山区公路陡斜坡路基-挡墙体系病害动态过程调控技术

山区公路运营过程中路基-支挡结构变形失稳的发生、发展过程与地层岩性等内因密切相关,气象、水文及施工等外动力条件则是路基及支挡结构变形和发展的主要诱发因素;多雨地区复杂地质条件下的路基沉陷变形问题成为危及公路正常运营的典型地质灾害问题之一。通过对某陡斜坡路基病害的工程地质环境、路基沉陷变形过程及破坏机理分析,揭示了山区斜坡路基变形破坏的区域性、渐进式、影响因素复杂、破坏模式多样等特点,提出了动态过程调控理念,对该类路基-挡墙病害治理须选择恰当介入时机,并采用综合治理措施的设计思路,获得了良好的工程效果,可为类似路基-挡墙病害治理提供借鉴。     

缓倾顺层岩质边坡变形破坏及处治技术研究

在查明边坡结构特征以及地层岩性特征的前提下,对宜巴高速公路第四合同段黄花互通D匝道的工程地质条件进行分析,并对软弱结构面进行研究,在此基础上运用FLAC软件对边坡变形破坏进行数值模拟,对边坡变形破坏机理进行深入探讨。研究结果表明:顺层岩质边坡中软弱结构面对边坡稳定性起到主控作用,存在夹层物质的黏性土具有遇水膨胀性质,对边坡失稳有推动作用。上覆岩体沿着软弱结构面发生滑动,前缘率先发生滑动,拉动后缘岩体发生滑动,破坏模式属于顺层滑移拉裂型破坏。通过预应力锚杆对边坡进行加固后,边坡稳定性得到改善,可保持其稳定状态。     

南吕梁山特长铁路隧道工程地质选线关键问题研究

在南吕梁山隧道工程地质选线中,如何绕避采空区,优化穿煤段,并确保工程建设不破坏龙子祠泉域水环境,保证临汾市70万居民用水是关键问题。在可行性研究阶段,通过对水文与工程地质综合勘察,查明测区的煤层与岩溶水环境等地质条件,创造性地提出隧道从煤层与采空区以下、龙子祠泉域饱和水位以上的地层中通过。施工实践证明,隧道工程地勘资料是准确的,地质选线是科学合理的。     

某高速公路滑坡形成机制分析和治理方案研究

针对川西地区某高速公路滑坡整治工程,对滑坡工程地质条件、变形特征、形成机制、发展过程进行了分析。结果表明:滑坡的发生有其内在的地质环境基础,并受到坡脚开挖、降雨等外在因素的诱发,滑坡变形破坏机制为蠕滑-拉裂。根据滑坡发生的原因、变形破坏形成机制和滑坡推力大小,并结合工程特点、施工环境等因素选择抗滑支挡+排水工程治理方案,治理效果较好。     

砂砾地层盾构隧道受力光弹试验

为满足城市地下管廊、城际快速地下交通网的建设需求，中国隧道工程的应用率与日俱增。砂砾地层因黏聚力较低，与其他地质条件地层相比工程特性明显。在分析类似地质情况下的盾构隧道受力时，连续性介质假设已不能满足实际需求，应从非连续介质角度分析隧道及其周围岩石介质的受力分布。通过光弹试验观测砂砾地层中隧道-围岩系统内的力链强弱及其分布形式，并应用数字图像处理方法提取力链信息。在光弹颗粒中设置圆形管道以模拟盾构隧道，并通过改变内置管道的直径大小，改变上部及侧部载荷大小，以及在管道底部进行光弹颗粒释放，来分析砂砾地层中隧道直径、埋深变化及隧道底部的地层破坏、流动对隧道-围岩系统中力链分布的影响。利用颗粒元软件PFC对试验过程进行数值模拟，对比分析模拟结果与试验结果以验证试验的可靠性。结果表明：力链是砂砾地层与隧道之间载荷传递的主要方式，围岩与隧道间的接触力分布具有非对称性；隧道的椭圆化程度及其周围砂砾岩层中的力链密度，均随着隧道直径和埋深的增加而增大；当砂砾地层破坏、流动时，隧道-围岩系统内的力链也被破坏并重新分布，地层内维持系统稳定的“环状”强力链退化成为“拱形”强力链，系统自稳性产生破坏，此时应采取措施强化系统的稳定性。     

