淮南六方堤水力冲填周期的合理确定

本文根据现场水力冲填试验成果, 利用分段泥浆压力法确定出一次冲填最大冲填高度, 在此基础上确定出最佳的冲填周期, 以便合理预算几十里长六方堤水力冲填加宽加高施工工期及投资。     

淮南六方堤水力冲填试验泥浆粒度分异及脱水时空特征研究

本文根据淮南六方堤水力冲填试验成果，介绍了冲填泥浆粒度分异特点、泥浆脱水随时间和空间的变化规律，为淮南淮河大坝水力冲填筑坝工程投资、工期的合理预算提供了科学依据。     

充填结构包气带水分运动参数试验研究

煤炭开采引起大面积沉陷,利用粉煤灰或煤矸石作为充填介质,并覆盖一定厚度土壤的方法进行土地复垦是一种重要的充填模式。以粘质土壤、粉煤灰、煤矸石为研究对象,采用室内试验方法分别测定其物质的水分特征曲线、非饱和导水率曲线、容水度、水分扩散度等充填结构包气带的水分运动参数,为研究土壤-粉煤灰、土壤-煤矸石充填结构包气带水分运动规律提供参考依据。     

水泥–粉煤灰–煤渣–吹填粉细砂混合料强度试验

针对大型堆填场基层结构工程,本着就地取材节约成本的原则,利用吹填砂作为骨料,添加粉煤灰、煤渣和水泥,采用正交试验方法,编制正交设计表,配制不同比例的混合料进行无侧限抗压强度试验。采用方差对不同龄期的混合料抗压强度进行分析,并对混合料加固机理进行研究,给出了混合料最佳质量配比,即水泥20%,粉煤灰15%,煤渣10%,此时混合料的强度最大;其水泥掺量对混合料强度起着关键作用,随着龄期的增长粉煤灰与煤渣对混合料强度影响程度逐渐增强,不过煤渣对混合料初期强度影响不及粉煤灰。      

风积砂质高浓度胶凝充填材料性能与粉煤灰掺量关系分析

充填材料是决定煤炭充填开采效益、效率、效果的最主要因素。为了掌握风积砂质高浓度胶凝充填材料的性能变化规律,本文以粉煤灰的质量掺入比作为变量,试验研究和理论分析了粉煤灰对该充填材料性能的影响规律。结果表明,粉煤灰的适量添加可以提高充填材料的强度,大掺量导致强度相对降低; 泌水率随着粉煤灰掺量的增大总体上呈减小趋势,较大掺量试样泌水速率相对较低; 分层度随着粉煤灰掺量的增大线性降低; 凝结时间随着粉煤灰掺量增大呈现指数增大; 坍落度总体上随粉煤灰掺量的升高而增大,但大掺量会使其出现相对降低。分析认为,适量粉煤灰的掺入,使风积砂质高浓度胶凝充填材料的颗粒粒度、水分分布和水泥分散均匀,而使材料的强度和输送性能适度改变,但掺量过大会稀释胶结料和改变颗粒相对级配而导致性能下降。     

初始中主应力系数对中密粉煤灰动模量阻尼比影响的试验研究

利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪,开展了在三向非均等固结状态下的饱和中密粉煤灰循环扭剪试验。着重探讨了初始中主应力系数对饱和中密粉煤灰的动模量和阻尼比特性的影响。试验结果表明：初始中主应力系数对粉煤灰动剪切模量有一定的影响,对阻尼比没有影响。根据仪器量测系统的特点,采用了大小位移计联合测量角位移的方法,不仅能够提高测试精度,而且能够获得完整的动模量和阻尼比随动剪应变幅值的变化过程。     

大型石化地基振冲碎石桩处理现场试验研究

针对大型炼厂工程地基处理的复杂性,开展了振冲碎石桩的现场试验。利用静力触探试验检测桩体密实度和判别饱和砂土液化。基于旁压试验、标准贯入试验和重型动力触探试验结果,分析了施工前后地基承载力和土体工程特性变化情况。以单桩和复合地基载荷试验结果验证了桩间土、单桩及复合地基的承载性能。研究结果表明,振冲碎石桩对桩长范围的砂土具有明显的挤密效应,工程特性和场地的均匀性在处理后有了明显改善和提高,有效地消除了桩长范围内砂土的液化可能性。静载荷试验结果表明,振冲碎石桩复合地基承载力能达到设计要求;振冲碎石桩对砂土层下卧黏性土层的加固作用不明显,部分深度范围内土体强度降低;当地面以下10 m内不存在厚度大于5 m的软土夹层时,较薄的软土夹层状对挤密加固其余深度的砂土未产生明显影响,对地基承载力影响亦较小。     

