西安地铁隧道穿越饱和软黄土地段的地表沉降监测

以西安地铁一号线朝阳门站—康复路站区段饱和软黄土地铁隧道为研究对象,通过施工期现场地表沉降变形监测,分析了在饱和软黄土特殊地层条件下隧道浅埋暗挖法施工引起的该区段地表沉降变形规律以及地表沉降槽分布特征。结果表明:在饱和软黄土隧道开挖时,随着掌子面的推进,隧道顶地表沉降可分为沉降微小阶段、沉降显著发展阶段、沉降缓慢阶段和沉降稳定阶段; 单线隧道开挖后的最大地表沉降量为18.89 mm,双线隧道开挖后的最大地表沉降量为36.4 mm; 已开挖隧道对围岩土体的扰动作用使得后开挖隧道的地表沉降发展较大; 双线隧道的地表沉降槽宽度接近单线隧道沉降槽宽度的2倍,因此可以将其近似为单线隧道地表沉降槽宽度与双线隧道轴线中点距离之和; 单线隧道开挖后地表沉降槽宽度为8.4～9.3 m,双线隧道开挖后地表沉降槽宽度为16.2～17.5 m; 隧道开挖施工的沉降槽宽度参数为0.435～0.467,单线隧道开挖后的地层损失率为0.765%～1.324%,双线隧道开挖后的地层损失率为1.231%～2.200%。     

真三轴条件下Q_2黄土强度及变形试验研究

随着黄土地区高速铁路、公路、长距离输水工程及地下空间结构等工程的大量修建,黄土强度及变形规律研究就显得尤为重要。对于作为主要持力层的Q2原状黄土,复杂的应力状态以及含水量变化,将直接影响到其强度及变形。通过真三轴试验,研究了不同围压、含水量及中主应力参数b值条件下Q2黄土的应力应变变化规律。研究表明,含水量变化是直接影响Q2原状黄土强度的最主要因素,土体强度随含水量增加迅速降低;当围压大于结构强度ps时,应力应变为硬化型曲线,反之,呈软化型曲线;而中主应力参数b值也对土体强度造成一定的影响。     

粗粒土孔隙特征及其对泥浆渗透性的影响

土的渗透性与其骨架构成的孔隙通道有本质联系。在假定粗粒土颗粒呈球形且粒径分布均匀变化的条件下,首先给出了同一粒组最密实状态的土粒体积和孔隙体积的确定方法;进而,依据最密实状态条件下各粒组土粒体积和骨架孔隙体积,从最小粒组到最大粒组,依次比较小于或等于某粒组土粒体积、骨架孔隙体积之和与大一级粒组的骨架孔隙体积,后者大于前者即出现架空空隙,提出了最大渗流单粒孔隙的确定方法。通过不同级配试样的泥浆渗透试验表明,随着最大渗流单粒孔隙的增大,依次出现入渗面形成泥皮和未形成泥皮两类孔隙特征粗粒土的泥浆渗透。在入渗面未形成泥皮条件下,随着最大渗流单粒孔隙的增大,泥浆渗流量逐渐增大;在形成泥皮的条件下,随着最大渗流单粒孔隙的增大,形成时间逐渐增长,泥浆穿透土样的渗径逐渐增大。验证了最大渗流单粒孔隙反映粗粒土渗透性的合理性。     

黄土湿载结构性本构模型的数值实现

在已提出的黄土湿载结构性本构模型的基础上,通过对天然黄土应力应变特性的数值模拟及数值模拟结果与黄土的试验结果对比,分析了结构性黄土的应力应变关系特征。研究结果表明:所提出的黄土湿载结构性本构模型在描述饱和重塑黄土的力学特性方面与修正剑桥模型具有相同的特性;模型仍然能够模拟具有不同含水率的重塑黄土的宏观力学反应;更重要是所建议的模型在模拟天然结构性黄土的力学特性方面,相对于剑桥模型及修正剑桥模型,具有明显的优势,更能对实验室所试验的天然结构性黄土的宏观力学特性给出准确的描述。通过黄土常规三轴实验室试测结果的对比分析,论证了所提出的黄土的湿载结构性本构模型的合理性和准确性。     

原状黄土的平面应变剪切、屈服性状的试验研究

黄土工程中有许多平面应变问题。模拟黄土原位沉积方向,通过开展均压固结竖向加载和侧向卸载的平面应变试验,揭示剪切变形特性和屈服、破坏强度变化规律。表明黄土竖向柱状结构抵抗压缩作用,结构屈服前侧胀变形很小,结构屈服后侧胀变形发展明显,存在明显的屈服特征,剪切过程呈剪缩硬化性,屈服强度不同于破坏强度;侧向卸载条件下侧胀变形发展明显,结构屈服前竖向压缩变形增长较小,结构屈服后竖向压缩变形增长较大,也存在明显的屈服特征,剪切过程呈剪胀理想塑性,屈服强度与破坏强度近似一致;黄土的竖向加载强度线和侧向卸载强度线服从同一变化规律。不同含水率黄土竖向加载与侧向卸载的剪切变形特性和强度变化规律相似,同一含水率黄土的平面应变强度线近似呈同一线性变化规律。随着含水率的增大,黄土的屈服强度线和破坏强度线依次降低。     

往返荷载下饱和砂土瞬态有效抗剪强度的研究

原文提出了一个瞬态有效抗剪强度理论试验及资料整理方法。由于所研究问题的复杂性,笔者感到以下几点值得注意。 (一)土的有效抗剪强度在静力条件下通常采用Mohr-Coulomb公式     

Q_3结构性黄土的压缩和剪切结构势演化特性研究

针对结构性土的应力比结构性参数,从反映压缩和剪切作用下土结构性变化角度出发,定义了与平均主应力对应的压缩综合结构势和与广义剪应力对应的剪切综合结构势,分析压缩剪切过程中平均主应力和广义剪应力共同作用引起的土结构性衰减变化的规律。依据对Q_3黄土的三轴试验结果,分析了压缩综合结构势、剪切综合结构势及应力比结构性参数随综合应变的变化规律。结果表明:黄土的剪切综合结构势比压缩综合结构势大;不同含水量黄土的压缩综合结构势、剪切综合结构势及应力比结构性参数随综合应变发展具有明显的规律性;压缩作用较剪切作用更易引起土结构性的损伤破坏。     

黄土库岸崩塌问题研究分析

本文通过室内试验、现场勘察并研究灰场黄土库岸崩塌机理，分析了原岸边的稳定性，最后通过库岸板块崩塌破坏，“刚性”板块受力平衡法计算出灰场库岸崩塌的范围。     

砂土的有效应力空间特征面及物态变化的数学描述

基于饱和砂土的剪缩、剪胀性在往返荷载下的复杂反应，揭示了饱和砂土具有初剪缩、次剪缩、剪胀、反向剪缩和弹性剪性等不同物态，它们在有效应力空间具有不同的路径变化，进而，在状态边界面和物态转换面的基础上，又引入了应力历史边界和初始屈服面，通过有效应力状态点及应力历史边界面和初始屈服面的运动规律，建立了饱和砂土物态变化的数学描述，可区分不同的物态变化。