膨胀岩胀缩特性对隧道的稳定性影响研究

因膨胀岩的吸水膨胀、失水收缩特性导致的隧道变形坍塌和地表沉降等事故屡见不鲜。为探求TBM隧道地表沉降和变形控制技术,文章结合尼泊尔引水隧道段的泥岩(膨胀性)地层,采用资料调研、理论分析和数值模拟相结合的方法,基于膨胀岩胀缩特性,并考虑其强度随含水量变化的特点,运用ABAQUS有限元软件建立流固耦合模型,展开不同埋深膨胀岩胀缩性对隧道的影响研究。研究表明膨胀发生后,隧道拱顶和仰拱处因膨胀力而产生的变形最大,而拱腰处产生的内力则越大,隧道埋深越大,因膨胀而产生的危害也越大。     

安康机场罗家河膨胀土高填方沉降变形特征研究

安康机场罗家河高填方是国内罕见的膨胀土填方体。通过表面与底部涵洞沉降监测,对其沉降变形特征进行了研究。结果表明,膨胀土高填方次固结阶段的表面沉降受降水影响显著,出现反复膨胀变形,最大膨胀速率为0.485mm/d;建立了考虑填方厚度与沉降时间的膨胀土高填方工后沉降预测模型,模型参数u可表征挖填交界面处地基沉降在此处产生的拖拽效应引起的沉降量,模型计算值与实测值平均相对误差为12.17%,该模型可为地质条件与填筑材料类似工程的工后沉降预测所借鉴;依据填方体胀缩变形可将其分为8个阶段,胀缩变形阶段均与时段降水量关系密切,其中缓升段Ⅶ时段降水量为644mm,对应的膨胀量达44mm;该膨胀土填方体总体表现为膨胀,而非其他岩土填筑体的压缩变形。     

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土试验研究

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土（简称灰土）试验研究包括室内和现场试验研究。室内试验研究包括：天然膨胀土与击实膨胀土的基本物理特性和胀缩特性试验、灰土击实试验以及膨胀土掺石灰改性试验等。室内试验结果表明：击实膨胀土比天然膨胀土的膨胀潜势更大；在道面下一定范围内，填料不能采用膨胀土，而必须用灰土；石灰能有效地对场区内的膨胀土进行改性，最优石灰掺合比为6％～8％：不同灰土层的最大干密度与最佳含水量差异较大，现场施工填料不能混填。现场试验包括：碾压试验、压实灰土基本物理特性和胀缩特性试验、浸水载荷试验、测定路基回弹模量和回弹弯沉试验等。现场试验结果表明：在有效控制灰土的石灰掺量和含水量情况下，采用激振力为450kN的碾压机对松铺厚度为50和30cm的灰土进行碾压，分别需碾压8和6遍，路基压路度才能达到95％，表面沉降才趋于稳定；现场压实灰土的膨胀潜势很低，仍有明显失水收缩特性，在施工时应注意采取保水措施；压实灰土具有较高承载能力、强度特性和吸水稳定性。     

220kV变电站膨胀土地基勘察与基础方案研究

文章以广西百色地区某220 kV变电站工程为例,结合广西地方规程及区域膨胀土特性,对膨胀土膨胀潜势、胀缩等级等特性进行了试验测试,对地基勘察设计进行了研究,采取了有效的勘察方法和地基基础方案,以消除膨胀土胀缩性对建筑物的影响。     

浅埋隧道近接施工地表沉降有限元分析

结合浅埋隧道工程地质和支护设计特点，应用大型有限元软件(ANSYS7．0)模拟了浅埋隧道近接施工的地表沉降曲线，并与现场实测资料进行了对比分析，得出了多洞室施工的地表沉降量是单洞室沉降量的2～3倍。尤其是隧道上台阶的开挖对地表土体的扰动更为严重，从而证明了地表深层注浆的必要性。同时，通过对实测资料的回归分析，得出了地表沉降与时间的关系曲线，对现场施工有着很重要的指导意义。     

