2018年  26卷  第s1期

一带一路工程地质与地质灾害
摘要:
为深入研究新疆试车场高速试验环道地基盐渍土特性,文中通过399组易溶盐试验揭示了盐渍土在平面和竖向的分布特征和规律,综合运用双线法试验和室内溶陷性试验进行盐溶特性研究,通过盐胀性试验得到不同含盐量试样的盐胀规律,研究结果表明:场地盐渍土具有含盐类型变化大、盐渍化程度高、盐分表聚性强等特点;自然地面以下2 m深度范围内的地基溶陷等级为弱溶陷Ⅰ级;通过施加荷载和降低硫酸盐含量能够抑制盐胀作用。 为深入研究新疆试车场高速试验环道地基盐渍土特性,文中通过399组易溶盐试验揭示了盐渍土在平面和竖向的分布特征和规律,综合运用双线法试验和室内溶陷性试验进行盐溶特性研究,通过盐胀性试验得到不同含盐量试样的盐胀规律,研究结果表明:场地盐渍土具有含盐类型变化大、盐渍化程度高、盐分表聚性强等特点;自然地面以下2 m深度范围内的地基溶陷等级为弱溶陷Ⅰ级;通过施加荷载和降低硫酸盐含量能够抑制盐胀作用。
摘要:
横断山区地貌类型多样、地质环境脆弱复杂,加之气候多变、地震活动频繁,导致该区成为我国崩塌、滑坡、泥石流等山地灾害发育数量最多、危害最为严重的区域之一。本文以横断山区发育的崩塌、滑坡、泥石流灾害为研究对象,基于对研究区环境背景和灾害野外调查及数据收集的基础上,采用GIS空间分析与数理统计分析相结合的方法,对区内山地灾害与成灾环境背景条件的相关关系进行了分析,探讨了横断山区山地灾害的区域分布特征及动态演化规律。 横断山区地貌类型多样、地质环境脆弱复杂,加之气候多变、地震活动频繁,导致该区成为我国崩塌、滑坡、泥石流等山地灾害发育数量最多、危害最为严重的区域之一。本文以横断山区发育的崩塌、滑坡、泥石流灾害为研究对象,基于对研究区环境背景和灾害野外调查及数据收集的基础上,采用GIS空间分析与数理统计分析相结合的方法,对区内山地灾害与成灾环境背景条件的相关关系进行了分析,探讨了横断山区山地灾害的区域分布特征及动态演化规律。
摘要:
随着InSAR技术的发展和SAR数据源的丰富,SAR数据相干、配准、轨道误差和地形误差校正等问题已经得到较好地解决,对于大面积观测滑坡这类小范围变形(相对构造运动和地面沉降)非常有效。目前大气相位带来的误差仍然是影响InSAR应用的重要因素。利用空间相关性去除区域低频大气相位延迟是一种无须外部气象数据、简洁高效的方法,但在已有的处理InSAR的商业软件如GAMMA中,大气模型使用的是高程与相位的一次曲线线性模型,无法适应我国西南山区复杂的大气相位湿延迟,往往会引入额外的误差。为此,本文研究了大气相位随高程变化的分布特征和最优拟合函数,并在Matlab软件平台上予以实现,可以将模拟的大气相位从解缠相位中很好地去除,使被大气压制的滑坡形变信息更好地呈现出来。以金沙江河谷巧家段岸坡为研究区,进行了蠕滑变形斜坡的识别验证,验证结果表明使用高程相位拟合多项式比单一线性拟合更易识别出滑坡范围,减少地质灾害隐患点遗漏,这对在我国西南地区水库岸D-InSAR观测滑坡变形的应用具有重要意义。 随着InSAR技术的发展和SAR数据源的丰富,SAR数据相干、配准、轨道误差和地形误差校正等问题已经得到较好地解决,对于大面积观测滑坡这类小范围变形(相对构造运动和地面沉降)非常有效。目前大气相位带来的误差仍然是影响InSAR应用的重要因素。利用空间相关性去除区域低频大气相位延迟是一种无须外部气象数据、简洁高效的方法,但在已有的处理InSAR的商业软件如GAMMA中,大气模型使用的是高程与相位的一次曲线线性模型,无法适应我国西南山区复杂的大气相位湿延迟,往往会引入额外的误差。为此,本文研究了大气相位随高程变化的分布特征和最优拟合函数,并在Matlab软件平台上予以实现,可以将模拟的大气相位从解缠相位中很好地去除,使被大气压制的滑坡形变信息更好地呈现出来。以金沙江河谷巧家段岸坡为研究区,进行了蠕滑变形斜坡的识别验证,验证结果表明使用高程相位拟合多项式比单一线性拟合更易识别出滑坡范围,减少地质灾害隐患点遗漏,这对在我国西南地区水库岸D-InSAR观测滑坡变形的应用具有重要意义。
摘要:
为了揭示彬长地区黄土滑坡的成灾机理,在分析滑坡发育特征和分布规律的基础上,基于典型黄土滑坡案例分析,采用野外调查、理论分析等方法,研究了开挖型黄土滑坡、采动型黄土滑坡和采空区活化型黄土滑坡的成灾过程。研究结果表明:开挖型黄土滑破,在卸荷作用下,坡脚处应力出现集中而在坡顶出现牵引拉张裂隙,同时又加强坡脚挤压力。裂缝和压应力相互交替增大,互成因果,直到发展成一条上、下贯通裂缝带,整个坡体失稳。采动型黄土滑坡,在采煤扰动作用下,上覆基岩发生失稳而引起地表黄土层不均匀沉降,沟谷两侧的坡体在因采空而形成的汇聚于采空区方向的位移向量和坡体在重力作用下沿坡向滑动的位移向量相互叠加作用下,引发沟谷两侧坡体失稳破坏,回采晚到达一侧的坡体往往先与早到达一侧的坡体滑动。采空区活化型黄土滑坡主要发生在老采空区上部的黄土塬边,相对稳定的采空区在地表水入渗和地下水位抬升条件下,煤柱在水动力侵蚀作用下失稳垮塌,冒裂带岩体应力重新分布,造成地表黄土层二次失稳,最终触发滑坡。 为了揭示彬长地区黄土滑坡的成灾机理,在分析滑坡发育特征和分布规律的基础上,基于典型黄土滑坡案例分析,采用野外调查、理论分析等方法,研究了开挖型黄土滑坡、采动型黄土滑坡和采空区活化型黄土滑坡的成灾过程。研究结果表明:开挖型黄土滑破,在卸荷作用下,坡脚处应力出现集中而在坡顶出现牵引拉张裂隙,同时又加强坡脚挤压力。裂缝和压应力相互交替增大,互成因果,直到发展成一条上、下贯通裂缝带,整个坡体失稳。采动型黄土滑坡,在采煤扰动作用下,上覆基岩发生失稳而引起地表黄土层不均匀沉降,沟谷两侧的坡体在因采空而形成的汇聚于采空区方向的位移向量和坡体在重力作用下沿坡向滑动的位移向量相互叠加作用下,引发沟谷两侧坡体失稳破坏,回采晚到达一侧的坡体往往先与早到达一侧的坡体滑动。采空区活化型黄土滑坡主要发生在老采空区上部的黄土塬边,相对稳定的采空区在地表水入渗和地下水位抬升条件下,煤柱在水动力侵蚀作用下失稳垮塌,冒裂带岩体应力重新分布,造成地表黄土层二次失稳,最终触发滑坡。
摘要:
边坡危岩落石作为在山区工程建设中经常遇到的一种地质灾害,严重威胁着铁路等交通工程的施工与运营安全。在多种因素的影响下,落石运动轨迹具有随机概率分布的特征,其能量状态和冲击大小和落石的运动状态密切相关。真实描述落石的运动轨迹,从而求解其能量状态及冲击力是后续针对性制定防护措施的前提和主要参考依据。本文在系统总结国内外既有落石分析软件的基础上,引入基于正态分布的概率计算方法,改进了落石运动轨迹计算的实用模型,并据此编制了一套落石分析计算软件,在概率计算的基础上,提出了落石运动的两条最不利轨迹,并采用多种方法对最不利轨迹的落石冲击力进行了计算。本软件已在贵广铁路何屋特大桥危岩落石工点进行了成功应用,取得了良好的效果,可在后续工点中推广应用。 边坡危岩落石作为在山区工程建设中经常遇到的一种地质灾害,严重威胁着铁路等交通工程的施工与运营安全。在多种因素的影响下,落石运动轨迹具有随机概率分布的特征,其能量状态和冲击大小和落石的运动状态密切相关。真实描述落石的运动轨迹,从而求解其能量状态及冲击力是后续针对性制定防护措施的前提和主要参考依据。本文在系统总结国内外既有落石分析软件的基础上,引入基于正态分布的概率计算方法,改进了落石运动轨迹计算的实用模型,并据此编制了一套落石分析计算软件,在概率计算的基础上,提出了落石运动的两条最不利轨迹,并采用多种方法对最不利轨迹的落石冲击力进行了计算。本软件已在贵广铁路何屋特大桥危岩落石工点进行了成功应用,取得了良好的效果,可在后续工点中推广应用。
摘要:
某铁路深路堑超高边坡,最大开挖高度达130 m,上部砂岩和下部灰岩不整合接触呈二元结构,多工作面、多级爆破开挖对设计和施工提出了很大的挑战。本文采用有限元极限平衡法和动力有限元法,考虑边坡二元结构的特点和岩体结构面的影响因素,进行了边坡五级开挖支护的静动力模拟,获得了不同施工开挖过程下的边坡破坏模式和安全系数。结果表明:(1)自上而下逐级开挖逐级支护的深路堑边坡稳定性依次由全强风化砂岩、二元结构界面和灰岩最不利结构面控制,并且,随着开挖深度增加,地应力逐渐得到释放,剪应力场发生偏转,塑性区域变小;(2)爆破施工开挖引起的位移场随爆源距近似球形衰减,且在二元结构界面处呈放大态势。研究成果对于铁路深路堑的设计和施工有重要借鉴意义。 某铁路深路堑超高边坡,最大开挖高度达130 m,上部砂岩和下部灰岩不整合接触呈二元结构,多工作面、多级爆破开挖对设计和施工提出了很大的挑战。本文采用有限元极限平衡法和动力有限元法,考虑边坡二元结构的特点和岩体结构面的影响因素,进行了边坡五级开挖支护的静动力模拟,获得了不同施工开挖过程下的边坡破坏模式和安全系数。结果表明:(1)自上而下逐级开挖逐级支护的深路堑边坡稳定性依次由全强风化砂岩、二元结构界面和灰岩最不利结构面控制,并且,随着开挖深度增加,地应力逐渐得到释放,剪应力场发生偏转,塑性区域变小;(2)爆破施工开挖引起的位移场随爆源距近似球形衰减,且在二元结构界面处呈放大态势。研究成果对于铁路深路堑的设计和施工有重要借鉴意义。
摘要:
目前针对一般层状岩质边坡的研究工作已经比较深入,但是对于薄层状岩质边坡,由于其特殊的岩体结构形式,钻探过程中岩芯破碎,很难采取符合室内试验要求的岩样,无法用常规手段获取其物理力学性质指标,直接影响边坡破坏机理及其稳定性的分析,为此,需针对该种类型的边坡开展进一步的研究。本文拟以陕西南部某薄层状千枚岩边坡为研究对象,采用现场大重度试验和等效体积法分别取得强风化和中风化岩体的天然重度及饱和重度;利用点荷载试验确定岩体的天然单轴抗压强度和饱和单轴抗压强度;对于被结构面切割破碎,强度受结构面控制的强风化岩体,采用Barton提出的JRC-JCS法确定其抗剪强度指标;对于中风化岩体,则采用以RMR岩体分类为基础的Hoek-Brown法对岩石抗剪强度进行弱化处理,结合弱化处理后的岩石抗剪强度和结构面的强度,确定中风化岩体的抗剪强度参数。基于边坡地形地貌、地层岩性和水文地质特征,建立边坡二维分析模型,以M-C准则作为边坡破坏依据,分析边坡在天然状态和暴雨状态两种工况下的应力-应变特征和稳定状态,揭示薄层状岩质边坡破坏机理及其稳定性,为同类型边坡的分析和防治提供参考。 目前针对一般层状岩质边坡的研究工作已经比较深入,但是对于薄层状岩质边坡,由于其特殊的岩体结构形式,钻探过程中岩芯破碎,很难采取符合室内试验要求的岩样,无法用常规手段获取其物理力学性质指标,直接影响边坡破坏机理及其稳定性的分析,为此,需针对该种类型的边坡开展进一步的研究。本文拟以陕西南部某薄层状千枚岩边坡为研究对象,采用现场大重度试验和等效体积法分别取得强风化和中风化岩体的天然重度及饱和重度;利用点荷载试验确定岩体的天然单轴抗压强度和饱和单轴抗压强度;对于被结构面切割破碎,强度受结构面控制的强风化岩体,采用Barton提出的JRC-JCS法确定其抗剪强度指标;对于中风化岩体,则采用以RMR岩体分类为基础的Hoek-Brown法对岩石抗剪强度进行弱化处理,结合弱化处理后的岩石抗剪强度和结构面的强度,确定中风化岩体的抗剪强度参数。基于边坡地形地貌、地层岩性和水文地质特征,建立边坡二维分析模型,以M-C准则作为边坡破坏依据,分析边坡在天然状态和暴雨状态两种工况下的应力-应变特征和稳定状态,揭示薄层状岩质边坡破坏机理及其稳定性,为同类型边坡的分析和防治提供参考。
摘要:
依托南水北调中线工程半个多世纪的勘察与研究,在十一五、十二五国家科技支撑计划和国家重点研发计划专项多个项目和课题支持下,通过现场勘察与室内实验、大型渠道原型试验、边坡监测与现场解剖、数值模拟等研究方法,系统研究了膨胀土结构等工程特征及边坡破坏特征。研究结果表明膨胀土在宏观结构存在明显垂直分带特征,其浅层破坏主要表现为坡面冲刷和浅表蠕变,深层滑动破坏受制于膨胀土内部结构面,边坡土体强度取决于软弱结构面强度。基于试验研究成果,提出了膨胀土浅层蠕变和深层折线滑动破坏新机制。 依托南水北调中线工程半个多世纪的勘察与研究,在十一五、十二五国家科技支撑计划和国家重点研发计划专项多个项目和课题支持下,通过现场勘察与室内实验、大型渠道原型试验、边坡监测与现场解剖、数值模拟等研究方法,系统研究了膨胀土结构等工程特征及边坡破坏特征。研究结果表明膨胀土在宏观结构存在明显垂直分带特征,其浅层破坏主要表现为坡面冲刷和浅表蠕变,深层滑动破坏受制于膨胀土内部结构面,边坡土体强度取决于软弱结构面强度。基于试验研究成果,提出了膨胀土浅层蠕变和深层折线滑动破坏新机制。
摘要:
上江水电站工程区域构造背景复杂,地震活动频度大,场地地震安全性评价是本工程首先解决的关键技术问题。通过区域地质、地震构造和地震危险性等研究表明:工程区域区域破坏性地震频度和地震活动水平都很高,区内发生7级以上地震2次,预测区内仍有可能会发生7级左右的地震;近场区发生5次 4 ¾级破坏性地震,最大震级为6 ¼级,预测近场区仍可能会发生6级左右的地震;坝址及附近地区被外缘活动性断裂围限,坝址所处地块相对稳定,场地适宜建坝。最后根据划分的潜在震源区、地震活动性参数以及地震动衰减关系的确定方法,计算得出坝址5种超越概率水准的地震危险性分析结果和地震动参数,可为项目设计、施工提供工程抗震依据。 上江水电站工程区域构造背景复杂,地震活动频度大,场地地震安全性评价是本工程首先解决的关键技术问题。通过区域地质、地震构造和地震危险性等研究表明:工程区域区域破坏性地震频度和地震活动水平都很高,区内发生7级以上地震2次,预测区内仍有可能会发生7级左右的地震;近场区发生5次 4 ¾级破坏性地震,最大震级为6 ¼级,预测近场区仍可能会发生6级左右的地震;坝址及附近地区被外缘活动性断裂围限,坝址所处地块相对稳定,场地适宜建坝。最后根据划分的潜在震源区、地震活动性参数以及地震动衰减关系的确定方法,计算得出坝址5种超越概率水准的地震危险性分析结果和地震动参数,可为项目设计、施工提供工程抗震依据。
摘要:
谷坊是广泛用于防治泥石流灾害的重要工程,具有抬高侵蚀基准、拦蓄泥沙、稳定沟道等作用。当前泥石流防治研究中,多以简单几何体代替谷坊及冲沟的实际形态,缺乏真实谷坊周围流场的精细研究。为优化谷坊设计,提高抗泥石流冲刷能力,延长谷坊使用寿命,本文在连续相Euler坐标下,通过建立稀性泥石流RANS k-湍流的三维多物理场耦合模型,探讨在30年一遇降雨情况下,稀性泥石流在谷坊周围的流场分布、湍流动能大小及冲击荷载变化等情况。研究结果表明:顺流设计的谷坊迎水面可以有效减少坝前湍流;谷坊坝顶及背水面存在不同类型的回流漩涡;在背水面存在高能的侧切和下切湍流,在谷坊背水面的两侧坝肩及谷坊底部均应采取防护措施,研究成果可为谷坊设计和泥石流防治提供一定的参考。 谷坊是广泛用于防治泥石流灾害的重要工程,具有抬高侵蚀基准、拦蓄泥沙、稳定沟道等作用。当前泥石流防治研究中,多以简单几何体代替谷坊及冲沟的实际形态,缺乏真实谷坊周围流场的精细研究。为优化谷坊设计,提高抗泥石流冲刷能力,延长谷坊使用寿命,本文在连续相Euler坐标下,通过建立稀性泥石流RANS k-湍流的三维多物理场耦合模型,探讨在30年一遇降雨情况下,稀性泥石流在谷坊周围的流场分布、湍流动能大小及冲击荷载变化等情况。研究结果表明:顺流设计的谷坊迎水面可以有效减少坝前湍流;谷坊坝顶及背水面存在不同类型的回流漩涡;在背水面存在高能的侧切和下切湍流,在谷坊背水面的两侧坝肩及谷坊底部均应采取防护措施,研究成果可为谷坊设计和泥石流防治提供一定的参考。
摘要:
斜坡失稳是地球表层夷平作用的自然现象,也是工程活动经常面临的地质问题。三峡库区(长寿-丰都段)属于典型的砂泥岩互层区,在调查基础上重点研究了砂岩夹泥岩坡、泥岩夹砂岩坡的斜坡结构、演化过程和失稳特征,引入地形凹凸度因子利用SOM神经网络模型对研究区内38个斜(滑)坡失稳指数进行定量计算。研究结果表明,区内砂岩夹泥岩坡与泥岩夹砂岩坡失稳机理呈现出一定差异性。砂岩夹泥岩坡中,侧凹地貌有利于汇水,固有的空间形态导致地下水可作为斜坡失稳的动力条件。泥岩夹砂岩坡中,地表水难以下切坚硬砂岩体,侧向侵蚀形成单面山,斜坡表面残留土体在雨水浸润后容易发生形成滑坡失稳。建议加强上砂下泥类型斜坡的防治。 斜坡失稳是地球表层夷平作用的自然现象,也是工程活动经常面临的地质问题。三峡库区(长寿-丰都段)属于典型的砂泥岩互层区,在调查基础上重点研究了砂岩夹泥岩坡、泥岩夹砂岩坡的斜坡结构、演化过程和失稳特征,引入地形凹凸度因子利用SOM神经网络模型对研究区内38个斜(滑)坡失稳指数进行定量计算。研究结果表明,区内砂岩夹泥岩坡与泥岩夹砂岩坡失稳机理呈现出一定差异性。砂岩夹泥岩坡中,侧凹地貌有利于汇水,固有的空间形态导致地下水可作为斜坡失稳的动力条件。泥岩夹砂岩坡中,地表水难以下切坚硬砂岩体,侧向侵蚀形成单面山,斜坡表面残留土体在雨水浸润后容易发生形成滑坡失稳。建议加强上砂下泥类型斜坡的防治。
摘要:
崩塌灾害是西藏边境口岸交通线的重要地质环境问题。论文以西藏日喀则市亚东口岸为研究区,对重要公路沿线的崩塌灾害进行危险性定量评估。论文通过遥感解译和野外调查的方法获取历史崩塌灾害和沿线危岩体空间分布、地形地质和稳定性现状等信息。考虑崩塌形成的控制性岩性组合和地形条件,论文基于Geographic Information System(GIS)实现崩塌源区识别;基于Holmgre修正算法、惯性算法和摩擦损失函数,利用Flow-R软件模拟崩塌运动范围,确定受威胁的交通区段。研究表明,崩塌源区GIS识别范围与实际野外勘察范围的吻合度为76.9%,运动模拟范围与实际落石滚动范围拟合精度为60.3%;模拟的高危影响范围面积占总研究区面积11.3%,其影响的交通路段主要分布在亚东口岸西南方向的高坡度斜坡体上,影响路段长度超过7000m;落石到达概率超过0.7的栅格数为2647,占崩塌模拟范围总栅格数的1.5%,集中分布深切冲沟底部。论文研究成果对亚东口岸重要交通线路崩塌影响范围评价与灾害防控具有一定的参考意义。 崩塌灾害是西藏边境口岸交通线的重要地质环境问题。论文以西藏日喀则市亚东口岸为研究区,对重要公路沿线的崩塌灾害进行危险性定量评估。论文通过遥感解译和野外调查的方法获取历史崩塌灾害和沿线危岩体空间分布、地形地质和稳定性现状等信息。考虑崩塌形成的控制性岩性组合和地形条件,论文基于Geographic Information System(GIS)实现崩塌源区识别;基于Holmgre修正算法、惯性算法和摩擦损失函数,利用Flow-R软件模拟崩塌运动范围,确定受威胁的交通区段。研究表明,崩塌源区GIS识别范围与实际野外勘察范围的吻合度为76.9%,运动模拟范围与实际落石滚动范围拟合精度为60.3%;模拟的高危影响范围面积占总研究区面积11.3%,其影响的交通路段主要分布在亚东口岸西南方向的高坡度斜坡体上,影响路段长度超过7000m;落石到达概率超过0.7的栅格数为2647,占崩塌模拟范围总栅格数的1.5%,集中分布深切冲沟底部。论文研究成果对亚东口岸重要交通线路崩塌影响范围评价与灾害防控具有一定的参考意义。
摘要:
洛进沟位于四川省泸定县得妥乡外缘,与大岗山水电站库岸相连,洛进沟泥石流的存在威胁着得妥人民的生命财产安全及大岗山水电站的运营,本文通过详细的野外调查和室内综合分析,运用单沟泥石流危险性评价体系中的灰色关联法,选取泥石流的规模、频率、主沟长度、流域面积、流域切割密度、流域相对高差、不稳定沟床比为评价因子,对洛进沟泥石流危险性进行评价,得出以下结论:(1)洛进沟泥石流物源丰富,总方量大约21.95104 m3,泥石流流速估算为5.33m s-1,泥石流洪峰值流量为487.3m3 s-1。(2)洛进沟泥石流启动主要受暴雨控制,其容重估算为1.8t m-3,定性泥石流为暴雨型稀粥状单沟泥石流。(3)经危险性计算,计算得出危险度0.45,认定洛进沟属于中度危险泥石流。 洛进沟位于四川省泸定县得妥乡外缘,与大岗山水电站库岸相连,洛进沟泥石流的存在威胁着得妥人民的生命财产安全及大岗山水电站的运营,本文通过详细的野外调查和室内综合分析,运用单沟泥石流危险性评价体系中的灰色关联法,选取泥石流的规模、频率、主沟长度、流域面积、流域切割密度、流域相对高差、不稳定沟床比为评价因子,对洛进沟泥石流危险性进行评价,得出以下结论:(1)洛进沟泥石流物源丰富,总方量大约21.95104 m3,泥石流流速估算为5.33m s-1,泥石流洪峰值流量为487.3m3 s-1。(2)洛进沟泥石流启动主要受暴雨控制,其容重估算为1.8t m-3,定性泥石流为暴雨型稀粥状单沟泥石流。(3)经危险性计算,计算得出危险度0.45,认定洛进沟属于中度危险泥石流。
