土层抗浮锚杆设计和工程实践

随着对地下空间的开发利用,近年来地下建筑成为了很重要的部分。由于地下空间的与岩土工程条件紧密相关、直接相互影响,引发了相关的问题。地下建筑抗浮是最重要的安全性问题之一。采用不同的途径解决抗浮问题,各地域、各单位差别较大。多年来,经过岩土工程师的研究实践,抗浮锚杆成为了解决地下建筑抗浮的重要途径。抗浮锚杆的设计和施工的方法很多。在北京地区对土层抗浮锚杆的设计和实践效果予以研究。特别是对长螺旋中心压灌后插主筋的锚杆施工工艺进行推进和实践,取得的成果可作为类似工程的借鉴和指导。     

泥质膨胀岩崩解物粒径分布与膨胀性关系试验研究

崩解性是膨胀岩最基本的特性之一,但在膨胀岩膨胀性的快速判别指标中少见关于崩解性及崩解物的定量指标。因此,有必要开展膨胀岩崩解物粒径分布特征和崩解性与膨胀性之间关系的研究,以对膨胀岩的快速判别进行补充。以浙江台州黑洞、蛇蟠岛和新疆大阪隧洞泥质岩样品为例,进行了干燥饱和吸水率和干燥饱和崩解试验,并分析了干燥崩解物粒径分布特征、耐崩解性指数及其与基于干燥饱和吸水率的膨胀性判别结果之间的关系。结果表明,膨胀岩膨胀性的强弱与其崩解物的最大含量粒组颗粒粒径、有效粒径和耐崩解性指数呈反相关关系。膨胀岩崩解物粒径分布的差异性对其膨胀性具有一定的指示意义。     

从浅表花岗岩体中地应力测试深度与应力值间关系分析剥蚀厚度

针对浅表高水平地应力和高侧压系数常出现在岩浆岩和变质岩中的现象,以广泛分布的形成于地下深处的花岗岩为例,指出构造隆升作用下,花岗岩从形成时位于深部到现在处于剥蚀卸荷过程中而常出露地表,无论是采用静水压力还是弹性体假设,都可得出其侧压系数明显变大的结论。对254组花岗岩地应力现场实测结果统计,得到了侧压系数拟合公式更符合花岗岩实测结果分布情况。由广义虎克定律出发,结合垂向卸荷后地下某处水平应变为0的假设,推导出花岗岩体剥蚀厚度计算公式,其结果接近目前为止认识到的剥蚀厚度的上限值。初步工程资料分析对比发现,大亚湾燕山期花岗岩地质分析剥蚀厚度为1 300 m,计算结果介于1 500～3 000 m之间;三峡工程船闸区花岗岩剥蚀厚度为1 700～3 200 m,与裂变径迹法测试结果比较吻合。结果说明,花岗岩体剥蚀厚度相对于现在一般工程埋深是比较大的     

岩石物性与岩体结构物性研究进展

利用地球物理属性定量化研究岩体结构的成果在国内外较少见。由于风化和构造等原因,浅层岩石与一定范围内岩体的地球物理性质有很大的差别。本文从Archie公式出发介绍岩石物性研究现状,在岩体结构和工程物探研究的基础上,除了介绍岩体结构物性的概念和研究现状外,还分析了以岩心为约束条件下电阻率与波速联合的研究现状,初步探索后认为在工程上能用各种地球物理参数帮助精确描述岩体结构,因此岩体结构物性是一个新的研究方向。     

岩体强度估算方法研究及应用

岩体强度问题在实际工程中是工程师关心的问题,由于受时间和经费的限制,难以进行大量现场原位试验,而其复杂性目前尚无破坏准则能较好满足实际要求。对于含有多组节理的岩体,结合收集的大量数据对国外基于节理化岩体强度估算经验公式进行了修正,从实测数据中拟合出弹性波波速与岩体强度的关系表达式,同时收集了国内外基于节理密度、岩体分类、弹性波的岩体强度估算公式,对这3种方法进行了对比研究,并应用于旧堡隧道,发现3种方法估算的强度值接近实际岩体强度,说明了在一定情况下岩体强度是可以粗略估计出来的。     

