管涌型无黏性砾石土颗粒迁移试验研究

无黏性砾石土因广泛作为坝基土层和坝体填筑材料,其渗透稳定问题是关系到工程安全的关键因素之一。对管涌型无黏性砾石土开展渗透变形试验,并对试验后试样进行分层筛分试验,分析管涌现象过程中的颗粒迁移现象。研究结果丰富了管涌型无黏性砾石土关于土体内部颗粒迁移规律的研究。     

基于动态图像技术的南海钙质土颗粒形态特征研究

颗粒形态是一项重要的细观指标，影响着粒状土的物理力学性质。钙质土因为其特殊的生物成因，有着复杂的颗粒形态。为了研究其颗粒形态特征，采用PartAn 3D颗粒动态图像分析仪对粒径0.5～20 mm的南海钙质土颗粒开展形状测试，采用延伸率、扁平度、球形度、圆度、棱角度和凸度指标定量描述颗粒形态特征。结果显示：南海钙质土颗粒的延伸率、扁平度、球形度和圆度符合正态分布，而棱角度和凸度符合幂律分布；颗粒形状以块状居多，随着粒径的减小，钙质土颗粒变得更扁平，形状更规则；通过研究样本数量对颗粒形状量化结果的影响，建议采用形状指标的算术平均值量化单一粒组钙质土颗粒形状特征时，颗粒数目不少于600。最后，运用统计学中的主成分分析方法，得到一个综合考虑钙质土颗粒形状信息的新指标，建立了该指标与钙质土最大、最小孔隙比的关系。     

粗集料颗粒形态特征评价方法研究综述

粗集料的形态特征是沥青混合料路用性能的重要影响因素,笔者回顾了粗集料颗粒形态特征评价方法的研究进展。随着数字图像、图形采集与处理技术的发展,研究人员开发了基于单幅数字图像、基于多幅数字图像以及基于三维图形的粗集料颗粒形态特征的测试与分析方法,构建了一系列评价指标,这些指标对粗集料颗粒形态特征的刻画更加全面、细致。     

双护盾TBM施工法简述

介绍了TBM的发展及分类,阐述了双护盾TBM的组成及功能,重点论述了双护盾TBM的掘进施工,并对TBM出渣及材料运输、管片安装、豆砾石回填和灌浆等作了归纳,从而更好的推进TBM的发展。     

护盾式TBM施工隧洞豆砾石吹填过程模拟研究

豆砾石吹填是TBM施工中非常重要的一道工序,研究吹填过程对分析填充层质量和优化吹填工艺具有一定的工程应用价值。借助PFC在离散体研究方面的优势对豆砾石吹入过程进行多方案模拟,并进行豆砾石的受力运动分析,探究填充层内豆砾石的分布特征及其影响因素。结果表明:依次吹填管片环中部80°、上部160°、顶部180°(补吹)吹填孔,填充层呈4段分布,其中0°~45°和75°~135°区间,粒径不同的颗粒分层分布严重,大颗粒分别靠近管片侧和围岩侧,45°~75°区间存在局部颗粒分层分布现象,135°~180°区间存在吹填不密实的问题;分层分布现象受吹入豆砾石颗粒的粒径组合、表面摩擦系数、所受压力大小等因素的影响;通过改变吹填孔位置和新增吹填孔,控制各孔的填充范围,进而降低颗粒在该范围填充完成前受到的压力,再采用阶梯吹填法吹填,能显著缩小分层分布区且使颗粒分布更为规整。吹填孔的填充范围应控制在45°内,但顶部吹填孔易发生堵塞,不宜用做大量颗粒吹填,因此具体部位吹填孔的填充范围需进一步研究。此研究成果可为工程吹填方案设计提供一定的参考。     

卵砾石土抗剪强度指标原位直剪试验研究

现场大型原位直剪试验是测定卵砾石土强度指标的一种有效方法。通过对江南低山丘陵区典型卵砾石土4个试样的现场大型原位直剪试验,在获取卵砾石土抗剪强度指标的同时,还在试样剪切破坏后的破坏面上取样进行卵砾石土的颗粒粒径分析。试验结果表明:级配良好的卵砾石土原位直剪试验的剪切应力和剪切位移之间的关系曲线具有明显的峰值强度,并出现较稳定的残余强度;试验场地卵砾石土的黏聚力较低,而内摩擦角较高,卵砾石土的这种强度特性不同于一般的均质土体和碎裂岩体,与组成材料的性质、颗粒大小、粒径组成、粗糙程度、充填物的胶结程度和密实程度等因素有关。     