摘要:
目前针对大型多滑面边坡的稳定性分析研究,运用较多的依然是传统强度折减法。传统强度折减法,即同步折减法,是对整个边坡岩土体的c、值进行同步折减,并没有考虑c、值在边坡失稳过程中抗剪切作用的差异性。本文运用FLAC3D的SSR自编程序,选取同一组安全系数上、下限值,对c、值进行单独折减,直到边坡发生破坏,可算得c、值的折减系数,计算结果显示两者的折减系数是不同的,证明c、值在边坡失稳破坏过程中的抗剪切作用存在差异性。由此,基于传统强度折减法和c、值抗剪切作用的差异性提出一种新的双折减系数法先同后异强度折减法。尝试将此方法应用到多滑面边坡稳定性分析,以同步折减法作为参照,对比分析两种方法的计算结果。经对比发现:同步折减法算得的水平位移偏大,偏不安全。而先同后异折减法所得结果与实际监测数据吻合较好。 目前针对大型多滑面边坡的稳定性分析研究,运用较多的依然是传统强度折减法。传统强度折减法,即同步折减法,是对整个边坡岩土体的c、值进行同步折减,并没有考虑c、值在边坡失稳过程中抗剪切作用的差异性。本文运用FLAC3D的SSR自编程序,选取同一组安全系数上、下限值,对c、值进行单独折减,直到边坡发生破坏,可算得c、值的折减系数,计算结果显示两者的折减系数是不同的,证明c、值在边坡失稳破坏过程中的抗剪切作用存在差异性。由此,基于传统强度折减法和c、值抗剪切作用的差异性提出一种新的双折减系数法先同后异强度折减法。尝试将此方法应用到多滑面边坡稳定性分析,以同步折减法作为参照,对比分析两种方法的计算结果。经对比发现:同步折减法算得的水平位移偏大,偏不安全。而先同后异折减法所得结果与实际监测数据吻合较好。
摘要:
运用兰州新区最新地质构造、地震及勘察研究成果,结合新区建设进程中崩塌、滑坡、泥石流、不稳定斜坡、土壤盐渍化等对城市构成威胁的环境地质与灾害地质问题。在兰州新区地貌和划分的岩土体类型基础上,根据区内工程地质条件的相似性和差异性,对兰州新区工程地质条件研究,将新区划分为堆积盆地工程地质区和丘陵工程地质区两个区。其中,丘陵工程地质区分为稳定、较稳定、稳定性较差3个亚区。堆积盆地工程地质区和稳定的丘陵工程地质亚区岩(土)体稳定性好,工程地质条件好;较稳定的丘陵工程地质亚区岩(土)体稳定性较好,工程地质条件较好,这些区域可作为新区今后重点开发建设的区域。此项研究成果对兰州新区规划建设和工程建设适宜性评价具有重要的指导意义。 运用兰州新区最新地质构造、地震及勘察研究成果,结合新区建设进程中崩塌、滑坡、泥石流、不稳定斜坡、土壤盐渍化等对城市构成威胁的环境地质与灾害地质问题。在兰州新区地貌和划分的岩土体类型基础上,根据区内工程地质条件的相似性和差异性,对兰州新区工程地质条件研究,将新区划分为堆积盆地工程地质区和丘陵工程地质区两个区。其中,丘陵工程地质区分为稳定、较稳定、稳定性较差3个亚区。堆积盆地工程地质区和稳定的丘陵工程地质亚区岩(土)体稳定性好,工程地质条件好;较稳定的丘陵工程地质亚区岩(土)体稳定性较好,工程地质条件较好,这些区域可作为新区今后重点开发建设的区域。此项研究成果对兰州新区规划建设和工程建设适宜性评价具有重要的指导意义。
摘要:
本文借助物质点软件(Anura 3D),设置接触算法和流固耦合,基于M-C强度准则,对南地中海真实海底滑坡的运动全过程进行了模拟反分析,得到该海底滑坡滑动接触面的综合摩擦系数为0.052,该滑坡从坡脚处开始,逐渐向内部发展,形成整块滑坡体后,滑坡体整体沿着斜坡加速滑动,在第15 s时,达到最大速度14.52m s-1,之后由于摩擦阻力下滑力,滑坡体开始减速,第21s时,滑坡体整体滑到平缓地段(坡度为1.1),下滑力接近于0,不同质点的速度具有差异,因而发生在水平方向上的扩散型滑移,在第57s时速度降为0,滑动中止,最终滑距为420.3m。提出海底滑坡接触面的综合摩擦系数()的概念,借助去表征海底滑坡滑动过程中海水混入引起的土体软化和滑水现象,并应用于海底滑坡运动全过程的模拟,这种分析方法为海底滑坡运动全过程的模拟提供了一种新的思路。 本文借助物质点软件(Anura 3D),设置接触算法和流固耦合,基于M-C强度准则,对南地中海真实海底滑坡的运动全过程进行了模拟反分析,得到该海底滑坡滑动接触面的综合摩擦系数为0.052,该滑坡从坡脚处开始,逐渐向内部发展,形成整块滑坡体后,滑坡体整体沿着斜坡加速滑动,在第15 s时,达到最大速度14.52m s-1,之后由于摩擦阻力下滑力,滑坡体开始减速,第21s时,滑坡体整体滑到平缓地段(坡度为1.1),下滑力接近于0,不同质点的速度具有差异,因而发生在水平方向上的扩散型滑移,在第57s时速度降为0,滑动中止,最终滑距为420.3m。提出海底滑坡接触面的综合摩擦系数()的概念,借助去表征海底滑坡滑动过程中海水混入引起的土体软化和滑水现象,并应用于海底滑坡运动全过程的模拟,这种分析方法为海底滑坡运动全过程的模拟提供了一种新的思路。
摘要:
深水陆坡是地质灾害的易发区,随着深水油气资源开发、海底管道路由建设以及天然气水合物试验性开采等活动的日益增多,包括深海海底滑坡在内的深水地质灾害受到越来越多的关注。多国科学家在海底滑坡勘测、原位监测、室内实验、模型构建和数值模拟等方面进行了大量研究,取得了一系列成果。我国南海资源丰富,但海底地质条件复杂、稳定性差,海底稳定性是制约南海油气资源开发的重要因素,深海滑坡研究成为南海工程地质环境研究中的一个关键科学问题。本文系统介绍了国际深海滑坡的研究进展及发展趋势,并对南海海底滑坡的研究现状进行了阐述,最后对与海底稳定性有关的关键科学问题和研究热点进行了总结和展望,以期为我国南海资源勘探开发过程中的海底稳定性评价研究提供借鉴。 深水陆坡是地质灾害的易发区,随着深水油气资源开发、海底管道路由建设以及天然气水合物试验性开采等活动的日益增多,包括深海海底滑坡在内的深水地质灾害受到越来越多的关注。多国科学家在海底滑坡勘测、原位监测、室内实验、模型构建和数值模拟等方面进行了大量研究,取得了一系列成果。我国南海资源丰富,但海底地质条件复杂、稳定性差,海底稳定性是制约南海油气资源开发的重要因素,深海滑坡研究成为南海工程地质环境研究中的一个关键科学问题。本文系统介绍了国际深海滑坡的研究进展及发展趋势,并对南海海底滑坡的研究现状进行了阐述,最后对与海底稳定性有关的关键科学问题和研究热点进行了总结和展望,以期为我国南海资源勘探开发过程中的海底稳定性评价研究提供借鉴。
黄土高原工程地质与生态环境
摘要:
抗拉强度是描述黄土力学性质的重要指标,是研究黄土拉张破坏特性的基础。采用自主研发的大断面原状黄土拉伸仪,对陕西泾阳L5原状黄土开展了单轴拉伸试验,测定不同含水率下大断面原状黄土的拉伸应力-应变特征,获得其抗拉强度,并与利用常规三轴剪切试验结果间接获得的抗拉强度值进行对比分析。结果表明:黄土在低含水率时,黄土强度较高,拉应力随拉应变的增加线性增加,破坏时呈脆性;黄土在高含水率时,抗拉强度较低,拉应力随拉应变的增加呈非线性增加,表现出一定的塑性;黄土抗拉强度与含水率呈指数递减关系。与常规三轴试验结果相比,拉伸试验获得的结果较小,更接近实际情况,同时两者之间存在一定的线性关系。 抗拉强度是描述黄土力学性质的重要指标,是研究黄土拉张破坏特性的基础。采用自主研发的大断面原状黄土拉伸仪,对陕西泾阳L5原状黄土开展了单轴拉伸试验,测定不同含水率下大断面原状黄土的拉伸应力-应变特征,获得其抗拉强度,并与利用常规三轴剪切试验结果间接获得的抗拉强度值进行对比分析。结果表明:黄土在低含水率时,黄土强度较高,拉应力随拉应变的增加线性增加,破坏时呈脆性;黄土在高含水率时,抗拉强度较低,拉应力随拉应变的增加呈非线性增加,表现出一定的塑性;黄土抗拉强度与含水率呈指数递减关系。与常规三轴试验结果相比,拉伸试验获得的结果较小,更接近实际情况,同时两者之间存在一定的线性关系。
摘要:
黄土-古土壤地层相间沉积,地层厚度大,沉积年代久,受压密和胶结作用,土的抗剪强度参数随埋深逐渐增长,地层划分与取值困难。本文探究了黄土和古土壤抗剪强度参数随埋深的变化规律,发现黄土的黏聚力随埋深线性增长,截距为0;古土壤的黏聚力随埋深线性增长,截距达50.5kPa,斜率与黄土的较为接近;黄土与古土壤的内摩擦角均随埋深没有显著变化。结合黄土和古土壤的绝对沉积年代研究成果,进一步建立起黏聚力与沉积年代的线性方程。利用有限元网格划分的优势,将黏聚力线性增长模型与弹-理想塑性有限元相结合,建立起黏聚力随沉积年代线性增长的有限元模型,并将黄土与古土壤强度进行区分。采用强度折减法,进行边坡稳定系数计算。通过山西吉家塬已滑边坡案例对模型进行验算,证明了模型的合理性。 黄土-古土壤地层相间沉积,地层厚度大,沉积年代久,受压密和胶结作用,土的抗剪强度参数随埋深逐渐增长,地层划分与取值困难。本文探究了黄土和古土壤抗剪强度参数随埋深的变化规律,发现黄土的黏聚力随埋深线性增长,截距为0;古土壤的黏聚力随埋深线性增长,截距达50.5kPa,斜率与黄土的较为接近;黄土与古土壤的内摩擦角均随埋深没有显著变化。结合黄土和古土壤的绝对沉积年代研究成果,进一步建立起黏聚力与沉积年代的线性方程。利用有限元网格划分的优势,将黏聚力线性增长模型与弹-理想塑性有限元相结合,建立起黏聚力随沉积年代线性增长的有限元模型,并将黄土与古土壤强度进行区分。采用强度折减法,进行边坡稳定系数计算。通过山西吉家塬已滑边坡案例对模型进行验算,证明了模型的合理性。
摘要:
黄土高原是我国地质灾害最严重的地区之一,地质灾害频发,严重威胁着当地居民的人身、财产安全,阻碍城镇化建设步伐。基于GIS平台,以甘肃省华池县柔远镇为例,采用曲线拟合和均值变点法,研究发现大比例尺下提取黄土城镇地区平均起伏度的最佳单元大小为65 m65m,用层次分析法,选取灾害面密度、地层岩性、黄土层厚底、高程、坡度、坡向、起伏度、与沟谷距离、归一化植被指数、与道路距离、与建筑物距离等11个因子,建立黄土地区城镇危险性评价模型,依据土地覆盖类型进行易损性评估,利用栅格叠加工具得到风险区划,并划分出高风险、中风险、低风险、极低风险区域,分别占4.6%、11.7%、30.2%、53.5%,结果可为未来城镇化建设提供参考。 黄土高原是我国地质灾害最严重的地区之一,地质灾害频发,严重威胁着当地居民的人身、财产安全,阻碍城镇化建设步伐。基于GIS平台,以甘肃省华池县柔远镇为例,采用曲线拟合和均值变点法,研究发现大比例尺下提取黄土城镇地区平均起伏度的最佳单元大小为65 m65m,用层次分析法,选取灾害面密度、地层岩性、黄土层厚底、高程、坡度、坡向、起伏度、与沟谷距离、归一化植被指数、与道路距离、与建筑物距离等11个因子,建立黄土地区城镇危险性评价模型,依据土地覆盖类型进行易损性评估,利用栅格叠加工具得到风险区划,并划分出高风险、中风险、低风险、极低风险区域,分别占4.6%、11.7%、30.2%、53.5%,结果可为未来城镇化建设提供参考。
摘要:
我国西北地区降雨量低,气候干旱,但地下水埋藏浅,风力资源充足,以风能为动力,提取地下水灌溉,修复退化的自然生态具有社会意义和环境效益。本文简述了我国风力提水发展历史,分析所选用的风力提水机存在的问题并做出了几点改进。以内蒙古乌拉特中旗的海流图牧场为实验场地,通过钻孔数据,估计地下水储量,确定场地地质条件。根据场地年降水量、日照、日均风速、地下水运移与蒸发情况,计算可利用的风能能量并根据该地每年所需水量确定提水机数量。根据实验场地位置,制定了合理布置方案,设计了一套灌溉系统,并对其可行性进行了分析。通过现场单套设备的试验,表明该方案是可行的。该系统采用自然能源,一次投入,永久收益,具有良好的推广应用前景。 我国西北地区降雨量低,气候干旱,但地下水埋藏浅,风力资源充足,以风能为动力,提取地下水灌溉,修复退化的自然生态具有社会意义和环境效益。本文简述了我国风力提水发展历史,分析所选用的风力提水机存在的问题并做出了几点改进。以内蒙古乌拉特中旗的海流图牧场为实验场地,通过钻孔数据,估计地下水储量,确定场地地质条件。根据场地年降水量、日照、日均风速、地下水运移与蒸发情况,计算可利用的风能能量并根据该地每年所需水量确定提水机数量。根据实验场地位置,制定了合理布置方案,设计了一套灌溉系统,并对其可行性进行了分析。通过现场单套设备的试验,表明该方案是可行的。该系统采用自然能源,一次投入,永久收益,具有良好的推广应用前景。
摘要:
黄土是干旱、半干旱条件下形成的,具有特殊结构的土,季节性的降雨和蒸发作用必将引起其力学性质和结构改变,从而造成其强度降低和变形增大的问题。通过单轴抗压强度试验探讨了黄土抗压强度与含水率、干湿循环次数的变化规律,借助SEM图像定性和定量分析了其强度变化的微观机制。试验结果表明:黄土单轴抗压强度随含水率的减小表现为非线性的增大;随干湿循环次数的增加而减小,经历多次干湿循环后趋于稳定;含水率增大和干湿循环次数的增加不仅仅会使得粗颗粒的接触方式改变与胶体物质和腐殖质数量减少,还会使得土体孔隙直径增大,大、中孔隙所占百分比之和明显增多,进而从微观结构阐述了土体宏观强度的变化规律。 黄土是干旱、半干旱条件下形成的,具有特殊结构的土,季节性的降雨和蒸发作用必将引起其力学性质和结构改变,从而造成其强度降低和变形增大的问题。通过单轴抗压强度试验探讨了黄土抗压强度与含水率、干湿循环次数的变化规律,借助SEM图像定性和定量分析了其强度变化的微观机制。试验结果表明:黄土单轴抗压强度随含水率的减小表现为非线性的增大;随干湿循环次数的增加而减小,经历多次干湿循环后趋于稳定;含水率增大和干湿循环次数的增加不仅仅会使得粗颗粒的接触方式改变与胶体物质和腐殖质数量减少,还会使得土体孔隙直径增大,大、中孔隙所占百分比之和明显增多,进而从微观结构阐述了土体宏观强度的变化规律。
摘要:
针对节能环保型公路多采取低路堤设计方案,造成部分黄土路基处于交通荷载的影响范围内,易产生路基沉降变形的现状。本文从动三轴试验角度出发,研究车辆动荷载作用下干密度、围压和频率对路基土体动力学性质的响应。研究表明:随着干密度、围压和加载频率的增大,路基土体的动弹性模量增大,且对于同一土体,随着动弹性模量的增大,阻尼比呈减小趋势。在低路堤的设计方案中,可通过适当提高黄土路基的干密度来减轻运营期间车辆荷载造成的沉降;同时,在路基设计中要以车辆动荷载频率范围的下限作为路基相关设计参数的参考。 针对节能环保型公路多采取低路堤设计方案,造成部分黄土路基处于交通荷载的影响范围内,易产生路基沉降变形的现状。本文从动三轴试验角度出发,研究车辆动荷载作用下干密度、围压和频率对路基土体动力学性质的响应。研究表明:随着干密度、围压和加载频率的增大,路基土体的动弹性模量增大,且对于同一土体,随着动弹性模量的增大,阻尼比呈减小趋势。在低路堤的设计方案中,可通过适当提高黄土路基的干密度来减轻运营期间车辆荷载造成的沉降;同时,在路基设计中要以车辆动荷载频率范围的下限作为路基相关设计参数的参考。
摘要:
以黄土坡临江Ⅰ号滑坡体为研究对象,考虑其在长江三峡库区蓄水后的某一完整水文年内的降雨、库水位变动等因素,建立了滑坡体的GeoStudio数值模型。建模参数主要基于环剪、大直剪等室内试验得到,研究了滑坡体在该水文年内的稳定性及变形情况。对比该滑坡同期变形监测数据发现,采用环剪试验得到的残余强度更能反映该滑坡体变形特征。滑坡变形监测数据与数值模拟结果共同表明该滑坡体前缘位移场主要受库水位变化影响,而后缘位移场主要受降雨影响。研究同时表明滑坡体稳定性受库水位与降雨共同影响,最不利的工况是降雨与库水位下降同时作用,即滑坡体在每年7~8月份稳定性相对较低,应进行重点关注。 以黄土坡临江Ⅰ号滑坡体为研究对象,考虑其在长江三峡库区蓄水后的某一完整水文年内的降雨、库水位变动等因素,建立了滑坡体的GeoStudio数值模型。建模参数主要基于环剪、大直剪等室内试验得到,研究了滑坡体在该水文年内的稳定性及变形情况。对比该滑坡同期变形监测数据发现,采用环剪试验得到的残余强度更能反映该滑坡体变形特征。滑坡变形监测数据与数值模拟结果共同表明该滑坡体前缘位移场主要受库水位变化影响,而后缘位移场主要受降雨影响。研究同时表明滑坡体稳定性受库水位与降雨共同影响,最不利的工况是降雨与库水位下降同时作用,即滑坡体在每年7~8月份稳定性相对较低,应进行重点关注。
交通建设与工程地质
摘要:
针对越岭隧道在穿越沟谷时所遇到的入洞高程问题,以西部地区黄土隧道为研究背景,采用三维有限元数值模拟的方法,分别设置了h=0,h=5m,h=10m,h=15m,h=30m共5种不同入洞高程的模型,探究了入洞高程影响下的坡面及隧道洞口段的动力响应规律,研究结果表明:入洞高程的变化对隧道及坡面的动力响应有重要影响。坡面位移峰值与应力峰值随入洞高程的增大呈一阶线性减小的变化规律。隧道洞口段的动力放大效应明显,且放大效应受入洞高程变化的影响。洞口附近的坡面应力出现明显的应力集中现象,隧道仰拱的加速度与位移响应表明:入洞高程越大,洞口放大效应段越短。因此,越岭隧道的抗震设计中应考虑隧道的入洞高程效应,根据入洞高程的变化,隧道的抗震设防长度和坡面重点加固区域应随之变化。 针对越岭隧道在穿越沟谷时所遇到的入洞高程问题,以西部地区黄土隧道为研究背景,采用三维有限元数值模拟的方法,分别设置了h=0,h=5m,h=10m,h=15m,h=30m共5种不同入洞高程的模型,探究了入洞高程影响下的坡面及隧道洞口段的动力响应规律,研究结果表明:入洞高程的变化对隧道及坡面的动力响应有重要影响。坡面位移峰值与应力峰值随入洞高程的增大呈一阶线性减小的变化规律。隧道洞口段的动力放大效应明显,且放大效应受入洞高程变化的影响。洞口附近的坡面应力出现明显的应力集中现象,隧道仰拱的加速度与位移响应表明:入洞高程越大,洞口放大效应段越短。因此,越岭隧道的抗震设计中应考虑隧道的入洞高程效应,根据入洞高程的变化,隧道的抗震设防长度和坡面重点加固区域应随之变化。
摘要:
岩溶隧道下穿高速公路过程中,隧道开挖往往极易影响上覆填土路堤的稳定性,诱发地层及高速公路产生变形。本文以成都至贵阳铁路大方隧道下穿杭瑞高速为研究背景,依据各地层特点,建立了隧道下穿高速公路的地质模型,同时根据地表结构物的重要性,对现场监测区域进行了危险性等级划分,并针对岩溶特殊地质条件,揭示了岩溶隧道下穿公路过程产生的破坏机制,结合实际工程案例给出了相应的施工关键技术。最后依次对隧道洞口地表沉降,路面沉降变形以及路基分层沉降特点进行了分析,研究表明:沉降曲线呈反向抛物线特征,隧道边界向上正投影区域沉降值较大,远离隧道边界变形量较小。同时根据曲线变化趋势,对隧道下穿高速公路引起的路面沉降变形划分为3个阶段:初期微小变形阶段、中期变形剧增阶段和后期变形稳定阶段,整体来看,沉降变形均在允许范围内,论证了隧道支护参数的合理,最后总结了地层变形规律。研究成果可为今后类似下穿工程施工提供参考。 岩溶隧道下穿高速公路过程中,隧道开挖往往极易影响上覆填土路堤的稳定性,诱发地层及高速公路产生变形。本文以成都至贵阳铁路大方隧道下穿杭瑞高速为研究背景,依据各地层特点,建立了隧道下穿高速公路的地质模型,同时根据地表结构物的重要性,对现场监测区域进行了危险性等级划分,并针对岩溶特殊地质条件,揭示了岩溶隧道下穿公路过程产生的破坏机制,结合实际工程案例给出了相应的施工关键技术。最后依次对隧道洞口地表沉降,路面沉降变形以及路基分层沉降特点进行了分析,研究表明:沉降曲线呈反向抛物线特征,隧道边界向上正投影区域沉降值较大,远离隧道边界变形量较小。同时根据曲线变化趋势,对隧道下穿高速公路引起的路面沉降变形划分为3个阶段:初期微小变形阶段、中期变形剧增阶段和后期变形稳定阶段,整体来看,沉降变形均在允许范围内,论证了隧道支护参数的合理,最后总结了地层变形规律。研究成果可为今后类似下穿工程施工提供参考。
