陀兴水库扩建后土坝坝基防渗方案研究

陀兴水库建于二十世纪六七十年代,工程分为两期,目前正在进行二期改扩建工程(正常蓄水位由53.23 m抬升到60 m)。根据水库现状条件和工程地质勘探成果拟定了两套防渗方案,并从渗流稳定、坝坡抗滑稳定以及工程投资等方面开展了对比研究。研究表明无论从渗透稳定、抗滑稳定还是工程投资方面方案2均优于方案1。研究成果可为工程的设计和施工提供参考。     

基于“黄土 ＋”视角下的城市地下空间工程专业毕业设计教学改革初探

鉴于城市地下空间工程专业毕业生就业的方向涵盖了市政基础设施建设、交通基础设施建设 以及地下人防工程、能源矿建工程等行业和领域,且本专业所涉及的专业知识点多、应用范围广、行业特 色显著,结合黄土地区独有的工程地质、水文地质条件等具体岩土工程背景,以及现行工程设计施工体 系的逐步拓展和重大工程项目的推进,使得就业单位对毕业生综合素养的要求逐步变高。随着黄土地 区城市地下空间的进一步建设和发展的需要,具体工程问题所面临的专业挑战也越来越复杂。本文在 分析总结城市地下空间工程专业特点和地域特色的基础上,建议在传统工程设计类和施工管理类毕业 论文基础上,进一步结合黄土这一特色鲜明的特殊地质条件,通过对选题立项、开题答辩、过程管控和答 辩环节进行梳理和重建,从而培养出熟悉掌握勘查设计、施工管理和具有良好科学研究素养的毕业生。 经过近几年的实践,本专业人才培养的质量显著提高。     

城门洞形隧洞弹塑性参数反演方法探讨

本着从实践中寻求解决问题的思想,课题组于2006年针对圆形隧洞提出了一套简单易行的弹塑性参数反演方法。在此基础上,本文基于复变理论将该法进一步推广至城门洞形隧洞,并对强度参数反演的合理性和唯一性进行了探讨。首先以城门洞形隧洞围岩变形的弹性解为基础,推证了拱顶竖向位移和侧壁中点位移之比与弹性模量无关这一结论,进而构建了城门洞形隧洞弹性参数反演理论。随后从实用的角度出发,指出以相同比例将拱顶和侧壁位移的计算值与实测值进行对应作为评价反演结果的标准并不可取,进而根据隧洞开挖应力释放规律,对强度参数反演评价标准进行了改进,并从数学角度出发探讨了强度参数反演的唯一性。最后通过实际工程对城门洞形隧洞弹塑性参数反演方法的适用性和可靠性进行了验证,以期该研究成果能够使岩土工程反演方法更加适用于实际工程。     

酸溶液对原状黄土抗拉强度的影响试验研究

黄土受到污染后,土体的组分以及内部结构会发生改变,从而使得土体抗拉强度也随之发生改变。通过人工配置盐酸、硫酸和硝酸的4种不同浓度的污染液,对比蒸馏水和污染后的土样进行直接拉伸破坏试验,探讨酸污染黄土的拉应力-拉应变特征及过程,进一步分析不同酸溶液种类、浓度对土体抗拉强度演化规律的影响。结果表明：随着酸污染液的侵入,黄土的抗拉强度均小于未污染状态;且随着污染液浓度的增大,盐酸和硝酸污染黄土的抗拉强度均呈减小态势,而硫酸污染英黄土的抗拉强度却逐步恢复,拟合后的污染液浓度与抗拉强度呈现出较好的幂函数关系。基于黄土的抗拉强度和抗剪强度,探讨酸污染黄土的联合抗剪强度拟合关系。     

多年冻土区露天矿边坡开挖的关键参数研究

针对多年冻土区冻融循环作用下露天矿边坡开挖关键参数(开挖时间、开挖速度、开挖深度和开挖坡角等)的确定,以保证边坡安全、延长边坡使用年限为目标,基于木里露天矿边坡理想模型,采用含相变三场耦合简化算法,借助局部损伤度的分析方法,结合边坡开挖变形等系统地研究了边坡开挖的几个关键参数。结果表明:冻岩土体边坡主要为局部破坏且每年5—7月为危险月份;虽暖季开挖安全性略低但利于施工;同时一定程度上减缓开挖速度也有利于边坡后期的安全性;边坡开挖深度达到多年冻土下限时,局部损伤破坏最严重,可作为损伤和变形模式的转折点,而当开挖深度超过该限值后其破坏将与普通边坡相似,且坡高每加10 m开挖15年后变形平均增加170 mm;坡角增大虽变形有所增加但损伤度减小,则可适当地提高坡角来减少采剥比。研究结果对认识冻融循环作用下多年冻岩土区边坡安全、经济、有效开挖具有一定的参考意义。     

