卵石堆积层力学特性及隧道施工方法对比

为研究卵石堆积层的力学特性及卵石堆积层下隧道的施工方法,依托渭源至武都高速公路卵石堆积地层隧道——白水川隧道,围绕卵石堆积层隧道中矿山法施工的一些关键问题,首先,通过三轴压缩数值试验,得到了卵石堆积层的力学特性,其次,通过对台阶法及双侧壁导坑法进行比选研究,最终得到了适合于卵石堆积层下的隧道施工方法,为卵石堆积层隧道的...     

钙质砂剪切特性试验研究

 对取自南沙群岛永暑礁附近海域的钙质砂进行了不同围压下的三轴排水剪切试验,试验结果表明,钙质砂在三轴剪切试验中的应力–应变关系随围压而发生变化,在低压时与普通陆源砂相近,而在中、高围压时表现出陆源砂高围压时的力学性质。在剪切过程中由于颗粒破碎导致封闭的内孔隙释放,体积应变要比石英砂大得多,剪切过程中发生的变形几乎全为不可恢复的塑性变形,其剪胀性与峰值应力比与围压密切相关,峰值应力比与剪胀性随着围压的升高而下降。     

预压脆性岩石动态宏细观力学模型研究

预压应力脆性岩石动力特性研究,对深部地下工程围岩变形评价有重要实践意义。细观裂纹扩展严重影响预压脆性岩石动态力学行为。基于细观裂纹扩展与应力关系模型、裂纹速率与动态断裂韧度模型、裂纹速率与应变率关系模型及应变率与应变关系模型,提出了一种考虑预压轴向应力及围压的脆性岩石承受动态荷载作用下的宏细观力学模型。其中裂纹速率与应变率关系模型是通过对应变相关的裂纹长度求解时间导数获得。应变率与应变关系模型描述了预压岩石动态荷载导致的应变率随应变演化曲线。研究了不同预压轴向应力及应变率影响下的脆性岩石应力-应变关系曲线,并利用试验结果验证了模型的合理性。讨论了围压、初始裂纹尺寸、初始裂纹角度、及初始裂纹摩擦系数对预压应力岩石的动态应力应变关系、预压裂纹长度、预压轴向应变、及动态峰值强度的影响。主要研究结果：预压应力越小、围压越大、初始裂纹面尺寸越小或初始裂纹摩擦系数越大,则预压轴向应变及裂纹长度越小,且预压岩石动态强度越大。     

废轮胎颗粒-砂混合物双轴压缩力学特性细观机理研究

轮胎颗粒-砂混合物(简称橡胶砂)是一种典型的二元散体混合材料,关于其细观变形机制的研究还很少。基于颗粒流理论和PFC^2D程序,建立橡胶砂的双轴压缩试验数值模型。通过与室内橡胶砂三轴CD剪切试验的对照,标定橡胶颗粒和砂颗粒细观参数。以砂的体积百分比为配比参数,分析不同配比橡胶砂的偏应力-轴向应变曲线,基于对混合物试样颗粒旋转、力链结构和能量耗散规律的讨论,研究橡胶砂的细观变形机理。结果表明:1)橡胶砂的细观变形机制可归结为具有良好变形能力的橡胶颗粒对砂颗粒的粒间相对错动、翻滚等位移的延缓和抑制作用;2)当橡胶颗粒体积含量在30%~40%之间时,橡胶砂的强力链随着应变的增大而持续增大,其受荷-变形能力关系最为稳定,是橡胶砂的最佳配比。同时,本文对橡胶砂力学特性的参数敏感性研究表明,砂细观泊松比、细观剪切模量、颗粒摩擦系数对橡胶砂应力-应变特性的影响程度大小依次增大,但随着橡胶颗粒含量的增加,三个参数的影响程度均降低。     

饱和砂卵石土液化特性的试验研究

通过动三轴试验,对饱和砂卵石土在循环荷载下的液化特性进行了系统研究.在饱和砂卵石土的振动时程曲线分析基础上,得到饱和砂卵石土的动应力幅值随振动时间推移有衰减且衰减速率逐渐增大的规律特性;依据孔压演化理论,结合试验结果,对饱和砂卵石土的液化规律进行了系统分析,归纳出砂卵石土发生液化时含水量限制条件,与液化状态中的土样动应变状态的规律.此结论可为基础工程等土工构筑物抗液化措施提供参考.     