TBM隧道豆砾石-地层抗力系数计算方法研究

豆砾石回填与灌浆技术在护盾式TBM施工的隧道中获得了广泛应用,但是豆砾石填充层对地层抗力系数以及管片结构受力的影响有还有待研究。本文利用厚壁圆筒弹性应变理论和温克勒假设,首先建立轴对称条件下的豆砾石-地层抗力系数公式并对影响该公式的因素进行了分析。在此基础上,考虑了豆砾石填充层的非均匀分布,建立了非轴对称条件下的豆砾石-地层抗力系数公式。研究表明:(1)是否考虑豆砾石填充层的存在以及豆砾石填充层是否均匀分布对地层抗力系数具有重要影响;(2)不同岩性条件下,豆砾石填充层弹性模量均存在一临界值使豆砾石-地层抗力系数的性质发生突变;(3)豆砾石填充层厚度的增加则具有强化豆砾石-地层抗力系数性质的作用。     

颗粒形状对砂土抗剪强度及桩端阻力影响机制试验研究

 为研究颗粒形状对砂土的力学及变形性质的影响,以3种不同颗粒形状的均粒砂及相似材料“玻璃球”为研究对象,通过光学显微镜获取颗粒数字图像,借助图形处理系统获取颗粒单元体几何参数,定义构建2种不同层次的形状描述指标(球形度、磨圆度),并通过计算机辅助程序完成颗粒形状参数的量化。通过4种颗粒材料直剪试验,获得临界摩擦角、剪胀角及峰值摩擦角等强度指标,并分析其随颗粒形状参数的变化,通过饱和试样在不同密实度、不同离心加速度下的静力触探测试来模拟不同砂土地基上的中等圆形闭口桩静压贯入过程,并探讨桩端阻力随颗粒形状的变化关系。直剪试验结果表明：在矿物组分相同的情况下,砂土临界摩擦角随颗粒的磨圆度和规则性的增加呈线性减小,剪胀性随颗粒的不规则性的增大而增大,并可通过修正的Bolton公式来量化表述形状系数对于峰值摩擦角的作用。离心试验结果表明：静力触探锥端阻力可直接用于桩端阻力(qb)的估算,具有很好的可信度,砂颗粒形状越偏离标准球状,表面棱角度越突出,桩贯入所受阻力越大,桩端承载力越高。通过理论分析,提出一种迭代计算方法,并量化分析桩端阻力(qb)、相对密度(Dr)、应力水平(?v′)和颗粒形状(?)四者的相互作用关系,该方法计算结果与试验实测数据具有良好的吻合度。     

超径颗粒粒度效应对基底材料力学特性的影响

本文对“基底型”颗粒材料中超径颗粒含量、颗粒粒径、基底土干容重以及试验围压4个因素对其力学特性的影响进行了大量的室内三轴试验,获得了各影响因素的定量参数。通过对试验成果的分析,着重探讨了基底型颗粒材料中超径颗粒粒径和含量两个因素对其强度变形特性的影响规律及其力学机理,提出了用单位剪切线上的超径颗粒数目这一特征指标来综合反映超径颗粒尺寸和含量对基底材料强度特性的影响效应。并进一步对试验中所观测到的一个重要的物理现象-基底型颗粒材料变形形态的分叉现象,进行了理论分析。     

高速铁路级配碎石颗粒三维形态特征多尺度分析

高速铁路路基级配碎石颗粒形态对宏观力学性质具有显著影响,合理量化颗粒三维形态特征是粗颗粒填料细观机制研究的基础性工作。采用激光扫描仪获取2.36～31.5mm粒径范围7个粒组共计700个碎石颗粒的点云数据,重构形成三维网格模型;引入描述颗粒表面凹凸特征的主曲率均值平方根RMS,基于颗粒网格模型平滑处理及RMS曲率分布特征,分别定义以棱角区域点云数量占比表征的棱角参数、以平滑前后模型RMS差异描述的纹理参数。结合长、中、短轴相互关系所描述的形状参数,形成刻画碎石颗粒多尺度形态特征的指标体系;通过选取典型形态特征颗粒,验证所建立的指标体系具有良好形态甄别能力;根据所扫描碎石颗粒的统计分析,不同粒组碎石颗粒的形状、棱角、纹理指标基本呈正态分布特征,随粒径增大,块状颗粒占比提高,棱角和纹理特征愈加突出。研究成果可为从宏、中、细观3个尺度量化评价颗粒形态特征提供参考。     

Brief note on the influence of shape and percentage of gravel on the shear strength of sand and gravel mixtures

The paper records the influence of the shape and the percentage of gravel on the shear strength/frictional angle of sand and gravel mixtures using direct shear tests. The shear strength is mainly derived from the frictional forces developed due to sliding and interlock; they depend on the maximum particle size and shape, the uniformity coefficient, density and the effective normal stress. As the size of material in a mixture is variable, the shear strength also depends upon the ratio of the specimen diameter to the maximum particle size. In this study, two different shapes of limestone were used, angular and rounded, and the maximum gravel size was 6.3 mm in diameter. Air-dried samples were used in the tests. It is concluded that the shape and percentage of gravel have an important influence on the shear strength properties. Electronic Publication     

