卵石土等效弹性模量理论预测模型初探

卵石土是由卵石和土组成的、处于土和岩体之间的天然地质体,但其宏观力学特性完全不同于土和岩体。通过对成都地铁1号线隧道掘进机（TBM）施工现场调查可知,卵石地层可导致TBM刀具过量磨损、刀盘堵塞等非正常损坏,极大地影响了TBM施工效率,是TBM掘进极其不利的一种典型混合工作面。主要研究卵石土变形性能,建立在均匀应变基础上,假设卵石为理想圆形或椭圆形,从理论上得到卵石土等效弹性模量的解析预测公式。并通过数值试验验证了理论预测模型的有效性。结果表明,此模型预测结果与试验数据比较接近,可用来初步判断卵石地层等效弹性模量,有助于理解并提高该地层中的TBM掘进效率。     

卵石推移质测验技术研究会议在成都召开

泥沙测验研究工作组委托四川省水文总站组织的卵石推移质测验技术研究会议于1987年8月2～6日在成都召开。会议审定了近期试验研究专题大纲。这些专题是:1.卵石推移质采样器取样效率研究;2.不同类型卵石推移质采样器性能和适用范围研究;3.卵石推移质输沙率测验和整编方法研究;4.野外推移质     

砂卵石地层条件下盾构掘进机理与实践

本书以成都地铁1号为工程案例,系统研究砂卵石地层地质力学特性、盾构选型、掘进参数及其掘进性能的影响因素。根据国内外研究现状,对当前隧道掘进机进行了科学的分类。结合现场实验及室内实验分析了该类地层的力学不稳定性,特别探讨了导致盾构掘进性能低下原因。同时,介绍了专为该类地层开发的数据模型生成系统,进行了卵石空间形态对力学性能影响的深入探讨。并推导该类地层力学特性的理论计算模型,通过数值方法进行了验证。本书既介绍了隧道掘进机分类、盾构选型依据、盾构选型方法及盾构掘进参数优化过程,又阐述了卵石地层的力学特性。第1章成都地铁1号线概况;第2章成都地铁盾构掘进性能及影响因素分析;第3章卵石土性能试验研究;第4章混合材料数值模型生成算法与程序设计;第5章卵石空间、几何特性对混合体变形性能的影响;第6章卵石土混合材料变形性能理论预测模型推导;第7章理论强度预测模型在盾构中的应用。参考文献。     

泡沫改良砂卵石土的试验研究

砂卵石土具有内摩擦角大、流动性差、渗透系数大等特点,在砂卵石地层的盾构施工时会引起出土困难、刀盘磨损、地下水喷涌等问题。通过泡沫优化试验,得到泡沫半衰期及发泡倍率最优时的发泡液浓度为2%～3%。基于四川成都地铁7号线茶店子站至一品天下站区间砂卵石地层,配制卵、砾石含量为20%、40%、60%、80%的土体,掺入泡沫进行室内大型剪切试验、坍落度试验和渗透试验,发现随着泡沫注入率的增加,包裹在砂卵石土周围泡沫土的含量增加,砂石分离现象逐渐消失,抗剪强度和内摩擦角呈非线性降低,坍落度逐渐增大,抗渗性能明显提高,并得到了不同含石量砂卵石土满足盾构施工中“理想状态土体”要求的泡沫注入率。研究成果对砂卵石地层盾构掘进中的相关问题解决具有一定的意义。     

无粘性泥沙起动条件对比研究

从泥沙起动的已有研究成果出发,推导出常见的3种泥沙起动条件的转换关系.利用这些关系,将国内外现有的几十种泥沙起动条件进行了统一,可得各种公式的K值一般在337～786之间.为合理选用起动公式提供了依据.在此基础上,用韩其为1965年在岷江五通桥茫溪河进行的卵石起动的野外水槽试验资料与一部分经典公式计算结果进行了对比研究.为岷江都江堰河段合理选用卵石起动公式提供了依据.     

