隧道断层泥注浆加固机理模型试验研究

 为研究永莲隧道断层泥注浆加固机制,设计一套由注浆工艺模块、被注介质模块和信息采集模块构成的断层泥注浆加固试验系统,开展断层泥注浆加固体单轴压缩试验、典型浆–岩界面特征试验和扫描电镜(SEM)试验。结论如下：注浆后断层泥单轴抗压强度可提升181%～2 535%,加固体呈现浆脉开裂→界面附近土体破坏→整体破坏特征,断层泥以骨架式加固模式为主,注浆压力是提升加固效果的主控因素;注浆后浆–岩界面黏聚力可提升93%～274%,分析不同注浆压力、材料和初始干密度对浆–岩界面强度的影响,相比双液浆,单液浆可使界面黏聚力提升幅度增加125%～148%;注浆后断层泥由絮状结构转化为密实整体结构,浆–岩界面是具有一定厚度的不规则结构体,由胶结面、渗透过渡区及微劈裂过渡区构成,界面附近存在物理力学特征突变区,定义了浆–岩界面的直接及间接加固模式。试验结论对于注浆加固理论的认知和注浆工程的应用有一定的指导作用。     

混合梁结合部受力机理模型试验研究

为揭示混合梁结合部的承载性能、破坏形态和受力机理,以主跨为818m的九江长江公路大桥为研究背景,选取混合梁压剪式结合部典型格室,并设计进行比较的承剪式结合部格室,开展了两个缩尺比为1∶2的结合部局部模型承载性能试验,测试了钢与混凝土的应变及相对滑移。研究结果表明:压剪式结合部承载能力是承剪式的两倍;压剪式结合部承压板传力约占总轴力的62.5%,承压板传力减小了钢格室应力,限制了钢-混凝土间相对滑移,降低了连接件传力比例,使结合部受力更合理。     

隧道气囊在外压作用下的变形特性及试验验证

在隧道的建设和运营中,地下水渗漏、突发洪水及有害气体等会对隧道及周围环境造成严重危害,故需快速高效的临时性装置进行阻隔。提出采用大直径气囊将隧道阻隔分区,其原理是通过增大内压使气囊与隧道壁贴合,利用气囊与隧道壁之间的摩阻力来抵抗外部压力,将流体阻隔在气囊一端,避免灾害扩大。充灌气囊属于膜结构,在抵挡外力时,薄膜的受力和变形直接影响气囊滑移失效的模式。结合气囊在隧道中的边界条件和受力条件进行分析,得出自初始状态至阻漏失效的整个过程中气囊形状和内压随外压变化的关系,得到气囊能够抵挡最大外压的计算公式,并确定气囊失效模式的类型,进而探究了气囊长径比和初始压力对形状和内压变化的影响。通过模型试验对理论公式进行验证,试验结果与理论分析有很好的一致性。     

岩锚吊车梁承载机理模型试验研究

水电站地下厂房岩锚吊车梁是一种先进的结构形式，已在我国水电工程建设中发挥了重要作用，并且还将会发挥越来越重要的作用。通过对现有岩锚吊车梁设计方法分析，指出其存在问题，并结合某大型水电站地下厂房岩锚吊车梁仿真材料模型试验研究成果，分析了设计和施工中值得注意的地方。     

双连拱隧道模型试验研究

结合某双连拱隧道实际工程,利用相似模型在Ⅱ、Ⅲ类围岩条件下,采用三导坑法、双导坑法和中导坑拓展法三种施工方法进行模型试验研究。得出：最大的周边径向位移发生于拱顶,其次为拱腰部位,径向位移收敛警戒值的范围不能超过10 mm；从洞室的失稳特征分析,衬砌最容易在隧道边墙及中墙与衬砌搭接处出现裂缝；通过模型试验得出了连拱隧道在Ⅲ类围岩中采用中导坑拓展法施工,对围岩扰动较小,有利于隧道稳定的结论。     