摘要:
邻近地铁线路的深基坑工程的开挖和围护会对既有地铁隧道变形产生影响。本文在分析前人研究的基础上,以北京中心城区某深基坑工程为例,采用数值分析软件,建立模型,计算了受深基坑开挖围护影响的相邻地铁隧道结构的变形,并对地铁隧道变形控制进行了评价,提出了相关监测建议,即隧道结构的最大变形值小于3.00mm。在施工期间,隧道结构变形预警值为2.10mm,报警值为2.40mm。为类似工程的安全评估提供依据。 邻近地铁线路的深基坑工程的开挖和围护会对既有地铁隧道变形产生影响。本文在分析前人研究的基础上,以北京中心城区某深基坑工程为例,采用数值分析软件,建立模型,计算了受深基坑开挖围护影响的相邻地铁隧道结构的变形,并对地铁隧道变形控制进行了评价,提出了相关监测建议,即隧道结构的最大变形值小于3.00mm。在施工期间,隧道结构变形预警值为2.10mm,报警值为2.40mm。为类似工程的安全评估提供依据。
摘要:
近年来我国基础设施建设逐年增长,线路工程建设遇到的工况日趋复杂,采空区是公路建设中的常见问题。公路隧道工程穿过采空区施工时,将会对采空区岩层产生扰动,可能引起围岩变形失稳与崩塌,进而影响隧道施工安全与工程质量,本文针对该问题,以延崇高速拟建的玉渡山隧道穿越营门铁矿采空区段为研究对象,在结合高密度电法调查营门铁矿采空区在地下赋存状况的基础上,通过数值模拟软件量化研究了营门铁矿采空区对延崇高速公路玉渡山隧道工程的影响。研究结果表明,铁矿开采对周围岩体产生了一定程度的扰动,但围岩整体稳定性基本可以保证。但隧道开挖至采空区时将对围岩产生较大的扰动,可能导致围岩破坏,造成较大的地面沉降,因此在工程中需要采取提前注浆方法等加固采空区,减少围岩变形,为施工安全与工程质量提供保障。 近年来我国基础设施建设逐年增长,线路工程建设遇到的工况日趋复杂,采空区是公路建设中的常见问题。公路隧道工程穿过采空区施工时,将会对采空区岩层产生扰动,可能引起围岩变形失稳与崩塌,进而影响隧道施工安全与工程质量,本文针对该问题,以延崇高速拟建的玉渡山隧道穿越营门铁矿采空区段为研究对象,在结合高密度电法调查营门铁矿采空区在地下赋存状况的基础上,通过数值模拟软件量化研究了营门铁矿采空区对延崇高速公路玉渡山隧道工程的影响。研究结果表明,铁矿开采对周围岩体产生了一定程度的扰动,但围岩整体稳定性基本可以保证。但隧道开挖至采空区时将对围岩产生较大的扰动,可能导致围岩破坏,造成较大的地面沉降,因此在工程中需要采取提前注浆方法等加固采空区,减少围岩变形,为施工安全与工程质量提供保障。
摘要:
滇池盆地地质条件复杂,多处分布可溶岩,岩溶问题突出,对昆明轨道交通工程影响很大。轨道交通工程岩溶的勘察需经过多阶段采用综合勘察技术才能查清其特征、性质及危害。经勘察及分析,昆明轨道交通4号线大河埂站-大塘子站段、呈贡东站(含)-昆明火车南站段岩溶弱发育,联大街站-呈贡东站区间、白龙潭停车场及出入段线岩溶中等发育,金鼎山站-小菜园站段岩溶强烈发育。4号线为覆盖型岩溶,岩溶主要发育于基岩面下15m范围,并以0.5~3.0m洞高的充填型溶洞为主,钻孔平均遇洞率21%,平均线岩溶率3.29%。综合将岩溶区划分为稳定区、次不稳定区和不稳定区。岩溶治理应针对不同的工程类型和岩溶特征采取相应的处理原则和工程措施。岩溶治理一般采用注浆加固措施,对于埋深较小的岩溶可采取开挖揭露回填注浆进行加固处理,桩基需穿过岩溶置于下部稳定地层中。文章对昆明地区轨道交通岩溶勘察及治理具有一定指导作用。 滇池盆地地质条件复杂,多处分布可溶岩,岩溶问题突出,对昆明轨道交通工程影响很大。轨道交通工程岩溶的勘察需经过多阶段采用综合勘察技术才能查清其特征、性质及危害。经勘察及分析,昆明轨道交通4号线大河埂站-大塘子站段、呈贡东站(含)-昆明火车南站段岩溶弱发育,联大街站-呈贡东站区间、白龙潭停车场及出入段线岩溶中等发育,金鼎山站-小菜园站段岩溶强烈发育。4号线为覆盖型岩溶,岩溶主要发育于基岩面下15m范围,并以0.5~3.0m洞高的充填型溶洞为主,钻孔平均遇洞率21%,平均线岩溶率3.29%。综合将岩溶区划分为稳定区、次不稳定区和不稳定区。岩溶治理应针对不同的工程类型和岩溶特征采取相应的处理原则和工程措施。岩溶治理一般采用注浆加固措施,对于埋深较小的岩溶可采取开挖揭露回填注浆进行加固处理,桩基需穿过岩溶置于下部稳定地层中。文章对昆明地区轨道交通岩溶勘察及治理具有一定指导作用。
摘要:
DDC桩,又叫孔内深层强夯法,是先成孔至预定深度、然后自下而上分层填料强夯形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土的地基处理工法。DDC桩具有强力的挤密、置换作用;当采用硬质石料作为填料时,桩体形成竖向排水通道,有利于地基土排水固结。振动沉管碎石桩是一种应用广泛的地基处理方法。虽然两者施工工艺有较大差别,但是用于处理黏性土时,两者受力原理和改善地基土的原理类似。DDC桩可看作大直径的碎石桩,桩位布置大而疏;同理,碎石桩可看作小直径的DDC桩,桩位布置小而密。本文以西南山区机场建设过程中地基处理为背景,从固结排水效果、抗剪强度指标、造价与工效以及施工质量控制4方面对两者进行理论推导或定量的分析比较,为山区机场岩土工程设计人员选择地基处理方法提供理论依据和工程参考。 DDC桩,又叫孔内深层强夯法,是先成孔至预定深度、然后自下而上分层填料强夯形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土的地基处理工法。DDC桩具有强力的挤密、置换作用;当采用硬质石料作为填料时,桩体形成竖向排水通道,有利于地基土排水固结。振动沉管碎石桩是一种应用广泛的地基处理方法。虽然两者施工工艺有较大差别,但是用于处理黏性土时,两者受力原理和改善地基土的原理类似。DDC桩可看作大直径的碎石桩,桩位布置大而疏;同理,碎石桩可看作小直径的DDC桩,桩位布置小而密。本文以西南山区机场建设过程中地基处理为背景,从固结排水效果、抗剪强度指标、造价与工效以及施工质量控制4方面对两者进行理论推导或定量的分析比较,为山区机场岩土工程设计人员选择地基处理方法提供理论依据和工程参考。
摘要:
隧道锚的承载性能是隧道锚设计和工程应用需要解决的基本科学问题。隧道锚是底部大、上部小、呈倒塞体形的锚体结构,这一几何特征使得荷载作用下锚-岩界面产生附加应力。为探究不同加载阶段隧道锚承载部位和承载力的差异,通过分析各阶段附加应力变化情况建立不同加载阶段隧道锚承载力的表达式,并通过某大桥隧道锚现场缩尺模型试验对所推导公式进行实例验证。发现:隧道锚的承载阶段包括初始阶段、弹性阶段和塑性阶段3部分,隧道锚的初始承载力取决于锚碇体自重,峰值承载力则与隧道锚的破坏形态、附加应力大小直接相关。某大桥隧道锚沿锚-岩界面破坏,其初始承载力为1540 MN,是设计荷载的7倍;峰值承载力为3080 MN,是设计荷载的14倍。现场缩尺试验揭露的隧道锚临界承载力和极限承载力分别为设计荷载的9倍和13倍。以上结果表明:(1)不同加载阶段,隧道锚-岩体联合承载力的部位、岩体参与抗拔的范围、夹持锚碇体的程度均不相同;(2)隧道锚承载力的阶段性由锚-岩界面附加应力的变化引起;(3)建立的承载力估值公式与现场试验吻合性较好,可用于指导隧道锚设计。 隧道锚的承载性能是隧道锚设计和工程应用需要解决的基本科学问题。隧道锚是底部大、上部小、呈倒塞体形的锚体结构,这一几何特征使得荷载作用下锚-岩界面产生附加应力。为探究不同加载阶段隧道锚承载部位和承载力的差异,通过分析各阶段附加应力变化情况建立不同加载阶段隧道锚承载力的表达式,并通过某大桥隧道锚现场缩尺模型试验对所推导公式进行实例验证。发现:隧道锚的承载阶段包括初始阶段、弹性阶段和塑性阶段3部分,隧道锚的初始承载力取决于锚碇体自重,峰值承载力则与隧道锚的破坏形态、附加应力大小直接相关。某大桥隧道锚沿锚-岩界面破坏,其初始承载力为1540 MN,是设计荷载的7倍;峰值承载力为3080 MN,是设计荷载的14倍。现场缩尺试验揭露的隧道锚临界承载力和极限承载力分别为设计荷载的9倍和13倍。以上结果表明:(1)不同加载阶段,隧道锚-岩体联合承载力的部位、岩体参与抗拔的范围、夹持锚碇体的程度均不相同;(2)隧道锚承载力的阶段性由锚-岩界面附加应力的变化引起;(3)建立的承载力估值公式与现场试验吻合性较好,可用于指导隧道锚设计。
摘要:
随着西部工程设施建设,时常遭遇复杂地质滑坡区桥梁结构病害问题,而最复杂的就是耦合深厚滑坡体和桥梁施工平行穿越滑坡组合,对陆路交通安全运营造成了严重的威胁。本文以枣树沟桥梁平行穿越厚度40 m的老滑坡为依托工程,建立常规模型试验,以注水模拟降雨工况,对这类桥梁-滑坡体系滑坡变形情况下桥墩、抗滑桩协调匹配问题的变形机制和动态响应进行了探讨性的分析研究,结果表明:(1)滑坡体多次滑动,岩土体结构遭到破坏,强度显著降低,有些滑坡体厚度较厚,难以找到合适的持力层,且降雨引发滑坡变形情况下,原设计治理方案对桥墩起到了很好的保护作用。(2)小变形情况下滑体变形可能不明显,且对于滑坡整体的稳定性影响不显著,桥墩作为敏感性结构,滑坡的小变形可能对桥墩产生极大的作用,甚至导致桥墩破坏,从而形成坡体微观渐进-桥墩宏观变形的动态响应模式。(3)坡体变形对第二排桩的作用更加明显,迫使桩顶变形,x向水平位移比桥墩和第一排桩曲线变化幅度大;桥墩截面相比桩截面大,荷载分担协调比例重新调整,受上部滑体作用大,故而桥墩的变动幅度比第一排桩显著。本文对桥梁-滑坡体的相互影响分析较为合理,本工程的成功治理可为类似工程提供建设性借鉴。 随着西部工程设施建设,时常遭遇复杂地质滑坡区桥梁结构病害问题,而最复杂的就是耦合深厚滑坡体和桥梁施工平行穿越滑坡组合,对陆路交通安全运营造成了严重的威胁。本文以枣树沟桥梁平行穿越厚度40 m的老滑坡为依托工程,建立常规模型试验,以注水模拟降雨工况,对这类桥梁-滑坡体系滑坡变形情况下桥墩、抗滑桩协调匹配问题的变形机制和动态响应进行了探讨性的分析研究,结果表明:(1)滑坡体多次滑动,岩土体结构遭到破坏,强度显著降低,有些滑坡体厚度较厚,难以找到合适的持力层,且降雨引发滑坡变形情况下,原设计治理方案对桥墩起到了很好的保护作用。(2)小变形情况下滑体变形可能不明显,且对于滑坡整体的稳定性影响不显著,桥墩作为敏感性结构,滑坡的小变形可能对桥墩产生极大的作用,甚至导致桥墩破坏,从而形成坡体微观渐进-桥墩宏观变形的动态响应模式。(3)坡体变形对第二排桩的作用更加明显,迫使桩顶变形,x向水平位移比桥墩和第一排桩曲线变化幅度大;桥墩截面相比桩截面大,荷载分担协调比例重新调整,受上部滑体作用大,故而桥墩的变动幅度比第一排桩显著。本文对桥梁-滑坡体的相互影响分析较为合理,本工程的成功治理可为类似工程提供建设性借鉴。
摘要:
为研究新建输水隧道对既有铁路路基安全性的影响,以杭州大毛坞-仁和大道输水隧道盾构下穿宣杭铁路为工程背景,运用Midas NX有限元分析软件,建立三维数值分析模型模拟盾构施工过程,研究了输水隧道盾构施工对既有铁路路基变形的影响,并验证了分块加固方案(劈裂注浆加固区、旋喷桩加固区以及压密注浆加固区)的有效性。研究发现:采取分块加固措施后,输水隧道盾构施工对上部既有铁路路基在水平方向(X,Y方向)上的位移影响较小;加固区范围内,盾构下穿引起的变形以竖向沉降为主,最大沉降为8.6 mm,加固区外以竖向隆起为主,最大隆起为17.0mm;随着盾构施工不断推进,变形最大值的位置随之迁移。研究表明分块加固措施可以较好的控制由输水隧道盾构施工引起的上部既有铁路路基变形,以确保既有铁路的运营安全。 为研究新建输水隧道对既有铁路路基安全性的影响,以杭州大毛坞-仁和大道输水隧道盾构下穿宣杭铁路为工程背景,运用Midas NX有限元分析软件,建立三维数值分析模型模拟盾构施工过程,研究了输水隧道盾构施工对既有铁路路基变形的影响,并验证了分块加固方案(劈裂注浆加固区、旋喷桩加固区以及压密注浆加固区)的有效性。研究发现:采取分块加固措施后,输水隧道盾构施工对上部既有铁路路基在水平方向(X,Y方向)上的位移影响较小;加固区范围内,盾构下穿引起的变形以竖向沉降为主,最大沉降为8.6 mm,加固区外以竖向隆起为主,最大隆起为17.0mm;随着盾构施工不断推进,变形最大值的位置随之迁移。研究表明分块加固措施可以较好的控制由输水隧道盾构施工引起的上部既有铁路路基变形,以确保既有铁路的运营安全。
摘要:
南宁某地铁联络通道(兼废水泵房)洞身大部分位于富水圆砾层中,前期采用了地下连续墙+袖阀管灌浆的防渗加固处理措施,但未能达到预期处理目的。针对该联络通道圆砾层厚度大、透水性强、自稳性差等特点和难点,研究提出了地表水泥膏浆结合稳定性浆液加固+洞内AC-MS丙烯酸盐化学灌浆防渗的综合灌浆方案,成功解决了该富水圆砾层的防渗加固难题。开挖及监测结果表明富水圆砾层经综合灌浆处理后颗粒胶结良好,固结体坚硬、密实,围岩稳定、渗透性显著减小,开挖过程中未发生坍塌、失稳和涌水、涌泥等现象,防渗加固效果显著,可供类似工程参考。 南宁某地铁联络通道(兼废水泵房)洞身大部分位于富水圆砾层中,前期采用了地下连续墙+袖阀管灌浆的防渗加固处理措施,但未能达到预期处理目的。针对该联络通道圆砾层厚度大、透水性强、自稳性差等特点和难点,研究提出了地表水泥膏浆结合稳定性浆液加固+洞内AC-MS丙烯酸盐化学灌浆防渗的综合灌浆方案,成功解决了该富水圆砾层的防渗加固难题。开挖及监测结果表明富水圆砾层经综合灌浆处理后颗粒胶结良好,固结体坚硬、密实,围岩稳定、渗透性显著减小,开挖过程中未发生坍塌、失稳和涌水、涌泥等现象,防渗加固效果显著,可供类似工程参考。
摘要:
为深入研究孤山航电枢纽移民安置区存在的主要工程地质问题,采用了系统地质调查研究,结合必要的勘探布置,查明了各移民安置区存在的主要地质问题,即环境地质问题、滑坡稳定问题、人工边坡稳定问题、地基沉降变形问题。最后针对不同的地质问题建议采取不同的工程处理措施,得出了通过工程处理措施后的各移民安置区总体满足规划设计要求的结论。 为深入研究孤山航电枢纽移民安置区存在的主要工程地质问题,采用了系统地质调查研究,结合必要的勘探布置,查明了各移民安置区存在的主要地质问题,即环境地质问题、滑坡稳定问题、人工边坡稳定问题、地基沉降变形问题。最后针对不同的地质问题建议采取不同的工程处理措施,得出了通过工程处理措施后的各移民安置区总体满足规划设计要求的结论。
摘要:
西南地区山区机场因复杂的地质、地形及净空条件,导致出现大量的挖填量巨大、填料极为复杂、施工条件恶劣等工程难度巨大的高填方机场,对这类典型案例进行分析总结对类似工程具有很大的借鉴意义。本文以西南某高填方机场为例,系统地分析了边坡出现裂缝的原因,经过理论分析提出了坡脚反压、铺设土工材料、边坡下部设置抗滑桩、改造排水系统及增设仰斜排水孔的治理措施,治理后超过1.5a的监测资料表明上述措施大幅地减小了边坡变形速率,工程措施可靠有效。本文对机场高填方边坡变形原因的探讨、理论计算方法及治理措施对类似工程具有较大的借鉴意义。 西南地区山区机场因复杂的地质、地形及净空条件,导致出现大量的挖填量巨大、填料极为复杂、施工条件恶劣等工程难度巨大的高填方机场,对这类典型案例进行分析总结对类似工程具有很大的借鉴意义。本文以西南某高填方机场为例,系统地分析了边坡出现裂缝的原因,经过理论分析提出了坡脚反压、铺设土工材料、边坡下部设置抗滑桩、改造排水系统及增设仰斜排水孔的治理措施,治理后超过1.5a的监测资料表明上述措施大幅地减小了边坡变形速率,工程措施可靠有效。本文对机场高填方边坡变形原因的探讨、理论计算方法及治理措施对类似工程具有较大的借鉴意义。
摘要:
以西安地铁3号线小寨区间近距离平行地裂缝的特殊工程场地为工程研究背景,基于有限差分原理的FLAC3D数值模拟方法,研究地震和地裂缝场地沉降耦合荷载作用时地铁隧道地震动力响应问题。结果表明:地表峰值加速度在地裂缝附近取得最大值,且PGA放大系数由地裂缝向两侧逐渐衰减;地裂缝隧道场地水平地震土压力增量随着输入地震波峰值加速度PGA的增大而增大;上盘的水平土压力增量明显大于下盘,且曲线在地铁隧道处存在一个峰值;隧道结构中,左拱腰处水平土压力相比右拱腰及拱顶处水平土压力较大,且拱底与左拱腰处水平土压力一致;隧道拱顶处水平土压力增幅量明显,且隧道处水平土压力增量随输入地震波PGA的增大而增大,左拱腰处的水平土压力地震响应大于右拱腰,但增幅小于右拱腰。 以西安地铁3号线小寨区间近距离平行地裂缝的特殊工程场地为工程研究背景,基于有限差分原理的FLAC3D数值模拟方法,研究地震和地裂缝场地沉降耦合荷载作用时地铁隧道地震动力响应问题。结果表明:地表峰值加速度在地裂缝附近取得最大值,且PGA放大系数由地裂缝向两侧逐渐衰减;地裂缝隧道场地水平地震土压力增量随着输入地震波峰值加速度PGA的增大而增大;上盘的水平土压力增量明显大于下盘,且曲线在地铁隧道处存在一个峰值;隧道结构中,左拱腰处水平土压力相比右拱腰及拱顶处水平土压力较大,且拱底与左拱腰处水平土压力一致;隧道拱顶处水平土压力增幅量明显,且隧道处水平土压力增量随输入地震波PGA的增大而增大,左拱腰处的水平土压力地震响应大于右拱腰,但增幅小于右拱腰。
摘要:
我国黄土高原地区覆盖62.46104km2,构造活动活跃,是滑坡与泥石流等地质灾害的多发区与易发区,有丰富的历史地震与其触发滑坡记录。本文对黄土高原及邻区(100 km缓冲区)的地震与其触发滑坡进行总结与归纳。结果表明黄土高原及邻区有395次震级M 5的地震记录。其中M 8级地震6次,7 M 8级地震20次,6 M 7级地震74次,5 M 6级地震295次。这395次地震中有98次地震有同震滑坡记录或详细信息,对这些地震滑坡的信息进行了简要介绍。简要介绍了2013年6.7级岷县、1920年8.5级海原、1927年8.0级古浪、1995年甘肃永登5.8级等4次地震触发滑坡的情况。最后对黄土高原及邻区的地震滑坡研究方向进行了展望。本研究可为黄土高原及邻近地区的地震与滑坡的科学研究与防灾减灾提供重要基础资料。 我国黄土高原地区覆盖62.46104km2,构造活动活跃,是滑坡与泥石流等地质灾害的多发区与易发区,有丰富的历史地震与其触发滑坡记录。本文对黄土高原及邻区(100 km缓冲区)的地震与其触发滑坡进行总结与归纳。结果表明黄土高原及邻区有395次震级M 5的地震记录。其中M 8级地震6次,7 M 8级地震20次,6 M 7级地震74次,5 M 6级地震295次。这395次地震中有98次地震有同震滑坡记录或详细信息,对这些地震滑坡的信息进行了简要介绍。简要介绍了2013年6.7级岷县、1920年8.5级海原、1927年8.0级古浪、1995年甘肃永登5.8级等4次地震触发滑坡的情况。最后对黄土高原及邻区的地震滑坡研究方向进行了展望。本研究可为黄土高原及邻近地区的地震与滑坡的科学研究与防灾减灾提供重要基础资料。
摘要:
水泥搅拌桩复合地基是高速公路软基处理中广泛应用的地基处理方法之一,可以有效地解决软土地基承载力不足、沉降过大和稳定性差的问题。但是目前工程技术人员对于其承载路堤稳定性的破坏模式认识不足,稳定性计算方法仅考虑其抗剪强度的贡献,容易高估其稳定安全系数,给路堤安全性埋下隐患。鉴于此,本文开展了水泥搅拌桩承载路堤失稳破坏模型试验,研究了桩体在路堤失稳过程中的破坏模式。采用三维数值分析方法模拟模型试验过程,研究了路堤滑动过程中塑性区开展规律。研究表明,路堤荷载下水泥土搅拌桩根据其所在路堤下位置的不同,具有两种明显不同的破坏模式。在路堤失稳过程中,位于路面下方的搅拌桩由于主要承受竖向荷载而导致压-剪破坏;位于坡面下方的搅拌桩没有承受较大的竖向荷载,但承受土体的水平推力,从而表现为弯曲破坏模式。 水泥搅拌桩复合地基是高速公路软基处理中广泛应用的地基处理方法之一,可以有效地解决软土地基承载力不足、沉降过大和稳定性差的问题。但是目前工程技术人员对于其承载路堤稳定性的破坏模式认识不足,稳定性计算方法仅考虑其抗剪强度的贡献,容易高估其稳定安全系数,给路堤安全性埋下隐患。鉴于此,本文开展了水泥搅拌桩承载路堤失稳破坏模型试验,研究了桩体在路堤失稳过程中的破坏模式。采用三维数值分析方法模拟模型试验过程,研究了路堤滑动过程中塑性区开展规律。研究表明,路堤荷载下水泥土搅拌桩根据其所在路堤下位置的不同,具有两种明显不同的破坏模式。在路堤失稳过程中,位于路面下方的搅拌桩由于主要承受竖向荷载而导致压-剪破坏;位于坡面下方的搅拌桩没有承受较大的竖向荷载,但承受土体的水平推力,从而表现为弯曲破坏模式。