半成岩地层高边坡失稳成因分析与治理

为研究半成岩类型高边坡的失稳机理和破坏模式，选取兰海高速陇南段某半成岩地层高边坡失稳工点，从工程地质、气象条件、变形特征等多方面对失稳成因进行分析，并根据潜在滑面进行了边坡稳定性计算，据此提出了该高边坡加固治理措施。     

堡镇隧道高地应力顺层偏压软岩大变形段的快速施工技术

堡镇隧道的主要工程地质特点是在高地应力、顺层偏压、软岩地质条件下隧道发生大变形。在对国内外高地应力软岩隧道施工技术研究现状基础上,分别对顺层偏压地层和高地应力顺层偏压地层隧道施工力学行为分析,制定了“超前支护、初支加强、合理变形、先放后抗、先柔后刚、刚柔并济、及时封闭、底部加强、改善结构、地质预报”的快速施工原则和总体方案。通过对开挖方法、通风方式、机械设备配套技术及管理技术等方面的综合攻关,实现了同类工程安全无事故条件下的快速施工。     

黄土隧道地表塌陷原因分析与施工对策研究

基于兰渝铁路工程某大断面黄土隧道的工程背景,分析在黄土地层不良地质段发生地表塌陷、初期支护严重变形、拱顶沉降及洞内收敛过大等现象的原因;同时根据地表塌陷段的地质情况,结合数值模拟分析,提出地表旋喷桩注浆加固地层、洞内超前注浆预支护以及提高初期支护强度的综合处置方案,很好地实现了隧道安全施工的目的。针对黄土地层大变形及地表塌陷区采取的施工控制技术可供今后类似隧道借鉴和参考。     

崇启通道接线段软基处理设计综述

崇启通道工程拟建场地位于长江三角洲冲积平原区,上层全新统地层以现代河口相地层为主,大部分属于软土土层。详细介绍了工程沿线软土地质特点及分类,以及崇启通道接线段针对不同地质情况所采用的软土地基处理措施。     

地质雷达波频率与围岩等级相关关系统计分析

雷达波频率反映了组成地层的岩性变化,有助于识别地层,当电磁波通过不同介质界面时,电磁波频率将发生明显变化。为研究区域地质情况与地质雷达波频率的关系,在大量地质雷达隧道超前预报报告和实测数据的基础上,通过对不同围岩类型雷达波频率的统计,按照围岩等级、岩性、水文情况3个方面进行了分析。通过分析得出地质雷达波频率与围岩等级相关关系的统计分析结果： 不同等级围岩的雷达波频率范围有明显差异,围岩工程性质差,频率变低;不同水文状况的同等级围岩,波形频率分布无明显变化。     

考虑地下水作用的连续墙开挖稳定分析

地下连续墙在开挖的过程中容易发生失稳破坏,因此其稳定性分析是重要的工作.分析了地下连续墙的局部与整体破坏模式,并考虑开挖时的地下水作用.利用极限分析上限定理,构建运动许可的速度机动场.利用积分,求得了地下水的外力功率,结合土体重力功率与内能耗散,得到了稳定性问题的数学表达式.在该问题的几何约束条件下,利用优化算法,求得了地下连续墙局部破坏的稳定系数与整体破坏的安全系数.最后讨论了地下水高度对连续墙稳定性的影响.     

隧道稳定性分析与设计方法讲座之一：隧道围岩压力理论进展与破坏机制研究

本文作为一个讲座对以往研究成果做一个综述,回顾了围岩压力理论的发展过程与隧道破坏机制研究的进展,通过模型试验与弹塑性有限元强度折减法,得出浅埋拱形隧道的破坏在拱顶,深埋隧道的破坏在侧壁的破坏机制,并可求出隧道围岩破裂面位置与形态。分析了矩形隧洞与拱形隧道破坏机制随埋深增加而变,矩形隧道可划分为浅埋顶部破坏阶段、深埋压力拱破坏阶段和深埋两侧破坏阶段3个阶段,而拱形隧道不存在压力拱破坏阶段。     

