黄土隧道围岩含水率变化及拱架受力特征研究

为了研究黄土隧道围岩含水率和钢拱架应力在施工期间的变化规律,以在建银西高铁董志塬区上阁村隧道为例,采用现场监测方法,对黄土隧道围岩体积含水率变化规律和钢拱架受力特征进行分析研究。结果表明:黄土隧道围岩含水率在时间上呈先增长后平稳的两阶段变化,在空间上表现为拱顶和拱腰位置的含水率总体小于拱脚和仰拱底部的含水率;钢拱架应力在施工期内呈先非线性增大后出现波动最后趋于平稳的三阶段变化规律,在施工期内钢拱架对承受围岩压力、确保大断面黄土隧道围岩稳定性方面发挥着重要作用。建议对大断面黄土隧道在施工期内形成"勤测含水率、重视防排水、加强初支"的管理理念。     

青藏铁路多年冻土桥梁桩基稳定性探讨

研究目的:多年冻土区的桩基存在着桩身强度、均质性、桩周土回冻及变形等的不确定性。为确保青藏铁路的顺利建设和安全运营,分别进行了桥梁桩基承载力试验和桥梁桩基地温及变形的长期监测。为系统评价青藏铁路桥梁桩基的稳定特性,本文基于青藏铁路清水河桥梁桩基试验段和桥梁桩基长期监测系统,研究分析试桩的均质性、静弹模、抗压强度、静载及监测桥梁桩基断面的地温和变形特性。研究结论:桩身混凝土的完整性、均质性整体上较好,无离析等大的质量缺陷;桩身的混凝土抗压强度大多数值介于28~33 MPa之间,且抗压强度变异系数仅为0.14,静弹性模量均值为2.40×104MPa,满足技术要求;桩基周围土体人为上限总体在0.08~0.2 m之间有所回荡,且多年冻土区桥梁桩基变形小于10 mm,满足有砟桥面桥梁墩台工后变形要求,青藏铁路桥梁桩基是稳定的。     

郑西铁路客运专线路基防排水技术研究

研究目的:郑西铁路客运专线沿线的黄土广泛分布,湿陷性黄土区段占全线总长度的65%,湿陷程度从轻微(Ⅰ级)到严重(Ⅳ级),涵盖了我国湿陷性黄土的全部类型。在这样复杂的工程地质地段修建高速铁路,具有极大的不确定性和挑战性。因此,郑西铁路客运专线开工建设前期,根据沿线黄土丘陵、伊河和洛河二级阶地、黄土塬、黄河二级阶地、渭河二级阶地等不同地貌单元特点,选择典型的试坑浸水试验场地,在充分浸水条件下,查明湿陷性黄土在大面积浸水条件下的影响范围,并为地基处理和防排水设计提供试验资料。研究结论:通过试验研究表明:8个现场浸水试验场地完全浸水后的浸润线斜率在1.3～6.0之间;试坑外15 mm湿陷变形量发生位置距浸水试坑边的水平距离自东向西逐渐增大,为6～15 m;防排水措施距路肩的水平距离为0.2～0.5倍的湿陷性黄土层厚度,设计深度在DK233～DK250段、DK250～DK321段和DK321～DK356段分别为0.32H-1.60a、1.53H-3.40a、0.88H-1.75a。     

太阳能制冷在多年冻土热稳定维护中的传热效果研究

确保多年冻土地基的长期热稳定仍然是当前冻土学科研究的重点和难点。科研人员长期致力于冻土工程关键技术的研究,研发了维护多年冻土地基热稳定的太阳能制冷技术及太阳能制冷装置,以太阳能热能为动力,实现制冷装置不分季节的全时段工作,特别是在暖季,能够有效阻止环境温度对多年冻土地基的热侵蚀。现场试验研究表明:采用该技术及制冷装置后,年均地温较天然年均地温有较大幅度的降低,降温幅度为-2.23~-3.9℃,且呈逐年增大的趋势;多年冻土的上限埋深由2.0 m抬升至1.5 m;季节活动层中的制冷影响半径由0.76m扩大至2.56m,多年冻土层中的制冷影响半径最大达到了3.95 m;实际制冷量为所需估算制冷量的2.27倍。总体上,采用维护冻土地基热稳定的太阳能制冷技术及其制冷装置后,季节活动层和多年冻土层的温度大幅度降低,上限埋深明显抬升,有效地维护了多年冻土的热稳定,具有较大的研究价值和应用前景。     

