新建铁路隧道下穿既有铁路设计方案研究

新建二十里堡隧道下穿既有哈大线路堤工程,受控因素多、风险高。通过对既有线加固原位下穿方案、既有线拨便线明、暗挖三种设计方案进行深入研究、综合比选,最终确定采用风险较低、投资合理、对既有线运营干扰适中的既有哈大线拨便线暗挖方案,可供类似工程参考。     

淮南丁集矿地表移动和变形规律分析

淮南丁集矿井1262(1)工作面为该矿-826m水平西一采区首采工作面,地质条件特殊(如深厚松散含水层和大采深),且地表移动变形规律研究得较少。因此,为了研究该矿地表移动变形规律,在1262(1)工作面建立地表移动观测站。以实测数据为基础,结合概率积分法获得了在该地质采矿条件下地表移动的相关参数。结果表明:地表下沉系数为1.16;起动距为1/7～1/6倍的平均采深;超前影响距为380m。在此基础上,计算出该矿的地表最大下沉速度及最大下沉速度滞后角分别为Vmax=21.9 mm/d和φ后=77.2°,表明在该地质采矿条件下,该矿的地表移动剧烈、地表下沉速度较快、起动距偏小等特点。在对综合移动角理论公式推导的基础上,获得了矿区综合移动角的误差值,并得出了矿区综合移动角经验值,对指导矿山开采具有一定的实际意义。     

武——九线大冶湖特大桥桥址地表塌陷分析

武-九铁路提速改造工程经过大冶湖盆地,线路周边矿区分布广泛,下伏大理岩岩溶发育,地表塌陷时有发生,场地环境工程地质条件极其复杂。对铁路工程的稳定性、安全性影响极大。通过对湖区宏观地质背景、矿区开采情况、岩溶发育的性质与分布规律及地表塌陷机理与时空分布特征等问题的系统研究分析,为正确评价场地稳定性及采取有效可靠的工程措施提供了依据,确保了工程安全。     

隧洞地表稳定性监测及计算分析

李子坝隧洞埋深较浅,进出口围岩较软弱,隧洞上方房屋密布,且有一居民用水塔。根据工程实际,隧洞初期支护采用超前管棚+工字钢架+喷射混凝土进行联合支护;隧洞底部灌浆并施作仰拱;二次支护采用钢筋混凝土直边墙半圆拱。为确保施工安全及施工过程中地表建筑物的稳定,对隧洞稳定性进行理论计算,求得在此状态下,最危险断面处隧洞的稳定性系数为1.9;施工过程中对地表房屋、水塔、隧洞拱顶及边墙的变形及沉降情况进行监测。监测结果表明,地表建筑物沉降量均较小;水塔沉降量小且各点下沉协调一致,则水塔不会倾倒;隧洞拱顶及边墙变形均较小。     

地表移动与变形的环境影响与预测

矿山开采会引发地表移动与变形。应用概率积分法对吉林省汪清县罗子沟油页岩矿区进行在矿区服务期满43年内有关地表下沉、倾斜、曲率、水平移动和水平变形的预测,以便在采矿过程中有所依据,以避免造成地表的破坏。     

神东矿区地表移动参数变化规律及影响机制

我国西部矿区普遍具有资源储量大、埋藏浅、覆岩结构简单等特点,采矿活动对地表影响明显。为研究神东矿区地表移动参数变化规律,首先基于大柳塔矿22201工作面实测数据分析其地表动态变形规律,再采用神东矿区18个工作面的实测数据,获得地表移动参数与地质采矿条件之间的对应关系,并分析地质采矿条件对地表移动参数的影响机理。研究表明:神东矿区煤层开采地表沉陷速度快、衰退期短,最大下沉速度达643.3 mm/d,活跃期下沉量占总下沉量的99.05%;下沉系数与松散层采深比呈先增大后减小的二次函数关系,水平移动系数、主要影响角正切分别与（采高×开采速度）/（宽深比×基岩厚度）、基岩厚度×开采速度/（采深×采高）呈先减小后增大的二次函数关系;边界角、裂缝角与松散层采深比呈正线性关系,移动角与基岩采深比成正比,与采高、开采速度成反比;基岩承载松散层荷载及松散层拱效应的变化是导致地表移动参数变化的根本原因。研究成果对西部矿区地表破坏控制与治理、矿井生产安全保障及生态环境修复具有工程实用价值。      