UHPC梁受剪性能试验与抗剪承载力计算方法

为研究超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，UHPC）薄腹梁受剪性能和抗剪承载力计算方法，设计制作11片模型梁开展荷载试验，试验参数包括纤维率、纤维种类、配箍率、剪跨比和混凝土强度。分析了试验梁破坏形态、裂缝开展过程和主要因素对梁体受力响应影响规律。试验结果表明：UHPC梁的受力过程分为弯曲开裂前弹性阶段、"桥联作用"失效前和"桥联作用"失效后3个阶段。UHPC梁剪切破坏具备一定延性且有明显征兆，为半延性-半脆性破坏。由于纤维"桥联作用"，UHPC梁剪切开裂后呈多条剪切裂缝同时开展现象，破坏过程伴随着纤维持续从基体里拔出的"滋滋声"。此外，配置适量箍筋可使梁体破坏模式从脆性剪切破坏向更具延性的弯曲破坏转变。基于Rankine破坏准则，推导出剪压区混凝土简化强度准则；考虑T形截面翼缘的影响，提出腹板抗剪有效宽度计算方法；通过极限平衡法，得到考虑翼缘影响的混凝土抗剪贡献计算式。基于分项叠加思想，建立考虑混凝土、箍筋和纤维抗剪贡献的UHPC梁抗剪承载力理论计算式。该公式形式简单，物理意义明确，可以考虑纤维率、剪跨比和梁体尺寸等影响因素。用试验结果对提出的计算式进行验证，得到抗剪承载力理论计算值和试验值比值均值为0.94，标准差为0.17，计算结果表明提出的计算式可以较好地预测UHPC梁的抗剪承载力。     

岩质边坡开挖变形破坏特征及锚索支护分析

以贵州省毕节境内某大型开挖边坡为例,采用高密度电法、岩体结构面统计和地质调查方法获得了开挖边坡结构特征。通过现场调查、监测和有限元模拟分析,揭示了该开挖边坡变形破坏特征,从而得出滑移-拉裂的变形破坏模式,提出了锚索支护方案并通过数值模拟进行支护效果分析。     

深水桥梁垫层隔震基础冲刷演化机理与设计建议

群桩和沉井作为跨江海桥梁的基础支撑体系已得到广泛应用,但近年来实际工程的水深不断增加,现有技术已难以适用于50 m以上的超深水环境条件。为研究垫层隔震基础这一新型深水桥梁基础的冲刷演化机理,针对周期为1.2 s,波高分别为4、6、8 cm的3种波浪条件,以及海流流速为25 cm·s^-1,波浪波高为6 cm,周期为1.2 s的波流共同作用条件,开展砂土中垫层隔震基础冲刷演化机理的波流水槽模型试验研究,结合仅单向流作用下的基础体系冲刷演化机制,重点考察并梳理了隔震垫层的5种典型破坏形式及其特点。结果表明：仅存在单向流作用时,垫层的破坏形式主要为边缘破坏、剪切破坏和完全破坏,且严重程度随流速增大而增大;存在波浪作用时,海床泥沙及垫层材料起动后将发生振荡,导致隔震垫层还会发生掩埋破坏和掏底破坏;波流共同作用时,产生的影响比二者单独作用时更严重,对基础体系的正常工作产生严重影响。此外,通过分析交界面位置附近材料在冲刷过程中的滑动与滚动过程,认为颗粒材料的滑动和滚动是造成隔震垫层材料流失的主要原因。最后,对比分析了国内外抛石设计规范中的粒径计算方法,并在此基础上对垫层材料的设计提出建议。     

高负荷活塞材料性能改善的试验研究

分析了活塞工作压力与工作温度对活塞失效的影响,阐述了活塞燃烧室喉口部位失效模式(机械失效与热机械失效)及失效机理。对普通铸造活塞和局部重熔活塞进行了对比试验研究,从显微组织方面进行了破坏机理的对比分析,指出局部重熔处理工艺可细化材料的微观结构颗粒,降低了材料对微观塑性变形开裂的敏感性,延长柴油机活塞的使用寿命。     

