分层施工条件下压实度对基层力学性能影响研究

通过室内成型上、下基层不同压实度试件．对分层施工的厚层水泥稳定碎石基层结构力学性能进行研究。同时．对提高上层压实度的试件进行相关研究。结果表明：提高上层压实度对水泥稳定碎石的力学性能有明显影响,随着上下层平均压实度提高,厚层水泥稳定碎石基层的力学性能能提高;在上下压实度差异相同条件下。上层压实度越高．力学性能越好。     

土石混合介质中石料间隙土压实度剪切波速评价研究

采用室内重型击实试验的方法,分别对砂土、粉质黏土、低液限黏性土3种土样的纯土试件和土石混合试件进行了不同含水率、不同含石量情况下试件剪切波速对比试验。引入体积膨胀率
,通过分析
与细粒土剪切波速及
与混合料剪切波速的相关关系,建立土石混合介质不同压实程度时,石料间隙土剪切波速与混合料宏观剪切波速相关性模型。结果表明：石料间隙土剪切波速可由混合料宏观剪切波速推定。研究结果将为采用石料间隙土剪切波速评价混合料压实程度测试技术提供依据。     

高掺量磷石膏稳定红黏土胀缩特性

为研究高掺量磷石膏稳定红黏土胀缩变形特性,改变以往磷石膏和水泥作为外掺固化剂改良土的研究思路,把磷石膏和红黏土作为主要原材料,以水泥含量5%,磷石膏和红黏土比例1∶1、1∶2、1∶3的配比制作试样,研究不同含水率、不同压实度下素红黏土和磷石膏稳定红黏土胀缩变形特性。结果表明：素红黏土绝对膨胀率在0～3 h线性增加,3 h后基本达到稳定;磷石膏稳定红黏土绝对膨胀率在0～3 h缓慢增加,变形量小于素红黏土,3 h后变形量持续增加,在2 d左右超过素红黏土,表现出更大的膨胀性,膨胀稳定时间为10 d左右;磷石膏水泥稳定红黏土混合料绝对膨胀率相较于素红黏土膨胀变形具有滞后作用,磷石膏和水泥的掺入可以有效降低混合料前期的膨胀变形,且同一含水率条件下,磷石膏掺量越低,绝对膨胀率越大;磷石膏稳定红黏土初始含水率越低,绝对膨胀率越大;磷石膏稳定红黏土和素红黏土线缩率随含水率、压实度的增大而增大;水平收缩率随含水率的增大而增大,随压实度的增大而减小;相同含水率和压实度下,磷石膏水泥稳定红黏土线缩率大于素红黏土,水平收缩率小于素红黏土;高掺量磷石膏稳定红黏土7 d龄期无侧限抗压强度能够满足规范对二级及以下...     

土石复合介质电阻率变化特性研究

在最佳含水率条件下制备了土石质量比分别为9∶1,7∶3,5∶5,4∶6,压实度分别为90%,92%,95%,98%,100%的20个多相土石复合介质试件,通过测定各试件在吸水饱和过程中的电阻率变化,明确了其变化过程与土石比、压实度等物理参数间的响应规律及产生原因,同时将饱水过程中压实度与饱和度指标进行关联,最后采用非饱和岩石电阻率-饱和度关系模型对土石复合介质电阻率随饱和度变化规律进行了拟合,拟合结果总体良好.所得结果可为利用电阻率来检测土石坝坝体材料吸水饱和形成的渗漏通道提供数据支撑.     

考虑压实度时的土水特征曲线和温度对吸力的影响

取甘肃平定高速路堤黄土,采用张力计量测不同压实度、不同含水率下土样基质吸力随温度的变化;取重庆绕城高速路堤黏土,采用压力板仪量测不同压实度下,土样的土水特征曲线（SWCCs）。试验结果表明：①相同压实度和含水率条件下,基质吸力随温度的升高,近似线性降低;②相同压实度和温度下,随着含水率升高,基质吸力降低;③相同温度和含水率条件下,压实度对SWCCs的影响主要体现在曲线的中段,且压实度越高,影响越大,而在吸力较高段和含水率较高段,压实度对基质吸力的影响很小;④根据不同压实度下重庆黏土的SWCCs,提出了包含压实度的SWCCs直线段的线性表达式,与陈正汉等采用甘肃压实黄土得到表达式相似。     

