频繁;随着土层深度的增加,净辐射的作用减小,热量在土体中传递的损耗增加,热量交换程度减弱,在冻结期,土体损失的热量大于吸收的热量。在整个冻融期内保持负值,冻深线以下土体中的热量持续向上传输,表明160 cm深度以下土体持续对冻土层传递热量。     

水泥改良花岗岩残积土的强度和崩解特性研究

直接将花岗岩残积土用作路基填筑,易产生溜坍、滑坡等病害.为了消除花岗岩残积土不良特性,对湖南省南岳地区花岗岩残积土粒径级配进行研究,得出该地区花岗岩残积土为砂质粘性土,为了提高其填筑路基的性能,采用不同掺入量的水泥对其进行改良,在压实度均为90%的条件下,利用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪和自制崩解仪对各组试样分别进行三轴试验和崩解试验.改良的花岗岩残积土的抗剪强度和崩解试验结果表明,随着水泥掺量的增加,其抗剪强度逐步提高,遇水崩解状况得到逐步改善,当水泥掺入量达到6%时,能大幅提高花岗岩残积土的抗剪强度,其耐崩解性也得到了大幅度的提高和改善,可达到实际工程中改良当地花岗岩残积土的目的.     

复杂卸荷条件下杭州淤泥质黏土的力学特性试验研究

【目的】为研究各种加卸荷组合条件下土体的力学特性,对杭州淤泥质黏土开展了室内试验研究。【方法】首先通过三轴剪切试验和归一化分析法,研究竖向和水平向同时卸荷复杂工况下土体的强度与变形特性;然后分析土体的应力-应变特性及应力路径;最后考虑预剪应力及卸荷后再剪切的应力条件,对原始的Duncan-Chang模型的应力-应变曲线和初始剪切模量表达式进行修正,得到了修正的Duncan-Chang模型及淤泥质黏土的模型参数。【结果】不同卸荷路径下的偏应力与轴向应变均呈双曲线关系,峰值抗剪强度随卸荷应力比的增大而增大;不同土样的应力路径均从K₀固结线的同一点出发,在卸荷与再剪切过程中经历不同的p-q变化,最终均到达K_f线发生剪切破坏,试验数据拟合的K_f线线性相关性较高,根据拟合的K_f线及Mohr-Coulomb破坏条件,可以不用绘制摩尔圆直接得到土的黏聚力和内摩擦角。【结论】本研究结果对深入分析复杂卸荷条件下土体的强度和变形特性及多个地下工程相互交叠或近邻时的设计与施工具有参考价值。     

考虑土水吸附效应的黏土收缩曲线方程

在干燥条件下土体逐渐失水产生收缩变形,对土体开裂、地基承载力及边坡稳定性产生重要的影响.因此,有效预测含水量变化下土体的体积收缩变形具有重要的意义.本研究提出了能考虑土水吸附效应的全含水量范围内的土体收缩曲线数学方程.该方程能够同时描述脱湿过程中结构性与非结构性黏土的收缩体变.通过考虑土水吸附效应对土体收缩变形的影响,引入1个参数描述低含水量条件下土体收缩斜率,仅用1个方程即可预测从饱和到干燥条件下土体的完整收缩行为,尤其是低含水量条件下土体的体变特性.通过方程的预测曲线与文献中实测数据的对比,证实了所提出黏土收缩曲线方程的可靠性.同时,与现有方程的预测能力进行对比,表明提出的方程能够很好地描述低含水量条件下黏性土的非0收缩段与非0收缩斜率行为,证实了低含水量条件下土体收缩变形预测中考虑土水吸附效应的必要性与重要性.     

考虑剪应力作用的有限土体被动土压力分析

以挡土墙后有限范围砂土为研究对象,建立挡土墙位移与内、外摩擦角的关系,假定墙后土体为圆弧形拱,并考虑层间剪应力,采用多道滑裂面假设下得到的破裂面角与被动土压力系数,推导了有限土体的被动土压力解,该公式也可退化为半无限土体的被动土压力解. 与模型试验相比,所提理论解与试验值吻合较好,证明了解析解的合理性. 参数分析表明：考虑层间剪应力下不影响被动土压力的合力,但会使其合力作用点升高;被动土压力随土体宽高比减小呈现先变化不大后急剧增加的趋势;被动土压力合力随内摩擦角增加呈单增趋势,而合力作用点则随之降低.     

外荷载变电压作用下软黏土电渗固结试验研究

针对电渗法与外荷载联合作用进行了室内试验,设计了9组对比试验,包括在相同外荷载作用下改变电渗电压、在相同电渗电压作用下改变外荷载作用以及单纯外荷载作用下的普通固结试验.对各组试验中的电路电流、土体出流、土体含水率分布、土体沉降、土体电导率、pH值等指标进行了量测,分析了外荷载、电渗电压对电渗过程的影响,并在外荷载与电渗电压之间建立了一定的联系.试验结果表明,增加外荷载对土样排水的促进作用优于提高电压梯度;外荷载作用能够促进阴极排水口处的出流量;在40 kPa外荷载作用下的普通固结与在0.5 V/cm电压梯度作用下的电渗固结作用及效果相当,在1 V/cm电压梯度作用下的电渗固结与在50 ∼60 kPa外荷载作用下的普通固结作用效果相当.研究及结果表明,外荷载与电渗法联合作用和单纯电渗法及单纯预压法相比,能够显著提高地基处理效果.     

分布式温度感测技术在金坛地区地层导热性能评价中的应用

为了确定常州市金坛地区地下热物性系数,为浅层地热能的开发提供理论依据,基于线热源理论将分布式温度感测技术(distributed temperature sensing,DTS)与现场热响应技术(thermal response test,TRT)相结合,利用分布式热响应试验(dis-tributed thermal response test,DTRT)及主动加热光纤的热响应试验(active heating optical fiber thermal response test,ATRT),对该地区不同深度地层的导热系数进行了监测计算和分析评价,并比较了不同技术的监测结果.试验结果表明:基于DTS技术的DTRT相比于传统TRT,可以实现各土层导热系数的分布式测试;ATRT计算得出的各层导热系数分布趋势与DTRT趋势大体相同,证明了将ATRT应用到导热系数的测试中的可行性.并且,相比TRT和DTRT,ATRT耗时更短耗能更低的优势,这也使得ATRT技术在地温场监测中具有较大的潜力.     

深部地层取心层裂机理研究

在深部高地应力地层中取心,岩心层裂(饼化)是一种常见的工程现象。岩心层裂和岩体的物性、力学性质以及原地应力密切相关。为研究钻井取心过程中岩心层裂现象的机理,结合川西南部地区Ａ井和B井取心过程中的岩心层裂现象,考虑岩石矿物组分与岩石脆性指数的关系,基于应力集中的非均匀岩石拉伸破坏模型,给出了岩心层裂现象产生的判据,采用理论计算和数值模拟方法对饼化现象进行了验证。研究结果表明：脆性矿物含量越高,岩石脆性越强,越易生成裂缝;岩心套取是一个卸载水平方向最大主应力的过程,卸载速度越快,损伤处的附加拉应力越大,且对应被激活损伤的尺寸就越小,当附加拉应力大于岩石抗拉强度时,会出现岩心层裂现象,随着取心的继续此过程将重复地发生下去。