未打穿砂井复合地基承载机理模型试验研究

为探讨未打穿砂井复合地基处治软土时的承载机理与固结特性,基于相似理论设计并完成了未加固软土地基、单桩、三桩及七桩砂井复合地基模型载荷对比性试验,获得了地基的荷载-沉降曲线,以及单桩、三桩及七桩砂井复合地基中桩顶应力分担比及孔隙水压力随荷载的变化曲线。结果表明:砂井复合地基可显著改善软土地基的承载能力与沉降特性,其中单桩复合地基提高承载力可达到60%,且相比之下沉降最小,但存在群桩效应,如三桩和七桩砂井复合地基承载力分别约为单桩砂井复合地基承载力的73%和58%,故工程中应慎选井距。     

滑坡变形破坏机理和整治工程的模型试验研究

为分析某滑坡的变形破坏机理以及整治效果,选取了不同的模型材料来模拟相应的岩类,以相似比1∶200建立了滑坡的模型。通过地质力学模型试验,模拟并研究了不同工况下滑坡体位移、抗滑桩和锚杆的受力状态随试验步骤的变化,根据试验结果对滑坡变形与破坏机理进行了分析,比较了2种加固设计参数下的整治效果并进行优化。该成果可为该类滑坡的机理研究和有效整治提供科学依据。     

基于透明土技术土岩边坡滑移机理的模型试验研究

随着工程技术的飞速发展,土岩边坡滑移机理的研究具有重要的意义和工程应用价值。通过透明土模型试验研究坡顶荷载作用下土岩界面接触滑移机理和规律,实现了土岩边坡内部滑移变形的可视化。考虑了岩体Barton节理粗糙度系数、坡体角度和坡体高度等因素对土岩边坡稳定性的影响。利用粒子图像测速(PIV)和激光散斑技术,获得了土岩边坡在坡顶荷载作用下内部变形的特征。试验分析表明,土岩边坡的滑动可分为3个阶段:初始阶段、匀速阶段和加速阶段;在土岩边坡滑移过程中减小岩体Barton节理粗糙度系数、增大坡体高度、增大坡趾角度将引起边坡土体内部较大的位移,进而引发土岩边坡的失稳。采用双排抗滑桩的边坡防护措施后,有效地延缓边坡土体内部位移的发展,提高土岩边坡的稳定性。文中研究成果为揭示土岩边坡滑移机理及其工程防护的有效性提供了重要的理论依据,通过跟踪透明土颗粒的运动轨迹实现土体内部变形可视化的土岩边坡滑移提供了试验依据。     

破碎炭质板岩隧道大变形机理模型试验研究

西南地区隧道开挖过程中经常出现大变形的危害,以破碎炭质板岩隧道的变形情况尤为严重。以某新建隧道出现的大变形情况为主要研究内容,通过对隧道变形的规律及特征进行分析,初步确定了隧道变形的主要因素,通过室内模型试验,对地应力的大小及围岩特性进行模拟,得到了不同因素下隧道的变形特征。试验结果表明,地应力对变形的分布规律有一定的影响,但是开挖后应力释放引起的炭质板岩强度劣化及扩容是形成隧道大变形的主因。通过岩样的X射线衍射（以下简称XRD）成分测定分析,得到了该隧道大变形的变形机理,由此提出了隧道大变形的主要措施,供相关隧道的设计及施工参考。     

气体管道泄漏模型的研究进展

分析了研究气体管道泄漏模型对于管道泄漏事故后果评价和事故处理的重要意义,讨论了现有的3种泄漏模型的计算方法及适用范围。     

大跨度小净距公路隧道模型试验研究

针对国内新近出现的低跨比双洞八车道,依托相关实际工程,进行了室内模型试验和必要的数值模拟分析。主要研究了该类隧道近接时衬砌内力,洞周位移,接触压力随净距(净距分别为0.15D、0.3D、0.4D、0.6D、0.7D、0.9D、1D、1.2D)的变化规律,并且结合FLAC3D进行数值模拟计算,与试验得到的各测点受力大小进行对比,阐述了规律形成的原因。分析了隧道净距改变对低高跨比双洞八车道衬砌结构和围岩的破坏特征影响,得到各测点内力、位移随净距变化的相关结论。     

螺旋扭状钢筋几何形态及轴向拉伸性能的研究

分析了螺旋扭状钢筋表面几何特征,论述了螺旋扭状钢筋在轴向拉伸过程中的力学行为及破坏机理,讨论了不同夹持方式对测试结果有效性及准确性的影响.针对螺旋扭状钢筋易在夹具附近发生脆性断裂的特点,提出了合理的测试方式并进行了实验验证.     

