近松散层突水涌砂诱发的沉降试验研究

针对近松散层突水、涌砂诱发的沉降问题,设计了一套可以改变涌口直径模拟砂、水涌出的可视化试验装置,对粒径0.075 mm~2 mm标准砂、5 mm~10 mm粗砂构成的砂体,在不同涌口尺寸及不同水力比降下突水、涌砂诱发的沉降规律进行了研究。试验结果表明:细颗粒含量87%、粗颗粒含量13%组成的砂体,当涌口直径大于8 mm时,砂体会发生沉降;继续增大涌口直径,大于16 mm后,砂体会发生溃砂;细颗粒含量60%、粗颗粒含量40%组成的砂体,当水力比降为3.5时,砂体会发生溃砂;当水力比降在6.0~7.5时,细颗粒在渗流力的作用下会在涌口上方形成土拱和滤层,阻止颗粒流失,砂体不会发生沉降。砂体发生沉降时,沉降影响半径和沉降中心深度与涌口直径和水力比降呈线性关系。     

狮子山隧洞突涌介质特性与致灾模式

为了掌握玄武岩地层向斜构造不良地质体构造特征与突泥突水机制,以滇中引水工程狮子山隧洞穿越乌龙坝向斜构核部附近突水突泥灾害为例,研究了该段突水突泥灾害演化与致灾地质构造、致灾介质基本特征与致灾动力及诱发机制。结果表明：(1)突涌原因为构造向斜上盘节理裂隙密集带储水构造使下位凝灰岩裂缝扩展发育崩解软化、泥化,连接上部储水构造体,导致致灾介质体突涌;(2)突水突泥致灾介质类似稀性泥石流,瞬时爆发涌出,携带巨大能量;(3)隧洞卸荷坍塌、地下水作用及应力释放等共同作用导致了灾害形成。研究成果对隧道穿越褶皱构造防治突泥突水灾害具有一定指导意义。     

岩溶隧道涌突水形成机制及岩壁安全厚度研究

为了分析岩溶隧道涌突水形成机制,探讨防涌突水形成所需的最小岩壁安全厚度,基于莫尔-库伦判据探讨了爆破振动对围岩稳定性的影响,以振动加速度为指标推导了损伤区的分布范围;基于断裂力学理论分析了水力劈裂的启动判据,结合强度准则推导了裂隙带的分布范围;同时考虑施工爆破振动作用和高压水力劈裂作用,进一步分析了启动水力劈裂的条件;基于力学理论分析了隧道岩溶段施工过程中涌突水的形成机制,并提出防涌突水所需岩壁最小安全厚度的理论模型和计算公式。研究结果表明:防涌突水所需涌突水岩壁最小安全厚度由爆破严重损伤区、溶洞周边裂隙区、裂隙扩展区、潜在危险区四部分组成,案例的理论计算值与现场实际安全岩壁厚度值接近。研究成果可为中坝等隧道的安全施工提供依据。     

颗粒级配对非饱和红土土-水特征曲线的影响

颗粒级配是影响土-水特征曲线的主要因素之一,探讨这个问题对研究非饱和土的渗流和强度特性具有重要价值。以江西红土为研究对象,人工配制5组颗粒级配不同的土样,基于分形理论研究其分形特征及其分维数,结合滤纸法试验测量土样的土-水特征曲线并求得其特征值,然后分析各特征值与分维数之间的关系。结果表明:对于不同颗粒级配的土-水特征曲线,同一体积含水率下细土颗粒含量越多的土样其基质吸力越大;粗细土颗粒含量不同的土样均具有较好的分形特征;颗粒级配定量指标均随分维数的增加呈现出先增后减的规律;且分维数随着细粒土含量的减少而降低,进气值和残余基质吸力值均随分维数的增大而提高。说明可运用分维数讨论颗粒级配对土-水特征曲线的影响。     