昆明地区压实红黏土抗剪强度特征研究

对昆明地区压实红黏土开展直剪与三轴试验,研究了压实红黏土在不同含水率与压实度状态下的抗剪强度特征。结果表明:压实红黏土的抗剪强度随着含水率的增加而降低,随着压实度的增大而增大;黏聚力跟内摩擦角均随着含水率的增大而减小、随压实度增大而增大;含水率小于最优含水率时,含水率的变化对黏聚力影响较大,当含水率大于最优含水率时对黏聚力影响相对较小;压实红黏土的抗剪强度跟含水率以及压实度成线性关系。两种试验结果得到的抗剪强度参数变化趋势相同,但数值差别较大,直剪试验得到的黏聚力为三轴试验的0.58倍,内摩擦角为三轴试验的1.34倍。     

昆明地区压实红黏土蠕变特性研究

红黏土的工程特性地区差异很大,针对昆明地区高填方压实红黏土,对其在不同压实度、不同含水率与不同竖向荷载条件下进行了长期单轴蠕变试验来研究其蠕变特性。研究结果表明:在压实度大于92%时,压实度对蠕变影响不大;对在同一压实度情况下,当含水率低于21.26%时,压实红黏土蠕变随含水率的增大而变化较小,当含水率超过这一值时,蠕变随含水率的增大而增长较快。为了进一步分析含水率对压实红黏土蠕变的影响,引入次固结系数,发现同一压实度下,在含水率15.83%~21.26%区间内存在沉降最小含水率,并通过建立蠕变模型,计算工后沉降量,确定其沉降最小含水率为18.33%,低于最优含水率20.77%。     

饱水过程中类岩石材料波速和电阻率变化规律及其相互关系试验研究

 研究饱水过程中岩石波速和电阻率变化规律及其相互关系,对实际工程中岩石物性判断和地球物理探测资料综合分析解释具有重要意义。为防止原岩试块的矿物组成、原生裂隙等其他因素对试验结果的影响,采用水泥砂浆制作了30组孔隙率不同的类岩石材料试块,系统测试了饱水过程中不同试块的波速和电阻率变化情况,分别揭示了波速和电阻率随饱和度、孔隙率的变化规律。采用常用的基于Wood理论假设的Gassmann方程得到了波速与饱和度、孔隙率的理论关系,但与试验实测结果相比,该理论关系不能较好的描述饱水达到门槛值之后波速快速上升的特征。对此,考虑重力等影响对试块中孔隙水的分布状态做出了合理假设,修正了饱水全过程中波速与饱和度、孔隙率的关系式,与试验实测数据变化特征较一致。同时采用Archie的非饱和岩石电阻率模型公式对电阻率随饱和度和孔隙率变化规律进行了较好拟合。在此基础上,针对以往波速与电阻率关系研究中仅以孔隙率为纽带的问题,综合考虑孔隙率和饱水状态对波速-电阻率变化规律的影响,建立了以试块孔隙率和饱水状态为桥梁的波速–电阻率关系,与试验实测数据拟合较好,并通过石灰岩原岩试块测试验证了其合理性。     

成型方法对水泥稳定再生集料均匀性影响研究

成型方法对水泥稳定再生材料力学性能有着较大的影响。旋转压实成型方法更贴近于施工现场的压实状况,且能够提供足够的压实功,为水泥稳定再生材料的设计提供新的思路。基于数字图像处理技术,研究传统成型方式与旋转压实成型方式的水稳碎石材料的内部均匀性,试验结果表明:试件旋转压实80次的最佳含水量、最大干密度指标与传统击实法的设计结果相对应,但旋转压实试件内部的均匀性较好;当适当增大旋转压实次数时,均匀性会有所提高。     