及时支护隧洞变形规律研究及稳定性评价

针对软岩及土质隧洞围岩强度低、稳定性差及现有隧洞围岩稳定性评价方法对及时支护隧洞的不适用性,通过数学模型试验系统研究了弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、埋深、洞径和侧压力系数等与需及时支护隧洞拱顶围岩变形和喷层受力的相互关系,并据此探讨了以支护结构安全性为标准的隧洞围岩稳定性评价新理念。该理论在新疆库尉输水工程的成功应用表明其具有较好的可靠性。数值试验结果显示各因素对拱顶围岩变形和喷层应力影响显著,且对大主应力的影响尤为明显,随变形的发展喷层拱顶处应力主轴对调,大、小主应力名称互换。喷层大主应力随弹性参数的增大而增大,随强度参数的增大而减小。该研究成果能为软岩隧洞工程的设计和施工提供理论指导。     

偏高岭土改善灰土强度的试验研究

灰土被广泛用作建筑物和构筑物的基础,本文通过添加偏高岭土来进一步改善其力学性能,以期为改性灰土的应用提供试验依据.灰土强度受其组成原料如石灰含量、含水率和粘土性质的影响较大,通过控制石灰和偏高岭土含量以及水固比等因素,研究偏高岭土的加入对常规灰土材料抗压强度和软化系数的影响,并通过对含水率变化分析和扫描电镜揭示其内在机理.根据试验结果的对比分析,发现偏高岭土不仅能改善灰土材料的强度,明显缩短其强度形成时间,而且明显的提高灰土试样的软化系数.无论添加偏高岭土与否,试样抗压强度随水固比、石灰含量和偏高岭土含量均存在一个最佳配比.偏高岭土与Ca(OH)_2和水发生化学反应,反应产物致使灰土试样的结构更加致密,从而改善了试样的力学性能.     

碱液加固黄土的电阻率特征试验及其效果评价

为建立快速无损的评价碱液处理黄土场地体系,探寻电测无损检测结果与场地工程力学特性之间的联系,在室内开展了不同浓度碱液处理原状黄土试样的电阻率测试及直剪试验,得到了碱液处理后黄土试样的剪应力-应变曲线变化趋势; 进一步分析碱液处理黄土场地的抗剪强度特性和电阻率特征,得到了指标间的定量联系,并以碱液浓度为关键变量对抗剪强度指标与电阻率、液限、塑限等物理力学参数进行关联分析。基于硬化型曲线的数学模型,给出了考虑碱液处理浓度和电阻率影响的剪应力-剪应变预测关系。最终根据抗剪强度、最大干密度、塑性指数等工程力学参数的变化情况,提出了基于电阻率变化的碱液处理黄土工程力学性能变化的量化评价。结果表明:随着碱液浓度的增加,液限、塑限均出现增大的趋势,最大干密度随着碱液浓度的增加而减小; 处理后的黄土试样剪应力-剪应变曲线呈现硬化型曲线的特征,且随着碱液浓度的增大,抗剪强度逐渐增加,电阻率值逐渐减小。     

新疆布仑口高温引水隧洞几个设计与施工问题探讨

结合新疆布仑口-公格尔水电站工程引水发电洞存在的高地温问题展开研究,首先根据相关地质资料和研究成果对该工程高地温成因和机制进行分析探讨,认为高地温是地质结构的不均匀性引起热流密度向热阻小的局部区域(石墨夹层带)集中的结果。随后研究高温条件下的施工措施,推荐强通风降温措施,并辅以低温冷水喷雾降温技术。通过比较分析建议高温差洞段支护结构的形式与方案,即采用防火耐热喷层,或纤维混凝土喷层替代常规衬砌方案。研究成果以期对同类工程的设计和施工提供参考和借鉴。     

低温裂隙岩体的各向异性传热模型

低温裂隙岩体属于典型的非连续介质,其传热特性具有明显的各向异性特性和时变性。从传热学的基本原理出发,对含冰–水相变低温裂隙岩体的传热特性进行了研究。首先通过类比电阻,推导考虑冰水相变及热对流作用的低温单裂隙热阻模型。在此基础上,根据能量守恒定律并考虑对流换热作用对裂隙岩体等效传热特性的影响,推导低温单裂隙代表性体元的传热模型。基于传热性能的可叠加性,构建含多组优势节理低温岩体的各向异性传热模型,从而实现低温裂隙岩体传热性能的等效连续化处理。最后通过一个含水平裂隙岩样和理想岩质边坡对各向异性传热模型进行了验证,最大误差不超过1.0℃。该传热模型的精度满足实际低温裂隙岩体工程的要求。