渣土改良剂对黏土液塑限影响及机理分析

针对盾构穿越黏土地层时渣土改良剂类型和添加量难以确定的问题,进行了液塑限测定试验.通过研究不同改良剂对土样液塑限的影响特征,确定改良剂的地层适用性,对比分析分散剂对不同土样的改良效果;通过黏土颗粒Zeta电位测定和颗粒间互斥能的分析,探究分散剂的作用机理.研究表明:在黏性较大的渣土中,单独使用阴阳离子复配型泡沫剂难以达到理想的改良效果;絮凝剂能够增大黏土的液限和塑性指数,增加黏土的抗剪强度,而分散剂能够减小黏土的液塑限和塑性指数,减小黏土的抗剪强度,因此分散剂适用于黏土地层;相对于高岭土,由于高蒙混合土(高岭土与蒙脱土质量比=1∶1)和蒙脱土结合水含量高,需要更多分散剂和作用时间,改良作用才能稳定发挥;当分散剂添加至一定量后,改良效果基本不再变化;随着分散剂添加比的增加,蒙脱土、高蒙混合土、高岭土的Zeta电位减小(即负电荷增多)后趋于稳定,黏土颗粒聚团的位垒Vmax/R增高,即颗粒间排斥能增加,因此黏土利于分散.     

浅埋暗挖隧道管棚变形监测及受力机制分析

在土江冲隧道进口段采用应变计对管棚纵向变形进行监测，根据现场测试结果分析管棚在隧道开挖过程中的受力特性，讨论管棚的作用机制。对管棚的刚性固定端Winkler弹性地基梁模型进行改进，建立浅埋暗挖隧道管棚受力的弹性固定端双参数弹性地基梁模型，推导出管棚的扰度方程及应力、应变计算公式，提出求解方法。将弹性固定端双参数弹性地基梁模型应用于土江冲隧道管棚作用机制的分析，计算结果与实测结果吻合较好，说明采用弹性固定端双参数弹性地基梁模型分析管棚受力特征是可行的。     

排水管堵塞引起的高铁隧道结构变形与渗流场特征模拟试验研究

基于3D打印技术构建了高铁隧道结构及排水系统设施精细模型,提出了切实可行的隧道堵管模拟方法及模拟装置,依托典型病害案例开展了堵管病害相似模型模拟试验,探讨了在不同堵管条件、不同地层水头下隧道渗流场(隧道排水量、结构外水压力)及结构位移量的变化规律特征。研究结果表明:随堵塞程度加深,隧道排水量呈现先慢后快型下降趋势,具体为排水管堵塞率为50%前隧道排水量下降幅度较小,而堵塞率达50%后隧道排水量骤减直至不排水;底部结构隆起位移存在"隧底>内轨>外轨"的量值关系,且随堵塞程度加深隆起位移呈现先慢后快型增长趋势;受排水减少影响,堵管后结构外水压力逐步由"隧底最大,拱顶、拱腰次之,墙脚最小"的扇贝型分布转为"静水压"型分布;至全堵条件下地层水头40 m时试验位移结果与现场病害特征吻合良好,验证了上述模拟方法的可行性与有效性。研究成果以期为富水隧道堵管防治及类似病害评价提供借鉴与指导作用。     

狭小地下空间引水竖井大直径反井钻机一次成型施工技术研究

【目的】反井钻机已成为竖井开挖的首选工法，但在复杂狭小地下空间内大直径反井钻机施工技术尚不成熟。【方法】以以礼河水电站复建工程新建引水竖井工程为背景，提出了一种狭小地下空间内大直径反井钻机一次成型施工技术，并采用三维数值计算论证了工艺的可行性，最终将研究成果在工程中得到示范应用。【结果】研究结果表明，反井钻机一次成型施工减少了爆破作业工序，能够显著提高施工效率；新工艺施工过程中顺利稳定无异常，围岩稳定、变形均匀、变形量小，4.5 m引水竖井支护结构的最大主应力、最小主应力均小于混凝土结构极限强度限值。【结论】随着国内外类似工程项目的增多，提出的狭小空间内大直径反井钻机一次成型施工技术具有广泛的推广应用价值。     

列车动载作用下隧道底部隆起预应力锚索整治失效机制分析

以我国西南某铁路YD隧道典型底部隆起案例为依托，通过分析长达8年的现场监测数据，明确了预应力锚索处置后仍存在的隧底围岩变形难以约束、底部隆起病害持续发展的工程问题，进一步结合数值模拟手段，探究了列车振动荷载作用下缓倾层状岩体运营铁路隧道底部隆起预应力锚索整治的失效机制。研究结果表明：列车动载作用是导致YD隧道底部预应力锚索整治失效的关键因素；在列车动载作用下，预应力锚索出现了整体滑移现象，导致较大程度的预应力损失，难以有效约束隧底隆起发展，最终使锚索整治失效，可见在该病害整治中不宜采用预应力锚索进行加固；同时随列车速度增加，会进一步加剧预应力锚索整治失效现象，在同类病害整治后的逐级提速过程中应引起高度重视，铁路隧道底部隆起病害不宜采用预应力锚索整治方案。     

复杂环境下竖井掘进与局部爆破开挖组合施工技术研究

【目的】竖井建设面临的地质条件与周边环境越来越复杂，给施工带来了极大的挑战。针对竖井施工对破碎地层及周边环境影响大，施工风险高等问题，为研究复杂环境下竖井施工方法，【方法】依托以礼河Ⅳ级电站出线竖井工程，从竖井掘进机选型、施工工艺步骤等方面探讨了竖井掘进机与局部爆破开挖组合施工的可行性，通过数值模拟和现场实践研究了该组合施工方法在破碎地层中的适用性。【结果】结果显示：(1)在数值模拟中，竖井开挖后围岩变形量值与围岩塑性区范围均较小，支护结构主应力小于规范限值，结构处于安全状态。(2)现场应用后，出线竖井整体偏斜率和围岩变形量值均符合要求，该方法施工效率较高，且施工过程中未出现井壁失稳现象，竖井成井质量较好。(3)局部爆破对邻近结构物影响较小，邻近结构物的爆破振动速度处于安全范围。【结论】结果表明：竖井掘进与局部爆破开挖组合施工方法在破碎地层竖井施工中具有较好的施工效果，研究可为类似工程提供技术参考。     

多洞并行隧道围岩稳定性与破坏模式极限分析

受交通廊道的空间限制，隧道工程逐渐出现了多洞并行的布设形式。当相邻隧道净间距较小时，建设期间可能出现相互影响，降低围岩稳定性。将该课题简化为平面应变条件下的多洞并行等间距毛洞隧道围岩稳定性问题，应用刚体平动运动单元上限法开展计算分析，获取失稳临界状态下围岩稳定系数曲线和滑移线网破坏模式的定量数据，揭示围岩稳定性与潜在破坏模式随强度参数、隧道埋深H和多洞净距S等因素间的演化规律。研究结果和已有双洞并行隧道的对比分析表明：净间距S大于转换间距Str后，二者均表现为单洞独自破坏形式，且稳定系数Ncr数值吻合较好；而净距S较小时，多洞并行隧道围岩表现为上方整体下沉条件下的中夹岩破坏，较之双洞并行情况围岩稳定性大大降低。研究结果可为多洞并行隧道围岩稳定性评价及加固方案制定等工作提供数据支撑。