基于CMP模型的人工砂混凝土级配优化研究

混凝土骨料颗粒级配的优劣直接影响混凝土成型质量。以人工砂混凝土骨料级配为研究对象,采用CMP(Concrete Mixture Proportioning)可压缩颗粒堆积模型对人工砂混凝土中的细骨料和粗骨料进行级配优化,并对优化级配和常规级配的砂浆及混凝土性能展开研究,分析级配优化对水泥基材料性能的影响。结果表明,优化级配的砂浆在流动性、抗压强度、抗折强度、孔隙率等性能指标上均有提升,优化级配的混凝土在强度、孔隙率、氯离子电通量等性能指标上均高于常规级配混凝土。     

基于AHP和模糊评判的隧道涌突水灾害预测

涌突水灾害是隧道工程中常见的灾害.综合考虑10种可能诱发隧道涌突水灾害的因素,并结合层次分析法和模糊综合评判方法,预测玉蒙铁路某隧道的涌突水灾害.结果表明:对于隧道进出口已经开挖的地段,评价结果为Ⅳ、Ⅴ级,均发生了较大的涌突水;Ⅰ～Ⅲ级段没有发生涌突水灾害,预测结果与实际灾害能较好地吻合.     

颗粒级配对砂泥岩混合料抗剪特性影响分析

颗粒级配对砂泥岩混合料抗剪强度存在重要影响,而级配方程用于散体材料颗粒组成的参数化。基于级配方程参数m和b,配制5种土料做直剪试验,得到了砂泥岩混合料峰值剪应力,并计算了抗剪强度指标粘聚力和内摩擦角。试验和理论推导表明,砂泥岩混合料内部存在同质和异质两种类型颗粒接触模式,母岩强度差异是导致两种颗粒接触模式不同发展演化路径的内在原因。砂泥岩混合料归一化粘聚力和内摩擦角与级配参数mb呈线性函数关系,为拓展砂泥岩混合料应用提供了依据。     

岩溶洼地建库背景下水-气耦合试验相似材料研制

在岩溶洼地建库研究中,为研制出满足水-气耦合模拟试验所需的相似材料,以砂子、普通水泥、石膏为原料,设计了4组不同粒径级配的试验组。通过岩石低渗测试技术和核磁共振分析技术,分析了4组不同颗粒级配相似材料的渗透率、孔隙分布及逾渗特征。研究结果表明：在分形维数D_f=1.68～2.31范围内,相似材料的渗透率随颗粒级配分形维数增加而线性增大。4组试样中,分形维数越大,则材料内孔隙总量越多,孔径分布越集中,对应的主控孔隙尺寸降低。随着分形维数的增大,灰度阈值升高,逾渗阈值降低,材料越容易发生逾渗。基于实测渗透率,建立了相似材料的渗透率计算模型,计算值与实测值吻合度较高。研究成果成功运用于岩溶洼地模型试验并取得显著效果,为进一步研究水-气作用提供了合适的试验材料。     

小浪底大坝坝基砂砾石层渗透稳定性研究

对小浪底大坝坝基砂砾石层渗透稳定性进行了研究，选用综合反映级配特征、孔隙大小和颗粒形状的平均孔隙直径d0，研究它与渗透系数K10和临界坡降Jkp之间的关系，判别砂卵石层渗透变形类型，确定砂卵石层允许水力比降为0.1-0.2。     

孔隙介质渗流过程诱发声发射信号特征研究

在不破坏结构情况下,利用声发射(AE)监测技术探究不同流速下间断级配颗粒介质运动规律,以及孔隙渗流过程声发射信号变化规律。通过渗流过程中由小颗粒介质位移产生的声发射信号和PIV技术相结合进行分析。结果表明：小颗粒介质数量一定时,流速较大的试验组AE事件数更多,即振铃计数更大、频谱重心更高;水流量相近时,试验中小颗粒介质含量直接影响AE事件数量,即含砂量较大的试验组AE事件数更多;含有小颗粒介质情况下,水流量越大小颗粒运动速度越快同时AE初始信号强度越大。研究表明：声发射监测技术能较好地反映孔隙渗流中颗粒介质的运动,为孔隙介质渗流过程中的小颗粒搬运监测和堤坝管涌预警提供一定的研究基础。     