仿真介质扩孔锚承载性状模型试验研究

通过混凝土、水泥砂浆以及不同侧限条件密砂仿真岩土材料介质室内模型试验,模拟分析不同类型岩土实体内不同尺寸扩大头锚杆的抗拔性能,探讨了扩大头锚杆的承载机理与破坏模式,研究结果表明岩土体强度与约束条件对扩孔锚极限抗拔力与承载性状影响显著,扩孔锚扩大头直径合理取值范围为1.5≤D/d≤3.0,扩大头长度对扩孔锚承载力的影响可以忽略不计,其设计参数只要满足扩大头抵抗剪切破坏的能力要求即可。同时基于研究成果提出了对扩孔锚设计与施工有实际参考价值的相关建议。     

软土地区小型预制桩承载特性模型试验研究

通过模拟软土地区小型预制桩原型桩基础的受荷情况,利用相似原理,自主设计一套室内管桩模型试验方案,包括单桩和群桩的水平静载试验、竖向抗拔静载试验以及竖向受压静载试验,对不同荷载下小型预制管桩的水平及竖向承载力特性进行缩尺模型试验研究。结果表明:2×2群桩水平效率系数为0.75,抗拔效率系数为0.66,抗压效率系数为1.12,3×3群桩水平效率系数为0.52,抗拔效率系数为0.62,抗压效率系数为1.06。试验所得群桩效率系数与按照规范计算所得理论值大体一致但都略大于理论值,说明现行桩基规范的群桩效应综合系数法计算群桩效率系数是可行的,但若采用规范表取值则较为保守。该模型试验研究对软土地区小型预制管桩工程设计和应用提供了一定的参考依据。     

扩体锚杆承载特性的模型试验研究

面对许多规模宏大、技术难度与风险程度高的岩土工程,与普通土层锚杆相比,扩体锚杆能够提供更大的承载能力并解决复杂工程问题。利用自行研制的自动化锚杆载荷仪,分别进行了拉力型与压力型扩体锚杆竖向力室内模型试验。试验结果表明,模型锚杆的破坏基本呈锥形,扩体段直径对破坏圆锥体的直径和极限承载力影响较大,扩体段长度对破坏锥体的直径和极限承载力影响较小,随扩体段直径的增大,模型锚杆的极限承载力增大幅度逐渐减缓,单位横截面积荷载提高比由正变负,随扩体段长度的增大,单位侧周面积荷载与单位扩体长度荷载提高比均为负值。两类锚杆的Q-s滞回曲线呈抛物线状,在相同对比条件下的弹性变形曲线十分相似,塑性变形曲线也基本一致,压力型扩体锚杆能更快的提供约束荷载。在工程实践中,对扩体锚杆的扩体段直径与长度以及上覆土层的厚度进行优化设计,有助于提高扩体锚杆的技术优势和经济效益。     

燃气泄漏与扩散模型的探讨

论述了城市燃气泄漏模型（小孔泄漏模型、管道泄漏模型、其他泄漏模型）和扩散模型（高斯模型和重气扩散模型）的主要内容及适用条件。     

供水管道漏损预测模型研究

根据某市供水管网漏损数据的大量统计,应用多元线性回归分析理论,通过供水管道漏损原因相关分析,对供水管道投入使用后产生漏损的初妈中时间进行了科学预测,建立了供水管道漏损预测模型,该方法为改变供水行业被动式的漏损管理模式,对管道漏损做到早预防、早解决提供了一个新的思路。