水泥稳定碎石不同成型方式效果影响评价

为研究不同成型方式对水泥稳定碎石混合料物理、力学性能的影响,首先进行配合比设计,然后选取重型击实、振动压实成型2种成型方式,对试件分别进行无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量以及温缩变形、干缩变形等试验。试验结果显示:成型方式对水泥稳定碎石混合料力学性能具有重要影响,振动压实成型混合料力学性能明显优于重型击实成型混合料,且振动压实成型上部混合料力学性能优于下部;随着养护龄期的增长,2种成型方式混合料干缩量、温缩应变均增大,且重型击实试件干缩量、温缩应变大于振动压实成型试件。该研究结果表明,振动压实成型方式具有较优的成型效果,应建立完善的现场振动压实、室内模拟评价全套工艺。     

工程岩体Ⅲ级围岩相似材料配比试验研究

目前超大跨扁平地下洞室模型试验的围岩相似材料缺少合适的配制方法,以工程岩体中Ⅲ级围岩的物理力学参数作为相似材料配比目标,采用重晶石粉和石英砂作为骨料,高强石膏粉和水作为胶结剂,洗衣液作为调节剂,基于正交理论设计了3因素5水平的正交试验方案,制作了25组不同的配比,通过大量的直剪试验和单轴压缩试验分别测得试样的黏聚力c和内摩擦角φ以及试样的抗压强度σ_c和弹性模量E,并采用极差分析法进行了敏感因素分析。试验结果表明:所配制的相似材料物理力学参数变化范围广,能满足大部分岩质岩体模型试验的强度要求;材料含量的变化对物理力学参数的影响规律明显,可为配比不同模型试验的相似材料提供指导。     

基于范德堡法的非饱和土电阻率测试方法

电阻率法是实现无干扰土体压实度及水分迁移测试的一种有效方法。范德堡法(vdP法)广泛应用于半导体等材料的电阻率测量领域,有较高的精度,将该方法引入非饱和土电阻率测试,研发了一种只接触土体表面而不破坏土体结构的土体电阻率测试装置及方法,装置由钛电极片、交流恒流源、电压采集及数据处理系统4部分组成。采用此装置对某粉黏土的电阻率进行了测试研究,验证了电极尺寸、试样高度以及温度对于测试精度的影响;测试了不同含水率、压实度下土体电阻率的变化规律,试验表明所提供的测试方法具有精度高、测试稳定、对土样无干扰等优点。     

水泥稳定碎石基层压实度检测方法研究

为对施工现场水泥稳定碎石基层压实度进行快速检测,利用水稳碎石未凝结时呈散体的状态,基于瞬态锤击响应加速度的方法,自行设计出压实度快速无损检测仪,通过实验确定仪器的各项参数,对静压法成型的不同压实度的试件的锤击时的加速度代表值进行分析各种影响因素,在路槽铺筑基层进行标定,确定加速度代表值与压实度的关系,并在施工现场进行测试,与灌砂法测定结果进行比较,发现加速度代表值与水稳碎石压实度相关性较好。     

海底隧道流固耦合模型试验系统的研制及应用

 围岩与水体的流固耦合作用对海底隧道的稳定性具有重要影响,很有必要开展流固耦合模型试验研究。根据流固耦合模型试验的特点,研制可用于模拟准三维平面应力和平面应变的新型流固耦合模型试验系统。该系统的整体尺寸为3.4 m×3.0 m×0.8 m(宽×高×厚),由钢结构架、钢化玻璃试验箱和水压加载装置组成。其中钢结构架由6榀可独立操作的高强度合金铸钢构件通过高强螺栓连接组合而成;钢化玻璃试验箱结构,既能保证试验要求的密封性,又便于可视化观察施工过程中海底隧道围岩渗流、变形特征。同时,采用研制的新型流固耦合模型试验系统和独立研制的新型流固耦合相似材料依托青岛胶州湾海底隧道开展流固耦合模型试验研究,揭示海底隧道施工过程中洞壁压力和围岩位移场、渗流场等的变化规律。研究方法技术及结果对类似工程研究具有一定的指导和借鉴意义。     

磁性岩土相似材料物理力学性能试验研究

地质力学磁力模型试验能够模拟实际工程中的复杂情况,从而确定现场中难以确定的问题。而磁性岩土相似材料与原型材料的力学性能参数是否相似,是地质力学磁力模型试验是否可靠的重要因素,为了保证模型试验结果的可靠性,需要对磁性岩土相似材料进行试验研究。由于岩土中岩体与结构面力学性能相差很大,将岩土相似材料分为岩体相似材料与结构面相似材料分别研究,选取铁粉、石英砂、粘土为岩体磁性相似材料,选取铁粉、重晶石粉、石膏为结构面相似材料。测量相似材料的密度、抗压强度、弹性模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比等力学性能参数,研究材料含量与物理力学性能变化之间的规律,为地质力学磁力模型试验提供指导。     