米仓山隧道涌突水综合预测研究

隧道涌突水是常见的施工灾害之一,严重威胁施工及人员设备安全。如何评价施工中涌突水存在的风险,以及涌突水量的预测对隧道施工建设具有重大意义。依托米仓山隧道工程项目为实例,通过全面的地质调查和地质跟踪,根据岩溶隧道涌水专家评判系统,预测评估可能发生涌突水的类型,进一步筛选评价指标,采用模糊层次分析法fuzzy analytic hierarchy process(FAHP)预测涌突水危险度,最后选取适宜理论公式,定量计算涌水量。该研究对高风险岩溶隧道涌突水预测研究思路与研究方法具有一定的指导意义。     

中部引黄工程双护盾TBM掘进隧洞堵水施工实践

双护盾TBM掘进隧洞发生涌(突)水后,封堵涌(突)水相当困难,主要原因是涌(突)水点位于预制混凝土管片后面,无法针对涌(突)水点进行封堵,同时管片与岩壁间空腔虽然被豆砾石、水泥浆回填,但回填灌浆密实度很难达到堵水要求,导致涌水沿空腔流动,难以将涌水全部封堵。通过TBM掘进隧洞涌水部位、涌水量大小、涌水压力等不同情况下的堵水施工,介绍了双护盾TBM掘进隧洞涌(突)水施工所用材料、工具及具体施工方法,为其他相似类型隧洞涌(突)水堵水施工提供借鉴。     

圆中环沉沙排沙过滤池滤水槽过滤性能试验

为分析新疆呼图壁县工业园区供水工程首部圆中环沉沙排沙过滤池滤水槽的过滤性能,采用滤水槽物理模型,试验研究了断级配砂(砾)分层过滤技术在泥沙处理问题中的可行性。试验结果表明:在设计流量下,通过运用断级配砂(砾)分层滤水的方式能够更大范围地处理推移质、悬移质泥沙和少量悬浮物,过滤浑浊水获得清水并能排除泥沙;断级配砂(砾)分层过滤技术在泥沙处理过程中能够降低水体浑浊度,改善水质,基本能够满足一般工业用水和生活用水粗滤要求。     

掺砂高液限土加州承载比影响因素试验

为确定云罗高速公路沿线的高液限土改良方案,通过不同掺砂比例的颗粒分析试验、相对密度试验、液塑限试验、击实试验和室内加州承载比(CBR)试验,对掺砂前后高液限土的颗粒级配分布,掺砂高液限粉土和高液限黏土的承载比影响因素,如掺砂量、浸水时间对CBR值的影响规律等进行了试验研究。结果表明:粗颗粒质量分数越高,摩擦力越大,黏聚力越小,水敏感性越差;影响土体CBR值的主要因素是粗颗粒质量分数,其次为浸水时间。     

水淬铜渣代砂在建筑工程中的应用

水淬铜渣是铜冶炼过程中产生的一种工业废渣，颗粒略粗于普通砂。把原状铜渣(自然级配的铜渣)加工成中、细砂，可在建筑工程中广泛应用。经多年的试验研究和工程实践证明，铜渣混凝土、铜渣砂浆、铜渣作砂垫层处理软弱地基等，都取得了良好的经济效益和社会效益。     