帕隆藏布流域堆积体边坡的工程地质特征及稳定性评价

位于藏东南的帕隆藏布流域,处在东喜马拉雅构造结的北缘,是新构造强烈隆升区,断层、褶皱等地质构造发育。在青藏高原隆升及气候变化等内外动力作用下,研究区内堆积体分布广泛,具有独特的工程地质特征并成为该区内地质灾害的主要物源。由于河流的下切及川藏公路的修建,形成了许多高陡的堆积体边坡,以冰碛边坡最为典型。由于其特殊的物源特征及形成过程,冰碛物具有粒度分布范围广、粗粒含量多等与其他沉积物不同的粒度特征。冰碛物粒度分布范围广的特征,导致随着研究尺度的不同,其结构特征也不相同,具有明显的尺度效应。冰碛土的力学强度一般强于其他堆积体,但受不同粒径颗粒的含量及分布、形成时代的影响,其力学特征也有所差异。作者对川藏公路沿线部分典型的剖面进行了量测,所量测的剖面虽然只是整个斜坡的一部分,与经验数据相比,仍表现出高陡的特征,而且很多边坡在既高且陡的形态下仍能保持稳定。本文以极限平衡理论为基础,采用多种方法对这类边坡的稳定性进行计算分析,求出边坡的安全系数。考虑各种地震烈度下边坡的稳定性,得出这些边坡的安全系数与地震加速度具有严格的指数相关关系。     

山脊急拐弯处地下局部含泥带揭露及成因解释——以广东CSNS场地为例

在广东南部低山丘陵区剥蚀卸荷作用或许会导致地下一定深度地应力弱化和局部破碎泥化带生成,这一猜想在中国散裂中子源（CSNS）场地工程地质勘察中得到了证实。电法物探剖面显示出地形上山脊由330°急转为220°向急拐弯处地下局部低阻区、4个钻孔中揭露了完整变粒岩中蚀变长英质变质石英砂岩部位30~40 m深度范围出现局部泥化带。后续施工开挖中也揭露出此现象。数值模拟表明,受剥蚀卸荷影响的山脊近直角拐弯处一定深度范围内应力降低,靠近岩脉与变粒岩接触带岩体质量局部变差,出现破碎带,并控制了地下水局部富集和邻近低洼沟谷中泉水的生成。本研究揭示了山脊突变对地应力和岩体结构的影响,可望为类似条件下地质异常分析提供一定借鉴。     

浅埋风积砂质黄土隧道变形综合控制技术研究

在隧道施工前,应用数值模拟分析的方法,分析浅埋砂质黄土隧道施工力学效应和变形特征。根据浅埋砂质风积黄土隧道在施工过程中地表沉降量大和洞内施工安全风险大等特点,结合隧道实际监测数据,反演计算得到侵限段地质力学参数,为迈式管棚超前支护及径向迈式锚杆的全施工过程数值模拟提供计算依据,为控制隧道围岩变形提供数据支撑。计算结果显示,隧道侵限段地表最大沉降11.4 mm、最大拱顶下沉30.4 mm、最大水平收敛48.5 mm,隧道整体变形量减小,迈式管棚超前支护可以有效地提供纵向支撑,承受侵限土体压力、约束围岩变形和控制地表沉降,同时为支护侵限段钢拱架的安全拆换提供保障。研究结果表明:径向迈式锚杆、迈式管棚超前支护、环形支撑钢拱架和锁脚锚杆一起,构成了浅埋风积砂质黄土隧道主被动变形综合控制体系,有效地解决了浅埋风积砂质黄土隧道软弱围岩超前支护的难题。     

砂岩强度的估算研究及应用——以南水北调中线安阳段为例

为了获得合理的施工设计岩石强度参考值,以南水北调安阳段砂岩为例开展了3种岩石强度估算方法的研究:1)引进标准条件下风钎钻进时间作为指标来估算岩石的单轴抗压强度;2)收集已有成果给出利用波速估算岩石单轴抗压强度的公式;3)根据试验数据拟合出安阳地区点荷载强度与岩石单轴抗压强度间的经验关系式。通过上述方法得到了3种不同的岩石强度估算公式,并以AY33+600为例,综合利用所得公式进行了砂岩强度估算,发现这3种方法吻合度很高,且与砂岩室内试验强度值间的误差为2%~9%。上述公式在安阳段的应用解决了原设计方案中围岩分级不准的问题。     

基于激发条件和堆积体稳定性的冰川降雨型泥石流预警模型研究

在全球变暖的背景下,冰川泥石流将进入高发期。分析了冰川泥石流成因,选取日最高温度、日降雨量、泥水位、地表位移、含水率作为泥石流监测预警指标。通过层次分析法确定了5个指标的权重,提出了基于激发条件和堆积体稳定性的冰川降雨型泥石流预警模型。应用该模型成功对天山公路K636冰川泥石流沟2017年7月14日爆发的泥石流进行了预警,证明该预警模型有一定的可靠性和实用价值,为冰川泥石流预警研究提供了一种新的参考。