基于RSM-BBD法胶结充填材料配比优化及工程应用

针对煤层回采顶板垮落法产生的采煤固废堆放量大、长壁胶结充填开采中采充失衡等问题,内蒙古察哈素煤矿31采区采用连采连充巷式胶结充填采煤工艺,采用“隔三采一”的回采方式及“三强一弱”的充填模式。充填材料配比对充填成本与效果具有重要影响,针对原胶结充填材料中水泥消耗大、粉煤灰消纳少的问题,基于泰波理论确定矸石最佳粒径级配系数n为0.5,在此基础上,利用响应面法(RSM)优化材料配比。基于RSM-BBD (Box–Behnken Design)设计13组试验,建立充填体3、7及28 d单轴抗压强度与水泥质量分数X1、粉煤灰质量分数X₂、固料质量分数X₃及3因素交互作用(水泥与粉煤灰交互作用X1X₂、水泥与固料质量分数交互作用X₁X₃、粉煤灰与固料质量分数交互作用X₂X₃)的回归模型,模型P值均小于10^-4,模型可靠性强。试验结果表明：不仅单一因素对强度影响显著,且各因素的交互作用也对强度有一定的影响。强度随X1与X     

双泵大流量振孔高压旋喷防渗墙在粉细砂坝中的应用

振孔高喷是近几年发展的钻喷一体化、一次成墙较为先进的高喷防渗墙施工工艺,是利用高压喷射流对地层产生冲切、掺搅、升扬、置换、充填挤压、渗透固结等作用,形成所需性状的防渗固结体。本工程是首次将水力冲填粉细砂坝应用到水利枢纽大坝工程中,采用高喷防渗墙进行防渗更是初次在这样的条件中使用。大流量振孔高压旋喷施工工艺既能保证施工质量,又能提高施工工效,是高压旋喷工艺的又一次革新。     

吹填砂土地基的不同加固方法效果评价

某港口堆场地基由砂土吹填而成,地基承载力约为65kPa,为使地基达到150kPa的承载要求,必须对该吹填砂土地基进行处理。根据场区不同的地层条件、使用功能和地基强度,设计分别采用插板振冲、插板强夯、不插板强夯三种加固方法进行试验。试验检测结果表明,三种加固方法处理后的地基承载力均能满足设计,插排强夯效果最佳。     

吹填粉细砂的无填料振冲密实试验与工程应用

对长江下游河漫滩地新吹填的松散粉细砂,通过原位监测仪器和跟踪检测,进行了无填料振冲试验、施工技术开发和设计应用。研究了无填料振冲过程中桩周土的超静孔压变化与振冲有效范围,比较了振冲密实前、后桩周土强度变化。针对施工跟踪检测中发现的桩身土局部欠密实问题,分析了缺陷产生原因,提出了解决措施。结果表明,目前规范认为应加填料振冲处理的各种松散粉细砂,只要试验方法得当,及时发现振冲中可能出现的问题并予以解决,吹填粉细砂的无填料振冲密实法是可以大面积应用的。工程试验后提出的振冲设计参数、施工工艺参数和质量控制方法,最终检测显示,工程桩各项指标达到堆场使用要求。     

循环冻融条件下节理岩体损伤破坏试验研究

通过循环冻融和相似材料试验,研究了节理岩体在冻融条件下的损伤破坏机制及其相应的力学特性。通过对经历冻融循环后的试件损伤破坏模式的观察和单轴压缩试验,重点研究了节理倾角、节理贯通度、节理条数、节理充填物厚度、节理充填物类型、试件饱和度、冻融循环次数等对试件冻融损伤破坏模式、单轴抗压强度和弹性模量的影响。研究发现：节理存在及其物理力学性质对岩体的冻融损伤破坏模式及强度均有很大影响。节理倾角通过影响冻融裂纹的起裂位置进而影响其破坏模式和强度;随着贯通度的增加,试件表面裂纹由稀变密;随着节理条数增加,试件受冻融影响明显加剧;随着节理充填物厚度增加,试件冻融损伤程度先增加后减小;节理充填物类型对试件冻融损伤程度也有一定影响;随着试件饱和度的增加,试件冻融损伤程度先减小后增加;随着冻融循环次数的增加,节理试件表面因冻胀引起的裂纹逐渐增多、变宽,且其抗冻融特性较完整试件差。上述研究成果对寒区岩体工程建设及安全运营具有重要的参考价值。     

