探地雷达监测高填方土体沉降变形特征应用研究

输水明渠是引调水工程输水线路的主要建筑物,其渠堤多由高填方土体填筑而成,而局部填筑土体的不均匀沉降是导致输水工程安全隐患的重要因素之一,因此,实时监测高填方土体不均匀沉降变形特征及其空间发展变化规律和范围是运行管理单位的重要工作之一。为完成这一任务,尝试探地雷达技术进行监测高填方土体沉降变形特征的应用研究。通过工程实例全面介绍了渠道高填方土体不均匀沉降变形探地雷达监测方法、检测过程及监测成果的分析和论证,给出了高填方土体局部不均匀沉降变形的空间变化特征和发展规律,经与施工填筑情况和堤顶其他沉降监测断面对比分析完全符合客观实际。本次监测高填方土体沉降变形特征的应用研究取得了较为翔实的技术成果,对可能出现的工程质量问题及时排查、定性并进行处理,为工程质量控制以及工程运行整体质量保证提供了科学依据。     

SWR水分监测系统在黄土高填方工程中的应用研究

黄土高填方工程的变形与稳定性受土体含水率的变化影响大。为了应用SWR水分监测系统对黄土高填方工程的土体含水率变化进行监测,研发了插针式SWR土壤水分传感器的探井埋设工艺,在采用烘干法获得实际体积含水率与对应输出电压数据的基础上,探讨了将SWR土壤水分传感器输出电压进行归一化处理后与体积含水率进行回归分析建立标定模型的方法。结果表明,探井埋设方法可将SWR土壤水分传感器准确可靠地安装就位,SWR土壤水分传感器经标定后,观测精度和个体间的互换性得到显著提高,能够准确反映土体中水分的动态变化规律。     

渠道高填方填筑施工技术与质量控制浅谈

结合南水北调中线工程总干渠黄河北至羑河北汤阴段渠道高填方施工实例,对渠道高填方的施工方法及质量控制要点进行了总结,文章指出了工程的施工难点,详细叙述了高填方渠道施工流程、施工工艺和质量控制要点,施工进度和质量得到了有效控制,达到了预期的效果。     

极端降雨条件下高填方工程的稳定性研究

随着我国电力、水利、机场和交通等重大基础工程建设速度的快速发展,高填方工程的数量和规模越来越大,如在贮灰场工程建设中,由于场地限制需通过子坝加高来提高粉煤灰贮放量的灰坝高边坡工程其最大高度已超过100 m,因此高填方边坡工程的安全问题成为备受各方关注的重大社会问题。本文以某灰坝高填方工程为依托,以高填方边坡安全的制约性因素-极端降雨为控制条件,考虑短历时强降雨和长历时弱降雨两种极端工况,通过数值计算手段,系统研究了两种极端降雨条件下边坡土体的非饱和演变特征和发展变化规律,探讨了相应条件下边坡土体内的非饱和区分布范围和发展过程。在此基础上,分析计算了随极端降雨过程发展的边坡体抗滑稳定安全系数的时空渐变规律,探讨了边坡体的抗滑稳定性发展演化过程,其结论对类似工程的设计和加固治理具有借鉴意义。     

工程雷达在引调水工程施工质量检测中的应用

介绍了利用工程雷达对南水北调中线沙河渡槽I标渡槽混凝土浇筑密实性、渠道高填方填筑密实性及渠道衬砌混凝土厚度等的检测,分析了雷达检测结果图。结果表明,检测部位施工质量基本满足设计和规程规范要求。该检测项目对工程雷达的应用实例可为同类引调水工程质量监管检测提供有益借鉴。     

改性土填方渠道力学参数反演分析

结合南水北调中线工程某高填方渠道工程现场观测数据,利用BP神经网络中多层前馈神经网络及其反传算法,建立了渠道施工沉降和土体力学参数的多元输入输出连续映射分析模型,从而对岩土参数进行位移反演分析,得到填筑渠道土体的力学参数值。反演结果表明,土体凝聚力和内摩擦角反演相对误差较小,而压缩模量的反演误差随着填筑高程的升高有变大的趋势。所得研究结论为计算和分析填方渠道的有效沉降提供了理论支持。     

碾压施工质量实时监控系统在南水北调中线 工程（新郑南段）的应用

为做好碾压质量控制工作,研制了南水北调中线工程（新郑南段）高填方段碾压施工质量实时监控系统,并在工程中得到应用,实现了对于渠道填筑碾压施工过程中主要质量参数的有效监控,为高填方渠道工程建设的高质量施工提供了保障。     

