黄土沟壑高填方工后地下水与土体含水率变化研究

近年山区城市通过高填方工程扩展城市空间的实例越来越多,关于填方后地下水位的变化一直备受关注。以陕西某高填方工程为依托,对填方场地工后15个月里地下水位、填筑土体含水率的变化进行了持续的监测。监测结果表明填方后主沟下游地下水位上升幅度明显大于两侧支沟达到1.3 m。主沟下游位置地下15 m以下的深层填土含水率随着深度递增。黄土沟壑高填方工程中主沟位置的地下水排导措施应进一步加强,防止地下水位持续上升,主沟下游位置进行工程建设时应考虑深层填土含水率增加带来的不利影响。     

冻结速率对Q2黄土性状影响的试验研究

 对不同含水量洛川Q2黄土开展不同冻结速率条件下土样结构细观分析及室内直剪试验。结果表明：(1) 含水量较低时,随着冻结速率的提高,土样低密度区统计频率有所增加,中密度区统计频率几乎无变化,高密度区统计频率稍有减小,冻结速率对土样各密度区影响不大;黄土样含水量较高时,冻结速率对低密度区影响较大,对高密度区影响较小,含水量越大,这种影响也越大。(2) 冻结速率较慢时,水分冻胀作用对黄土的性状影响不明显。当冻结速率较快时,黄土体内的水分来不及迁移到冻结锋面就冻结,在黄土体内冻胀;当冻结冰的体积大于其在黄土体内的自由膨胀空间体积时,黄土体体积稍有增加,黄土密度和黏聚力减小;含水量越大,体积增加越大,土体密度及黏聚力减小程度也越大。冻胀力使得黄土内大孔隙所占的比例有所下降,土颗粒间的接触点增多,从而使得土体内摩擦角增大。冻结速率越快,含水量越大,土体内摩擦角的增加量也越大。     

黄土边坡剥落病害的发育特征及其发育程度评价

黄土边坡剥落病害影响黄土边坡的坡面稳定及环保美观.以黄延高速公路黄土路堑边坡剥落病害为背景,采用现场调查结合理论分析的方法,研究了黄土边坡剥落病害的发育特征;将发育特征与可拓工程方法相结合,实现了黄土边坡剥落病害发育程度的评价.研究结果表明:(1)黄土中节理裂隙分布密度大于6条·m-1时,极易发生剥落,小于2条·m-1时,基本不发生剥落.黏粒含量大于15%时,剥落病害越易发生,小于5%时,不易发生剥落.黄土边坡开挖量越大、剥落产生的厚度越大.黄土边坡坡体节理裂隙促使剥落病害的发生.当黄土边坡单级坡高大于10m、坡度大于60°时,容易出现重力型剥落病害;而单极坡高小于4m、坡度小于50°时,边坡坡面很少出现剥落病害.(2)针对影响黄土边坡剥落病害发育因素的复杂性和模糊性,重视实践中的经验,将可拓工程方法与黄土边坡剥落发育程度评价相结合,提出了黄土边坡剥落发育程度的物元关联函数及物元关联度的计算方法.建立了适合可拓学理论的黄土边坡剥落发育程度的分类标准,实现了定性与定量评价结合.     

冻融循环对高含水量黄土压缩变形特性的影响

为了研究不同冻融循环次数下含水量变化对季节性冻土地区高含水量黄土压缩变形特性的影响,以山西阳曲地区高含水量黄土为研究对象,分别进行不同含水率、冻融循环次数的侧限压缩试验,并引入压缩变形系数来表达黄土的压缩变形特性。研究表明,当含水率达到22%时,未经冻融土样表现出明显的湿软特性,随着冻融循环次数的增加,土样的湿软特性逐渐加剧,且冻融循环次数5次之前土样的压缩变形较大;随着含水率的逐级增加,存在一个含水率阈值,使得冻融循环作用对土样的压缩变形特性将产生显著的影响;并通过割线模量法对该黄土压缩变形过程中的应力应变关系进行分析,得出拟合结果。     

冻融循环和围压对岩石物理力学性质影响的试验研究

对饱和红砂岩进行开放系统下的冻融循环试验,记录红砂岩的冻融劣化过程及破坏特征;当试样经历0,5,10,20,40次冻融循环后,分别进行4种设定围压下的力学特性试验,分析了冻融循环和围压对岩石物理力学性质的影响规律。研究表明:红砂岩的冻融劣化模式主要为颗粒剥落、龟裂、脱落及断裂模式。随着冻融循环的进行,岩样的质量和密度呈现先增后减的趋势,而纵波波速持续减小;随着冻融循环次数和围压的增加,岩石的压缩性不断增强,峰值应变逐渐增大,塑性屈服段渐趋明显,残余强度降低速率减慢,破坏形式由脆性转化为延性;而弹性模量、抗压强度及残余强度随着围压的增大不断增大,随着冻融循环次数的增大明显减小。岩石的细观结构经历损伤的非线性演化,显现出宏观力学特性的变化。     