摘要:
因施工过程中各种原因导致的铁路隧道二衬欠厚缺陷,考虑其作用,根据现行规范,当既有缺陷混凝土衬砌厚度小于设计厚度的70%以上时需要返修补强处理。为保证衬砌返修施工过程中结构稳定,施工安全,需确定一次性返修凿除衬砌的范围,除施工中通常采用的工程类比确定凿除面积的方法外,可通过数值及解析计算方法确定。通过对隧道自稳定性较差的非层状Ⅳ级及Ⅴ级围岩衬砌进行解析计算,并采用GTS岩土有限元2D模型进行数值模拟,获得了衬砌结构在拱顶凿除不同范围工况下其受力特征及结构安全系数。分析及计算结果表明衬砌结构在拱顶开窗处、侧墙及底脚是应力较大部位,且拱顶衬砌产生拉应力作用区。对于Ⅳ级围岩,在不考虑钢筋作用条件下,拱顶开窗面积2 m2时,衬砌结构稳定;对于Ⅴ级围岩,考虑衬砌配筋条件下在拱顶一次性凿除面积2m2时,衬砌结构也是安全的。 因施工过程中各种原因导致的铁路隧道二衬欠厚缺陷,考虑其作用,根据现行规范,当既有缺陷混凝土衬砌厚度小于设计厚度的70%以上时需要返修补强处理。为保证衬砌返修施工过程中结构稳定,施工安全,需确定一次性返修凿除衬砌的范围,除施工中通常采用的工程类比确定凿除面积的方法外,可通过数值及解析计算方法确定。通过对隧道自稳定性较差的非层状Ⅳ级及Ⅴ级围岩衬砌进行解析计算,并采用GTS岩土有限元2D模型进行数值模拟,获得了衬砌结构在拱顶凿除不同范围工况下其受力特征及结构安全系数。分析及计算结果表明衬砌结构在拱顶开窗处、侧墙及底脚是应力较大部位,且拱顶衬砌产生拉应力作用区。对于Ⅳ级围岩,在不考虑钢筋作用条件下,拱顶开窗面积2 m2时,衬砌结构稳定;对于Ⅴ级围岩,考虑衬砌配筋条件下在拱顶一次性凿除面积2m2时,衬砌结构也是安全的。
摘要:
衬砌外水压力和涌水量的影响因素是复杂岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对隧洞排水减压与环境保护意义重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,基于圆形隧洞渗流理论推导了外水压力折减系数和隧洞涌水量公式,研究了衬砌和注浆圈的参数对隧洞衬砌外水压力及涌水量的影响。研究结果表明:衬砌厚度的减小和渗透系数的增大将导致外水压力减小,但会显著增大隧洞涌水量,不利于隧洞周边环境保护;而增大注浆圈厚度或减小其渗透系数在降低衬砌外水压力的同时可有效控制隧洞涌水量。研究结果可为西南复杂岩溶地区隧洞工程防排水系统设计提供参考。 衬砌外水压力和涌水量的影响因素是复杂岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对隧洞排水减压与环境保护意义重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,基于圆形隧洞渗流理论推导了外水压力折减系数和隧洞涌水量公式,研究了衬砌和注浆圈的参数对隧洞衬砌外水压力及涌水量的影响。研究结果表明:衬砌厚度的减小和渗透系数的增大将导致外水压力减小,但会显著增大隧洞涌水量,不利于隧洞周边环境保护;而增大注浆圈厚度或减小其渗透系数在降低衬砌外水压力的同时可有效控制隧洞涌水量。研究结果可为西南复杂岩溶地区隧洞工程防排水系统设计提供参考。
城市地质与地下空间开发利用
摘要:
本文采用高灵敏度加速度传感器,对合肥某显示驱动芯片工业生产厂区场地进行24h环境振动测试,得到了各测点加速度时程数据。采用国际上通用的1/3倍频程分析法对测试数据进行处理,分析了不同时段各测点的振动变化规律,并研究了路面交通荷载引起的环境振动随距离的衰减特性。结果表明:场地微振动值在24 h内差异较小,白天振动峰值略高于夜间;测点水平、竖向振动幅值范围界于10-5gal~10-2gal之间;低频段内(2~8Hz),振动加速度最大值约为0.015 gal;中高频段内(8~250Hz),测点水平向速度最大值为0.6636m s-1,竖向速度最大值为0.5013m s-1,测试结果均满足VC-C标准要求;路面交通荷载引起的地面环境振动随距离在15~60Hz频段内衰减明显,这表明场地土层对行车荷载引起的振动的衰减起到一定作用。 本文采用高灵敏度加速度传感器,对合肥某显示驱动芯片工业生产厂区场地进行24h环境振动测试,得到了各测点加速度时程数据。采用国际上通用的1/3倍频程分析法对测试数据进行处理,分析了不同时段各测点的振动变化规律,并研究了路面交通荷载引起的环境振动随距离的衰减特性。结果表明:场地微振动值在24 h内差异较小,白天振动峰值略高于夜间;测点水平、竖向振动幅值范围界于10-5gal~10-2gal之间;低频段内(2~8Hz),振动加速度最大值约为0.015 gal;中高频段内(8~250Hz),测点水平向速度最大值为0.6636m s-1,竖向速度最大值为0.5013m s-1,测试结果均满足VC-C标准要求;路面交通荷载引起的地面环境振动随距离在15~60Hz频段内衰减明显,这表明场地土层对行车荷载引起的振动的衰减起到一定作用。
摘要:
西安地区地裂缝成因有构造说、地下水过量开采说和综合说。通过关中城市群地质环境监测网建设,对西安鱼化寨地面沉降和地裂缝的最新调查发现,自备井附近管涌流砂现象普遍,是引起地面沉降地裂缝主要原因。认为超大的水力坡度产生的渗透力引起渗透变形,渗透变形造成潜蚀涌砂,进一步使部分含水层骨架压密变形,部分疏干形成复合层,弱透水层释水变薄压密,成为引起地面沉降和地裂缝的主要因素,并系统总结渗透变形引起的地面沉降地裂缝发展模式。研究成果为西安地区地面沉降地裂缝的发育机理提供了新思路,进一步明确了地面沉降地裂缝的防控方向。 西安地区地裂缝成因有构造说、地下水过量开采说和综合说。通过关中城市群地质环境监测网建设,对西安鱼化寨地面沉降和地裂缝的最新调查发现,自备井附近管涌流砂现象普遍,是引起地面沉降地裂缝主要原因。认为超大的水力坡度产生的渗透力引起渗透变形,渗透变形造成潜蚀涌砂,进一步使部分含水层骨架压密变形,部分疏干形成复合层,弱透水层释水变薄压密,成为引起地面沉降和地裂缝的主要因素,并系统总结渗透变形引起的地面沉降地裂缝发展模式。研究成果为西安地区地面沉降地裂缝的发育机理提供了新思路,进一步明确了地面沉降地裂缝的防控方向。
摘要:
深基坑工程在城市建设中扮演着重要地位。在建筑物密集的城市中心开展深基坑工程,不仅确保基坑自身的安全与稳定,还要保证邻近建筑物基础的稳定。本文以某深基坑支护为例,结合有限元软件-Midas GTS NX,采用修正-莫尔-库仑本构模型,运用两种支护形式建立三维有限元模型,分析深基坑开挖与支护过程中自身支护结构、基坑周围土体以及邻近建筑物基础变形规律。分析结果表明:(1)基坑开挖过程中两种支护形式对邻近建筑物基础结构影响差异性较小,但两种支护结构内力存在明显差异性;(2)基坑开挖过程中最大的沉降位置并未发生在坑边,而是发生在距坑边2 m左右的位置处;(3)基坑开挖过程中地表沉降与距基坑边的距离近似呈线性分布。 深基坑工程在城市建设中扮演着重要地位。在建筑物密集的城市中心开展深基坑工程,不仅确保基坑自身的安全与稳定,还要保证邻近建筑物基础的稳定。本文以某深基坑支护为例,结合有限元软件-Midas GTS NX,采用修正-莫尔-库仑本构模型,运用两种支护形式建立三维有限元模型,分析深基坑开挖与支护过程中自身支护结构、基坑周围土体以及邻近建筑物基础变形规律。分析结果表明:(1)基坑开挖过程中两种支护形式对邻近建筑物基础结构影响差异性较小,但两种支护结构内力存在明显差异性;(2)基坑开挖过程中最大的沉降位置并未发生在坑边,而是发生在距坑边2 m左右的位置处;(3)基坑开挖过程中地表沉降与距基坑边的距离近似呈线性分布。
摘要:
上海市地处长江三角洲冲积平原,黄浦江和苏州河流经中心城区,特殊的地理环境与沉积环境使得浅部砂层发育,伴随着城市建设向深度与广度的不断推进,加之中心城区地下管线的老化渗水,使得流砂风险加剧,进一步引发地面塌陷。本文在识别地面塌陷灾害关键要素的基础上,从危险性和易损性两个方面构建地面塌陷风险评价指标体系,进一步分析②3层粉性土分布与特征、地下管线结构性缺陷及地下空间规模,通过模糊评判模型对危险性要素及易损性要素进行量化评估,对上海中心城区地面塌陷的风险进行区划研究。其成果为地面塌陷隐患区域建立实时监测网提供技术支撑,对国土资源管理、城市建设、重大市政工程和环境保护提供决策依据,并为国内地面塌陷防治和风险管控提供示范。 上海市地处长江三角洲冲积平原,黄浦江和苏州河流经中心城区,特殊的地理环境与沉积环境使得浅部砂层发育,伴随着城市建设向深度与广度的不断推进,加之中心城区地下管线的老化渗水,使得流砂风险加剧,进一步引发地面塌陷。本文在识别地面塌陷灾害关键要素的基础上,从危险性和易损性两个方面构建地面塌陷风险评价指标体系,进一步分析②3层粉性土分布与特征、地下管线结构性缺陷及地下空间规模,通过模糊评判模型对危险性要素及易损性要素进行量化评估,对上海中心城区地面塌陷的风险进行区划研究。其成果为地面塌陷隐患区域建立实时监测网提供技术支撑,对国土资源管理、城市建设、重大市政工程和环境保护提供决策依据,并为国内地面塌陷防治和风险管控提供示范。
摘要:
隧道施工通风是影响盾构隧道施工效率和安全的重要因素。本文依托苏通GIL综合管廊过江隧道,改进了长距离大直径过江单线隧道,在无竖井和平行导洞、穿越有害气体地层的情况下,在隧道内部结构和隧道掘进同步施工限制条件下的通风技术方案。首先根据相关规范和类似工程的工程经验,选择压入接力式通风方式;然后针对隧道内无轨运输条件、风机风管性能参数等工程现场条件对隧道内的需风量、风机风压等进行了理论计算,充分考虑了局部瓦斯、汽车尾气等有害气体的通风要求;最终对现场的通风方式提出了合理的改进措施,确定了安全有效的通风系统的技术参数,实现了长距离大直径独头5466m压入式通风,为长距离大直径隧道的隧道施工通风提供了参考通风方式。 隧道施工通风是影响盾构隧道施工效率和安全的重要因素。本文依托苏通GIL综合管廊过江隧道,改进了长距离大直径过江单线隧道,在无竖井和平行导洞、穿越有害气体地层的情况下,在隧道内部结构和隧道掘进同步施工限制条件下的通风技术方案。首先根据相关规范和类似工程的工程经验,选择压入接力式通风方式;然后针对隧道内无轨运输条件、风机风管性能参数等工程现场条件对隧道内的需风量、风机风压等进行了理论计算,充分考虑了局部瓦斯、汽车尾气等有害气体的通风要求;最终对现场的通风方式提出了合理的改进措施,确定了安全有效的通风系统的技术参数,实现了长距离大直径独头5466m压入式通风,为长距离大直径隧道的隧道施工通风提供了参考通风方式。
摘要:
土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构(GRS-IBS)是美国针对中、小型单跨桥梁的快速更换问题而提出的一种新型技术,是原有GRS桥台技术的优化与提升。到目前为止,美国积累了10多年的工程经验和研究成果,其中有44个州超过250座桥梁采用了GRS-IBS结构形式进行设计和建造。这些成果主要集中在现场工程监测方面,也有一些关于车辆静载试验和数值分析方面的研究。本文收集、整理了40多座GRS-IBS的工程资料和相关研究成果,即从现场工程监测、车辆静载试验和数值分析3个方面,以案例形式对其研究现状进行归纳总结。结果表明,GRS-IBS整体变形协调性能良好、受环境温度变化的影响小,桥跨结构与桥头引道之间无明显的差异沉降及路面裂缝出现;GRS桥台的沉降与侧向变形基本上能在施工阶段完成,工后沉降及变形均很小;GRS桥台墙面处侧向土压力值很小且分布均匀,不符合朗肯土压力理论,筋材受力亦较小且分布均匀;GRS桥台潜在破裂面的下半段与朗肯主动破坏面吻合较好,但上半段偏差较大,破坏包络面远超出朗肯面。此外,通过数值方法进行影响因素分析,发现小加筋间距和高压实度是保证GRS桥台优良性能的关键性因素;填料内摩擦角、筋-土界面摩擦系数越大,GRS桥台的性能越好。 土工合成材料加筋土柔性桥台复合结构(GRS-IBS)是美国针对中、小型单跨桥梁的快速更换问题而提出的一种新型技术,是原有GRS桥台技术的优化与提升。到目前为止,美国积累了10多年的工程经验和研究成果,其中有44个州超过250座桥梁采用了GRS-IBS结构形式进行设计和建造。这些成果主要集中在现场工程监测方面,也有一些关于车辆静载试验和数值分析方面的研究。本文收集、整理了40多座GRS-IBS的工程资料和相关研究成果,即从现场工程监测、车辆静载试验和数值分析3个方面,以案例形式对其研究现状进行归纳总结。结果表明,GRS-IBS整体变形协调性能良好、受环境温度变化的影响小,桥跨结构与桥头引道之间无明显的差异沉降及路面裂缝出现;GRS桥台的沉降与侧向变形基本上能在施工阶段完成,工后沉降及变形均很小;GRS桥台墙面处侧向土压力值很小且分布均匀,不符合朗肯土压力理论,筋材受力亦较小且分布均匀;GRS桥台潜在破裂面的下半段与朗肯主动破坏面吻合较好,但上半段偏差较大,破坏包络面远超出朗肯面。此外,通过数值方法进行影响因素分析,发现小加筋间距和高压实度是保证GRS桥台优良性能的关键性因素;填料内摩擦角、筋-土界面摩擦系数越大,GRS桥台的性能越好。
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随着互联网+浪潮的兴起,信息化技术在工程勘察领域的应用逐渐深入。工程勘察行业完成数字化阶段,并逐步向信息化与智能化发展。通过信息化技术的融入,逐步实现对工程勘察工作的辅助、支撑及提升的作用。对于以信息化为手段的工程勘察行业,可采用政府引导与企业主体的思路,并积极寻求信息化领域的新技术与传统工程勘察行业的结合作为发展战略。基于目前发展状态,结合十三五工程勘察信息化发展的要求,将以互联网、物联网、大数据、云计算及BIM等技术为主要发展方向。作为工程勘察行业的三大主体,政府部门可及时有效监管相关流程,勘察企业可及时有效开展相关工作,且建设单位可及时有效获取相关成果,从而实现全系统、全过程、全要素的一体化发展态势。此外,工程勘察信息化发展将为国家基础建设、区域学科发展及行业技术创新提供科学的、坚实的、有效的助力。 随着互联网+浪潮的兴起,信息化技术在工程勘察领域的应用逐渐深入。工程勘察行业完成数字化阶段,并逐步向信息化与智能化发展。通过信息化技术的融入,逐步实现对工程勘察工作的辅助、支撑及提升的作用。对于以信息化为手段的工程勘察行业,可采用政府引导与企业主体的思路,并积极寻求信息化领域的新技术与传统工程勘察行业的结合作为发展战略。基于目前发展状态,结合十三五工程勘察信息化发展的要求,将以互联网、物联网、大数据、云计算及BIM等技术为主要发展方向。作为工程勘察行业的三大主体,政府部门可及时有效监管相关流程,勘察企业可及时有效开展相关工作,且建设单位可及时有效获取相关成果,从而实现全系统、全过程、全要素的一体化发展态势。此外,工程勘察信息化发展将为国家基础建设、区域学科发展及行业技术创新提供科学的、坚实的、有效的助力。
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为了研究工程建设尤其是深基坑降水对上海市既有重大基础设施的影响,本文基于某工程现场监测数据,分析了深基坑开挖降水引起的地铁隧道和高架道路等交通基础设施的沉降分布特征,进一步结合现场试验获得的水位变化及土层分层沉降监测数据,揭示了基坑开挖降水对交通基础设施变形的影响机理。研究表明:(1)深基坑降水会使地铁隧道和高架道路发生严重的沉降,且降水影响范围可达30倍开挖深度,在降水结束之后地铁隧道和高架道路的沉降速率显著减小,甚至发生回弹。(2)抽承压水会造成含水层和隔水层的水位降低,而人工回灌能够有效控制含水层水位下降。(3)水位降低会导致含水层及其上覆隔水层的压缩而使土层发生沉降,且由于隔水层的土体特性,其释水过程缓慢而持久,最终沉降量也要大于含水层,而由回灌引起的土体膨胀主要在含水层中发生。 为了研究工程建设尤其是深基坑降水对上海市既有重大基础设施的影响,本文基于某工程现场监测数据,分析了深基坑开挖降水引起的地铁隧道和高架道路等交通基础设施的沉降分布特征,进一步结合现场试验获得的水位变化及土层分层沉降监测数据,揭示了基坑开挖降水对交通基础设施变形的影响机理。研究表明:(1)深基坑降水会使地铁隧道和高架道路发生严重的沉降,且降水影响范围可达30倍开挖深度,在降水结束之后地铁隧道和高架道路的沉降速率显著减小,甚至发生回弹。(2)抽承压水会造成含水层和隔水层的水位降低,而人工回灌能够有效控制含水层水位下降。(3)水位降低会导致含水层及其上覆隔水层的压缩而使土层发生沉降,且由于隔水层的土体特性,其释水过程缓慢而持久,最终沉降量也要大于含水层,而由回灌引起的土体膨胀主要在含水层中发生。
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地下工程的开挖必然会在周围岩体中形成损伤区,了解损伤区的分布范围和演化规律对于工程的稳定性和安全运行具有重要意义。本文从概念、试验、理论、热点问题及工程应用方面回顾了开挖损伤区的研究历程,对前人的工作和成果进行了归纳总结,在此基础上认为:(1)开挖损伤区仍将是未来的热点问题之一,形成一个统一的定量化定义有助于研究的开展;(2)复杂条件下仍无法通过理论判断开挖损伤区的范围和分布,现有开挖损伤区预测方法仍然需要不断完善;(3)多场耦合条件下的开挖损伤区形成和演化机制,以及真实边界条件下的开挖响应仍需研究;(4)损伤区演化过程对于岩体力学参数的影响尚不明晰,可以利用数值模拟手段开展多尺度多层次的研究;(5)需要加强对于深部开挖损伤区及其时效变形效应的研究等。 地下工程的开挖必然会在周围岩体中形成损伤区,了解损伤区的分布范围和演化规律对于工程的稳定性和安全运行具有重要意义。本文从概念、试验、理论、热点问题及工程应用方面回顾了开挖损伤区的研究历程,对前人的工作和成果进行了归纳总结,在此基础上认为:(1)开挖损伤区仍将是未来的热点问题之一,形成一个统一的定量化定义有助于研究的开展;(2)复杂条件下仍无法通过理论判断开挖损伤区的范围和分布,现有开挖损伤区预测方法仍然需要不断完善;(3)多场耦合条件下的开挖损伤区形成和演化机制,以及真实边界条件下的开挖响应仍需研究;(4)损伤区演化过程对于岩体力学参数的影响尚不明晰,可以利用数值模拟手段开展多尺度多层次的研究;(5)需要加强对于深部开挖损伤区及其时效变形效应的研究等。
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天津某地铁深基坑位于市中心,周边分布有住宅小区、在建高层住宅、学校、研究所等,该基坑深度约17.72m。该基坑开挖面积大,基坑深度深,地下水位高,土层以粉质黏土等软土为主。该基坑围护结构采用地下连续墙与内支撑联合支护型式。本文通过控制变量法研究了地下连续墙嵌固深度不同时地下连续墙自身受力变形特征及周边地表沉降规律。研究得出地下连续墙及周边地表沉降变形规律,以此确定围护结构最优支护方案。研究成果可以为类似基坑方案设计提供参考。 天津某地铁深基坑位于市中心,周边分布有住宅小区、在建高层住宅、学校、研究所等,该基坑深度约17.72m。该基坑开挖面积大,基坑深度深,地下水位高,土层以粉质黏土等软土为主。该基坑围护结构采用地下连续墙与内支撑联合支护型式。本文通过控制变量法研究了地下连续墙嵌固深度不同时地下连续墙自身受力变形特征及周边地表沉降规律。研究得出地下连续墙及周边地表沉降变形规律,以此确定围护结构最优支护方案。研究成果可以为类似基坑方案设计提供参考。
