西藏直孔水电站深厚覆盖层坝基防渗墙施工

西藏直孔水电站防渗墙(墙体最深达到79 m)建造在青藏高原深覆盖层中,自然条件恶劣,地质条件复杂,给造孔成槽带来极大困难。施工中根据地层的不同特点,分别采用了钻抓法、钻劈法、纯抓法等多种造孔工艺,较好地解决了造孔过程中遇到的各种问题,造孔工效在同类地层中达到较好水平。     

土的静态空间滑动面及其强度准则适应性研究

天然黄土是一种具有结构性的特殊土,这使得天然黄土的强度规律比一般土体复杂。首先,利用自主专利研发的真三轴试验仪器对不同结构性天然黄土进行真三轴试验,分析了在岩土工程中常用的莫尔-库仑强度准则和SMP强度准则对不同结构性原状黄土的适应性。在此基础上提出多种静态空间滑动面并建立与之相关联的强度准则,分析其对不同结构性原状黄土的适应性。研究结果表明,对不同结构性的原状黄土,两个传统强度准则在描述其强度时都存在不小的误差,其所描述的强度都比结构性原状黄土的实际值小,其误差随着结构性的增强而逐渐增大。而新建立的轴对称压缩(σ₂>σ₁=σ₃)静态空间滑动面强度准则和轴对称挤伸(σ₁=σ₂>σ₃)静态空间滑动面强度准则能更好地适应不同结构性原状黄土的强度规律。     

干密度和竖向应力对原状非饱和黄土土水特征影响的试验研究

 利用非饱和土固结仪对原状非饱和黄土进行常含水率固结试验,试验中分别选用3种不同干密度、6种不同含水率试样,分析天然干密度和竖向应力对原状非饱和黄土土水特征的影响。试验表明,原状非饱和黄土的吸力随着试样含水率的增大而降低,干密度对土水特征曲线有不可忽视的影响。同一含水率下,原状非饱和黄土的吸力随着天然干密度的增大而增大;提出吸力临界荷载的概念,干密度相同时,吸力临界荷载随着含水率的增大而降低;含水率相同时,吸力临界荷载随着干密度的增大而增大。含水率一定时,竖向荷载引起的干密度变化与初始干密度变化对吸力的影响是不相同的;竖向应力对土水特征曲线影响较小,可以用无荷载条件下的土水特征曲线来描述其吸力状态。最后,提出原状非饱和黄土土水特征曲线函数经验表达式。     

湿压剪条件下黄土的结构屈服与强度特性

针对黄土的典型结构性特征,以常规三轴试验为手段,研究了黄土的结构性宏观力学反应及结构屈服与强度特性,研究结果表明:(1)在湿压剪应力作用下,土骨架被扰动、颗粒之间的联结被削弱,土稳定状态从亚稳定状态逐渐向稳定状态过渡,结构性降低;(2)在湿压减应力作用下,由于结构性黄土对水的特殊敏感性,结构性黄土的剪切屈服点向正常固结土的剪切屈服线移动,当这种增湿作用造成解结构性渐变演化过程完成时,结构性黄土的剪切屈服线与正常固结土的剪切屈服线重合;(3)对于结构性黄土而言,同一含水率条件时不同结构性参数p－q偏平面的临界状态线基本互相平行。(4)依据等结构性条件下黄土的结构屈服特性,建立了考虑结构性的摩尔库伦准则及黄土结构强度与应力比结构性参数之间的关系。     

构度指标与黄土力学特性指标的关系研究

西北地区基础设施建设涉及地基、边坡、洞室、支护及环境等岩土工程,由于黄土对水敏感性、特有结构性及结构强度,常因黄土的结构性损伤及结构强度遇水衰减而产生许多岩土工程问题,如:“基础不均匀沉降、边坡滑坡、洞室工程塌方、支护位移变形、围岩稳定性及岩土生态环境问题”,这些岩土工程问题都与黄土的力学性质有关,且黄土的力学特性起主要作用。构度指标反映了土的初始结构性,是个基本物性指标,本文主要研究构度指标对黄土力学特性指标的影响。研究表明:构度指标随压缩系数增大而减小,随压缩模量增大而增大,随湿陷系数增大而增大;在处理黄土工程问题、分析黄土力学特性等方面,构度指标具有很好的实用性、合理性。     