成都地铁车站深基坑周围地表沉降规律研究

采用颗粒离散元法,分析成都地铁卵石地层深基坑开挖过程中周边地面沉降的变化规律;收集了成都地区9个地铁车站深基坑周围地表沉降的监测资料,给出了地面沉降的包络线及其数学表达式;对比成都地区卵石地层深基坑与上海地区软土地层深基坑周围地表沉降包络线,总结了两者的异同。结果表明:成都地铁卵石地层深基坑周围地表沉降曲线呈凹槽型,沉降包络线可由3段直线组成,其最大沉降点位于坑壁外0.25H处,突变点位于坑壁外0.5H处;成都卵石地层深基坑的地表沉降包络线在地表范围、最大沉降点及突变点距坑壁的距离等均约为上海软土地层深基坑的1/2,两者的最大沉降值可相差1个数量级。     

盾构穿越砂卵石地层地表沉降特征细宏观分析

以成都砂卵石地层中地铁1号线的土压平衡盾构掘进施工为研究背景,采用室内试验、PFC2D二维颗粒流程序和 Plaxis 3D有限元软件对盾构穿越砂卵石地层地表沉降特征进行了细宏观数值模拟,揭示了土压盾构穿越砂卵石地层的失稳机制和沉降规律,并结合实际施工参数和实测地表沉降数据进行了对比分析,获得了土压盾构在砂卵石地层中掘进引起的地表横向沉降槽和纵向沉降槽曲线,分析了不同大小的开挖面土仓压力和盾尾注浆压力对地表沉降的影响,给出了砂卵石地层开挖面土仓压力的建议值和盾尾注浆压力参数的合理取值范围。细宏观分析表明,与注浆压力相比较,土仓压力对地表最大沉降曲线的形状影响较小;但必须关注土仓压力的变化,在砂卵石地层中由于土拱效应对开挖面稳定性影响较大,甚至发生突然坍塌破坏。     

成都地铁卵石层中盾构施工开挖面稳定性研究

随着我国社会经济的发展,越来越多的城市开始规划和修建地铁,在此期间,部分城市在地铁建设中遇到了地质条件非常复杂的砂卵石土层,特别是正在建设中的成都地铁1、2号线,区间隧道几乎全部从卵石土层中穿越,根据设计,成都地铁1、2号线部分区间隧道采用加泥式土压平衡盾构法施工。利用土压平衡式盾构施工时,开挖面支护土压力控制是保证掘进顺利进行的关键,目前国内外在这方面的研究主要集中于砂土和黏性土,关于卵石土盾构隧道开挖面变形与破坏的研究很少。基于此,根据卵石土具有强烈离散特性的特点,利用颗粒离散元数值方法,对卵石土层土压平衡式盾构施工中开挖面支护应力不足引起开挖面的变形及破坏问题进行了分析研究,探讨了隧道开挖面变形及破坏问题。研究结果显示:（1）开挖面极限支护应力远小于土体原位静止土压力;（2）开挖面失稳后,开挖面前部的滑动块为一曲面体。这为卵石土地层中盾构开挖面控制压力的确定提供参考。     

推移质协作组在四川灌县召开推移质试验方案座谈会

6月28日～7月2日推移质协作小组在四川灌县召开了“推移质试验方案座谈会”,到会的有长办、成勘院、四川省水利厅、四川省水文总站、都江堰管理局、成都科技大学、长办重庆水文总站筹单位代表共21人。会议期间,结合会议议程,代表们参观了白沙河水槽和沙里河电站,并详细研究了以下几个专题。1.筹建白沙河水槽。由成勘院负责于1983年完成。该槽设计最大流量为10秒立米,槽宽3米,长110米,水深0.8～1.2米,最大流速3.5秒米。对水槽进水闸的位置、引水渠、静水消能设备的布置、加沙取沙方法、试验模型比尺以及投影设备等均作了详尽讨沦。这一水槽建成后将为全国推移质试验     

富水砂卵石地层力学特性研究

富水砂卵石地区的地铁盾构隧道工程建设中须有效掌握地层力学特性指标,以指导盾构施工参数的动态调整。针对传统地勘无法准确提供地层参数的问题,通过对成都地层分布与土质特征进行大数据统计分析,并结合室内剪切与渗透试验研究,探求富水砂卵石力学特性与细粒含量、含水率、水压力等主要参数间的影响关系。试验结果表明,随着含水率的增加,内摩擦角φ先降低后提高,咬合力C先提高后降低;当细粒含量从1%增加至6%,C和φ均出现不同程度的降低。推导出两个强度指标C值和φ角与细粒含量和含水率两个参数的变化关系表达式,以及砂卵石土的细粒含量与其饱和含水率两者的变化关系式,并通过拟合情况与实际数据验证了公式的可行性。得出卵石地层管涌型的渗透破坏类型,其渗透性随着土样细粒含量的增加有所减小。然后从开挖土层的性质分析反映出隧道掘进参数动态调整和渣土改良工艺对施工影响的内在机制。研究结果可为成都地区砂卵石土层抗剪强度进行经验公式参数选取、数值模拟取值,掘进关键技术与施工方案制定提供参考依据。     