大粒径卵砾石地层盾构刀盘选型及适应性评价

大粒径卵砾石地层是北京地铁修建过程中开挖难度最大的地层之一,给土压平衡盾构施工造成了一系列的难题。刀盘是土压平衡盾构的重要构件之一,合理的刀盘结构型式是大粒径卵砾石地层土压平衡盾构高效、可靠运行的前提。为了找出适用于大粒径卵砾石地层的刀盘结构型式,以北京地铁九号线盾构工程为背景,开展大粒径卵砾石地层土压平衡盾构开挖原型试验,基于"北京地铁盾构施工实时管理系统"和"北京地铁建设安全风险技术管理体系"收集盾构关键施工参数,以现场掘进试验数据有基础,对盾构掘进效能、盾构关键参数地层适应性及刀具磨损情况进行了对比研究。研究结果表明:1)大粒径砂卵石地层辐条式刀盘适应性更好,掘进效率更高,对刀具的磨损控制更为有利;2)辐条式刀盘可适当增大开口率至55%~65%;3)大粒径卵砾石地层,辐条式刀盘比面板式土压力控制更加稳定;提高盾构掘进速度的同时,应注意盾构土压力的控制,合理的盾构推进速度应为20~60mm/min。     

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。     

隧洞豆砾石灌浆软模止浆梗初步设计

 掘进机在隧洞施工中的应用方法是在掘进后, 紧跟着安装钢筋混凝土预制管片、回填豆砾石和进行水泥灌浆。由于灌浆时无止浆梗, 运用这种方法存在隧洞顶部不易填满豆砾石, 特别是灌浆不密实等缺陷。为此提出了应用软模砂浆止浆梗进行豆砾石灌浆的设计, 使豆砾石灌浆体的强度、抗渗性、密实度指标都得到了提高。     

高聚物碎石混合料单轴受压性能试验研究

高聚物注浆材料具有成型快、膨胀性高、抗拉性能好等特点,与碎石桩相结合应用于地基处理中具有明显优势.为了检测高聚物碎石混合料的变形和承载能力,试验研究了轴压荷载作用下高聚物碎石混合料的力学响应,对其应力-应变全曲线的特征、高聚物密度和碎石粒径的影响规律进行了分析.结果表明:高聚物碎石混合料具有优越的变形能力;应力-应变曲线在达到峰值荷载以前呈现典型的三阶段特征,在达到峰值荷载以后具有应变软化特性;高聚物密度对高聚物碎石混合料的变形和强度影响较大,随着高聚物密度的增加,高聚物碎石混合料脆性增加、强度提高;碎石粒径对高聚物碎石混合料的抗压性能影响较小.     

颗粒群特征的定量体视学分析方法

根据定量体视学原理，应用Ｑｕａｎｔｉｍｅｔ６００图象分析仪，对颗粒群特征参数进行了定量分析，并对定量体视学方法实验参数：最小样本数、图像优化方法及二值化灰度阀值等进行了实验研究．实验结果表明：定量体视学图像分析方法可同时获得矿渣微粉试样的级配和颗粒形状因子（圆度）等一系列颗粒群特征参数     

基于岩碴粒径分布规律的TBM破岩效率分析

岩碴的形状、大小及其粒径分布规律是综合反映TBM破岩效率的重要指标,也是TBM掘进参数与岩石性质的重要联系。根据盘形滚刀破岩机制,对TBM掘进岩碴进行了现场量测和筛分试验,获得了TBM岩碴尺寸特征和粒径分布规律。在此基础上,对实测岩碴尺寸和粒径分布数据进行了统计分析和理论分布函数拟合。分析了粗糙度指数与岩石强度、岩石耐磨性的关系,探讨了不同围岩等级下粗糙度指数随掘进推力的变化规律。研究结果表明:①片状岩碴的长轴与短轴之比约为1.5,而长轴与厚度之比则差别较大,其长轴、短轴和厚度均服从正态分布;②不同岩性条件下岩碴粒径分布均符合Rosin–Rammler函数分布;③岩碴粗糙度指数越大,TBM破岩效率越高;硬岩条件下岩碴粗糙度指数随单轴饱和抗压强度增大而减小,而中硬—软岩条件下则相反;④无论是软岩还是硬岩,岩碴粗糙度指数随岩石耐磨性增大而减小,岩石耐磨性越强,TBM破岩效率越低;⑤TBM破岩效率与围岩等级密切相关,可根据现场实测岩碴粒径分布规律,确定Ⅱ级和Ⅲ级围岩条件下TBM破岩效率最佳时的掘进推力区间。