关于青藏铁路热棒路基稳定性的探讨

热棒路基是青藏铁路的重要组成部分,通过调整热棒的埋设位置、热棒的横向间距和纵向间距等来控制路基人为上限合理位置和控制路基协调变形。路基的强度和稳定性是保证青藏铁路正常运营的基本条件,只有使热棒得到合理布设,才可达到保护多年冻土、增强路基强度、保持冻土路基稳定的目的。文中通过分析不同形式的热棒试验路基的稳定性,总结提出了热棒的合理布设位置、纵向间距和横向间距。     

红黏土隧道围岩含水率变化及变形特征分析

银西高速铁路庆阳隧道洞身主要围岩为红黏土。本文通过现场监测,对庆阳隧道从初期支护开始近2个月内围岩含水率、钢拱架应力及围岩变形的变化规律进行分析。结果表明:红黏土隧道围岩含水率、钢拱架应力和围岩变形先增大而后趋于稳定;含水率和钢拱架应力的增长波动期一般为2～4周,围岩变形增长期一般为2周;含水率趋于稳定后拱顶和拱腰处围岩含水率明显小于拱脚和仰拱处;增长期围岩变形线性增大,变形基本稳定后拱顶沉降大于水平收敛;钢拱架承受围岩压力,对确保红黏土隧道围岩的稳定起着重要作用。     

确定热棒制冷影响范围的新方法

在确定热棒制冷影响范围时,抓住地温这个根本特征,根据冻土的热物理性质,建立热量在土体中传递的数学关系式,并结合实测地温推导出相关热传递系数,从而确立热棒在水平面上的制冷影响半径方程式.利用该方程式计算出不同深度处热棒侧壁到天然地温等温面处的水平距离,即为该热棒在该水平面上的制冷影响半径.再在竖直面上将各半径连结起来,以热棒中心线为对称轴将其旋转360°所得实体即为该热棒在土体中的有效制冷影响范围.     

黄土地区公铁涵洞病害特征及其差异性对比研究

为了对比研究黄土地区铁路涵洞和公路涵洞出现的病害特征及其差异性,以青海省境内黄土区的高等级公路408座涵洞和兰西铁路59座涵洞为调查实例,对其病害类型、发育特征等进行统计分析。结果表明:青海东部黄土地区高等级公路涵洞出现的病害类型主要有8类,分别是涵洞下沉、涵顶路面开裂、翼墙沉降开裂或倾斜错位、涵节错位或填缝脱落、基础开裂、内部积水淤塞、进出口积水淤塞、涵背填土塌陷等。相对于公路涵洞病害,青海东部黄土地区兰西铁路涵洞病害类型比较单一,出现的病害类型主要是涵洞内部积水和进出口积水等。发育程度以轻微居多,中等病害的比例很小,严重病害的比例极其少有,基本没有出现涵顶路(轨)面开裂或沉降的情况。公铁涵洞病害差异性是由涵洞结构自身特征、荷载及受力特征、地基岩土体特性、施工因素、管养模式等综合因素导致的,应对公铁涵洞病害类型及其发育程度的划分标准区别对待,同时应考虑特殊岩土体地基特性的影响。     

郑西客运专线黄土地基湿陷性现场浸水试验研究

在分析郑西客运专线黄土分布特征的基础上,选取8个典型工点进行黄土地基湿陷性现场浸水试验.试验结果表明:郑州至渑池段2个试验场地最大自重湿陷量为0.47～2.65 cm,属于Ⅱ级非自重湿陷性场地.渑池至西安段6个浸水试验场地最大自重湿陷量为10.4～160.3 cm,属于Ⅱ级～Ⅳ级自重湿陷性场地,黄土自重湿陷性基本服从自东向西逐渐增强的规律.自重湿陷性黄土下限深度,现场实测值一般小于取样计算值.浸湿范围、自重湿陷变形范围和裂缝发生范围,存在前者控制后者的关系.分段评价郑西客运专线沿线黄土湿陷性,提出地基处理深度、桩基负摩擦力设计深度及路基防排水宽度建议值.     

黄土区高速铁路挤密桩地基沉降控制效果研究

沉降控制是湿陷性黄土区高速铁路建设中的技术难题.本文以郑西客运专线湿陷性黄土路基试验工程为依托,通过开展沉降变形观测、大型浸水试验、路基沉降预测,对高速铁路技术条件下水泥土挤密桩地基的沉降变形特性、湿陷性消除效果、沉降控制效果等进行了研究.研究结论:挤密桩最大处理深度一般不超过15 m.本试验场地采用15 m挤密桩处理,恒载预压6个月路基的剩余沉降量便已满足铺设无砟轨道对路基工后沉降的控制要求,浸水后该地基加固层仅出现了极少量的沉降,加固层的黄土湿陷性已完全消除.在湿陷性黄土厚度小于15 m的场地,采用挤密桩处理地基是一种有效的沉降控制方法.