软土地层盾构隧道施工期监测分析

通过对施工期现场的跟踪监测以及数据分析,对沿海软土地层下大直径泥水平衡盾构施工过程中开挖面距离及不同施工步序对地下水位、地表沉降、隧道整体变形等的影响进行研究,对部分监测数据进行分析及对比,得出相互之间的关系及沉降变化特征。其中地表沉降研究主要针对开挖面距离对地表沉降的影响以及实际沉降槽形状与理论结果的分析对比;隧道整体变形研究主要包括成环隧道沉降与开挖面距离的关系以及洞周收敛的变化规律。从分析结果可见:此工程泥水平衡盾构隧道在施工过程中的地表沉降以及隧道整体变形基本符合过往研究结果,其存在的差异性本文也从理论及现场实际情况两方面予以分析。以期对未来类似工程提供参考意见。     

大跨扁平隧道超长管棚法下穿交通干线技术研究

浅埋隧道下穿重要基础设施时地下结构的稳定性及周边环境变形控制是工程的重点和难点，管棚法是一项提高岩土稳定的重要技术措施。结合福建某大跨扁平超浅埋隧道采用超长管棚法下穿铁路干线的工程实践，分析棚架体系工作原理，总结出超浅埋暗挖隧道超长管棚的施工方法及技术要点。基于Winkler弹性地基梁理论，考虑三步掘进预留核心土施工过程，分析地表沉降规律及隧道支护结构内力分布特性，优化现场支护参数及支护措施设置，结合实测结果验证了计算结果及支护措施的合理性，并结合施工过程及环境特点对地表变形原理进行详细探讨。最后基于实测地表沉降，对超长管棚施做引起的沉降特点及影响因素进行系统分析，结合实际工程特点提出轨道变形控制措施，并从管棚施工技术要点提出地表沉降控制方法。     

柳州白莲机杨红粘土胀缩性分析

按《膨胀土地区建筑技术规范》GBJ112-87中以土的自由膨胀率Fs值划分膨胀潜势,柳州白莲机场的红粘土多数不属于膨胀土,仅局部显示弱胀缩潜势.以此结论进行军航营区群房的设计施工后,有1/3多的房屋建筑发生了不同程度的墙裂和地裂.通过调查,本文揭示该红粘土具弱～中等胀缩性,其胀缩特征是以失水收缩变形为主,而遇水后体积膨胀变形甚微,故由此特征引起地基变形导致房裂破坏的现象多发生在每年的旱季.     

地铁近接穿越群房施工沉降控制技术

依托厦门市轨道交通2号线海沧CBD站~海沧大道站区间,根据下穿段盾构掘进参数和现场数据分析,对下穿段地表沉降规律、沉降控制技术以及沉降控制效果进行了分析和研究。研究结果表明,实际施工中可通过控制地表沉降来减小隧道掘进对地表建筑物的损害。     

浅埋大跨度隧道施工过程地表沉降变形特征研究

 结合青州至临沭高速公路穆陵关隧道,对浅埋三车道大跨度隧道施工引起的地表沉降变形特征进行现场监测,探讨浅埋大跨度隧道的开挖方式,分析采用三台阶七步平行线流水开挖引起的隧道地表沉降变形特征。通过现场试验研究发现,在浅埋大跨度隧道管棚施过程中和开挖到达掌子面前方时,地表已经发生先行沉降位移。采用三台阶七步开挖法,影响隧道中心附近地表变形的关键步序分别为上、中台阶开挖以及下台阶和仰拱施做,处于左右洞之间的地表变形受到左右洞两次施工干扰,大于左右洞外侧变形。掌子面施工对地表沉降变形影响范围主要集中在掌子面之后的1倍洞径(D)范围内,距掌子面1D距离之后,其变形逐渐变缓,最终地表沉降变形分布呈现整体向优先开挖一侧的偏态性。采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟隧道的施工过程,研究隧道地表沉降变形特征,其结果与现场监测所得结果具有较好的拟合性,所得结论对其他类似工程具有重要的借鉴意义。     