监测在深厚软基施工中的应用

以浙江省77省道延伸线深厚软基处理工程为依托,通过对高填方深厚软基处理过程中地表沉降、深层水平位移、孔隙水压力的分析及地基处理前后土体的含水率、孔隙比、不排水抗剪强度等土体参数的监测,研究了海域深厚软基的变形规律及加固效果。结果表明,沉降、孔隙水压力、水平位移的监测对施工有重要的指导作用。     

强夯处理块碎石料高填方质量检测技术研究

对强夯法处理块碎石混合料高填方地基工程质量检测技术进行了较系统的研究,认为处理的质量主要取决于填料的密实性和均匀性;填料变形特征对整体把握填方的稳定及施工质量控制有重要的意义。围绕这两点在贵州某机场、贵州某电厂和云南某机场三个项目质量检测中开展了一系列的常规及快速、无损检测,并对结果进行分析,建立了不同检测参数回归模型...     

高填方渠道沉降影响因素敏感性分析

渠堤的沉降变形是高填方渠道的致命灾害之一，易导致堤身开裂进而产生渗漏。基于摩尔库伦准则，利用FLAC3D构建了渠堤模型，模拟分析了填筑高度、土体抗剪强度、容重及压缩模量变化对渠堤最大沉降量的影响。分析结果表明，降低填料容重和增大土体压缩模量可有效减小沉降。实际工程中，应综合考虑整个工程的经济效益来选择适当的施工填筑参数。     

碾压施工质量实时监控系统在南水北调工程中的应用

南水北调中线工程干渠渠道大部分为高填方工程,土石方工程量巨大,沿线分布范围广,同时开展的施工面众多,工期紧,管理方式复杂,这对整个工程的施工质量管理和控制提出了较高的要求。建设管理单位委托科研单位研制开发了"南水北调中线一期工程高填方段碾压施工质量实时监控系统",并在工程实践中得到应用,实现了对于高填方渠道填筑碾压施工过程中主要质量参数的有效监控,为实现渠道工程建设的高质量、高效率安全施工提供了保障,促进了工程管理水平的提升。     

基于ABAQUS 的南水北调高填方边坡稳定性分析

利用大型有限元软件 ABAQUS 建立了高填方渠段某一断面的二维有限元数值模型,根据有限元强度折减法的基本原理以及土体特性,对高填方渠道边坡的稳定性进行了分析,再利用有限元强度折减法的失稳判定依据确定了合理可行的边坡稳定安全系数。结果证明,有限元强度折减法所获得的临界滑动面结果与极限平衡法的结果几乎一致。可见,以特征点的位移突变性和塑性区的贯通性来分析边坡的临界破坏可以减少误差并得到合理唯一的边坡安全系数,因此是合理可行的。     

基于Kalman-BP融合的南水北调高填方渠道渗漏监测模型研究

针对目前南水北调中线工程高填方渠道渗漏监测设备综合误差大、不能监测渠道断面间渗漏等问题,设计了可用于高填方渠道渗漏的可移动无损监测系统,建立了高填方渠道渗漏状态监测的Kalman-BP融合模型。首先构建一种基于无线传感网的多区域渗漏信息检测平台,将传感器设计成便携式可移动的锥形设备,对渗漏区域的温湿度、土壤含水率、GPS位置信息以及渗流等信息进行实时采集,再通过ZigBee和GPRS将多传感器信息进行无线传输;并结合流场渗漏检测方法,通过试验模型筛选出与高填方渠道渗流相关的特征变量;使用卡尔曼(kalman)算法对关联的物理变量进行滤波和估值;最后将多传感器数据通过BP神经网络进行渗漏状态模式识别,实现渗漏的状态预测,确定坡面渗漏安全级别。试验结果表明,基于Kalman-BP融合模型的高填方渠道渗漏监测模型识别误差较小,达到能在整体上实时监测高填方渠段的渗流状态,可实现南水北调中线工程高填方渠道断面间的坡面渗流非破坏性在线监测功能。     

基于ABAQUS的南水北调高填方边坡稳定性分析

利用大型有限元软件ABAQUS建立了高填方渠段某一断面的二维有限元数值模型,根据有限元强度折减法的基本原理以及土体特性,对高填方渠道边坡的稳定性进行了分析,再利用有限元强度折减法的失稳判定依据确定了合理可行的边坡稳定安全系数。结果证明,有限元强度折减法所获得的临界滑动面结果与极限平衡法的结果几乎一致。可见,以特征点的位移突变性和塑性区的贯通性来分析边坡的临界破坏可以减少误差并得到合理唯一的边坡安全系数,因此是合理可行的。     