砂卵石土在动荷载作用下的阻尼比研究

通过对砂卵石土的室内动三轴试验,对饱和砂卵石土的阻尼比动力参数进行深入的研究。主要分析不同围压、不同固结比和不同振动频率对砂卵石土阻尼比影响的变化规律。试验结果表明,动应变对阻尼比有显著影响,阻尼比随着动应变的增大而增大,但随着围压或固结比的增加而减小,同时,阻尼比具有随振动频率的增大而减小的变化规律。     

不同应力路径下钙质砂力学特性的排水三轴试验研究

钙质砂的力学性质既有强度低、易破碎的特点,又有应力路径依附性的特性.为了研究不同应力路径对钙质砂的颗粒破碎和力学性质的影响,对不同固结压力的钙质砂进行了5种应力路径下的排水三轴压缩试验.结果表明:不同应力路径对钙质砂的应力–应变关系、抗剪强度和颗粒破碎特性有较大的影响.相同固结压力下,等轴向应力试验的剪胀现象最为明显,...     

砂卵石土动强度的试验研究

通过对砂卵石土室内动三轴试验,对饱和砂卵石土的动力特性进行了较为深入地研究。主要分析不同围压、不同固结比和不同振动频率对砂卵石土的动荷载影响的变化规律。试验结果表明,砂卵石土呈现出动弹性模量随动应变的增大而非线性地降低,动荷载频率对动弹性模量影响很小,动弹性模量随着固结比的增大而显著增大的规律。同时,砂卵石土的阻尼比具有随动应变增大而增大,随着围压或固结比的增加而减小的变化规律。     

砂卵石土静力特性研究

通过砂卵石土的直剪压缩试验,对试验过程及试验结果进行了深入分析,探讨了非饱和、饱和砂卵石土的强度与变形影响因素,并建立了砂卵石土的抗剪强度与压应力之间的计算公式。     

砾石含量对成都粘土力学特性的影响

通过三轴剪切试验,研究分析含砾成都粘土的力学特性。主要进行成都粘土与砾石不同配比的混合土三轴剪切试验,按照砾石含量的质量百分数进行分组。进行了四种围压(50kPa、100kPa、200kPa和400kPa)作用时的固结排水与固结不排水试验,并得出如下结论:①低围压时(σ1-σ3)随砾石含量的增加而提高;高围压时,20%试样(σ1-σ3)最低,依次是0%试样、40%试样;②随砾石含量的增加,割线刚度有所提高;③CD试验中,试样未出现体胀现象,40%试样体缩量较小;CU试验中,未出现孔隙水压力减小趋势,40%试样孔隙水压力值较高。     

砂卵石层上大直径扩底墩荷载传递性状研究

本文根据同一场地砂卵石层上一组摩擦桩、一组深层载荷和两组扩底墩的竖向承载力静载试验 ,分析了埋深 6 2 0～ 6 75m的扩底短墩的荷载传递性状。结果表明 ,可用直接试验法和间接试验法确定扩底墩的承载力 ;扩底墩的极限承载力以端阻力为主 ,占 85 %～ 95 %;墩端阻力充分发挥时的墩顶沉降远远大于侧摩阻力已充分发挥的墩顶沉降。     

含水量对级配碎石基层动态力学性能的影响

采用改进型动三轴仪研究了含水量对级配碎石排水基层动态力学性能的影响,建立了回弹模型以表征级配碎石排水基层在重复荷载作用下的动态力学特性.结果表明:动三轴试验较好地模拟了级配碎石排水基层的实际受力状态;Uzan模型考虑了材料的剪切性能,κ-θ模型更好地反映了级配碎石的非线性材料属性;含水量对回弹模型中级配碎石排水基层回归系数的影响规律不同.进而影响其动态回弹模量,当含水量比最佳含水量稍低时级配碎石排水基层回弹模量较大,其动态回弹模量随含水量增加而逐渐减小;为了提高级配碎石排水基层的密实性,应严格控制施工级配和含水量,小于0.075 mm的粉尘含量宜控制在5%～7%之间.     

砂卵石-砂土复合试样大三轴数值试验及验证

基于北京地下直径线典型砂卵石地层试样的大型三轴排水试验结果,利用通用有限元软件ABAQUS采用Mohr-Coulomb本构模型对复合土样三轴试验的破坏过程进行了数值模拟,基本上再现了土样三轴试验的偏应力-应变关系,说明数值计算能够有效地模拟土样的三轴试验。在此基础上,通过不同砂层厚度试样的数值试验,探究了砂层对复合试样强度和破坏规律的影响。计算结果表明:试验围压,试样中砂土的位置及厚度对于砂卵石-砂土试样的强度及破坏模式有显著的影响。     