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地铁区间隧道暗挖施工穿正常运营的五座铁路箱涵。根据铁路安全运营的轨道变形控制标准,对区间隧道暗挖下穿铁路箱涵段进行了专项设计。超前设计方案采用大管棚+小导管超前支护,隧道初支采用钢格栅锚喷混凝土支护方式,隧道初支设计临时仰拱;为了方便大管棚施工操作,设计大管棚操作室支护;针对大管棚定位和导向设计,比选了定位和导向方案,采用钢筋混凝土导向墙;设计了大管棚和超前注浆小导管施工工艺和注浆参数;设计了钢格栅锚喷混凝土初支和临时仰拱支护围岩;并制定了施工中应急预案设计。目前该工程安全完成施工,为地铁区间隧道下穿铁路设计施工提供借鉴。 地铁区间隧道暗挖施工穿正常运营的五座铁路箱涵。根据铁路安全运营的轨道变形控制标准,对区间隧道暗挖下穿铁路箱涵段进行了专项设计。超前设计方案采用大管棚+小导管超前支护,隧道初支采用钢格栅锚喷混凝土支护方式,隧道初支设计临时仰拱;为了方便大管棚施工操作,设计大管棚操作室支护;针对大管棚定位和导向设计,比选了定位和导向方案,采用钢筋混凝土导向墙;设计了大管棚和超前注浆小导管施工工艺和注浆参数;设计了钢格栅锚喷混凝土初支和临时仰拱支护围岩;并制定了施工中应急预案设计。目前该工程安全完成施工,为地铁区间隧道下穿铁路设计施工提供借鉴。
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利用三维激光扫描技术得到的无锡光明村点云数据建立模型,通过运用Geomagic软件对监测对象地裂缝进行特征识别,评价地裂缝以及其对周围建筑物的影响。运用统计原理及数值计算,通过选取特征点以及特征直线的方法,以得到地裂缝的倾向、走向、长度、深度及两侧高差等特征数值信息,并且得出创建的特征点个数与结果准确率之间的关系。其次,采用平面拟合的方法,利用拟合平面的特征法向量,通过几何变换与计算,对由地裂缝引起的周围建筑物(此处重点研究墙体)的变形变化进行计算,定性并定量地分析地裂缝对墙体的影响。通过对地裂缝的特征以及周围墙体受影响程度的分析,提供该地裂缝的整治建议,为该地区后续地质情况分析以及灾害后的修复工作提供指导。在此基础上提供一种利用Geomagic获取检测对象特征信息的方法。 利用三维激光扫描技术得到的无锡光明村点云数据建立模型,通过运用Geomagic软件对监测对象地裂缝进行特征识别,评价地裂缝以及其对周围建筑物的影响。运用统计原理及数值计算,通过选取特征点以及特征直线的方法,以得到地裂缝的倾向、走向、长度、深度及两侧高差等特征数值信息,并且得出创建的特征点个数与结果准确率之间的关系。其次,采用平面拟合的方法,利用拟合平面的特征法向量,通过几何变换与计算,对由地裂缝引起的周围建筑物(此处重点研究墙体)的变形变化进行计算,定性并定量地分析地裂缝对墙体的影响。通过对地裂缝的特征以及周围墙体受影响程度的分析,提供该地裂缝的整治建议,为该地区后续地质情况分析以及灾害后的修复工作提供指导。在此基础上提供一种利用Geomagic获取检测对象特征信息的方法。
工程地质新技术新方法
摘要:
里氏硬度计因具有冲击能量小、对冲击方向要求不严格、对岩石的强度变化比较敏感等特点,使其可以应用于岩石的无损测量中。利用该仪器对山西大同云冈石窟片状风化岩面进行了测量,现场3个测量区域的平均里氏硬度值分别为224.8、225.8和236.4。而相同岩性的新鲜岩芯的平均里氏硬度值为661.4。根据上述测值,定义了风化程度,即风化岩石的里氏硬度值与新鲜岩石的里氏硬度值之比。据此,得到现场3个测量区域的风化程度分别为:0.34、0.34、0.36。根据文献总结的里氏硬度值与单轴抗压强度之间的公式,得出了上述3个测量区域的单轴抗压强度分别为6.06 MPa、6.13MPa、6.87MPa。 里氏硬度计因具有冲击能量小、对冲击方向要求不严格、对岩石的强度变化比较敏感等特点,使其可以应用于岩石的无损测量中。利用该仪器对山西大同云冈石窟片状风化岩面进行了测量,现场3个测量区域的平均里氏硬度值分别为224.8、225.8和236.4。而相同岩性的新鲜岩芯的平均里氏硬度值为661.4。根据上述测值,定义了风化程度,即风化岩石的里氏硬度值与新鲜岩石的里氏硬度值之比。据此,得到现场3个测量区域的风化程度分别为:0.34、0.34、0.36。根据文献总结的里氏硬度值与单轴抗压强度之间的公式,得出了上述3个测量区域的单轴抗压强度分别为6.06 MPa、6.13MPa、6.87MPa。
摘要:
高密度电法具有点采集效率高,探测精度高等优点,广泛应用于工程地质和水文地质勘查。本文将高密度电法应用于某工区的地热勘察,通过圈定地热的供热通道断层,验证了高密度电法在地热勘探中的可行性。本次工作采用温纳装置,反演结果清晰地反映出地下的电性分布情况,为地热勘探提供了地球物理依据。 高密度电法具有点采集效率高,探测精度高等优点,广泛应用于工程地质和水文地质勘查。本文将高密度电法应用于某工区的地热勘察,通过圈定地热的供热通道断层,验证了高密度电法在地热勘探中的可行性。本次工作采用温纳装置,反演结果清晰地反映出地下的电性分布情况,为地热勘探提供了地球物理依据。
摘要:
重力式锚碇作为地锚式悬索桥锚碇的重要选型,具有适用范围广,对地基承载性能要求不高等特点。当前承载设计主要考虑了大体型结构及其重量作用下的基底摩擦承载,没有考虑基础与地基的共同作用和基坑埋深带来的上覆增重等的承载贡献,造成锚碇承载和抗滑移安全性能评价的误差较大,具有很大的优化发掘空间。本文在对比传统的平底和新型带齿坎重力式锚碇承载性能组成差异的基础上,探讨了重力式锚碇承载力的组成和每部分的估值方法,提出并建立了综合考虑上述3部分承载效应的重力式锚碇承载力估值公式,同时给出了公式的使用条件和参数确定方法。所得主要结论如下:(1)重力式锚碇的承载性能由基底摩擦效应、齿坎夹持效应和回填增重效应组成。(2)改进的公式与传统公式相比,承载力估值大幅提高,基于此的锚碇结构优化空间巨大。以香丽虎跳峡丽江重力式锚碇工程为例,锚碇最小体积为原体积的2.7%~75.6%,传统公式抗滑安全系数2.42,改进公式抗滑安全系数3.69,安全性能提升空间较大。 重力式锚碇作为地锚式悬索桥锚碇的重要选型,具有适用范围广,对地基承载性能要求不高等特点。当前承载设计主要考虑了大体型结构及其重量作用下的基底摩擦承载,没有考虑基础与地基的共同作用和基坑埋深带来的上覆增重等的承载贡献,造成锚碇承载和抗滑移安全性能评价的误差较大,具有很大的优化发掘空间。本文在对比传统的平底和新型带齿坎重力式锚碇承载性能组成差异的基础上,探讨了重力式锚碇承载力的组成和每部分的估值方法,提出并建立了综合考虑上述3部分承载效应的重力式锚碇承载力估值公式,同时给出了公式的使用条件和参数确定方法。所得主要结论如下:(1)重力式锚碇的承载性能由基底摩擦效应、齿坎夹持效应和回填增重效应组成。(2)改进的公式与传统公式相比,承载力估值大幅提高,基于此的锚碇结构优化空间巨大。以香丽虎跳峡丽江重力式锚碇工程为例,锚碇最小体积为原体积的2.7%~75.6%,传统公式抗滑安全系数2.42,改进公式抗滑安全系数3.69,安全性能提升空间较大。
摘要:
近30年来,随着基础设施建设和工业化、城镇化进程的加快,我国各地出现了一系列与地面变形相关的灾害,造成了很大的经济损失和人员伤亡。地面变形的监测对预防地面塌陷、地面沉降和地基失稳等灾害有着极其重要的地位,亟需一种灵敏度高、动态范围大、性能稳定同时兼顾经济性的监测系统,以弥补常规技术在实时性、覆盖面与精度等方面的不足。本文详细介绍了分布式光纤传感(DFOS)的基本原理和其在地面变形监测工作中的独特优势,列举了几种常见的DFOS技术,并综述了这些技术的研究进展及其在地面变形机理研究及工程实践中的应用,对不同的监测方案和铺设工艺进行了对比分析。最后总结了基于DFOS的地面变形监测技术当前存在的瓶颈,指出了今后该课题研究的发展趋势。 近30年来,随着基础设施建设和工业化、城镇化进程的加快,我国各地出现了一系列与地面变形相关的灾害,造成了很大的经济损失和人员伤亡。地面变形的监测对预防地面塌陷、地面沉降和地基失稳等灾害有着极其重要的地位,亟需一种灵敏度高、动态范围大、性能稳定同时兼顾经济性的监测系统,以弥补常规技术在实时性、覆盖面与精度等方面的不足。本文详细介绍了分布式光纤传感(DFOS)的基本原理和其在地面变形监测工作中的独特优势,列举了几种常见的DFOS技术,并综述了这些技术的研究进展及其在地面变形机理研究及工程实践中的应用,对不同的监测方案和铺设工艺进行了对比分析。最后总结了基于DFOS的地面变形监测技术当前存在的瓶颈,指出了今后该课题研究的发展趋势。
摘要:
模拟生物行为和一些物理过程的算法为解决复杂优化问题提供了可行的思路。本文通过类比降雨导致的坡面细沟产生和发展过程,提出了一种类比坡面侵蚀的优化算法。该算法采用一种呈周期性变化的适应度评价方法来保持种群的多样性,结合了入侵杂草优化算法和生物地理优化算法,具有较好的全局搜索能力以及局部搜索能力。算例计算表明新算法的计算效率和计算精度相比于以上两种优化算法都有所提高。该算法对研究坡面侵蚀也具有一定的启示作用。 模拟生物行为和一些物理过程的算法为解决复杂优化问题提供了可行的思路。本文通过类比降雨导致的坡面细沟产生和发展过程,提出了一种类比坡面侵蚀的优化算法。该算法采用一种呈周期性变化的适应度评价方法来保持种群的多样性,结合了入侵杂草优化算法和生物地理优化算法,具有较好的全局搜索能力以及局部搜索能力。算例计算表明新算法的计算效率和计算精度相比于以上两种优化算法都有所提高。该算法对研究坡面侵蚀也具有一定的启示作用。
摘要:
当拟建隧道从地表水体底部穿越时,隧道建设对地表水体的疏干和地表水体渗漏对隧道的施工、运行的影响是建设者特别关注的问题。本次水文地质勘察工作采用了水文地质测绘、水文地质钻探、抽水试验、压水试验、现场多参数水质分析仪测试、室内水质全分析试验、钻孔波速测试等工作手段。通过多种勘探测试方法,查明了隧道区洞身段青草凹水库、清水沟水库的水文地质条件。青草凹水库、清水沟水库地表水与钻孔内地下水水力联系不明显。隧道开挖对青草凹水库、清水沟水库影响小,地表水体对隧道涌水量影响小。采用多种勘探测试方法能较好地查清地下工程与地表水体的相互影响关系。在类似项目的地下水含水介质研究及相关的勘察中具有较大的推广和应用价值。 当拟建隧道从地表水体底部穿越时,隧道建设对地表水体的疏干和地表水体渗漏对隧道的施工、运行的影响是建设者特别关注的问题。本次水文地质勘察工作采用了水文地质测绘、水文地质钻探、抽水试验、压水试验、现场多参数水质分析仪测试、室内水质全分析试验、钻孔波速测试等工作手段。通过多种勘探测试方法,查明了隧道区洞身段青草凹水库、清水沟水库的水文地质条件。青草凹水库、清水沟水库地表水与钻孔内地下水水力联系不明显。隧道开挖对青草凹水库、清水沟水库影响小,地表水体对隧道涌水量影响小。采用多种勘探测试方法能较好地查清地下工程与地表水体的相互影响关系。在类似项目的地下水含水介质研究及相关的勘察中具有较大的推广和应用价值。
摘要:
为了评价窄条带保水采煤技术在陕北煤炭开采区的应用效果,对榆神矿区的榆卜界煤矿和薛庙滩煤矿地质结构进行分析,采用数值模拟和物理模拟确定了采12留8条带开采方法,在榆卜界煤矿建立了煤柱应力、位移监测,以及条带工作面松动圈监测系统,在榆卜界煤矿和薛庙滩煤矿分别布设了水位观测孔。通过煤炭开采前后导水裂隙带发育高度与隔水岩组厚度比较分析,运用采空区潜水水位埋深探测等方法,系统了解煤炭开采前、开采后潜水位埋深变化特征。研究表明,采煤工作面导水裂隙带发育高度未穿过隔水层,煤柱较稳定,潜水水位埋深最大下降幅度为1.25m,地表植被良好,说明窄条带采煤方法有效地保证了岩层和煤柱的稳定性,维持了生态水位的合理埋深,实现了保水采煤。 为了评价窄条带保水采煤技术在陕北煤炭开采区的应用效果,对榆神矿区的榆卜界煤矿和薛庙滩煤矿地质结构进行分析,采用数值模拟和物理模拟确定了采12留8条带开采方法,在榆卜界煤矿建立了煤柱应力、位移监测,以及条带工作面松动圈监测系统,在榆卜界煤矿和薛庙滩煤矿分别布设了水位观测孔。通过煤炭开采前后导水裂隙带发育高度与隔水岩组厚度比较分析,运用采空区潜水水位埋深探测等方法,系统了解煤炭开采前、开采后潜水位埋深变化特征。研究表明,采煤工作面导水裂隙带发育高度未穿过隔水层,煤柱较稳定,潜水水位埋深最大下降幅度为1.25m,地表植被良好,说明窄条带采煤方法有效地保证了岩层和煤柱的稳定性,维持了生态水位的合理埋深,实现了保水采煤。
摘要:
煤体抗拉强度是计算煤柱宽度最重要的指标之一,为了获得科学的煤体抗拉强度参数,以淮北袁庄煤矿3#煤为研究对象,基于弹性力学理论与波速测试,采用室内套筒致裂法对所采煤岩进行了测试工作。研究结果表明:煤体波速各向异性明显,且垂直层理波速小于平行层面波速,煤块套筒致裂抗拉强度为1.10~1.70MPa,平均1.35MPa,煤体完整性系数为0.47,煤体抗拉强度平均为0.63MPa,本文为地下工程中应用煤体或强度较低岩体抗拉强度指标提供了依据。 煤体抗拉强度是计算煤柱宽度最重要的指标之一,为了获得科学的煤体抗拉强度参数,以淮北袁庄煤矿3#煤为研究对象,基于弹性力学理论与波速测试,采用室内套筒致裂法对所采煤岩进行了测试工作。研究结果表明:煤体波速各向异性明显,且垂直层理波速小于平行层面波速,煤块套筒致裂抗拉强度为1.10~1.70MPa,平均1.35MPa,煤体完整性系数为0.47,煤体抗拉强度平均为0.63MPa,本文为地下工程中应用煤体或强度较低岩体抗拉强度指标提供了依据。
摘要:
抗滑桩的截面目前主要存在两种形式,分别为圆形和矩形,这两种截面桩都可以起到很好的抗滑作用,但都有着各自的优势和缺点。为了最大地发挥这两种桩的优势,经济、合理地选择桩截面类型,本文通过多属性决策方法,分别选取施工场地要求、施工难度、工期、工程造价、施工风险性等因素,利用决策属性之间的权重关系,对这两种截面桩在工程中的应用进行了优选研究,表明:根据AOWEA算子建立关于抗滑桩截面类型优选方案模型,通过计算解得:桩截面类型优选结果为S1 S2。在抗滑桩满足治理要求、施工技术合理、保证滑坡治理安全性的原则下,在施工场地条件好、工期要求急迫的情况下,求解得到圆形截面桩施工方案优于矩形截面桩。最后通过具体工程实例进行了说明,以期该研究能对抗滑桩的工程应用提供借鉴和参考。 抗滑桩的截面目前主要存在两种形式,分别为圆形和矩形,这两种截面桩都可以起到很好的抗滑作用,但都有着各自的优势和缺点。为了最大地发挥这两种桩的优势,经济、合理地选择桩截面类型,本文通过多属性决策方法,分别选取施工场地要求、施工难度、工期、工程造价、施工风险性等因素,利用决策属性之间的权重关系,对这两种截面桩在工程中的应用进行了优选研究,表明:根据AOWEA算子建立关于抗滑桩截面类型优选方案模型,通过计算解得:桩截面类型优选结果为S1 S2。在抗滑桩满足治理要求、施工技术合理、保证滑坡治理安全性的原则下,在施工场地条件好、工期要求急迫的情况下,求解得到圆形截面桩施工方案优于矩形截面桩。最后通过具体工程实例进行了说明,以期该研究能对抗滑桩的工程应用提供借鉴和参考。
摘要:
针对大定源回线野外实际观测数据,本文采用C++语言在Microsoft Visual 2008平台上设计开发了一个数据资料处理软件,完成了实测数据的转换,实现单通道感应电动势、视电阻率衰减曲线图和多通道感应电动势、视电阻率剖图。这样有利于推断出地下地质体的感应电动势和视电阻率的衰减方向,反映出地质体的异常位置和形态,有利于推测其地质体的走向。 针对大定源回线野外实际观测数据,本文采用C++语言在Microsoft Visual 2008平台上设计开发了一个数据资料处理软件,完成了实测数据的转换,实现单通道感应电动势、视电阻率衰减曲线图和多通道感应电动势、视电阻率剖图。这样有利于推断出地下地质体的感应电动势和视电阻率的衰减方向,反映出地质体的异常位置和形态,有利于推测其地质体的走向。
摘要:
因为多数岩石具有各种结构面,岩石力学试验强度参数多是离散的,所以岩石力学试验获得的参数具有估算的性质。根据单轴压缩实验Mohr圆破裂面的法向压力为零、即是与轴向压力方向一致的破裂面,导出压力劈裂圆的抗拉强度公式,用该公式计算了14个岩土试验的抗拉强度,并与这些岩土的Brazil劈裂试验和直接拉伸试验的抗拉强度进行比较,其相对误差一般都在20%以内,从岩土试验参数离散性角度看,压力劈裂圆公式具有实用价值。讨论了拉应力圆在Mohr-Coulomb准则下的负轴方向实际上不存在0轴压下的单向拉伸、即对柱状试件不会发生圆周拉张破坏模式,所以ISRM建议的t=f(3)作图回归法、以及多种根据Mohr拉应力圆几何关系导出的其他公式计算法存在计算抗拉强度偏大问题。分析指出了与单轴压缩实验3种破坏模式相应的应力圆及其应力范围。 因为多数岩石具有各种结构面,岩石力学试验强度参数多是离散的,所以岩石力学试验获得的参数具有估算的性质。根据单轴压缩实验Mohr圆破裂面的法向压力为零、即是与轴向压力方向一致的破裂面,导出压力劈裂圆的抗拉强度公式,用该公式计算了14个岩土试验的抗拉强度,并与这些岩土的Brazil劈裂试验和直接拉伸试验的抗拉强度进行比较,其相对误差一般都在20%以内,从岩土试验参数离散性角度看,压力劈裂圆公式具有实用价值。讨论了拉应力圆在Mohr-Coulomb准则下的负轴方向实际上不存在0轴压下的单向拉伸、即对柱状试件不会发生圆周拉张破坏模式,所以ISRM建议的t=f(3)作图回归法、以及多种根据Mohr拉应力圆几何关系导出的其他公式计算法存在计算抗拉强度偏大问题。分析指出了与单轴压缩实验3种破坏模式相应的应力圆及其应力范围。
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利用实测数据推定区域地下水流场是水文地质研究中非常重要的一项内容,传统的方法通常是利用已有水位数据进行插值计算,这样获得的地下水流场的准确性受钻孔的数量及分布的合理性影响太大,在某些无资料地区是不适用的。从区域尺度上来说,大多数平原地区的地下水运动受地形影响最大,地形和地下水运移的路径呈一定的相关性,据此,本文提出了一种基于数字高程模型计算区域地下水流场的方法,其中,趋势面方程参量的确定和系数率定是关键点和难点。在利用地表高程数据进行地下水位计算时,当选择低次多项式时,容易造成趋势面方程不能很好地拟合实测数据,而当选择高次多项式时,会造成方程求解的不稳定,因此,本文首先建立高次多项式作为初始趋势面方程,分别对趋势面方程中趋势项的各个参量与实测地下水位标高进行相关性分析,选取与地下水位标高具有明显相关性的参量组成趋势项方程,然后利用实测数据,对地下水面趋势平均水平实现了最优化的估计,求得和实测数据吻合最佳的趋势项方程,最后根据Lanczos奇异值分解理论,求得趋势项方程的解,并对残差部分使用泛克里金插值方法进行了无偏最优的估计。该方法在西北某区进行了应用,计算结果的误差远小于克里金插值法,与实测值吻合得更好,而且还可以进行外推计算,该技术方法在西北无资料地区地下水流场的推定中有较好的应用前景。 利用实测数据推定区域地下水流场是水文地质研究中非常重要的一项内容,传统的方法通常是利用已有水位数据进行插值计算,这样获得的地下水流场的准确性受钻孔的数量及分布的合理性影响太大,在某些无资料地区是不适用的。从区域尺度上来说,大多数平原地区的地下水运动受地形影响最大,地形和地下水运移的路径呈一定的相关性,据此,本文提出了一种基于数字高程模型计算区域地下水流场的方法,其中,趋势面方程参量的确定和系数率定是关键点和难点。在利用地表高程数据进行地下水位计算时,当选择低次多项式时,容易造成趋势面方程不能很好地拟合实测数据,而当选择高次多项式时,会造成方程求解的不稳定,因此,本文首先建立高次多项式作为初始趋势面方程,分别对趋势面方程中趋势项的各个参量与实测地下水位标高进行相关性分析,选取与地下水位标高具有明显相关性的参量组成趋势项方程,然后利用实测数据,对地下水面趋势平均水平实现了最优化的估计,求得和实测数据吻合最佳的趋势项方程,最后根据Lanczos奇异值分解理论,求得趋势项方程的解,并对残差部分使用泛克里金插值方法进行了无偏最优的估计。该方法在西北某区进行了应用,计算结果的误差远小于克里金插值法,与实测值吻合得更好,而且还可以进行外推计算,该技术方法在西北无资料地区地下水流场的推定中有较好的应用前景。