添加絮凝药剂的尾矿砂浆充填材料的单轴抗压强度试验研究

尾矿充填主要包括3种类型：尾矿砂浆充填、尾矿糊状充填（paste fill）和废矿石充填（rock fill）,其中前面两种充填属于水力充填,第3种属于干式充填。3种充填方法在加拿大的矿山都有应用。压缩强度和渗透性是水力充填材料的关键力学特性,直接影响井下充填的效果。一方面,为了使充填材料具有一定的强度,必须在尾矿砂浆（slurry backfill）材料中添加水泥,其用量非常大,水泥在充填成本中占有很大的比例。另一方面,尾矿砂浆水力充填是利用水力旋流器来分级固体颗粒,颗粒较细的部分将通过溢流派到废矿池中,颗粒较粗的部分回收利用作为井下充填的材料使用,有时充填的尾矿数量不够,需要另外购置砂子混合作为充填材料。如何减少水泥的使用量和从水力旋流器底流增加尾矿砂的细颗粒的固体部分产量,以达到节约充填成本的目的,一直是矿山企业所面临的重要课题。为此,专门研究絮凝药剂对尾矿砂浆充填材料的单轴抗压强度的影响。研究结果表明,絮凝药剂能够大幅度地提高尾矿砂浆充填材料的强度,而且絮凝药剂使用量有一个最优值,使强度达到最大。当过量使用絮凝药剂,尾矿砂浆充填材料的强度则有所降低。     

粉煤灰增强回填碱渣工程特性的试验研究

碱渣与饱和卤水混合制成浆体回填到盐矿废弃盐腔可同时解决碱渣处理问题和地下废弃盐腔存在的地质隐患。回填碱渣强度是影响充填效果的重要因素。因此,为了提高回填碱渣强度,采用掺入粉煤灰制成复合碱渣对其强度特性进行改良。针对不同粉煤灰掺合比的碱渣开展了组成、力学和细观试验。研究结果表明：（1）掺入粉煤灰能明显改善碱渣的强度,使其黏聚力、内摩擦角都大幅提高,抗剪强度大幅增加;（2）粉煤灰掺合比越大,增强效果越明显,但强度并非随掺合比呈线性变化,对黏聚力而言,在0～20%内的掺合比下增加速度最快,而对内摩擦角则在20%～30%的掺合比区间增加最快,对抗剪强度而言,0～20%的掺合比内增加最明显;（3）粉煤灰掺入还可显著改善碱渣的压缩固结特性,使其固结系数大幅提高,从而提高碱渣固结速度,缩短充填工期,其中在0～10%的掺合比内对压缩固结特性改善最显著;（4）矿物组成分析表明,粉煤灰掺入改变了矿物组成,使得亲水性矿物含量急剧锐减,进而改变了其沉积特性。而细观分析则表明,粉煤灰掺入使碱渣从絮凝团细观结构变成了粉煤灰充当骨架的充填结构,且粒间支撑和拉联效应明显。从增强效果提高、压缩固结特性增强、控制成本和工期综合分析表明,最优掺合比为20%左右,建议工程中以不高于20%的掺合比作为实用掺合比即可取得较为理想的充填增强效果。该研究为揭示碱渣增强机制及废弃盐腔碱渣充填工艺优化提供了有益参考。     

振动水冲法碎石桩加固软土地基试验和应用及其允许承载力确定的分析

本文介绍了在三个不同地质条件的工地采用振冲碎石桩加固工业厂房地基的情况。三个工地:Ⅰ区全部为高灵敏性淤泥质粘土;Ⅱ区表层为2～3米吹填细砂,中部为3～5米厚淤泥,下部为细砂层;Ⅲ区5米以上为吹填淤泥质粘性土,以下为可塑中密的粘性土层。在三个工地对碎石单桩、群桩(复合地基)做了较系统的室内土工试验和载荷试验等原位测试工作。     

以吹填砂为覆盖层的饱和软粘土地基强夯试验研究

针对某港区工程陆域不同区域的地质条件和工程荷载,进行了不同工艺的强夯试验,对夯坑周围地表变形、土体水平位移以及孔压的增长和消散进行了观测,并对强夯加固效果进行了试验研究。研究表明,采用强夯法加固以吹填砂为覆盖层的饱和软土地基是可行的,有效加固深度可达到6 ~7 m,吹填砂层厚度对有效夯击率和碎石土垫层的作用有显著影响。由于吹填砂层和淤泥质粘土层中的粉细砂薄层有利于孔隙水压力的消散,用强夯法处理该类地基时,如果设计加固深度较小时,可以不设置竖向排水体。通过对试验数据的分析研究,获得强夯法加固该类地基土的最佳强夯参数和施工工艺,并且认为选择强夯施工工艺应考虑吹填砂层厚度。     