节段拼装桥墩撞击试验研究与数值分析

为研究采用节段拼装桥墩与整体现浇桥墩在抗撞击性能方面的差异，探究撞击作用下节段拼装桥墩的撞击响应和破坏模式。采用缩比模型，通过水平撞击试验获得节段拼装桥墩和整体现浇桥墩的动力时程响应曲线，观测不同构造形式桥墩在不同撞击速度下的破坏模式，并对比分析桥墩在撞击荷载作用下的撞击力、位移等动力时程响应；采用非线性有限元模型，对桥墩撞击响应和破坏过程进行仿真模拟，并通过与试验结果进行对比，验证其有限元结果的可靠性；通过参数分析探明了撞击高度、预应力值对拼装式桥墩动力响应的影响规律。研究结果表明：在撞击荷载作用下，整体现浇桥墩主要发生了由受拉弯曲破坏转变为墩底斜向剪切破坏的弯剪破坏，节段拼装桥墩主要发生受撞节段剪切滑移和加载区混凝土压溃；与整体现浇桥墩相比，在撞击作用下节段拼装桥墩撞击力峰值降低21.25%，撞击持续时间相应增加147.62%，同时节段拼装桥墩展现出更强的变形能力和能量耗散能力，但未能展现出良好的自复位能力，增加混凝土局部损伤；有限元模拟与试验结果吻合良好，验证了有限元模型的正确性；基于节段拼装桥墩有限元模型，分析得到撞击高度和预应力值对桥墩撞击力的影响较小，但撞击高度对桥墩变形影响较大，预应力值对桥墩整体刚度也有较大影响；因此，在节段拼装式桥墩抗撞设计时应综合考虑撞击高度和预应力值对桥墩的影响，从而保证结构的可靠安全。     

桩体模量对水泥土搅拌桩复合地基破坏影响研究

针对目前水泥土搅拌桩复合地基整体稳定性研究主要基于假定全部桩体发生剪切或者弯曲破坏的不足，采用有限差分法，对不同位置处桩体的受力特性，破坏模式以及复合地基整体破坏过程的开展方向进行研究，在此基础上，分析桩体弹性模量对桩体受力、破坏模式和破坏顺序的影响。结果表明：水泥土搅拌桩复合地基在路堤荷载作用下，会同时发生弯曲与剪切2种破坏模式，并且水泥土搅拌桩受力在空间分布上具有很大的不同；路堤荷载作用下，桩体的破坏具有渐进性，坡肩以外桩体更易发生弯曲破坏，破坏方向由坡脚首先发生，并向路堤中心逐渐延伸，而路堤内侧桩体更容易发生剪切破坏，破坏方向由路堤中心向坡脚延伸；随着桩体弹性模量的增加，桩体会由剪切破坏转变为弯曲破坏；低模量水泥土搅拌桩复合地基会首先发生内部剪切破坏，之后坡脚处发生弯曲破坏；高模量水泥土搅拌桩复合地基会先于坡脚处发生弯曲破坏，随后在路堤中心发生剪切破坏；桩体弹性模量的提高会增加桩体抗弯刚度，使其承担更大的弯矩，更容易发生弯曲破坏。     

钻孔灌注桩桩端破坏模式及极限承载力研究

在Mindlin解的基础上,采用数值积分的办法,计算了桩端的应力状态。根据莫尔-库仑破坏准则得出了桩端的破坏面形状以及极限端阻力。并具体分析了桩端破坏面形状以及极限端阻力与桩长、桩径、土性等因素的关系:桩端埋深越大,桩端破坏面稍偏大,对应的极限端阻力越大;桩径越大,破坏面越大,但是,桩端极限承载力却越小;内摩擦角越大,破坏面越大,桩端极限承载力也越大;粘聚力越大,破坏面越小,桩端极限承载力越高;泊松比越大,破坏面越大,桩端极限承载力越大。拟合了一个包含上述影响因素在内的极限端阻力简化公式。最后通过一些工程实测结果分析出了经验系数的取值范围。     

混凝土泵车S管阀摆动不到位故障分析与排除

为了掌握排除泵车S管阀摆动不到位故障的方法,通过分析泵送液压系统的结构特点和原理,以容易出现故障的蓄能器和主控阀组为分析的基本点,结合故障的现象和案例分析故障产生的原因,提出排除故障的方法,并进行归纳总结。实践表明,熟悉S管阀泵送系统的结构和控制原理,有利于快速排除S管阀摆动不到位故障,提高工作效率。