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岩溶及地下水的准确预报或探测是一个亟待解决的难题,开展岩溶及地下水作用机理研究对该问题的解决具有重要意义。深入开展岩溶地下水的水化学特征研究有助于更好地认识岩溶地下水径流循环条件和地质环境。本论文基于岩溶地下水的水文地球化学简化模型,开展典型地区岩溶隧道地下水化学成分的变化规律分析及岩溶地下水的水化学动力学参数研究。在此基础上,借用分析化学中的络合反应理论,将常规水化学成分的离子进行配对,改变观察尺度,探索各离子对的占比关系,以离子对累计百分含量变化为研究指标,论证水化学成分变化的自相似性和标度不变性,从而提出应用分形理论方法开展岩溶地下水化学特征研究的可行性。 岩溶及地下水的准确预报或探测是一个亟待解决的难题,开展岩溶及地下水作用机理研究对该问题的解决具有重要意义。深入开展岩溶地下水的水化学特征研究有助于更好地认识岩溶地下水径流循环条件和地质环境。本论文基于岩溶地下水的水文地球化学简化模型,开展典型地区岩溶隧道地下水化学成分的变化规律分析及岩溶地下水的水化学动力学参数研究。在此基础上,借用分析化学中的络合反应理论,将常规水化学成分的离子进行配对,改变观察尺度,探索各离子对的占比关系,以离子对累计百分含量变化为研究指标,论证水化学成分变化的自相似性和标度不变性,从而提出应用分形理论方法开展岩溶地下水化学特征研究的可行性。
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通过面波法对煤矿地面的勘探,分析岩石裂隙充填前后波速大小特征及变化差异,判定灌浆整治结果。以压水试验法及钻芯取样检测法验证,分析灌浆法对于矿山塌陷的治理程度。面波法成功应用于贺州市平桂大岭煤矿,对开采枯竭地表塌陷煤矿在注浆前与注浆后分别采取面波法进行测试,其主要通过对比其波速和频散曲线形态来判定岩溶通道注浆效果。结果表明:钻孔的面波波形在0-20道垂直v分量上较完整,而且频率较高、宽度较大,呈现出完整的倾斜直线,表明同一层介质中波速反馈表现为一致性,没有出现缺失,即在注浆处理后,空洞、大裂缝被较好填充,形成了一个完整的介质体。 通过面波法对煤矿地面的勘探,分析岩石裂隙充填前后波速大小特征及变化差异,判定灌浆整治结果。以压水试验法及钻芯取样检测法验证,分析灌浆法对于矿山塌陷的治理程度。面波法成功应用于贺州市平桂大岭煤矿,对开采枯竭地表塌陷煤矿在注浆前与注浆后分别采取面波法进行测试,其主要通过对比其波速和频散曲线形态来判定岩溶通道注浆效果。结果表明:钻孔的面波波形在0-20道垂直v分量上较完整,而且频率较高、宽度较大,呈现出完整的倾斜直线,表明同一层介质中波速反馈表现为一致性,没有出现缺失,即在注浆处理后,空洞、大裂缝被较好填充,形成了一个完整的介质体。
摘要:
目前岩体结构面信息获取主要有人工现场接触测量、三维激光扫描和近景摄影测量等方式。随着无人机摄影测量技术的成熟,利用无人机对岩体边坡全方位、多角度摄影,建立边坡三维模型,可以更全面、准确、高效地获取结构面信息。本文以长春净月东升采石场边坡为研究对象,利用大疆无人机精灵3对边坡进行摄影,利用免棱镜全站仪进行坡面控制测量,利用Pix4Dmapper建立边坡三维模型,用未参与建模的控制点进行模型检核,满足精度要求后,在边坡三维模型上测得岩体结构面特征点坐标,结合结构面迹线展示模型和基于三维坐标的产状计算模型,获取结构面的迹线和产状信息。通过与人工罗盘测得的产状信息进行对比得到基于无人机摄影测量的结构面产状获取精度。研究表明,基于无人机摄影测量的岩体结构面信息获取,费用少、劳动强度低、效率高、精度可靠,具有广阔的应用前景。 目前岩体结构面信息获取主要有人工现场接触测量、三维激光扫描和近景摄影测量等方式。随着无人机摄影测量技术的成熟,利用无人机对岩体边坡全方位、多角度摄影,建立边坡三维模型,可以更全面、准确、高效地获取结构面信息。本文以长春净月东升采石场边坡为研究对象,利用大疆无人机精灵3对边坡进行摄影,利用免棱镜全站仪进行坡面控制测量,利用Pix4Dmapper建立边坡三维模型,用未参与建模的控制点进行模型检核,满足精度要求后,在边坡三维模型上测得岩体结构面特征点坐标,结合结构面迹线展示模型和基于三维坐标的产状计算模型,获取结构面的迹线和产状信息。通过与人工罗盘测得的产状信息进行对比得到基于无人机摄影测量的结构面产状获取精度。研究表明,基于无人机摄影测量的岩体结构面信息获取,费用少、劳动强度低、效率高、精度可靠,具有广阔的应用前景。
摘要:
现今发现的石油以及天然气水合物储层大多是砂岩地层,而孔隙度作为地层岩石重要参数是非常值得研究的。目前研究岩石孔隙度的方法众多,但大多都有比较明显的缺陷。但是,核磁共振技术应用于岩石试样,在探究岩石孔隙结构过程中,其对试样本身没有任何损伤。岩石通过低场核磁共振测量能够得到相应的孔径分布和整个试样与分类孔的孔隙度。部分地区地层中的砂岩在长期温度变化情况下,孔隙度也会随之变化。因此,本实验模拟砂岩在地层中一次冻融情况下,探究岩石整体以及分类孔在不同温度情况下孔隙度的变化。实验发现,岩石整体孔隙度与岩石大孔和中孔的孔隙度密切相关;在一次冻融过程中,孔隙水的相变过程明显存在过冷现象,表明过冷现象对岩石孔隙度的变化具有很大的影响。 现今发现的石油以及天然气水合物储层大多是砂岩地层,而孔隙度作为地层岩石重要参数是非常值得研究的。目前研究岩石孔隙度的方法众多,但大多都有比较明显的缺陷。但是,核磁共振技术应用于岩石试样,在探究岩石孔隙结构过程中,其对试样本身没有任何损伤。岩石通过低场核磁共振测量能够得到相应的孔径分布和整个试样与分类孔的孔隙度。部分地区地层中的砂岩在长期温度变化情况下,孔隙度也会随之变化。因此,本实验模拟砂岩在地层中一次冻融情况下,探究岩石整体以及分类孔在不同温度情况下孔隙度的变化。实验发现,岩石整体孔隙度与岩石大孔和中孔的孔隙度密切相关;在一次冻融过程中,孔隙水的相变过程明显存在过冷现象,表明过冷现象对岩石孔隙度的变化具有很大的影响。
摘要:
本文根据施普德混合抽水试验的基本计算原则,在既无观测孔、也无法分层止水的情况下,对新疆焉耆盆地南部山前5号水井,开展了单井混合抽水试验分层计算含水层渗透系数的测试研究。首先采用图解法原理,计算出混合水井下部承压含水层的静止水位为47.232 m,并绘制了该含水层的Q-S曲线。在此基础上,分层计算得到了承压含水层的渗透系数Kb=6.968m d-1,潜水含水层的渗透系数Ka=4.979m d-1。通过与实际抽水试验计算结果的对比分析,验证了该方法的有效性和准确性,可为单井混合抽水试验分层计算含水层渗透系数提供参考。 本文根据施普德混合抽水试验的基本计算原则,在既无观测孔、也无法分层止水的情况下,对新疆焉耆盆地南部山前5号水井,开展了单井混合抽水试验分层计算含水层渗透系数的测试研究。首先采用图解法原理,计算出混合水井下部承压含水层的静止水位为47.232 m,并绘制了该含水层的Q-S曲线。在此基础上,分层计算得到了承压含水层的渗透系数Kb=6.968m d-1,潜水含水层的渗透系数Ka=4.979m d-1。通过与实际抽水试验计算结果的对比分析,验证了该方法的有效性和准确性,可为单井混合抽水试验分层计算含水层渗透系数提供参考。
摘要:
本文对三轴试验中土样体积变化的测量方法进行了比较全面的介绍,将各种方法进行了分类总结。对于其中典型的方法简述了其基本原理、发展历史、优缺点等方面的内容。文中不仅介绍了发展比较成熟的方法,如:双室测量系统、各种应变传感器测量方法。还介绍了当前比较热门的非接触式测量方法,如:数字图像分析、摄影测量。最后,还介绍了几种能够借鉴使用的方法,如:数字图像相关、粒子图像测速法。这些方法各有其优势,对其有一个简要的了解,以期方便我们在进行具体研究时有恰当的选择。 本文对三轴试验中土样体积变化的测量方法进行了比较全面的介绍,将各种方法进行了分类总结。对于其中典型的方法简述了其基本原理、发展历史、优缺点等方面的内容。文中不仅介绍了发展比较成熟的方法,如:双室测量系统、各种应变传感器测量方法。还介绍了当前比较热门的非接触式测量方法,如:数字图像分析、摄影测量。最后,还介绍了几种能够借鉴使用的方法,如:数字图像相关、粒子图像测速法。这些方法各有其优势,对其有一个简要的了解,以期方便我们在进行具体研究时有恰当的选择。
摘要:
针对传统定性或部分定量的岩体质量评价现状,分形理论、神经网络等新方法得到广泛应用。本文基于岩体结构面迹线自相似性的分形特征,应用分形理论对基于数字近景摄影测量技术获取的岩体边坡结构面迹线的分形维数进行研究。以长春市净月采石场一边坡为例,采用方格网覆盖法计算结构面迹线的分形维数,验证了迹线分形特征,并对方格网覆盖法进行改进,采取与研究范围成比例的长方格网覆盖法计算分形维数。分析发现,两种计算方法结果相近,后者在理论上更接近分形原理并且编程更容易实现,迹线数量越多,分形维数越大,岩体越破碎,质量越差。最后,将分形维数与基于摄影测量方法获得的剔除空白区影响的RQD进行对比分析,确定分形维数与RQD的关系式,得到岩体质量定量评价的分形维数指标。研究表明:研究区边坡迹线分形维数为1.22,拟合度为0.98,此边坡岩体质量属于Ⅱ级。改进的长方形格网覆盖法分形维数计算容易实现,计算过程得到简化,结果可靠。得到了以岩体结构面迹线分形维数为指标的岩体质量定量评价方法。 针对传统定性或部分定量的岩体质量评价现状,分形理论、神经网络等新方法得到广泛应用。本文基于岩体结构面迹线自相似性的分形特征,应用分形理论对基于数字近景摄影测量技术获取的岩体边坡结构面迹线的分形维数进行研究。以长春市净月采石场一边坡为例,采用方格网覆盖法计算结构面迹线的分形维数,验证了迹线分形特征,并对方格网覆盖法进行改进,采取与研究范围成比例的长方格网覆盖法计算分形维数。分析发现,两种计算方法结果相近,后者在理论上更接近分形原理并且编程更容易实现,迹线数量越多,分形维数越大,岩体越破碎,质量越差。最后,将分形维数与基于摄影测量方法获得的剔除空白区影响的RQD进行对比分析,确定分形维数与RQD的关系式,得到岩体质量定量评价的分形维数指标。研究表明:研究区边坡迹线分形维数为1.22,拟合度为0.98,此边坡岩体质量属于Ⅱ级。改进的长方形格网覆盖法分形维数计算容易实现,计算过程得到简化,结果可靠。得到了以岩体结构面迹线分形维数为指标的岩体质量定量评价方法。
摘要:
假定软土强度服从Tresca曲服准则,采用数值模拟方法,研究了探头贯入深度对贯入阻力的影响。研究发现,对于轴长比为0.5的椭圆形、矩形和菱形截面探头,当探头中心埋置深度达到4~6倍探头宽度时,贯入阻力趋于定值,探头埋置深度对于工程实践测试结果的影响可以忽略。对于椭圆形和菱形截面探头,以及光滑表面矩形探头,该值与无限软黏土空间理论分析结果一致。对于粗糙表面矩形探头,该值大于无限软黏土空间理论分析结果,粗糙表面矩形探头贯入阻力解析解为近似解。矩形截面探头测试结果需进行适当修正。 假定软土强度服从Tresca曲服准则,采用数值模拟方法,研究了探头贯入深度对贯入阻力的影响。研究发现,对于轴长比为0.5的椭圆形、矩形和菱形截面探头,当探头中心埋置深度达到4~6倍探头宽度时,贯入阻力趋于定值,探头埋置深度对于工程实践测试结果的影响可以忽略。对于椭圆形和菱形截面探头,以及光滑表面矩形探头,该值与无限软黏土空间理论分析结果一致。对于粗糙表面矩形探头,该值大于无限软黏土空间理论分析结果,粗糙表面矩形探头贯入阻力解析解为近似解。矩形截面探头测试结果需进行适当修正。
摘要:
土的微观结构是决定其工程性质的内在因素,尤其是土的孔隙特征,是反映土的状态及强度的重要指标。为了进一步了解吉林西部盐渍土的工程地质特性,本文利用压汞法对农安地区不同深度盐渍土的孔隙特征及影响因素进行了研究。研究结果表明:该地区土的孔隙率随深度的增加而增大,不同深度孔隙的分布情况有所不同。结合分形理论可知,该地区土中孔隙的分布具有分形特征,孔隙的分形维数D随深度的增加呈增大趋势。将研究区各深度盐渍土的孔隙分为3个等级:大孔隙(d30m),中孔隙(7m d 30m)和小孔隙(d7m)。土的各种理化性质相互影响,共同决定其孔隙特征,从而影响其工程地质性质。研究结果可为探究吉林西部盐渍土的强度机理提供依据。 土的微观结构是决定其工程性质的内在因素,尤其是土的孔隙特征,是反映土的状态及强度的重要指标。为了进一步了解吉林西部盐渍土的工程地质特性,本文利用压汞法对农安地区不同深度盐渍土的孔隙特征及影响因素进行了研究。研究结果表明:该地区土的孔隙率随深度的增加而增大,不同深度孔隙的分布情况有所不同。结合分形理论可知,该地区土中孔隙的分布具有分形特征,孔隙的分形维数D随深度的增加呈增大趋势。将研究区各深度盐渍土的孔隙分为3个等级:大孔隙(d30m),中孔隙(7m d 30m)和小孔隙(d7m)。土的各种理化性质相互影响,共同决定其孔隙特征,从而影响其工程地质性质。研究结果可为探究吉林西部盐渍土的强度机理提供依据。
摘要:
天然气作为重要的化工原料和清洁能源,在全世界范围内有着越来越广泛的应用前景,因此开展安全高效的天然气储存技术,实现对天然气的合理有效利用具有重要意义。本文以安徽恒泰石膏矿为工程实例,通过室内试验获取石膏物理力学参数,运用有限元计算软件ABAQUS建立数值仿真模型,模拟洞室形成及天然气存储过程,进行石膏围岩整体稳定性的评价工作。主要关注储气库在天然气加载过程中,不同内压作用下的洞室围岩塑性区、洞周围岩应力发展及地表位移变化情况,分析石膏洞室群的整体稳定性,为选择合理的防护工程以确保储气库施工及运营期的安全提供合理建议。结果表明:该石膏洞室开挖完成后,围岩体无塑性区贯通,表明硬石膏洞室群稳定性较好;随着洞室内压的增大,储气库围岩变形与洞周应力先减小后增大,说明一定的高内压环境有利于洞室围岩稳定,该硬石膏矿开采结束后形成的洞室可作为天然气储气库。 天然气作为重要的化工原料和清洁能源,在全世界范围内有着越来越广泛的应用前景,因此开展安全高效的天然气储存技术,实现对天然气的合理有效利用具有重要意义。本文以安徽恒泰石膏矿为工程实例,通过室内试验获取石膏物理力学参数,运用有限元计算软件ABAQUS建立数值仿真模型,模拟洞室形成及天然气存储过程,进行石膏围岩整体稳定性的评价工作。主要关注储气库在天然气加载过程中,不同内压作用下的洞室围岩塑性区、洞周围岩应力发展及地表位移变化情况,分析石膏洞室群的整体稳定性,为选择合理的防护工程以确保储气库施工及运营期的安全提供合理建议。结果表明:该石膏洞室开挖完成后,围岩体无塑性区贯通,表明硬石膏洞室群稳定性较好;随着洞室内压的增大,储气库围岩变形与洞周应力先减小后增大,说明一定的高内压环境有利于洞室围岩稳定,该硬石膏矿开采结束后形成的洞室可作为天然气储气库。
摘要:
本文以某煤矿采空区建筑和地面沉降区变形破坏特征为研究对象,采用现场调查和测绘的方法查明了研究区建筑和地面的病害特征,进一步分析得出无序采煤、不均匀地基土、欠密实周边填土、刚性基础及上部建筑砖混结构形式、降雨及园林浇水灌溉为病害之成因的结论,并以承载能力、构造、沉降变形和裂缝为指标对建筑物安全性进行评价,提出有针对性的防治加固措施。通过研究分析,为研究区内既有建筑物保护和加固提供坚实的技术支持。 本文以某煤矿采空区建筑和地面沉降区变形破坏特征为研究对象,采用现场调查和测绘的方法查明了研究区建筑和地面的病害特征,进一步分析得出无序采煤、不均匀地基土、欠密实周边填土、刚性基础及上部建筑砖混结构形式、降雨及园林浇水灌溉为病害之成因的结论,并以承载能力、构造、沉降变形和裂缝为指标对建筑物安全性进行评价,提出有针对性的防治加固措施。通过研究分析,为研究区内既有建筑物保护和加固提供坚实的技术支持。
摘要:
为研究级配与颗粒形态对砂土压缩性的影响,以球形石英砂和不规则形态的实验室标准砂为材料,采取砂雨法制样并进行侧限压缩实验,使用课题组自主研发的三维离散元软件MatDEM开展数值模拟研究。针对不同级配的球形石英砂试样,研究粒径大小、粒径变化范围、细粒相对粒径与含量对砂土压缩性的影响;将球形石英砂与实验室标准砂对比,分析颗粒形态对砂土压缩性的影响。在此基础之上,结合三维离散元数值模拟结果发现:粒径大小与压缩量之间并非单调变化;粒径变化范围越宽,由砂雨法制得试样的压缩量越大;细粒相对大小的减小与相对含量的降低均会导致压缩性的增大;颗粒形态不同会对砂雨法制得试样产生影响,导致实验室标准砂在低应力下压缩性较高,而在压实后与球形石英砂压缩性趋同。三维离散元软件MatDEM能有效模拟砂土侧限压缩实验过程,为今后岩土工程离散元数值模拟研究提供了参考。 为研究级配与颗粒形态对砂土压缩性的影响,以球形石英砂和不规则形态的实验室标准砂为材料,采取砂雨法制样并进行侧限压缩实验,使用课题组自主研发的三维离散元软件MatDEM开展数值模拟研究。针对不同级配的球形石英砂试样,研究粒径大小、粒径变化范围、细粒相对粒径与含量对砂土压缩性的影响;将球形石英砂与实验室标准砂对比,分析颗粒形态对砂土压缩性的影响。在此基础之上,结合三维离散元数值模拟结果发现:粒径大小与压缩量之间并非单调变化;粒径变化范围越宽,由砂雨法制得试样的压缩量越大;细粒相对大小的减小与相对含量的降低均会导致压缩性的增大;颗粒形态不同会对砂雨法制得试样产生影响,导致实验室标准砂在低应力下压缩性较高,而在压实后与球形石英砂压缩性趋同。三维离散元软件MatDEM能有效模拟砂土侧限压缩实验过程,为今后岩土工程离散元数值模拟研究提供了参考。
摘要:
离散元法作为研究散体材料特性的一种工具,应用面很广,优势明显。本文简要介绍颗粒离散元的基本原理,概述细观参数校准的过程,探讨了对砂土、黏性土、节理岩体以及天然气水合物的细观特性研究应用及进展,同时讨论了颗粒离散元在边坡变形中的研究应用。进行岩土体颗粒离散元模拟时,不同细观参数对宏观参数有一定的影响但没有确定的线性关系。颗粒离散元在研究多相固体介质细观特性方面具有优势,能够赋予材料多种接触模型和细观参数。因此对水合物的研究会促进颗粒离散元算法的改进和对含水合物沉积物特性的深入研究。通过将颗粒离散元与其它方法耦合取长补短,对复杂的工程地质问题的研究将会迎刃而解。并且本文对颗粒离散元在海洋工程地质领域的进一步应用做了展望。 离散元法作为研究散体材料特性的一种工具,应用面很广,优势明显。本文简要介绍颗粒离散元的基本原理,概述细观参数校准的过程,探讨了对砂土、黏性土、节理岩体以及天然气水合物的细观特性研究应用及进展,同时讨论了颗粒离散元在边坡变形中的研究应用。进行岩土体颗粒离散元模拟时,不同细观参数对宏观参数有一定的影响但没有确定的线性关系。颗粒离散元在研究多相固体介质细观特性方面具有优势,能够赋予材料多种接触模型和细观参数。因此对水合物的研究会促进颗粒离散元算法的改进和对含水合物沉积物特性的深入研究。通过将颗粒离散元与其它方法耦合取长补短,对复杂的工程地质问题的研究将会迎刃而解。并且本文对颗粒离散元在海洋工程地质领域的进一步应用做了展望。
摘要:
以云南磷化集团有限公司晋宁磷矿为依托背景,借助数字照相量测技术,通过相似材料模拟试验,对20与50两种矿体倾角赋存下,露转井工后,井下采场及其上覆岩层的位移与应力响应特征及动态演化过程进行了系统研究。结果表明:(1)地下采场围岩及覆岩的变形演化过程可划分为局部小范围微动、线性持续增大以及整体非线性剧烈垮塌3个阶段;(2)矿体倾角由20增至50后,边坡与地下采场围岩及覆岩的变形整体趋缓,采动影响范围小幅度缩减,沉降曲线则由非对称槽型变为碗型;(3)采场矿柱回收过程中,地下采场围岩及覆岩发生突发性失稳,呈现出明显的多米诺骨牌效应。相关研究结论可为矿山露天转地下开采后地压管理与边坡维护提供一定的理论参考。 以云南磷化集团有限公司晋宁磷矿为依托背景,借助数字照相量测技术,通过相似材料模拟试验,对20与50两种矿体倾角赋存下,露转井工后,井下采场及其上覆岩层的位移与应力响应特征及动态演化过程进行了系统研究。结果表明:(1)地下采场围岩及覆岩的变形演化过程可划分为局部小范围微动、线性持续增大以及整体非线性剧烈垮塌3个阶段;(2)矿体倾角由20增至50后,边坡与地下采场围岩及覆岩的变形整体趋缓,采动影响范围小幅度缩减,沉降曲线则由非对称槽型变为碗型;(3)采场矿柱回收过程中,地下采场围岩及覆岩发生突发性失稳,呈现出明显的多米诺骨牌效应。相关研究结论可为矿山露天转地下开采后地压管理与边坡维护提供一定的理论参考。