铁路路基下膨胀土地基浸水响应现场试验

在工程建设中,膨胀土大都属于非饱和土范畴。对高速铁路无砟轨道路基而言,膨胀土的胀缩变形可能加剧线路的不平顺性,影响高速铁路的正常运营。为研究铁路路基荷载下非饱和膨胀土土层在人工浸水后的变形特征,结合云桂铁路建设,设计并开展了铁路原型路基荷载下膨胀土地基现场浸水试验,并监测了从路基填筑开始到人工浸水结束时膨胀土地基与路基本体变形及浅层土水分的时程变化。试验结果揭示了膨胀土地基浸水饱和后的极限相对膨胀量、膨胀变形沿路基横向与地基深度的分布规律以及地基表面膨胀变形沿路基本体的衰减特征。基于试验成果,初步提出了以路基表面膨胀变形为0作为控制标准确定路基临界填高的设计思路。现场试验的设计原则与实施方法也可为今后研究铁路路基下膨胀土地基胀缩特性提供参考。     

低矮路堤下膨胀土地基现场浸水试验研究

 为研究低矮路堤下中–强膨胀土地基浸水饱和后的变形特性,依托云桂高速铁路建设,通过人工浸水方式开展不同高度等尺寸路基现场浸水试验。试验采用砂孔、砂槽及砂垫层等方式多面浸水,并同步观测路基填土期、稳载期及人工浸水期地基表面与路基表面的变形。研究结果表明：从路基填筑开始到人工浸水结束,膨胀土地基的变形曲线呈“S”型分布。沿路基横断面方向,地基表面的膨胀变量呈“锅底”型分布,路基表面的膨胀变量呈“V”型分布,地基表面的相对膨胀量随路基填高的增加而呈线性递减。通过对比不同路基填高的相对膨胀量表明,地基表面的相对膨胀量均大于路基表面的相对膨胀量,地基表面的膨胀变形沿路基本体呈衰减变化。在试验成果的基础上,初步提出以路基表面膨胀变形为0作为控制标准确定路基临界填高的设计思路。现场试验的设计原则与实施方法也可为今后研究铁路路基下膨胀土地基胀缩特性提供参考。     

砂石粒径对改良膨胀土的影响研究

为研究砂石改良膨胀土工程特性随砂石粒径的变化规律,通过直剪试验、收缩试验、膨胀力试验、无荷膨胀率试验,分析了膨胀土抗剪强度、胀缩特性与砂石掺量、砂石粒径的关系。试验结果表明:随着砂石掺量增加,膨胀土的抗剪强度有所提高,内摩擦角增大,黏聚力先增大后减小,膨胀土的胀缩特性逐渐改善,相同掺量下,掺砂石的粒径越大,膨胀土的黏聚力和内摩擦角越大,胀缩特性改善效果越明显,掺入砂石粒径越大,胀缩特性得到改善并趋于稳定的砂石掺量越小,最优砂石掺量逐渐减小。建议不同粒径砂石改良膨胀土的最优掺量分别为:风化细砂40%,风化中砂30%,碎石25%。掺大粒径的砂石改良膨胀土更加经济有效。     

隧道膨胀性围岩蠕变特性分析及参数反演

为研究隧道膨胀性围岩蠕变参数及其蠕变特性,结合龙泉山1号隧道围岩变形监测资料和相关试验,利用BP神经网络联合有限差分软件FLAC3D的方法,选取Burgers粘弹性模型与Mohr-Coulomb屈服准则串联形成的修正Burgers模型为膨胀性围岩的蠕变本构模型,以隧道典型断面的拱顶沉降监测数据为基础信息,反演岩体的蠕变参数。利用所得参数进行正演计算,结果表明,用于反演和未用于反演断面的拱顶沉降计算值与监测数据在量值上相当,变形趋势也基本相同。因此,文中所述方法可以获得较为合理的膨胀性围岩蠕变参数,并较好地弥补室内试验的不足,进而为今后类似工程提供理论依据及指导。     

压实膨胀土膨胀特性的试验研究

研究南水北调东线江苏段沿线压实膨胀土的膨胀变形特性,得到了压实膨胀土的无荷膨胀率与初始含水率之间呈线性关系以及压实膨胀土发生膨胀变形的上限含水率,得到压实膨胀土的有荷膨胀率与上覆荷载之间呈半对数关系。在实际工程中,根据实际含水率与上覆荷载,可预测土体可能发生的膨胀变形量。     