煤层地下开采地表沉陷预测的边值方法

采空区上覆岩、土体对地表沉陷的耦合行为可归结为弹性理论的边值问题,由不同性状松散表土层确定的应力边界和岩、土体之间形成的位移边界构成了相应边值问题的定解条件。在已有研究成果的基础上,提出了地表下沉预测研究的边值提法,以探讨地下开采引起的地表沉陷规律。给出了采空区上覆表土层内任一点的位移和地表下沉的计算公式,确定了地表沉陷的范围,并以神东矿区大柳塔1203工作面开采引发的地表沉陷为例给出了工程实例。研究结果表明,采空区上覆岩体对地表及表土层内任一点下沉的影响取决于上部岩层破断后的结构形态;采空区上覆土体对地表下沉量的作用与土体性质及表土层厚度有关,土体对表土层下沉的影响由下而上增大,呈非线性变化,至地表达最大值;地表沉陷区域随表土层厚度的增加而增大,其影响范围远大于采空区。     

对铁路客运专线穿越采空区场地的稳定性检算分析

就主采空区地表塌陷对铁路客运专线的危害性按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》及相关规范技术要求,对线路与主采空区之间的安全距离进行了量化评价,之后就小窑采空区场地对高等级铁路稳定性运用浅埋采空平衡拱的理论量化评价。以上两种量化评价的结果是可以保障线路与主采空区之间的安全距离,该小窑采空区顶板不受力,顶板地基稳定性差,最后文中对场地地基稳定性差的线路基础提出处理措施与建议。     

基于概率积分法的横河煤矿巨厚松散层下开采沉陷预测分析

煤炭资源开采产生的沉陷变形会对土地资源造成严重破坏,因此针对巨厚松散层下煤炭开采产生的地面沉陷变形分布规律的研究具有十分重要的意义。以山东济宁横河煤矿为例,运用概率积分法分别建立了主断面和采区任意点的预测模型,预测了2#、3#煤层先后开采后地表下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形等特征。预测结果显示,横河矿区下沉面积为78hm2,最大下沉值达到9.987m,与现场调查的实际情况基本吻合。由于横河矿区由巨厚松散层覆盖,相比一般采矿条件下,地表沉陷具有地表下沉系数较大、地表最大下沉值较大、水平移动系数和水平移动值较正常值偏大、沉陷范围大、拐点偏移距较小等特点。     

急倾斜煤层开采地表沉陷的渐近灰色预测

煤层开采所引起的地表沉陷是一种严重的矿区地质灾害。煤层的倾角、厚度等物理条件是地表沉陷的主要影响因素。在水平煤层或缓倾斜煤的开采过程中，由于地层倾角小，地表沉陷具有较完整的规律性，其预测效果也比较理想。但是，在急倾斜煤层的开采中，由于地层倾角较大，赋存条件和地质体物理力学性质的差异，增强了地表下沉的非线性特征，使地表沉陷具有不确定的表现规律。文章对重庆市南桐矿区东林矿的地表沉陷非线性特征进行了探讨，得到了东林煤矿地表下沉曲线的分形维数是1．07。在岩层移动这个系统当中，既含有已知的又含有未知的或非确定的信息，可以作为一个灰色系统来研究。岩层控制系统的状态、结构和边界条件难以精确描述，属本征性灰色系统。文章针对东林煤矿地表下沉曲线非线性较弱的性质，提出用一种基于GM(1，1)的渐近预测模型对东林煤矿42个月的地表下沉量时间序列进行探讨。结果表明，这种模型对急倾斜层开采地表沉陷的预测是一种行之有效的方法。通过对其他工程实例的应用分析，进一步证明这种渐近的灰色预测方法具有相对较高的精度，是一种比较实用的地表沉陷预测方法，具有广泛的工程实用空间。     

基于虚拟现实技术的川藏铁路地质灾害易发区减灾选线优化:以洛隆车站为例

铁路沿线频发的滑坡泥石流灾害,对山区铁路建设与安全运营造成重大影响。在山区铁路选线过程中,如何科学规划铁路线位和工程方案,真正把铁路地质灾害问题解决在成灾之前,实现科学防灾减灾,已成为国内外学者关注的焦点问题。提出一种基于虚拟现实技术(VR)的铁路地质灾害易发区减灾选线场景仿真系统,利用CAD、Sketch Up等软件制作三维地形环境模型,进行铁路沿线滑坡泥石流灾变演化仿真分析;基于Unity3D平台,应用3Ds Max、Photoshop等软件完成研究区的虚拟铁路场景模型搭建,通过网页版的UI交互设计,实现虚拟铁路场景的三维可视化体验;以新建川藏铁路洛隆车站为例,采用该方法建立了多种线路方案优化。结果表明:所建立的虚拟现实场景系统具有很好的可视性和较为流畅的交互性,可充分展示研究区铁路建设及运营安全的可行性。     