摘要:
从颗粒级配良好程度和粗粒含量两方面设置了4种颗粒级配,并利用三轴试验分析了不同颗粒级配条件下煤矸石的强度和变形特性。结果表明:不同级配的煤矸石,应力差均随围压和应变的增大而增大,并且应力-应变曲线无明显峰值,属应变硬化型;级配良好时,峰值强度与曲率系数Cc和不均匀系数Cu呈先减小后增加的抛物线分布,当级配由良好过渡到差时,峰值强度呈下降趋势;黏聚力随粗粒含量的减少而增加,其值主要由细颗粒决定,内摩擦角不仅受粗粒含量的影响还与颗粒的良好程度有关。 从颗粒级配良好程度和粗粒含量两方面设置了4种颗粒级配,并利用三轴试验分析了不同颗粒级配条件下煤矸石的强度和变形特性。结果表明:不同级配的煤矸石,应力差均随围压和应变的增大而增大,并且应力-应变曲线无明显峰值,属应变硬化型;级配良好时,峰值强度与曲率系数Cc和不均匀系数Cu呈先减小后增加的抛物线分布,当级配由良好过渡到差时,峰值强度呈下降趋势;黏聚力随粗粒含量的减少而增加,其值主要由细颗粒决定,内摩擦角不仅受粗粒含量的影响还与颗粒的良好程度有关。
摘要:
洪屏抽水蓄能电站工程地质问题复杂,表现:(1)水文地质条件复杂:如输水系统(含地下厂房)地下水活动强烈,上水库断层发育,局部库盆与地下厂房存在水力联系,渗漏问题;(2)库岸稳定问题;上水库库岸稳定及下水库边坡稳定问题,等等。针对上述工程地质问题,前期各阶段在比选的基础上,结合枢纽建筑物布置,针对性开展地勘试验工作,查明了上水库库周及库底岩土体透水性、地下水位及其动态规律、水库渗漏及库岸边坡稳定性等主要工程地质问题;查明了下水库坝址区的工程地质及水文地质条件,开展了地应力测试、高压压水试验,岩土体物理力学试验等专项工作,根据长探洞出现的断层带涌水,上水库南库岸地下水位大幅度下降的水文地质问题,开展了水文地质示踪连通试验和渗漏计算。施工中除做好地质工作外,更注重是科学经济安全的技术处理措施,做好地质预报等工作;综合各种勘察手段及地质提供参数、上水库库盆防渗、输水系统衬砌型式及地下厂房洞室群排水设计采取合适有效的工程处理措施。使工程顺利,按时投产发电创造必要的条件。可供类似工程之借鉴。 洪屏抽水蓄能电站工程地质问题复杂,表现:(1)水文地质条件复杂:如输水系统(含地下厂房)地下水活动强烈,上水库断层发育,局部库盆与地下厂房存在水力联系,渗漏问题;(2)库岸稳定问题;上水库库岸稳定及下水库边坡稳定问题,等等。针对上述工程地质问题,前期各阶段在比选的基础上,结合枢纽建筑物布置,针对性开展地勘试验工作,查明了上水库库周及库底岩土体透水性、地下水位及其动态规律、水库渗漏及库岸边坡稳定性等主要工程地质问题;查明了下水库坝址区的工程地质及水文地质条件,开展了地应力测试、高压压水试验,岩土体物理力学试验等专项工作,根据长探洞出现的断层带涌水,上水库南库岸地下水位大幅度下降的水文地质问题,开展了水文地质示踪连通试验和渗漏计算。施工中除做好地质工作外,更注重是科学经济安全的技术处理措施,做好地质预报等工作;综合各种勘察手段及地质提供参数、上水库库盆防渗、输水系统衬砌型式及地下厂房洞室群排水设计采取合适有效的工程处理措施。使工程顺利,按时投产发电创造必要的条件。可供类似工程之借鉴。
摘要:
红黏土特殊的结构性使其具有高含水量、高孔隙比、高液塑限但力学性质较好的特性。为了研究红黏土的动力学特性,本文通过对取自桂林地区红黏土进行动力学试验,得到桂林红黏土的动应力-动应变关系曲线,该曲线适用于HARDIN的双曲线模型。得到的结论如下:(1)结合不同的试验影响因素的条件,得出桂林红黏土的双曲线模型参数。并得出其特有的应变软化特性。(2)桂林红黏土在不同的试验条件因素下得到的最大动剪切模量,结合围压、固结应力比、结构性等因素,得到了桂林红黏土在不同的影响因素影响下的阻尼比的拟合参数。经试验,该拟合参数能够很好地反映红黏土特性,可以应用于工程实际中。 红黏土特殊的结构性使其具有高含水量、高孔隙比、高液塑限但力学性质较好的特性。为了研究红黏土的动力学特性,本文通过对取自桂林地区红黏土进行动力学试验,得到桂林红黏土的动应力-动应变关系曲线,该曲线适用于HARDIN的双曲线模型。得到的结论如下:(1)结合不同的试验影响因素的条件,得出桂林红黏土的双曲线模型参数。并得出其特有的应变软化特性。(2)桂林红黏土在不同的试验条件因素下得到的最大动剪切模量,结合围压、固结应力比、结构性等因素,得到了桂林红黏土在不同的影响因素影响下的阻尼比的拟合参数。经试验,该拟合参数能够很好地反映红黏土特性,可以应用于工程实际中。
摘要:
地下水补给是地下水循环中重要的环节之一,查明其来源对于认识地下水循环过程具有重要意义。基岩地区地下水由于受构造影响,分布较为复杂,因此对其补给来源的研究是水文地质研究中的一个难点。通过分析基于遥感信息建立的富水带模型,结合地下水动态、主要离子浓度、地下水流速流向、水源地抽水量与水位数据的分析,本文研究了库如塔格山前的巴拉干水源地地下水补给来源问题,分析了造成水源地总出水量和水位降深异常变化的原因。结果表明,水源地地下水来自于其西北约6.5km的砂石料场方向,砂石料场取水是造成水源地总出水量和水位降深异常变化的原因,基于此提出了保护水源地安全的措施。 地下水补给是地下水循环中重要的环节之一,查明其来源对于认识地下水循环过程具有重要意义。基岩地区地下水由于受构造影响,分布较为复杂,因此对其补给来源的研究是水文地质研究中的一个难点。通过分析基于遥感信息建立的富水带模型,结合地下水动态、主要离子浓度、地下水流速流向、水源地抽水量与水位数据的分析,本文研究了库如塔格山前的巴拉干水源地地下水补给来源问题,分析了造成水源地总出水量和水位降深异常变化的原因。结果表明,水源地地下水来自于其西北约6.5km的砂石料场方向,砂石料场取水是造成水源地总出水量和水位降深异常变化的原因,基于此提出了保护水源地安全的措施。
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本文主要介绍了巴西白卡纸(以下简称白卡纸)、标准砂的性质与物理力学参数,并在研究两者摩擦性能方面,制作了标准砂-白卡纸摩擦力模型。该模型以条带状白卡纸模拟加筋体,标准砂模拟岩土体。通过白卡纸嵌入标准砂模拟加筋体插入岩土体,试图找到标准砂密实度及白卡纸尺寸、形状等因素对标准砂-白卡纸摩擦力的影响规律。实验采用控制变量法,依次改变各影响因素,并记录不同条件下标准砂-白卡纸摩擦力的大小,绘制出相应的变化关系图,从而得出结论:标准砂-白卡纸摩擦力随标准砂密实度的增大而增大到一定程度后,逐渐趋于平稳、随嵌入纸条宽度的增大而增大、随纸条嵌入深度的增大而增大、随纸条中菱形个数的增加而增大,个数超过2个增幅不明显、随纸条中菱形间距的增大而减小,最后趋于平稳、随菱形横对角线占纸条宽比的增大而减弱,中间一段趋于平稳。 本文主要介绍了巴西白卡纸(以下简称白卡纸)、标准砂的性质与物理力学参数,并在研究两者摩擦性能方面,制作了标准砂-白卡纸摩擦力模型。该模型以条带状白卡纸模拟加筋体,标准砂模拟岩土体。通过白卡纸嵌入标准砂模拟加筋体插入岩土体,试图找到标准砂密实度及白卡纸尺寸、形状等因素对标准砂-白卡纸摩擦力的影响规律。实验采用控制变量法,依次改变各影响因素,并记录不同条件下标准砂-白卡纸摩擦力的大小,绘制出相应的变化关系图,从而得出结论:标准砂-白卡纸摩擦力随标准砂密实度的增大而增大到一定程度后,逐渐趋于平稳、随嵌入纸条宽度的增大而增大、随纸条嵌入深度的增大而增大、随纸条中菱形个数的增加而增大,个数超过2个增幅不明显、随纸条中菱形间距的增大而减小,最后趋于平稳、随菱形横对角线占纸条宽比的增大而减弱,中间一段趋于平稳。
摘要:
压溶作用在岩石孔隙和裂隙的演化中具有重要的作用,而岩石的孔隙和裂隙对CO2的封存和运移又起着决定性的作用。本文在多场耦合数值模拟程序TOUGHREACT-FLAC3D的基础上增加的考虑压溶作用的模块,并通过建立一维实验室尺度理论模型,探究压溶作用对CO2封存的影响。本文基于压溶作用,建立了石灰岩THCM耦合作用模型,研究发现:在CO2存在的条件下,压溶作用能够促进岩石孔隙率的变化,并且压溶对孔隙率的修正作用占孔隙率的总变化量的20%左右;力学方面,压溶作用使岩石应变速率增加10%左右;在矿物演变方面,钙离子浓度增加1/1000左右,矿物含量降低1/1000左右。本文创新点:在原有耦合计算模块上,添加了考虑压溶作用计算模块;在前人工作基础上进行了合理的有效的模拟实验并得出定量的结论。 压溶作用在岩石孔隙和裂隙的演化中具有重要的作用,而岩石的孔隙和裂隙对CO2的封存和运移又起着决定性的作用。本文在多场耦合数值模拟程序TOUGHREACT-FLAC3D的基础上增加的考虑压溶作用的模块,并通过建立一维实验室尺度理论模型,探究压溶作用对CO2封存的影响。本文基于压溶作用,建立了石灰岩THCM耦合作用模型,研究发现:在CO2存在的条件下,压溶作用能够促进岩石孔隙率的变化,并且压溶对孔隙率的修正作用占孔隙率的总变化量的20%左右;力学方面,压溶作用使岩石应变速率增加10%左右;在矿物演变方面,钙离子浓度增加1/1000左右,矿物含量降低1/1000左右。本文创新点:在原有耦合计算模块上,添加了考虑压溶作用计算模块;在前人工作基础上进行了合理的有效的模拟实验并得出定量的结论。
摘要:
皖江地区广泛分布着深厚河流相软土,对区域工程建设造成一定的影响。本文以皖江芜湖平原区软土为研究对象,包括长江冲积软土以及青弋江冲积软土,探索不同沉积环境对软土力学性能影响。通过对区域深厚软土钻探取样进行土工试验,结合现场原位试验,统计其力学性能差异;对区内深厚软土取样进行第四系沉积环境分析,主要通过粒度试验,建立沉积环境与力学性能物理联系。研究结果表明青弋江冲积软土较长江冲积软土有较高的强度、较低的压缩性。长江冲积平原区水动力较强,局部存在粉细砂夹层,沉积环境较动荡;而青弋江冲积平原区水动力较稳定,沉积环境平稳。本文结合工程地质学与第四纪地质学分析,提出河流相沉积环境对软土力学性能影响,建立力学性能与沉积环境之间物理联系。为皖江软土地区工程建设提供依据。 皖江地区广泛分布着深厚河流相软土,对区域工程建设造成一定的影响。本文以皖江芜湖平原区软土为研究对象,包括长江冲积软土以及青弋江冲积软土,探索不同沉积环境对软土力学性能影响。通过对区域深厚软土钻探取样进行土工试验,结合现场原位试验,统计其力学性能差异;对区内深厚软土取样进行第四系沉积环境分析,主要通过粒度试验,建立沉积环境与力学性能物理联系。研究结果表明青弋江冲积软土较长江冲积软土有较高的强度、较低的压缩性。长江冲积平原区水动力较强,局部存在粉细砂夹层,沉积环境较动荡;而青弋江冲积平原区水动力较稳定,沉积环境平稳。本文结合工程地质学与第四纪地质学分析,提出河流相沉积环境对软土力学性能影响,建立力学性能与沉积环境之间物理联系。为皖江软土地区工程建设提供依据。
摘要:
重金属污染不仅影响生态环境,还对土体本身性质产生较大影响,导致土体结构及力学性质发生较大改变,最终直接影响人类工程建设的实施。本文选取丹阳重金属污染极为严重的辉腾化工有限公司周边地区亚黏土进行研究,通过对比该地区重金属污染前后土体试样微观结构、孔隙分布、矿物成分、pH值等土体本身性能及土体压缩系数、黏聚力、内摩擦角、单轴抗剪强度等土体力学性质的改变,分析重金属污染对土体性质的影响。实验结果表明重金属污染前后导致土体结构发生改变,土体矿物成分无明显改变,污染后土体孔隙度降低,土体更为密实,虽然土体密实程度增加,但污染后土体单轴抗剪强度却有明显降低,抗剪强度降幅为10%~35%;污染前后土体压缩量差别较大,污染后土体压缩性降低。 重金属污染不仅影响生态环境,还对土体本身性质产生较大影响,导致土体结构及力学性质发生较大改变,最终直接影响人类工程建设的实施。本文选取丹阳重金属污染极为严重的辉腾化工有限公司周边地区亚黏土进行研究,通过对比该地区重金属污染前后土体试样微观结构、孔隙分布、矿物成分、pH值等土体本身性能及土体压缩系数、黏聚力、内摩擦角、单轴抗剪强度等土体力学性质的改变,分析重金属污染对土体性质的影响。实验结果表明重金属污染前后导致土体结构发生改变,土体矿物成分无明显改变,污染后土体孔隙度降低,土体更为密实,虽然土体密实程度增加,但污染后土体单轴抗剪强度却有明显降低,抗剪强度降幅为10%~35%;污染前后土体压缩量差别较大,污染后土体压缩性降低。
摘要:
无黏性土包括各类砂、砂砾石料和石渣,但其渗透变形试验结果表明,不均匀系数判别法和级配曲线斜率判别法却不是无黏性土渗透变形类型通用判别法,甚至会出现条件相同,但砂和碎砾石判别结果却截然相反的结果。进一步研究结果表明,产生这种结果的根本原因是其细粒含量差异较大引起的。故运用不均匀系数和级配曲线斜率判别无黏性土渗透变形类型时,应结合试样细粒含量大小进行,或将碎砾石和砂分开区别进行研究。 无黏性土包括各类砂、砂砾石料和石渣,但其渗透变形试验结果表明,不均匀系数判别法和级配曲线斜率判别法却不是无黏性土渗透变形类型通用判别法,甚至会出现条件相同,但砂和碎砾石判别结果却截然相反的结果。进一步研究结果表明,产生这种结果的根本原因是其细粒含量差异较大引起的。故运用不均匀系数和级配曲线斜率判别无黏性土渗透变形类型时,应结合试样细粒含量大小进行,或将碎砾石和砂分开区别进行研究。
摘要:
针对改性红黏土众多强度影响因素的敏感性,设计了不同含水率条件下各梯度掺量纳米石墨粉的红黏土不固结不排水三轴试验,结合SPSS多因素回归分析和MATLAB数据拟合得到强度与各因素之间的数学模型,通过电镜扫描试验,探讨分析纳米石墨粉掺量对区域红黏土微观结构的影响。结果表明:适量的纳米石墨粉对提高红黏土力学强度有明显的作用,其掺量比是影响区域红黏土强度的最敏感因素;由抗剪强度和黏聚力随着掺量比的拟合曲线建立的数学模型表明,抗剪强度和黏聚力c随着纳米石墨粉的增加呈现先增加后减少的特征,而内摩擦角基本不变。纳米石墨粉掺量不同程度地改变了红黏土的微观结构,致使其土样表面颗粒的结构由疏松状态逐渐向致密状态过渡,最终改变了红黏土的强度性能。 针对改性红黏土众多强度影响因素的敏感性,设计了不同含水率条件下各梯度掺量纳米石墨粉的红黏土不固结不排水三轴试验,结合SPSS多因素回归分析和MATLAB数据拟合得到强度与各因素之间的数学模型,通过电镜扫描试验,探讨分析纳米石墨粉掺量对区域红黏土微观结构的影响。结果表明:适量的纳米石墨粉对提高红黏土力学强度有明显的作用,其掺量比是影响区域红黏土强度的最敏感因素;由抗剪强度和黏聚力随着掺量比的拟合曲线建立的数学模型表明,抗剪强度和黏聚力c随着纳米石墨粉的增加呈现先增加后减少的特征,而内摩擦角基本不变。纳米石墨粉掺量不同程度地改变了红黏土的微观结构,致使其土样表面颗粒的结构由疏松状态逐渐向致密状态过渡,最终改变了红黏土的强度性能。
摘要:
堰塞坝坝体材料的力学特性对其稳定性具有重要的影响。本文基于离散元方法(DEM),开展不同密实度及颗粒级配(细粒材料和粗粒材料)下坝体材料的直剪试验。从材料应力-应变曲线(宏观)及内部应力(微观)等信息方面,揭示坝体材料的力学特性。结果表明,宏观角度方面,随着坝体材料密实度的增大,峰值强度均有增强,粗颗粒材料尤为明显;对于不同颗粒级配的材料,细粒材料的应力-应变曲线呈现出明显的应变硬化和剪缩特性,而粗粒材料表现为应变软化和剪胀特性。微观角度方面,材料内部主应力的方向随着剪切位移的增加而逐渐发生偏移,且内部力链逐渐集中,进而内部剪切带逐渐发展。材料的颗粒级配决定了内部接触力的分布以及传递模式,粗粒材料中应力的分布主要沿骨架颗粒分布,细粒材料中为均匀分布;材料的密实度则影响材料内部颗粒间的接触形态,密实度越大越有利于颗粒间咬合力的传递,从而对内部应力及力链的大小均有不同程度增强。 堰塞坝坝体材料的力学特性对其稳定性具有重要的影响。本文基于离散元方法(DEM),开展不同密实度及颗粒级配(细粒材料和粗粒材料)下坝体材料的直剪试验。从材料应力-应变曲线(宏观)及内部应力(微观)等信息方面,揭示坝体材料的力学特性。结果表明,宏观角度方面,随着坝体材料密实度的增大,峰值强度均有增强,粗颗粒材料尤为明显;对于不同颗粒级配的材料,细粒材料的应力-应变曲线呈现出明显的应变硬化和剪缩特性,而粗粒材料表现为应变软化和剪胀特性。微观角度方面,材料内部主应力的方向随着剪切位移的增加而逐渐发生偏移,且内部力链逐渐集中,进而内部剪切带逐渐发展。材料的颗粒级配决定了内部接触力的分布以及传递模式,粗粒材料中应力的分布主要沿骨架颗粒分布,细粒材料中为均匀分布;材料的密实度则影响材料内部颗粒间的接触形态,密实度越大越有利于颗粒间咬合力的传递,从而对内部应力及力链的大小均有不同程度增强。
摘要:
在页岩水力压裂过程中,压裂液与岩石裂缝前缘界面的离子吸附、交换以及扩散等作用过程对页岩微观结构的影响将直接关联着压裂施工工艺参数的选择和页岩的储层保护。本文对湘西北下寒武统牛蹄塘组中下部低渗硅质页岩储层在不同离子浓度和活度压裂液静态吸附、扩散过程中声学特征和微观结构的变化进行了研究,从而揭示了宏观声学特征与微观结构的响应情况。结果表明:(1)页岩在不同体系压裂液静态吸附条件下的吸附能力有明显差别。(2)从声学特征的响应可以得出,静态吸附过程发生了较强的离子吸附及孔隙填充,致使岩样微孔结构发生了改变,孔隙度下降。(3)随着压裂液离子浓度和表面活性剂种类的不同,页岩微孔数量,连通性和孔径分布特征均发生了不同程度的改变。通过调整压裂液配方可以减少对页岩储层的损伤,确定有利于储层保护的压裂液配方参数。 在页岩水力压裂过程中,压裂液与岩石裂缝前缘界面的离子吸附、交换以及扩散等作用过程对页岩微观结构的影响将直接关联着压裂施工工艺参数的选择和页岩的储层保护。本文对湘西北下寒武统牛蹄塘组中下部低渗硅质页岩储层在不同离子浓度和活度压裂液静态吸附、扩散过程中声学特征和微观结构的变化进行了研究,从而揭示了宏观声学特征与微观结构的响应情况。结果表明:(1)页岩在不同体系压裂液静态吸附条件下的吸附能力有明显差别。(2)从声学特征的响应可以得出,静态吸附过程发生了较强的离子吸附及孔隙填充,致使岩样微孔结构发生了改变,孔隙度下降。(3)随着压裂液离子浓度和表面活性剂种类的不同,页岩微孔数量,连通性和孔径分布特征均发生了不同程度的改变。通过调整压裂液配方可以减少对页岩储层的损伤,确定有利于储层保护的压裂液配方参数。
摘要:
膨胀土因其特殊性引起众多学者的研究,在实际工程中引发诸多问题,现探究南宁膨胀土的膨胀特性,通过X-Ray衍射试验定性确定南宁膨胀土矿物组成,确定其对膨胀性的影响;结合不同阳离子的蒙脱土絮凝试验,发现钠离子浓度增加,蒙脱土絮凝增强;而镁离子对于蒙脱土絮凝存在临界值,大于该临界浓度反而使胶体重新稳定;在自由膨胀率试验基础上改进,研究阳离子对南宁膨胀土膨胀率的影响,发现随着(Mg2+)阳离子浓度的升高,南宁膨胀土的膨胀率降低;随阳离子化合价升高,膨胀率试验中稳定经历的时间越久;低阳离子浓度和纯水试验结果相近;离子类型对蒙脱土体积膨胀也有影响,在相同浓度增加下,体积膨胀量大小顺序为NaClMgCl2。 膨胀土因其特殊性引起众多学者的研究,在实际工程中引发诸多问题,现探究南宁膨胀土的膨胀特性,通过X-Ray衍射试验定性确定南宁膨胀土矿物组成,确定其对膨胀性的影响;结合不同阳离子的蒙脱土絮凝试验,发现钠离子浓度增加,蒙脱土絮凝增强;而镁离子对于蒙脱土絮凝存在临界值,大于该临界浓度反而使胶体重新稳定;在自由膨胀率试验基础上改进,研究阳离子对南宁膨胀土膨胀率的影响,发现随着(Mg2+)阳离子浓度的升高,南宁膨胀土的膨胀率降低;随阳离子化合价升高,膨胀率试验中稳定经历的时间越久;低阳离子浓度和纯水试验结果相近;离子类型对蒙脱土体积膨胀也有影响,在相同浓度增加下,体积膨胀量大小顺序为NaClMgCl2。
摘要:
为深入研究可溶盐对黄土抗剪强度的影响,本文以吕梁市柳林县的原状黄土L1为研究对象,以含盐率和含水率为变量,计正交试验,分析不同含水率和不同含盐率对黄土抗剪强度的影响规律。研究表明:当含水率较低为10%时,可溶盐离子浓度的增大使土粒间的电动电位势降低,黏聚力随着含盐率的增大而明显增大;当含水率较大处于15%~25%时,在含盐率一定时,随含水率的增大,土颗粒间可溶盐离子的浓度降低,可溶盐的电化学作用减弱;同时水对土骨架的软化作用,黏聚力随着含水率的增大而减小。内摩擦角随着含盐率的增大呈微小增大,随含水率的增大呈非线性减小。 为深入研究可溶盐对黄土抗剪强度的影响,本文以吕梁市柳林县的原状黄土L1为研究对象,以含盐率和含水率为变量,计正交试验,分析不同含水率和不同含盐率对黄土抗剪强度的影响规律。研究表明:当含水率较低为10%时,可溶盐离子浓度的增大使土粒间的电动电位势降低,黏聚力随着含盐率的增大而明显增大;当含水率较大处于15%~25%时,在含盐率一定时,随含水率的增大,土颗粒间可溶盐离子的浓度降低,可溶盐的电化学作用减弱;同时水对土骨架的软化作用,黏聚力随着含水率的增大而减小。内摩擦角随着含盐率的增大呈微小增大,随含水率的增大呈非线性减小。
摘要:
基于拟建某低中放废物处置单元的包气带地质环境,研究了该区黏土材料在非饱和条件下的渗透系数K()和弥散系数D()随黏土体积含水率的变化特征。研究显示,在非饱和状态下,当体积含水率 25%时,黏土实际处于不透水状态;当 15%时,的微小变化,即可导致黏土非饱和渗透系数K()发生数量级的改变。实验表明,非饱和黏土弥散系数随着体积含水率的降低而减小,当体积含水率=38%时,实测弥散系数为4.12 m2 a-1;当=6%时,弥散系数为0.04m2 a-1,仅为前者的1%左右。核素迁移模拟结果显示,当体积含水率 25%时,钚在黏土屏障中不发生显著迁移;当 30%时,核素迁移作用明显增强。 基于拟建某低中放废物处置单元的包气带地质环境,研究了该区黏土材料在非饱和条件下的渗透系数K()和弥散系数D()随黏土体积含水率的变化特征。研究显示,在非饱和状态下,当体积含水率 25%时,黏土实际处于不透水状态;当 15%时,的微小变化,即可导致黏土非饱和渗透系数K()发生数量级的改变。实验表明,非饱和黏土弥散系数随着体积含水率的降低而减小,当体积含水率=38%时,实测弥散系数为4.12 m2 a-1;当=6%时,弥散系数为0.04m2 a-1,仅为前者的1%左右。核素迁移模拟结果显示,当体积含水率 25%时,钚在黏土屏障中不发生显著迁移;当 30%时,核素迁移作用明显增强。
摘要:
库岸边坡发生失稳破坏大多与库水变幅有关,为了有效指导岸坡设计和防治工作,本文以陕西镇安抽水蓄能电站上库区一边坡为研究对象,利用Rocscience Phase2有限元软件,基于瞬时流模拟库水快速升降时坡体内渗流-应力耦合场,并采用SSR自定义搜索功能对迎水坡和背水坡分别计算稳定性后发现:在水位升降速度不变的条件下,当水位上升时,背水坡的安全系数持续减小,而迎水坡的安全系数先减小后增大,但两侧坡体均未发生破坏;当水位下降时,背水坡安全系数同样持续减小,但未发生破坏,迎水坡的安全系数也在持续减小,但在水位下降19 m时骤减,最终破坏。在水位升降幅度不变的条件下,当升降速度变化时,背水坡安全系数基本没有变化;当水位上升速度增大时,迎水坡安全系数逐渐增大,当水位下降速度增大时,迎水坡安全系数逐渐减小。建议水库运营时,库水下降幅度不宜超过18m;若要满足发电量要求并确保边坡不会发生失稳破坏,可将正常蓄水位抬升12m后进行发电。 库岸边坡发生失稳破坏大多与库水变幅有关,为了有效指导岸坡设计和防治工作,本文以陕西镇安抽水蓄能电站上库区一边坡为研究对象,利用Rocscience Phase2有限元软件,基于瞬时流模拟库水快速升降时坡体内渗流-应力耦合场,并采用SSR自定义搜索功能对迎水坡和背水坡分别计算稳定性后发现:在水位升降速度不变的条件下,当水位上升时,背水坡的安全系数持续减小,而迎水坡的安全系数先减小后增大,但两侧坡体均未发生破坏;当水位下降时,背水坡安全系数同样持续减小,但未发生破坏,迎水坡的安全系数也在持续减小,但在水位下降19 m时骤减,最终破坏。在水位升降幅度不变的条件下,当升降速度变化时,背水坡安全系数基本没有变化;当水位上升速度增大时,迎水坡安全系数逐渐增大,当水位下降速度增大时,迎水坡安全系数逐渐减小。建议水库运营时,库水下降幅度不宜超过18m;若要满足发电量要求并确保边坡不会发生失稳破坏,可将正常蓄水位抬升12m后进行发电。
摘要:
为验证孔隙直径法对于各类无黏性粗粒土渗透变形类型判别的适宜性,采用试验验证的方法,对收集的27个工程、145个试样的渗透变形试验结果进行分类统计分析研究。结果表明:(1)连续级配碎砾石与试验结果符合率最高为80.0;(2)不连续级配碎砾石与试验结果符合率较低,为55.0;(3)不同类型砂与试验结果符合率最低,仅为22.0。由此可见,孔隙直径法可较好地适用于连续级配碎砾石渗透变形类型的判别,但对于不连续级配碎砾石和不同类型砂土,则适宜性较差。 为验证孔隙直径法对于各类无黏性粗粒土渗透变形类型判别的适宜性,采用试验验证的方法,对收集的27个工程、145个试样的渗透变形试验结果进行分类统计分析研究。结果表明:(1)连续级配碎砾石与试验结果符合率最高为80.0;(2)不连续级配碎砾石与试验结果符合率较低,为55.0;(3)不同类型砂与试验结果符合率最低,仅为22.0。由此可见,孔隙直径法可较好地适用于连续级配碎砾石渗透变形类型的判别,但对于不连续级配碎砾石和不同类型砂土,则适宜性较差。
摘要:
通过浅地层剖面、双频测深等声学探测仪器,对黄河水下三角洲埕岛海域浮泥层分布及扰动地层发育情况进行调查研究。双频测深调查资料显示:研究区内浮泥层分布广泛,浮泥层平均厚度10cm左右。浮泥层的分布受地形的影响较大,地势平坦区浮泥层分布相对均匀且厚度较厚;地形起伏较大的区域,浮泥层呈块状分布于低洼区。浅地层剖面探测资料显示,黄河水下三角洲扰动地层多分布于浅表层5m深度以内,其地层结构与周围未扰动地层具有明显的差异,便于识别。与2003年浅地层探测资料对比发现,扰动地层在空间分布上进一步发育。此外,本文结合已有的现场调查和室内水槽实验研究,进一步阐明扰动地层在风暴浪作用下的形成过程。认为风暴浪循环荷载下,海床浅表地层局部发生扰动并逐渐向周边扩展,地层扰动过程中细颗粒物质析出、沉积物含水率下降、密实度增加,导致扰动地层强度高于周边地层;扰动地层形成初期与侵蚀负地形相伴生,形成塌陷凹坑,此后长时间水动力下的差异侵蚀,使原来扰动地层处的负地形逐渐发育为正地形。 通过浅地层剖面、双频测深等声学探测仪器,对黄河水下三角洲埕岛海域浮泥层分布及扰动地层发育情况进行调查研究。双频测深调查资料显示:研究区内浮泥层分布广泛,浮泥层平均厚度10cm左右。浮泥层的分布受地形的影响较大,地势平坦区浮泥层分布相对均匀且厚度较厚;地形起伏较大的区域,浮泥层呈块状分布于低洼区。浅地层剖面探测资料显示,黄河水下三角洲扰动地层多分布于浅表层5m深度以内,其地层结构与周围未扰动地层具有明显的差异,便于识别。与2003年浅地层探测资料对比发现,扰动地层在空间分布上进一步发育。此外,本文结合已有的现场调查和室内水槽实验研究,进一步阐明扰动地层在风暴浪作用下的形成过程。认为风暴浪循环荷载下,海床浅表地层局部发生扰动并逐渐向周边扩展,地层扰动过程中细颗粒物质析出、沉积物含水率下降、密实度增加,导致扰动地层强度高于周边地层;扰动地层形成初期与侵蚀负地形相伴生,形成塌陷凹坑,此后长时间水动力下的差异侵蚀,使原来扰动地层处的负地形逐渐发育为正地形。
摘要:
为制作软岩的相似模拟材料,选用河砂为骨料、石灰和石膏作为胶结物、铁砂为增密剂、甘油为增塑剂、硼砂与水结合混合溶液为黏结材料,建立了4因素4水平的正交试验方案,进行了相似材料试样的物理力学性质实验,并通过实验结果的极差分析、方差分析及损伤分析,获得了相似材料各成分变化对试样物理力学性质的影响规律。结果表明,影响相似材料密度和力学性质的主要因素分别为河砂与铁砂的比例和甘油与石灰石膏的比例,而试样在最大荷载作用下损伤值为0.85~0.97范围,其基本已破坏。基于本文得到的相似材料物理力学性质指标,在目标强度和相似比确定的情况下,可以设计软岩相似材料的最优配比方案,满足软岩材料有关的相似试验要求。 为制作软岩的相似模拟材料,选用河砂为骨料、石灰和石膏作为胶结物、铁砂为增密剂、甘油为增塑剂、硼砂与水结合混合溶液为黏结材料,建立了4因素4水平的正交试验方案,进行了相似材料试样的物理力学性质实验,并通过实验结果的极差分析、方差分析及损伤分析,获得了相似材料各成分变化对试样物理力学性质的影响规律。结果表明,影响相似材料密度和力学性质的主要因素分别为河砂与铁砂的比例和甘油与石灰石膏的比例,而试样在最大荷载作用下损伤值为0.85~0.97范围,其基本已破坏。基于本文得到的相似材料物理力学性质指标,在目标强度和相似比确定的情况下,可以设计软岩相似材料的最优配比方案,满足软岩材料有关的相似试验要求。
摘要:
某放射性废物处置场围岩为花岗岩。为了评价围岩的渗透性,首先对研究区岩体进行了均质区划分。在均质区内,开展了详细的节理几何测量工作,获取了节理各几何特征参数概率分布模型。然后基于蒙特卡洛模拟方法和二维节理网络水力学理论,采用Matlab程序编制了节理网络随机模拟和渗流计算程序,多次重复抽样得到了具有统计稳定性的研究区渗透张量特征值均值。为了使计算结果更符合工程实际,采用压水试验得到的渗透系数修正了渗透张量,更符合工程实际。 某放射性废物处置场围岩为花岗岩。为了评价围岩的渗透性,首先对研究区岩体进行了均质区划分。在均质区内,开展了详细的节理几何测量工作,获取了节理各几何特征参数概率分布模型。然后基于蒙特卡洛模拟方法和二维节理网络水力学理论,采用Matlab程序编制了节理网络随机模拟和渗流计算程序,多次重复抽样得到了具有统计稳定性的研究区渗透张量特征值均值。为了使计算结果更符合工程实际,采用压水试验得到的渗透系数修正了渗透张量,更符合工程实际。
摘要:
针对红黏土抗剪强度影响因素,采用三轴试验法不固结不排水试验,利用正交试验表格,安排本次试验方案,试验结束后,测试破坏后试样的微观结构,采用综合平衡法分析了含水率、掺量比、围压等因素对抗剪强度的影响敏感性,试验结果表明:干密度一定的条件下,纳米石墨粉掺量和含水率都是影响改良红黏土抗剪强度参数的显著因素;抗剪强度随着含水率和纳米石墨粉掺入比的增加,呈现先增大后减小的趋势;纳米石墨粉红黏土的应力-应变曲线具有明显峰值应力,表现为应变硬化特征;其微观改良机理表现为纳米石墨粉的添加改变了高岭石等黏土矿物的黏结性,致使石墨粉在孔隙中重新凝聚,孔隙减小,增加了土颗粒的胶结作用。 针对红黏土抗剪强度影响因素,采用三轴试验法不固结不排水试验,利用正交试验表格,安排本次试验方案,试验结束后,测试破坏后试样的微观结构,采用综合平衡法分析了含水率、掺量比、围压等因素对抗剪强度的影响敏感性,试验结果表明:干密度一定的条件下,纳米石墨粉掺量和含水率都是影响改良红黏土抗剪强度参数的显著因素;抗剪强度随着含水率和纳米石墨粉掺入比的增加,呈现先增大后减小的趋势;纳米石墨粉红黏土的应力-应变曲线具有明显峰值应力,表现为应变硬化特征;其微观改良机理表现为纳米石墨粉的添加改变了高岭石等黏土矿物的黏结性,致使石墨粉在孔隙中重新凝聚,孔隙减小,增加了土颗粒的胶结作用。
摘要:
断层是成矿构造中重要的边界因素,断层的稳定性对矿体以及上覆岩体的稳定性具有关键的影响。本文基于金川矿区Ⅲ号矿体开采诱发断层滑移导致覆岩失稳的实例,在对地表及井下变形特征调查分析的基础上,采用数值模拟方法对断层滑移过程进行了研究,模拟结果揭示了此次断层滑移过程中断层带应力场、位移场的演化特征。根据应力分布特点将断层失稳过程分为应力缓慢增长阶段、应力增长震荡阶段、应力快速增长阶段、应力峰值震荡阶段、断层初始滑移失稳阶段和断层快速滑移失稳阶段6个阶段。断层失稳滑移过程由变形量积累阶段和断层突然失稳阶段构成,变形量积累阶段又可以分为断层减速滑移、断层稳定滑移和断层加速滑移3个不同时期。 断层是成矿构造中重要的边界因素,断层的稳定性对矿体以及上覆岩体的稳定性具有关键的影响。本文基于金川矿区Ⅲ号矿体开采诱发断层滑移导致覆岩失稳的实例,在对地表及井下变形特征调查分析的基础上,采用数值模拟方法对断层滑移过程进行了研究,模拟结果揭示了此次断层滑移过程中断层带应力场、位移场的演化特征。根据应力分布特点将断层失稳过程分为应力缓慢增长阶段、应力增长震荡阶段、应力快速增长阶段、应力峰值震荡阶段、断层初始滑移失稳阶段和断层快速滑移失稳阶段6个阶段。断层失稳滑移过程由变形量积累阶段和断层突然失稳阶段构成,变形量积累阶段又可以分为断层减速滑移、断层稳定滑移和断层加速滑移3个不同时期。
摘要:
近年来浅部资源的不断减少使得对深部资源的需求不断增大,国内外千米级以上的深部岩体工程早已成为常态。金川二矿区目前深部工程已经深达1000 m以上,面临着深部开采巷道的工程安全性问题。深部巷道围岩中出现的分区破裂化现象一直是深部工程研究的热点。为监测金属矿山深部巷道中的分区破裂化现象,在金川二矿区700m水平巷道选择了6个断面,每个断面布置2个监测点,借助松动圈监测仪对围岩内部的破裂区范围进行了监测,发现了深部工程围岩的分区破裂化现象。监测结果表明,所监测断面内存在有分区破裂化现象,破裂区的厚度随着距离巷道表面的距离增加而减小,而破碎程度降低,完整程度增加。分区破裂现象的再发现对于深部工程围岩稳定性分析与支护设计方案的改进具有重要的意义。 近年来浅部资源的不断减少使得对深部资源的需求不断增大,国内外千米级以上的深部岩体工程早已成为常态。金川二矿区目前深部工程已经深达1000 m以上,面临着深部开采巷道的工程安全性问题。深部巷道围岩中出现的分区破裂化现象一直是深部工程研究的热点。为监测金属矿山深部巷道中的分区破裂化现象,在金川二矿区700m水平巷道选择了6个断面,每个断面布置2个监测点,借助松动圈监测仪对围岩内部的破裂区范围进行了监测,发现了深部工程围岩的分区破裂化现象。监测结果表明,所监测断面内存在有分区破裂化现象,破裂区的厚度随着距离巷道表面的距离增加而减小,而破碎程度降低,完整程度增加。分区破裂现象的再发现对于深部工程围岩稳定性分析与支护设计方案的改进具有重要的意义。
摘要:
金川矿山是我国最大镍钴资源基地,矿区深部岩体呈破碎蠕变膨胀特性,巷道岩体的稳定性是矿区可持续发展的关键问题。本文开展了深部巷道岩体变形破坏的工程地质调查和深部实验巷道收敛变形监测结果分析,研究结果表明:(1)随着巷道岩体向深部开拓,采空面积扩大和地压活动增强,岩体裂缝和小断裂等弱结构面发育,岩体在高地应力影响下收敛变形加剧,巷道存在严重屈服变形和整体失稳的可能;(2)综合现场工程地质调查研究和巷道围岩变形破坏机理分析,围岩变形破坏形式为侧墙内挤、顶板垮冒、底鼓。复杂的围岩工程地质条件、时效特性、采动影响、高地应力、裂缝剪切滑移、裂缝充填物水化反应等因素导致深部巷道岩体呈现碎胀蠕变特征;(3)巷道岩体收敛变形监测数据分析显示,深部巷道碎胀岩体变形是围岩整体的收敛变形并出现缩颈,巷道岩体收敛变形主要受高地应力和岩体结构的影响,采动影响围岩边界应力场动态演化,导致收敛曲线出现震荡浮动。 金川矿山是我国最大镍钴资源基地,矿区深部岩体呈破碎蠕变膨胀特性,巷道岩体的稳定性是矿区可持续发展的关键问题。本文开展了深部巷道岩体变形破坏的工程地质调查和深部实验巷道收敛变形监测结果分析,研究结果表明:(1)随着巷道岩体向深部开拓,采空面积扩大和地压活动增强,岩体裂缝和小断裂等弱结构面发育,岩体在高地应力影响下收敛变形加剧,巷道存在严重屈服变形和整体失稳的可能;(2)综合现场工程地质调查研究和巷道围岩变形破坏机理分析,围岩变形破坏形式为侧墙内挤、顶板垮冒、底鼓。复杂的围岩工程地质条件、时效特性、采动影响、高地应力、裂缝剪切滑移、裂缝充填物水化反应等因素导致深部巷道岩体呈现碎胀蠕变特征;(3)巷道岩体收敛变形监测数据分析显示,深部巷道碎胀岩体变形是围岩整体的收敛变形并出现缩颈,巷道岩体收敛变形主要受高地应力和岩体结构的影响,采动影响围岩边界应力场动态演化,导致收敛曲线出现震荡浮动。
摘要:
地下开采活动通常会造成覆岩及地表的移动、变形和破坏,而在竖井区域内,由于围岩移动变形所引起的竖井破坏事例时有发生。镜儿泉铜镍矿矿体倾角55~65,为典型的急倾斜金属矿山,目前在不同高程水平分别采用浅孔留矿法和下向充填法同时开采。由于矿区构造发育,矿岩破碎,使得工程岩体稳定性问题突出。该矿山前期历经近十年空场法的开采,已在矿体上部产生了大范围的山体开裂和地表变形,对矿区竖井安全构成了极大的威胁。对此,本文根据镜儿泉矿区工程地质条件,采用数值模拟方法,对地下采动影响下3条竖井的稳定性进行了分析,研究结果为保障矿山的生产安全提供了依据。 地下开采活动通常会造成覆岩及地表的移动、变形和破坏,而在竖井区域内,由于围岩移动变形所引起的竖井破坏事例时有发生。镜儿泉铜镍矿矿体倾角55~65,为典型的急倾斜金属矿山,目前在不同高程水平分别采用浅孔留矿法和下向充填法同时开采。由于矿区构造发育,矿岩破碎,使得工程岩体稳定性问题突出。该矿山前期历经近十年空场法的开采,已在矿体上部产生了大范围的山体开裂和地表变形,对矿区竖井安全构成了极大的威胁。对此,本文根据镜儿泉矿区工程地质条件,采用数值模拟方法,对地下采动影响下3条竖井的稳定性进行了分析,研究结果为保障矿山的生产安全提供了依据。
摘要:
郑州某深基坑位于黄河冲积平原地区,该地区场地土以粉土、粉质黏土及粉砂为主,地质环境复杂。拟建建筑为住宅楼、商业及地下车库,该基坑深度约12.00m。周边分布有住宅小区,大部分为7层砖混结构,最近距离5.0m。该基坑开挖面积大,基坑深度较深,距离周边建构筑物较近。本文通过分析该深基坑位置拟建建构筑物、周边环境、场地地质水文条件等因素,在距离周边建构物较近一侧采用双排桩与锚索联合支护方案设计,并结合现场监测数据进行对比分析。分析结果表明:该深基坑开挖施工引起周边地表沉降量较小,其土体开挖对周边地表沉降的影响半径R大致符合R=2H(H为基坑深度)的原则,沉降量最大值位置在距离基坑坡顶5.0m左右,是基坑深度H的0.4~0.5倍。并对双排桩前、后两排桩变形监测结果及周边建筑物沉降监测数据进行了分析,结果均符合相关设计规范要求。本文的研究将为类似项目工程提供参考。 郑州某深基坑位于黄河冲积平原地区,该地区场地土以粉土、粉质黏土及粉砂为主,地质环境复杂。拟建建筑为住宅楼、商业及地下车库,该基坑深度约12.00m。周边分布有住宅小区,大部分为7层砖混结构,最近距离5.0m。该基坑开挖面积大,基坑深度较深,距离周边建构筑物较近。本文通过分析该深基坑位置拟建建构筑物、周边环境、场地地质水文条件等因素,在距离周边建构物较近一侧采用双排桩与锚索联合支护方案设计,并结合现场监测数据进行对比分析。分析结果表明:该深基坑开挖施工引起周边地表沉降量较小,其土体开挖对周边地表沉降的影响半径R大致符合R=2H(H为基坑深度)的原则,沉降量最大值位置在距离基坑坡顶5.0m左右,是基坑深度H的0.4~0.5倍。并对双排桩前、后两排桩变形监测结果及周边建筑物沉降监测数据进行了分析,结果均符合相关设计规范要求。本文的研究将为类似项目工程提供参考。
摘要:
影响充填体稳定性因素很多,本文主要探究了矿体倾角、几何形态及开采方式对其影响。数值模拟结果表明,矿体倾角不仅影响充填体顶底板最大位移值的大小,同时对最大位移所在位置也有影响,最大位移位置与矿体倾角呈线性相关关系;相比于矿体倾角,矿体几何形态对充填体顶底板位移场影响更大;双中段开采可以有效减缓上部采空区的应力集中,有利于上部充填体稳定,但会加剧下部中段充填体的应力集中。 影响充填体稳定性因素很多,本文主要探究了矿体倾角、几何形态及开采方式对其影响。数值模拟结果表明,矿体倾角不仅影响充填体顶底板最大位移值的大小,同时对最大位移所在位置也有影响,最大位移位置与矿体倾角呈线性相关关系;相比于矿体倾角,矿体几何形态对充填体顶底板位移场影响更大;双中段开采可以有效减缓上部采空区的应力集中,有利于上部充填体稳定,但会加剧下部中段充填体的应力集中。