非贯通裂隙介质中波传播特性试验研究

 以研究非贯通裂隙对波传播的影响为主要目标,采用类岩石材料模型试件模拟节理裂隙介质,对不同裂隙长度、裂隙厚度、裂隙倾角、裂隙密度、裂隙形态(连续与非连续)的非贯通裂隙试件的声波特性进行超声波试验研究,测试和分析纵波在裂隙介质中的波速变化和振幅衰减规律。以国际大型的岩土工程分析程序FINAL为数值分析平台,进行与模型试验相对应的裂隙介质中的波传播数值仿真分析,对比分析纵波波速和波幅衰减的变化规律。研究结果表明,波速随裂隙长度变化很不明显;波幅的衰减取决于与波传播方向相垂直方向的裂隙水平投影长度,裂隙水平投影长度越大,波幅衰减量越大;随裂隙排数的增加,波幅发生衰减,2排裂隙试件的波幅值约为1排裂隙波幅值的1/2,3排裂隙试样的波幅值约为1排裂隙波幅值的1/3,且随裂隙增加,最大波幅值发生滞后现象。     

煤田水害探测方法应用对比分析

基于煤田水害常用地面地球物理探测方法,对比分析了多种物探方法的特点及局限性,得出各个探测方法探测水害的应用条件、应用范围及应用效果,并通过煤田积水采空区、富水区域探测实例,表明利用综合地球物理探测方法,可以有效避免单一方法有局限性和有假异常等问题出现,可提高勘探精度,为煤矿安全生产提供保障。     

隧道施工过程大比尺模型试验系统的研制及应用

 为研究隧道不同开挖方法的施工力学过程,研制大比尺三维模型试验系统,该系统最大外部尺寸为5.2 m×4.5 m×2.7 m(宽×高×厚),结构合理,可任意拆卸,组合拼装,自动液压控制系统具有压力高、保压时间长、可进行稳步梯级加载等特点,能够满足各类地下工程的三维和平面地质力学模型试验的要求。在既有地质力学相似材料的基础上,通过大量的不同材料配比及其力学参数测试,获得满足V级软弱围岩的相似材料配比。基于此开展铁路隧道施工过程的大比尺三维地质力学模型试验,真实模拟隧道在开挖和支护过程中不断变化的力学过程。试验结果表明,该系统稳定可靠,可广泛应用于其他地下工程的地质力学模型试验研究,其研究方法技术及所得结果对类似工程研究具有一定的借鉴和指导意义。     

隧道相似模型中试验边界尺寸选取的探讨

目前相似模型试验方法在隧道及地下工程领域的应用越来越为广泛。由于进行模型试验的试验平台规格不一,研究人员在进行模型试验以及不同试验平台数据结果对比分析时经常会面对边界条件影响这一问题。边界条件作为相似模型试验中最为基本且关键的部分,直接关系到试验结果的可信度。本文结合南湖路湘江水下隧道相似模型试验,讨论边界条件在一定范围改动时对试验结果的影响。从试验结果来看,所获取的数据与工程现场采集的数据有着较好的相似度,因此建议针对隧道等几何尺寸较为规则的结构进行相似模型试验时,可以结合试验设备情况对边界条件进行一定改动。     

综合物探技术在地铁路基病害探测中的应用

路基病害(溶洞、土体不密实等不良地质体)的存在是导致地铁差异性沉降的物质基础,物探技术是路基病害探查的重要技术手段。为了克服了单一地球物理场勘探方法的局限性与多解性,提高路基病害探查中物探解释的可靠性,本文通过对多种地球物理勘探方法特点的分析,结合地铁探测现场环境,提出了地震绕射波法与瞬变电磁法探测地铁路基病害的综合物探技术;实践证明该综合物探技术能有效降低单一物探方法的多解性,提高探测结果的可靠性,在地铁路基病害探查中具有良好的应用效果。