沈阳城区岩土工程特性

从区域地质、地貌、工程地质和水文地质条件及建筑场地的稳定性几个方面,综合分析评价了沈阳城区的岩土工程特性,据此,将其划分为5个工程地质分区。这为城市总体规划布局、充分利用土地资源提供了区域性的工程地质依据。      

鲁南地区区域地壳稳定性评价与胶新铁路地质选线

以遥感图象解译和野外地质勘查结果为依据对活动断裂分布及其活动性进行了重新核对 ,结合地震、地球物理、地壳形变等资料进行构造稳定性分区。根据铁路工程地质选线的若干要求和铁路通过区的具体特点 ,选取地质、地震、活动断裂、地质灾害和场地岩土类型为主要评价因素 ,从构造稳定性、地面稳定性、岩土体稳定性三方面进行区域地壳稳定性的评价。最后根据上述评价结果进行综合工程地质选线.     

温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应

“一带一路”规划的高速铁路频繁穿梭于盐质荒漠区,沿线优质不含盐路基填料极其匮乏。为解决粗粒盐渍土填筑高速铁路路基面临的技术难题,结合伊朗德伊高铁建设,以现场粗粒盐渍土路基填料为对象,开展了温度循环下压实粗粒盐渍土水盐迁移与变形响应试验研究。结果表明,每次温度循环后温度波幅值由土层浅表向深层土体衰减传递,土体埋深越浅、恒温时间越长,温度波幅值越大;水盐均匀分布的压实粗粒盐渍土经历多次温度循环后逐渐演化成非均匀分布,水盐向土体表面迁移聚集,越靠近土体表面水盐增量越大;前5次温度循环中压实粗粒盐渍土产生了塑性盐胀或塑性融沉,随着温度循环次数增加,盐渍土塑性盐胀或塑性融沉显著减小甚至消失;盐渍土层上设置非盐渍土层具有迟滞盐分向上迁移和消能减胀作用,粗粒盐渍土构筑高速铁路路基宜采用结构分层技术,非盐渍土层设置厚度一般不宜小于当地温度辐射影响显著深度;粗粒盐渍土路基设计宜考虑多次温度循环后形成的水盐非均质分布及其可能诱发的盐胀与融沉增大效应,路基压实度不宜过高。研究成果将为盐渍土地区高速铁路路基工程建造起到示范参考作用。     

藏东德弄弄巴古滑坡堆积体物理力学特征及稳定性分析

拟建川藏铁路是自然、地质环境最为复杂的铁路工程,地质灾害作为局部乃至全线的关键控制节点,关乎川藏铁路建设的成败。野外调查表明,德弄弄巴古滑坡位于藏东地区藏曲河右岸一级阶地上,在川藏铁路选线或建设过程中备受关注,其稳定性是直接影响着铁路选线的必要条件。本文在野外调查的基础上,对德弄弄巴古滑坡堆积体的物理力学特征和稳定性进行系统分析和计算。结果表明:天然工况下,组成德弄弄巴古滑坡的碎石土干密度达1.75 g/cm^3以上,含水率低于4%,并且堆积体的黏聚力和内摩擦角与含水率呈显著相关性,随含水率增加而减小;基于FLAC3D数值模拟和GEO-SLOPE稳定性分析表明,堆积体在天然和暴雨工况下整体稳定,但在强降雨条件下,坡脚和坡体后缘地形转折处稳定性较差,坡脚稳定性系数仅0.761。该滑坡在暴雨、地震和人类活动等作用下,极有可能发生局部失稳,影响铁路建设和坡体上居民安全,应进行必要的综合治理和稳定性监测。     

季节冻土区高速铁路路基保温措施效果研究

为减小季节性冻土区路基冻胀对高速铁路无砟轨道平顺度的影响,采用路基保温措施进行室内模型试验,对不同厚度保温板覆盖下路基AB组填料在多个冻融循环过程中的温度及变形规律进行了试验与分析.室内模型试验结果显示,XPS保温板具有良好的保温隔热作用,厚度越大,保温效果越好,保温措施有效控制了哈齐线路基AB组填料的冻胀变形,同时也降低了其残余变形.根据室内试验结果,采用20cm厚保温板的保温措施在哈齐线路基试验段进行现场试验.试验结果表明,该保温措施有效控制了左右线轨道板下方区域的冻胀变形,保证了轨面平顺度.     