砂卵石地层冻结法施工融沉效应研究

本文针对富水砂卵石地层联络通道应用冻结法进行施工时的融沉特性进行研究,在数值模拟软件ANSYS中采用间接法进行热力耦合计算,模拟地铁联络通道冻结法施工的全过程,探讨富水砂卵石地层融沉阶段地表变形、双线隧道管片及联络通道结构的变形与受力特性,为实际工程施工提供有效的参考与建议。结果表明:随着砂卵石地层的逐渐解冻,地表沉降呈逐渐增大的趋势,但砂卵石地层的融沉效应小,融沉变形仅有1.85 mm;管片和联络通道结构的沉降变形值随砂卵石地层的解冻逐渐增大,在此过程中管片和联络通道结构的拉应力减小,压应力增大;实际施工中,应该重点监测管片结构在与联络通道结构连接处顶部的沉降变形、底部的受压情况以及联络通道结构底板处的沉降变形和受压情况。     

含水率对泥质白云岩力学特性影响的试验研究

水-岩相互作用,将对岩质边坡和路基的稳定发生严重的影响,分析不同含水率情况下泥质白云岩的变形特性和强度变化规律,可以为水-岩相互作用地层中的工程设计、施工和运营提供参考。本文根据干燥状态下泥质白云岩纵波波速波动范围对岩样进行分组,并对岩样进行含水率配制,将不同含水率岩样进行单轴压缩试验。试验结果表明:随着含水率的增加,泥质白云岩的单轴抗压强度和弹性模量呈下降趋势,而泊松比呈上升趋势;岩样干燥状态下纵波波速越大,岩样越密实,单轴抗压强度和弹性模量越大;岩样含水率越小,对单轴抗压强度和弹性模量的影响程度越小;采用纵波波速对岩样进行分组,可以减小试验数据的离散性,增加试验结果的规律性和可靠性。     

沈阳富水砂卵石地层泥水盾构适应性研究

在砂卵石地层中地铁盾构掘进普遍面临着盾构载荷过大、刀盘刀具磨损严重、开挖面易失稳以及掘进速度缓慢等实际施工问题。为提高盾构在此类地层中的适应性,应选择合适的盾构类型,合理配置盾构设备并使施工参数之间有较好的匹配性,以保障盾构施工顺利高效进行。以沈阳地铁10号线11标砂卵石地层盾构区间为依托,通过对泥水盾构在此类地层掘进的适应性问题进行分析总结,提出了针对性的掘进参数匹配方案、泥浆配比建议以及刀盘刀具配置要求。相关结论可为今后类似地层条件下的泥水盾构施工提供较为全面的参考。     

高温高压下盐岩基本力学性质研究

采用MTS材料特性试验机针对高温高压下盐岩的力学性质进行了三轴压缩试验研究,通过不同温度、围压下的三轴应力应变曲线,分析了温度、围压对盐岩弹性模量和屈服应力的影响以及高温高压下盐岩的破坏特点。结果表明:盐岩即使经历很大变形其应力应变曲线也不会表现出峰值。而温度升高对盐岩力学性质起到劣化作用。盐岩的屈服应力随温度升高而逐渐降低,但其弹性模量却随着温度升高而显著增大。在≥86 ℃时应该存在一个门槛温度,超过这个门槛温度使得弹性模量随温度升高而逐渐降低。围压对盐岩的初始屈服面影响较小,而温度则影响明显。盐岩试验后发生了很大变形,从标准的圆柱体被压成了鼓状,但是仍然没有发生破坏。     

注浆裂隙砂质泥岩力学特性和破坏模式研究

为研究含注浆裂隙砂质泥岩试件的力学特性和破坏模式,对类岩石材料制作的裂隙试件进行试验.结果 表明:①注浆试件应力-应变曲线峰后"台阶式"下跌现象不及开放型裂隙试件明显,且已不存在水平延伸式缓慢下跌的现象.②注浆的峰值强度、弹性模量峰值应变最高增长率分别达到36.76％、11.41％、12.71％.③裂隙倾角,裂隙数量越...     

砂卵层深基坑开挖对紧邻建筑物沉降变形影响实例分析

为了研究成都地区砂卵石地层条件下深基坑开挖对周边紧邻建筑物沉降变形的影响,基于成都典型深基坑工程实例,对深基坑开挖过程中紧邻建筑物沉降实测数据进行了分析研究。实测结果表明:砂卵石地层条件下深基坑开挖可能会使紧邻建筑物底部被抬起;距离基坑远近是影响周边建筑物沉降的重要因素;基坑周边建筑物沉降过程具有明显的时效性,由此得出的研究结果,对合理的基坑支护设计具有现实指导意义。