南水北调中线膨胀土渠段填筑质量控制与管理

膨胀土地区高填方段渠堤施工是南水北调中线工程质量管理的关键环节和难点。针对高填方段渠堤“金包银”（渠堤内部采用弱膨胀土填筑,外部采取一定厚度的水泥改性土包边）结构型式和施工工法,提出了高填方渠堤填筑准备阶段、施工阶段和完工后的质量控制与管理程序、措施和方法。从土料制备、碎土、改性土拌和、渠堤填筑等方面提出工序与质量控制要点,并对影响填筑质量的土料含水量调整、填筑结合面处理、施工沉降期预留等施工难点作了探讨。     

高填方土石混合料的工程特性分析

广泛应用于高填方工程中的土石混合料，具有显著的非均质、非连续特征，工程特性不仅取决于土和石本身的力学性质，也与土石相对比例、粒组组成等因素相关。以国内典型机场高填方工程为研究背景，收集整理了万州、巴州、攀枝花、承德、龙洞堡、三明、康定、重庆等8座机场71个料区的填筑料的145条颗分曲线，系统开展了高填方典型土石混合料的尺度特征、级配特征及强度等工程特性分析，为土石混合料在高填筑体中的进一步应用积累研究经验。结果表明，山区机场高填方最大填筑高度在20～60 m之间；高填方挖填量多在1.5×10⁷～3×10⁷ m³之间，岩性类土石混合料是目前机场高填方工程填料的主体，粒径分布范围多在600～0.25 mm之间，尤以200～60 mm的粗颗粒含量最多。填筑料颗粒粒度普遍变化大，最大粒径甚至达到1 000 mm;不均匀系数C_u变化范围很大，介于4.17～220之间；除巴中机场外，其余机场高填方土石混合料的最大粒径均超过60 mm。填料内摩擦角和黏聚力主要受土颗粒粒径、密度和颗粒排列形状控制，形成土体骨架结构...     

南水北调渠道填筑质量与安全监测方法

南水北调中线干线工程输水明渠沿线所经地质条件复杂,高填方渠道全长137.1km,最大填方高度达到23.2 m,渠道土方填筑施工质量将直接影响工程的安全平稳运行。施工过程中和完工后,工程采用了多种质量检测方法对土方填筑施工质量进行了检测和隐患排查。同时,设计选取了典型监测断面和一般监测断面布设变形和渗流监测设施,既可作为检验工程施工质量的辅助手段,又可监控渠道工程在施工期和运行期的安全状况。     

不同边界条件下黄土高填方沉降离心模型试验

本文针对"V"形沟谷中的黄土高填方沉降问题,进行了两种沟谷类型的离心模型试验,研究不同边界(柔性和刚性)效应下的施工期和工后沉降。同时,进行了离心状态下的增湿模拟试验,就不同边界条件下填筑体增湿沉降规律进行了初步探讨。试验结果表明,黄土高填方土体的沉降和变形与边界条件密切相关,填筑体自身沉降在"柔性"和"刚性"两种沟谷地基模型中存在明显差异。由于两种沟谷地基的约束能力不同,使得地基模量的变化对于"V"形沟谷中填筑体各阶段沉降(施工期沉降、工后沉降、湿化沉降)存在显著影响。     

某高填方体灰岩碎石土填料渗透特性研究

以我国西南某高原机场为例,通过对高填方体灰岩碎石土进行渗透试验研究,得到灰岩碎石土的渗透特性,以获得其渗透变形规律。研究结果表明:(1)渗透系数为1.18×10~(-2)~1.34×10(-2)cm/s,属于强透水层;(2)潜蚀发生的临界水力坡降为0.2,潜蚀类型为管涌;(3)管涌发生后,填料中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动并流失,此时土体孔隙增大,渗透系数增大,从而引起高填方体不均匀沉降,甚至破坏。     

振冲碎石桩处理软弱地基工程应用研究

松软土体或地基采用振冲碎石桩法处理,可以加固松散土体,使土的密实度和强度提高、压缩性减小。研究了振冲碎石桩处理软弱地基施工、质量检测等相关理论,并结合南水北调沙河(北)倒虹吸工程具体实例进行了分析。