四川稀土矿尾砂的稀土元素和微量元素地球化学特征及开发利用意义

四川是我国轻稀土的重要产地,稀土开采至今已有二十多年的历史,积存了大量尾砂。尾砂中仍然有丰富的稀土资源,但这部分资源究竟有多大的量、能不能再次回收,如何回收,则是当务之急。为查明稀土尾砂中各类元素的分布特征,本文对A、B、C、D四个稀土矿山的尾砂开展了稀土元素和微量元素地球化学特征的初步研究。结果表明:尾砂中稀土元素配分特征继承了原矿石,稀土氧化物含量普遍偏高(0.78%~2.12%),均超过了现行工业指标的边界品位(0.5%~1.0%),且老尾砂的稀土含量高于新尾砂;除了富集稀土元素之外,B尾砂中Sr含量超过10%,C矿区尾砂中Sr含量为2.7%,A矿区尾砂中Ba含量可达1.8%。同时,不同矿区的尾砂中Mo、Bi、Pb、Ag等有用元素发生了不同程度地富集(值得综合回收利用),尤其是Mo达到了边界品位(磁选后的尾砂Mo含量达到2.275%)。本文提出,今后不仅要加强保护四川稀土尾砂,而且需对富集的有用元素采取恰当的方式加以综合回收。     

Quantitative Zoning Assessment of Crustal Stability Along the Yunnan–Tibet Railway Line, Western China

The planned Yunnan–Tibet railway goes through the northwest of Yunnan Province and the southeast of the Tibet Autonomous Region. Because of its location near the collision belt of the Eurasian and Indian plates, complex engineering geological conditions and difficult engineering geological problems are encountered. The study is aimed at making the zoning assessment of crustal stability along the railway line so as to provide a better base for its construction, especially its line selection. For this purpose, the following seven influencing factors of crustal stability were selected and quantified by grading and scoring: active fault, seismic activity, geo-stress field, geo-strain field, geothermal field, geo-hazard, and lithologic character. Of these factors, the active fault, seismic activity and geo-hazard are the three most prominent factors influencing the railway construction. Along the railway line there are 1731703 calculation units to be divided. The zoning assessment calculation was completed by ArcGIS-based information fusion method. The assessment results aid railway line selection and show that there are 10 stable sectors, 28 relatively stable sectors, 23 relatively unstable sectors, and 20 unstable sectors along the Yunnan–Tibet railway line.     

Kinematical analysis of 3D passive earth pressure with nonlinear yield criterion

Conventional methods for calculation of passive earth pressure were mainly based on the assumptions of the linear Mohr‐Coulomb yield condition and plane strain failure mechanism. However, both theoretical and experimental studies have shown that such assumptions are not satisfied in some geotechnical projects. Herein, a novel method incorporating a kinematically admissible 3‐dimensional (3D) rotational failure mechanism and the nonlinear power‐law yield criterion is proposed to compute the passive earth pressure acting on the inclined retaining walls. Instead of using the nonlinear yield criterion directly, a straight line tangential to the nonlinear yield curve is employed to represent the strength of soils, and therefore, the nonlinear problem is transformed into the traditional linear problem. The 3D failure mechanism is generated through rotating a circle defined by 2 log‐spirals, and a plane strain block is inserted into the mechanism to consider the retaining walls with different widths. Earthquake effects are taken into account by using quasi‐static representation, and the horizontal seismic coefficient concept is adopted for the estimation of passive earth pressure under seismic conditions. An analytical expression about the 3D passive earth pressure is educed by means of the upper bound theorem of limit analysis. Numerical results for different practical parameters are obtained from an optimization scheme where the minimum of passive earth pressure is sought. Compared with available 2‐dimensional and 3D solutions, the proposed method is validated. A parametric study is conducted to investigate the effects of different parameters on the 3D static and seismic passive earth pressure.     

穿越东非大裂谷工程地质与线路比选分析——以内罗毕—马拉巴铁路为例

内罗毕-马拉巴铁路工程是东非"北方走廊"的重要组成部分,是非洲内陆国家发展经济的主干线。铁路线路工程穿越的东非大裂谷,地质复杂、火山地貌、断裂带和拉张裂缝等不良地质极为发育,而东非大裂谷铁路工程建设的研究资料十分匮乏。为了研究穿越东非大裂谷的铁路线路,本文首先介绍了东非大裂谷地形、地貌、裂谷的发育机理、区域断裂分布,然后以铁路沿线经济控制点为主轴,制定了穿越东非大裂谷铁路线路3大通道。分别对线路3大通道穿越的地形、地貌比选,穿越的地层、断裂和地裂缝比选,穿越地震、火山发育比选以及穿越的不良地质灾害比选,最后比选各线路通道的投资以及优、缺点,最终推荐南线通道方案。该线路方案得到肯尼亚政府的肯定和采纳。目前内马铁路正试运营,实践表明内马铁路裂谷段选线是较为成功的,可为同类工程提供借鉴。