剪切速率对平直充填节理的剪切力学特性影响研究

不同剪切速率下充填节理的剪切特性对动态荷载作用下工程岩体的安全稳定性有着重要的影响。为了研究剪切速率对充填节理的剪切力学特性的影响,通过花岗岩试块中间充填天然河砂模拟充填节理。采用RMT-150C电伺服试验机进行直接剪切试验,研究了法向压力、剪切速率和充填厚度对充填节理的剪切力学特性的影响。试验结果发现,充填节理的剪切应力-位移曲线属于屈服剪切型,分为弹性阶段、过渡阶段和滑移阶段,无明显峰值强度,在滑移阶段剪切应力继续增加,增加速率与法向压力大小有关。随着剪切速率的增加,充填节理的剪切强度和内摩擦角略有增加。为了考虑充填节理剪切应力-位移关系的非线性变化过程,采用双曲线形式对弹性阶段的应力-位移曲线进行拟合,结果较好,并提出初始剪切刚度和刚度影响系数描述其变形特性。剪切速率和法向压力的增加会大幅度增加初始刚度,充填厚度对两个参数的影响与法向压力有关。对于无起伏度的平直节理,剪切速率和充填厚度对剪切强度影响较小,但对充填节理的变形特性有重要的影响。     

排水措施对黄河堤防淤背体排水效果试验研究

选择水平盲沟、土工席垫及水平和竖向PVC渗管3种排水方案,在黄河山东东明某堤段淤背体冲填施工中进行排水效果试验。通过埋设在淤区内的地下水位观测点,得到淤区内地下水位与时间的变化规律。试验结果表明,采取一定的排水措施能加速淤区土体的固结,但排水效果与排水方案有关;土工席垫排水与水平盲沟排水效果相差不大,且排水效果与淤土厚度有关,3 m左右淤土厚度设置一层水平排水盲沟或土工席垫,其排水效果较好;淤土厚度增加,其排水效果变差;但两者均不能有效防止横向围堤坍塌。采用水平和竖向PVC渗管方案,其排水效果好,特别是设置了竖向PVC渗管,能有效防止横向围堤坍塌。试验成果为黄河放淤固堤工程加速淤背体排水固结设计及施工提供参考。     

间断级配砂砾石土的渗透变形试验研究

渗透变形是颗粒材料中细颗粒在渗流作用下发生重分布且导致土体的内部结构、水力及力学特性发生变化的现象,是导致砂砾石土地基及堤防结构破坏的主要原因之一。利用自主研发的刚性壁渗透仪对不同级配及细颗粒含量的间断级配砂砾石土在恒定水头渗流作用下进行渗透变形全过程试验,监测了渗流过程中的局部水力梯度空间分布以及竖向位移变化,分析了渗透试验结束后土体的颗粒级配空间分布变化。研究结果表明：土粒中细颗粒所处的欠填、满填及过填3种堆积状态决定了粗、细颗粒间不同的接触方式,影响其渗透性。渗透试验结束后细颗粒流失量沿试样高度的空间分布可以划分为3个区域,即顶部流失区、中部均匀区及底部流失区。局部水力梯度的快速下降伴随着竖向位移的突变,意味着渗透变形的开始;渗透变形启动时的局部水力梯度大于全局水力梯度,证实了采用大尺寸试验执行渗透试验的必要性。细颗粒处于过填状态的试样依然会发生渗透变形且导致强烈的沉降变形,值得进一步的研究。     

国内外规范关于扩展基础冲剪计算的对比分析

各国规范对钢筋混凝土扩展基础的冲剪验算有不同的计算方法,对基础剪切模式的界定、计算公式等方面有较大不同,由此对计算结果也产生影响。针对中国规范GB50007[1]、美国规范ACI318[2]、欧洲规范EN1992[3]的设计要求,对影响钢筋混凝土扩展基础冲剪破坏的因素进行对比分析,并结合不同工况的4个算例对各国规范冲剪验算的基础底板厚度进行了对比。分析结果表明,各国规范在抗剪强度取值、验算条件、冲切锥体形状、底板纵筋配筋率影响、验算截面位置等方面的规定存在一定差异,反映出各国规范在基础冲剪影响因素方面存在不同考虑以及对基础冲剪破坏机理认识上的差异,这些差异使冲剪计算方法不同,也使得由此计算所得到的基础底板厚度有所不同。通过分析,建议对我国规范在基础底板冲剪验算截面的位置、纵筋配筋率,以及基底反力分布对冲剪承载力的影响等方面进行试验研究,进一步完善基础冲剪计算方法。