巴郎口水电站土石坝填料工程特性试验分析

位于大渡河一级支流上的巴郎口水电站为闸坝引水式。考虑到砂卵石填筑料中粒径小于5mm的P5含量偏高而影响坝体稳定性,对厂房边坡砂卵石填筑料开展了碾压试验。根据现场密度及含水量测试、场地沉降观测等,确定合适的铺层厚度为97cm。并取坝体填筑料在室内进行了颗分、击实、渗透和大三轴剪切试验。颗分试验表明填筑料级配良好,满足土石坝设计要求;击实试验得到填筑料的最优含水量和最大干密度分别为5.32%、2.42gcm-3;渗透试验测得砂卵石平均渗透系数为2.42210-2 cms-1;大型三轴试验获得砂卵石强度参数为=37.711、c=0。结合现场碾压试验和室内试验成果,还对巴郎口水电站土石坝坝体进行了渗流稳定计算,复核了巴郎口水电站土石坝坝体的沉降、应力、渗流和稳定性等,为土石坝坝体的长期安全运行提供了重要依据。     

沉管隧道卵石与碎石垫层力学变形特性对比研究

国内外沉管隧道先铺基础多采用碎石作为垫层材料,目前尚无采用卵石的先例。卵石和碎石在表面光滑度、排列接触方式、颗粒间天然空隙率等物理特性的差异性将影响其力学性能表现。通过物理模型试验和数值模拟计算,对卵石和碎石垫层的力学变形特性进行对比分析。研究表明：（1）两种材料垫层压缩曲线均呈两阶段反弯曲线变化趋势,相同荷载条件下卵石垫层压缩量较碎石高,总体割线模量较碎石低约30%。（2）垫层厚度由0.8 m变为1 m时,卵石垫层割线模量增加了13.0%,碎石垫层割线模量增加了2.2%;卵石垫层力学变形性能对垫层厚度的变化较碎石垫层更敏感。（3）预压荷载由52.5 kPa增加到84 kPa时,卵石垫层割线模量增加了23.5%,碎石垫层割线模量增加了7.6%;预压荷载越大,卵石垫层能更早达到拐点从而表现出更稳定的力学性能;增加预压荷载对卵石垫层整体力学变形性能的改善较碎石垫层更明显。（4）随沟宽增大,垫层模量在前期再压缩阶段出现模量提高,而在全加载期内总体表现为模量降低;在全荷载范围内卵石垫层对垄沟尺寸变化的敏感度低于碎石垫层。（5）碎石垫层的整体力学性能优于卵石垫层,但两种垫层材料对结构沉降和受力状态的影响相对有限;在对施工偏差敏感度充分分析的基础上,卵石可替代碎石作为沉管隧道垫层材料。（6）开展卵石级配试验研究,获取最佳卵石级配,是未来研究方向。     

砾卵石层中预制桩的承载性状研究

依据59根桩静载荷试验实测结果和桩侧相关土层的标贯试验成果,反算出砾卵石持力层中预制桩的极限桩端阻力,结合7根桩身埋设有应力计的预制桩桩端阻力的实测成果,分析了砾卵石层中的预制桩的桩端阻力、桩端荷载分担比例及端阻充分发挥所需的桩端位移。通过对121根以砾卵石为持力层的预制桩的静载试验成果与静压法施工终压力的比较,分析了砾卵石层中静压预制桩的施工终压力与极限承载力的关系。     

沉管隧道含垄沟卵石垫层变形特性试验研究

采用含垄沟卵石垫层作为大型沉管隧道的基础是一种创新,为研究水下该垫层在工程荷载下的变形特性,开展了7种不同工况模型静载试验,得到各工况下卵石垫层沉降量、压缩模量等参数以及荷载值与沉降量之间的关系,分析了垫层厚度、垄沟尺寸、预压荷载、级配大小等指标对卵石垫层力学特性的影响。试验结果表明,不同于碎石垫层卵石垫层承受的竖向荷载与其沉降量开始成非线性变化;随着荷载值的增加,垫层沉降速率逐渐减小,垫层被压密一定程度后荷载与沉降趋于线性关系;卵石的最大粒径越大,垫层的压缩模量越大,沉降量越小;预压导致卵石垫层再压缩时沉降明显减小,且压缩模量增大;垄沟的间距越大,卵石垫层的压缩模量越小,沉降量越大。垫层厚度越大,卵石垫层的压缩模量与沉降越大。研究成果可为沉管隧道垫层的设计提供参考。     