大厚度湿陷性黄土隧道现场浸水试验研究

对于穿越大厚度湿陷性黄土地层的隧道,其围岩湿陷变形会威胁隧道结构的稳定性。为了分析黄土围岩湿陷变形对隧道衬砌结构的影响机制,选取典型大厚度湿陷性黄土隧道场地,通过开展隧道场地地面浸水试坑试验及隧道仰拱浸水试验,测试了地面入渗和隧道基底入渗过程中不同埋深地层的湿陷沉降变形及地基的沉降变形、入渗过程中围岩的体积含水率变化分布、试坑周边地层的侧向位移、衬砌结构接触压力和轴力,研究了既有隧道黄土地层的湿陷变形特性及水分运移规律、隧道结构力学响应。结果表明,隧道开挖、衬砌作用扰动黄土结构,增大了围岩及深层黄土的渗透性;与天然黄土场地试坑浸水入渗比较,增大了竖向浸水范围,减小了水平向浸水范围。隧道围岩湿陷变形改变了围岩与衬砌结构的相互作用性状。围岩湿陷和地基软化作用增大了二次衬砌结构侧墙竖向荷载和侧墙围岩的挤压作用,引起拱脚地基承载力减小和沉降变形发展,拱顶、拱肩接触面呈受拉状态;仰拱中部地基土的抗力作用抑制其沉降变形,从而使得拱脚和仰拱中部出现显著的沉降差,导致仰拱混凝土开裂,形成纵向裂缝。此外,浸水范围内黄土的湿陷变形不仅引起竖向沉降变形,还会引起周围土体产生侧向水平位移;洞口边坡场地黄土的湿陷性和地层湿陷变形差异较大,反映了黄土山岭黄土场地地层条件复杂多变的特征。     

基于扰动状态概念的陇东Q_3结构性黄土本构模型试验研究

陇东Q_3黄土具有显著的结构特征,深入研究其力学变形特征,进而提出合适的本构模型对于理论研究及实际工程建设均具有重要意义。基于扰动状态概念,提出陇东Q_3结构性黄土的本构模型,通过三轴剪切试验,结合原状黄土及对应的饱和正常固结黄土应力–应变曲线和体变曲线,分别提出反映球应力扰动及剪应力扰动的体应变扰动因子D_p和剪应变扰动因子D_q,以根据相关测试结果建立扰动状态函数表达式,函数表达式中的参数可以通过三轴等向压缩试验及三轴剪切试验求得。通过相关验算证明,模型可较理想地模拟黄土在受荷扰动条件下的变形特性。     

不同结构性黄土的单轴抗压试验及破坏模式

结合室内单轴压缩实验,对不同初始结构性黄土在单轴应力条件下的结构性变化特性进行研究。研究发现,在同一含水率条件下,原状黄土试样的单轴抗压强度要明显高于重塑黄土试样的单轴抗压强度;当含水率较低时,土样的破坏主要表现为脆性拉裂破坏,破坏呈现突然性;当初始含水率较低时,含水率对黄土结构亚稳定状态的影响减小,初始结构强度的损失也相对减小,结构的可变性相对较大,黄土在该状态条件下所具有的初始结构性较强。构度结构性参数指标随初始含水率的增大出现骤减,说明在这一阶段试样的初始含水率对黄土的初始结构性的影响较明显;当黄土的初始含水率达到一定值以后,含水率的增大使得黄土试样在沉积过程中初始结构性相比低含水率下沉积的黄土试样,土样的初始结构性已经部分减小,从而对构度结构性参数指标的影响相对较小。     

深厚湿陷性黄土地基综合整治新技术研究

湿陷性黄土地基的处理常采用破坏原状土结构的技术措施,从而不能充分发挥天然地基的承载力。当处理深度较大时,其施工难度较大,费用较高。结合深厚湿陷性黄土地基具有地势高、地下水位深、含水量低的条件,提出了浅层阻水、浅层排水、浅层防水、围封截水和竖井深层导水的综合整治新技术。进而,通过降雨入渗计算分析评价了综合整治新技术的处理效果。这种处理技术具有防止水分侵入地基、加强自由水引排和充分发挥天然土体承载力的特点,是处理深厚湿陷性黄土地基的一种新途径。