武汉地铁隧道与隐伏溶洞的安全距离研究

武汉地区溶洞存在埋深较浅、溶洞高度较小、地下水“高水头”等特征。基于这些特征,利用MIDAS GTS进行数值正交试验,分析了武汉地铁27号线围岩水平、侧压力系数、溶腔跨度、溶腔高跨比、渗透系数等对隧道与溶洞安全距离的影响规律和显著性。研究结果表明:隐伏溶洞位于隧道下方、侧方或上方工况条件下,围岩水平、溶腔跨度均会对隧道与溶洞的安全距离有显著影响,而渗透系数对其并无显著影响;侧压力系数只在隐伏溶洞位于隧道下方时有显著影响;溶腔高跨比只在隐伏溶洞位于隧道侧方时有显著影响。结合试验结果的非线性多元回归分析,分别建立溶洞在隧道下方、侧方、上方时的隧道与溶洞安全距离预测模型;通过工程实例的检验与应用,该分析方法可靠合理,可为类似工程提供借鉴和参考。     

裂隙溶洞对隧道围岩稳定性的数值分析

为探究不同充水条件下裂隙溶洞对隧道开挖过程中围岩稳定性的影响,利用RFPA渗流版数值软件对不同裂隙溶洞充水条件下隧道开挖过程进行数值分析.研究表明:裂隙溶洞中水压的存在对围岩稳定性的影响显著,水压在3MPa以下时,随着水压的增大,隧道围岩破坏程度越大,破坏速度越快,渗流路径越复杂,发生的突水灾害越严重.水压的存在影响着隧道围岩破坏过程能量演化规律,当裂隙溶洞中存在低水压(0MPa、1MPa)时,围岩破坏释放的能量表现为平缓-激增-平缓-激增的演化规律.当裂隙溶洞存在高水压(3MPa)时,围岩破坏释放的能量表现为平缓-激增的演化规律.研究结果对岩溶地区隧道施工过程中突水、危石垮塌灾害防控具有指导意义.     

浑水波涌畦灌条件下的间歇入渗试验研究

本文依据大田浑水连续及浑水间歇入渗试验资料，探讨了浑水连续入渗和间歇入渗特性及其规律，研究了浑水泥沙颗粒级配组成对浑水间歇入渗的影响，建立了浑水泥沙物理性粘粒含量与减渗率大小的关系，此研究成果为进一步研究浑水波涌灌理论与技术奠定了基础。     

颗粒级配对砂土剪切特性的影响及细观机理研究

为了探索砂土颗粒级配对其剪切特性的影响,以标准砂为基本材料,制备4种不同人工级配砂进行室内直接剪切试验;同时建立了和4种人工制备砂土相同级配的离散元数值试样进行数值剪切试验。直剪试验结果表明,颗粒级配对砂土内摩擦角影响比较明显,总体表现为内摩擦角随不均匀系数的增大而增大,随曲率系数的增大而减小。离散元数值模拟表明,砂土初始级配对孔隙率、颗粒配位数以及颗粒滑动率的影响都比较显著;砂土试样的破坏是与颗粒级配有关的渐进破坏过程;剪胀系数均随d_(10),d_(30)和d_(60)的增大而先减小后增大。     

颗粒级配对珊瑚砂微生物固化影响研究

对不同颗粒级配的珊瑚砂试样在相同条件下进行了微生物固化试验,研究颗粒对细菌的吸附性、固化体无侧限抗压强度与渗透系数、干密度增量的关系及内部碳酸钙的微观分布,分析颗粒级配及初始孔隙比对固化效果的影响。试验结果表明:低孔隙比试样对细菌的吸附性更好,适中的孔隙比能保证砂颗粒对细菌的吸附性与渗透性达到最优平衡;固化体无侧限抗压强度在1 MPa^3 MPa范围内,应力-应变曲线均为软化型,颗粒错动与薄弱结构面导致阶段性应力峰值的出现;抗压强度随干密度增量的增加而增大,随渗透性增大而减小,孔隙比约为1的级配不良试样固化效果最好;固化后孔隙比高的级配良好试样颗粒间碳酸钙黏结较少,孔隙比低的级配不良试样颗粒表面碳酸钙包裹覆盖更好,颗粒间碳酸钙分布更连续均匀。