黄土挖填方场地中桩筏基础受力变形状态研究

利用自制模型箱,以延安新区黄土挖填方场地中的桩筏基础为原型,开展了相似比为1∶5的模型试验.通过上部加载模拟上部结构荷载,对桩体纵筋、筏板表面的应变数据以及桩间土体的土压力数据进行采集分析.试验结果表明,随着上部荷载的增大,地基的不均匀沉降导致了基础产生向填方区的偏转,桩体发生明显的弯曲变形,不同部位桩体的应力集中位置以及桩-土相互作用状态有明显区别.在模型试验的基础上探讨了挖填结合地基上桩-土-筏共同作用的计算式.基础设计时应避免桩体全段位于填方地基中,基桩底部应深入稳定原始土体,并通过对填方地基的预处理提高桩周土体的摩擦力,同时应考虑各桩轴向应变数值以及峰值位置的差异,有针对性地考虑桩体的承载能力.     

考虑多地层相变的地铁联络通道三维冻结温度场数值模拟

地铁联络通道冻结法施工地层一般为多地层,各地层相变潜热具有差异性,尤其是富水卵砾石层差异较大,目前分析普遍考虑单一地层或极少数地层相变潜热,难以反映真实情况。依托南宁地铁联络通道冻结法施工工程,建立三维瞬态导热模型,并考虑多地层相变潜热,对联络通道的冻结温度场进行探究。结果表明,积极冻结约20 d,冻结圆柱逐渐增加并开始交圈;冻结43.22 d后,冻结帷幕的平均温度下降至-10℃以下。现场温度实测值与数值模拟结果温降趋势基本一致,与模型试验相差较远。     

初始含水率对膨胀性古土壤力学性能的影响

作为一种特殊土,膨胀性土的力学及膨胀特性与水分变化关系密切,对工程项目危害较大。为了明确含水率变化时膨胀性土的劣化程度及膨胀力释放规律,依托早胜三号隧道工程,对不同初始含水率的原状试样分别进行了直剪、无荷膨胀率、膨胀力试验。结果表明甘肃庆阳地区深埋膨胀性古土壤具有如下特征:初始含水率与抗剪强度指标符合指数函数规律且呈负相关,黏聚力对水分变化更敏感;不同初始含水率时膨胀率随时间变化曲线均可分为快速上升、缓慢上升、平稳阶段;当土样含水率超过18%后,膨胀力基本完全释放,不再随含水率发生变化;受扰动影响,相同含水率时重塑土表现出远高于原状土的膨胀力,最大达到原状土4倍。     

大尺寸富水卵砾石样冻结状态下的力学特性

为了探究大尺寸富水卵砾石样冻结状态下单轴抗压强度与冻结温度的关系,以南宁市地铁1号线民族大学—青川站区间联络通道富水卵砾石样为研究对象,自研大尺寸模具制备试样,通过GCTS试验平台对试样进行单轴抗压试验,探究试样强度与冻结温度的相互作用关系。试验结果表明:试样抗压强度随着冻结温度的降低不断增加,试样承载能力不断增强,由2.18 MPa增长到3.1 MPa,试验轴应变随着冻结温度的降低不断减小;冻结状态下,卵砾石试样强度主要受冰的强度、冰卵砾石连接强度以及试样中未冻水含量的影响,在一定范围内,降低冻结温度冰强度增强、冰卵砾石连接强度增强、未冻水含量减小,黏聚力提高,内摩擦角略微增大,造成卵砾石试样随着冻结温度的降低强度不断增强;卵砾石试样达到最大抗压强度时轴应变随着冻结温度的降低不断减小,由7.4%降低到3.2%,表明试样随着冻结温度的降低,脆性增强延性减弱,试样破坏趋向于脆性破坏。     

综合管廊穿越黄土挖填方场地受力变形状态研究

以黄土高填方场地中的现浇综合管廊为原型,通过物理模型试验研究综合管廊在黄土挖填结合部位的受力与变形状态。采用石膏与铝棒材料制作1∶20的缩尺综合管廊模型,并模拟出黄土填方场地中挖填结合部位的阶梯状接坡结构。通过特制的沉降装置模拟填方场地工后沉降的发展,全程监测综合管廊的竖向变形、纵筋应变以及地基土压力变化。揭示了综合管廊在填方场地工后沉降发展过程中的受力规律与变形破坏特征。试验结果表明,随着填方区土体沉降量的增大,综合管廊与底部土体接触状态变化是导致综合管廊在挖填结合区内侧壁拉-剪裂缝的重要原因,并且综合管廊剧烈变形的范围由挖填结合区向填方区有明显的扩展。研究成果可为实际工程中综合管廊的设计和变形控制提供参考。