干湿循环过程中膨胀土的胀缩变形特征

为了了解干湿循环过程中膨胀土的胀缩变形特征,分别开展了两组干湿循环试验。在控制吸力干湿循环试验中,吸力控制范围为 0.4 ～ 262 MPa ,采用了两种吸力控制方法,分别为渗析法（吸力＜ 4 MPa ）和蒸汽平衡法（吸力＞ 4 MPa ）,当每一级吸力达到平衡时,测量试样对应的含水率和体积;在常规干湿循环试验中, 采取了两种干缩路径,分别为全干燥和部分干燥,并测量试样在每次干湿循环过程中的轴向变形及循环结束后的含水率。结果表明： 在脱湿和吸湿过程中,试样孔隙比随吸力变化可分 3 个典型阶段：大幅变化阶段（ 0.4 ～ 9 MPa ）、过渡阶段（ 9 ～ 82 MPa ）和平缓阶段（ 82 ～ 262 MPa ）; 当吸力大于 113 MPa 时,试样的胀缩变形基本可逆,而当吸力小于 113 MPa 时,试样的胀缩变形 表现出明显的不可逆性,且不可逆程度随吸力的减小而增加。试样在常规干湿循环过程中的胀缩变形随循环次数的增加逐渐趋于稳定;胀缩特征受干缩路径的影响非常明显,全干缩路径中测得的膨胀率高于部分干缩路径,膨胀速率随干湿循环次数的增加而增加;试样在干湿循环过程中的膨胀率大小在一定程度上取决于吸湿能力。     

南水北调中线膨胀岩膨胀特性研究

对南水北调中线强膨胀岩重塑样进行了膨胀率试验,分析吸湿条件下膨胀岩膨胀变形规律。通过控制应变的广义膨胀力试验,研究了广义膨胀力的影响因素,并推导出广义膨胀力经验公式。膨胀率试验表明,邯郸强膨胀岩的膨胀率与干密度线性正相关,与初始含水率线性负相关。广义膨胀力试验表明：广义膨胀力与干密度和含水率线性相关,随干密度增加、初始含水率降低而增加,反之减小;边界约束对于广义膨胀力的影响显著,膨胀应变的略微增加,广义膨胀力大大降低。     

干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特性研究

为了研究干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特征,利用自主设计的黄土增减湿过程模拟装置,制备了初始含水率为10 %,干密度分别为1.45、1.55、1.65 g/cm³的土柱,首先将其浸水饱和,然后在自然条件下干燥收缩至初始状态,如此进行3次反复干湿循环试验。结果表明:浸水直至土体饱和过程中,土体会持续膨胀,膨胀应变ε随时间呈三段式增长现象;自然蒸发减湿过程中,土体体积随时间逐渐减小。干湿循环过程中,吸力随时间变化经历微弱变化期-急速变化期-平稳期3个阶段,且与土体胀缩应变呈对应关系。通过整理试验数据分别得到了土体浸水膨胀阶段应变ε和收缩阶段孔隙比与基质吸力的拟合关系,能够很好的表征压实黄土的胀缩变形特性。     

苏丹膨胀土地区变电站地基处理措施

结合苏丹的气候及地质条件,分析了苏丹地区膨胀土的工程特性和危害,给出了塑性指数、体积变化、膨胀压力和膨胀潜势的关系及膨胀土的主要物理力学性质指标的统计结果.结合苏丹地区的工程实例,详细介绍了该地区膨胀土处理的设计和施工措施.实践表明,这些措施取得良好的效果,处理后的地基满足强度、变形、动力稳定、透水性及特殊土地基稳定性的要求.     

菱苦土改性膨胀土工程性质的试验研究

通过对南京地区膨胀土的室内物理力学性质、石灰改性的系列分析,确定了膨胀土的等级、改性后土的胀缩性、强度与剂量的关系及掺入石灰的最佳配比,为膨胀土性质的进一步研究奠定了基础。