基于Eshelby张量和Mori-Tanaka等效方法的砂卵石土等效弹性模量研究

砂卵石土是物理力学性质既不同于砂土也不同于完整岩体的离散体,将其简化为砂土为基体,卵石为椭球形夹杂的两相复合材料。在小变形条件下,考虑卵石的含量和分布,采用Eshelby张量和Mori-Tanaka等效方法,运用替换迭代方式,从理论上推导出等效柔度张量一般性计算方程;重点研究卵石为球形时（椭球的一种特殊情况）砂卵石土等效弹性模量,通过编写程序求得其数值解,并与相关数值试验和理论进行对比。结果表明,此理论计算方法精度较以前的理论计算方法精度有大幅提高,当卵石体积分数小于50%时,理论计算结果与数值试验结果吻合较好,其结果可用于判断砂卵石土宏观力学特性,有利于地下工程应用;当体积分数大于50%时,理论计算结果和数值试验结果有一定误差。     

载体桩在奉节草堂地区卵石地层中的应用研究

载体桩作为一种新型的桩基础形式近年来在工程中被广泛运用,其基本原理是通过柱锤夯击成孔并对桩端以下土层及填料夯实形成复合承载体,提高单桩竖向承载力。目前载体桩在砂土、黏性土、粉土及软土中均取得了一定的研究成果,而在卵石地层中的研究较少。以奉节地区某标准厂房桩基工程为例,研究载体桩在奉节草堂地区卵石地层的设计与施工,结合载荷试验成果对载体桩受力机理分析。研究结果表明:以卵石作为持力层的载体桩在奉节草堂地区具有较好的适用性,静载试验与沉降观测表明载体桩承载性能良好,是一种安全经济的基础形式;载体桩静载试验Q-s曲线一般呈缓变型,表明载体桩在卵石地层中的受力形式更接近于端承桩;卵石地层中载体桩的适用性与卵石成分、级配密切相关,土体大颗粒孤石可能使柱锤夯击受阻,施工前应先进行试桩及超前地质钻探。     

有机泥浆理化特性研究及其工程应用

分析了普通无机泥浆护壁机理,提出了钻孔护壁有机泥浆新概念,并通过室内对比试验研究了桩基钻孔护壁有机泥浆的物理性能与HPAM加入量的相关关系以及HPAM的降解过程,并将有机泥浆应用于成都某卵石地层钻孔灌注桩施工。通过室内试验与实际工程应用,综合分析了不同黏粒含量有机泥浆的优缺点,提出了适用于钻孔护壁的有机泥浆配比,并对有机泥浆的降解和环保做了深入地分析,得出有机泥浆是可降解的结论,为钻孔灌注桩护壁施工提供了新的途径。     

砂砾卵石土高速公路路基填筑试验研究

为研究砂砾卵石土混合料作为路基填料压实后的压实效果,通过室内筛分试验、重型击实试验、CBR试验得到砂砾卵石土的颗粒级配组成,最大干密度、最佳含水率与粗颗粒含量的关系,CBR值与粗颗粒含量、击实次数的关系。试验结果表明,最大干密度随着粗颗粒含量的增加先增大后减小,CBR值随着粗颗粒含量的增加而增大。进一步分析砂砾卵石土作为路基填筑材料的压实机制,通过现场碾压试验,确定砂砾卵石土路基填筑施工工艺,利用压实度、CBR、弯沉、回弹模量等现场检测手段和现场沉降观测数据检验压实效果,通过比较分析各种检测方法的可靠性,提出适合砂砾卵石土压实质量的检测方法,运用统计学方法得到沉降差检测标准值,确定采用碾压遍数与沉降差双重控制保证压实质量,得到一些有益的结论。     

浅谈超大超重罐槽柔性地基施工技术

航天员综合试验训练楼内基础中性浮力水槽,是我国航天员地面模拟太空失重环境训练重要设施,作者以中性浮力水槽为例,重点研究超大超重罐槽柔性地基施工技术控制难题,在大量的实地试验研究基础上,解决了工程施工过程中的许多关键性技术难题,保证了试验任务的按期完成。     

综合勘探手段在砂卵石地层勘察的应用

砂卵石层作为地基持力层具有压缩性低、承载力高的优势,然而砂卵石地层又具有稳定性差、无黏聚力、渗透性强、硬度高、级配差异大等特点,地铁勘察、施工难度较大.以北京地铁19号线一期工程为依托,介绍钻探、探井、物探、原位测试、室内试验、现场抽水试验、地下水流向流速测定等综合勘探手段在查明砂卵石地层的密实度、颗粒级配、地层强度等...