花岗岩类土质边坡工程特性及加固方法研究

华南、华东南地区具有厚度可达上百米的花岗岩风化残积层。高等级公路、铁路的规模建设在该地区形成了大量的花岗岩类土质高边坡。深入认识该类边坡的工程特性并提出有效的针对性边坡加固方法,对该地区公路、铁路的安全建设和正常运营具有重要意义。为了更有效指导该类边坡的稳定性分析及边坡设计,本文深入调查分析了广东和广西境内4条高等级公路沿线的44处花岗岩类土质边坡特征及其稳定性,认为控制该类边坡稳定性的因素主要有:土体的均匀性、岩脉(墙)及花岗岩球状硬核的分布情况、坡体中保留的结构面是否对坡体稳定性起控制作用。继而依据这些因素把花岗岩类土质边坡划分为岩脉(墙)隔挡型边坡、网状结构型边坡、外倾结构型边坡、浮石型边坡4种类型。深入分析了每种类型边坡的坡体结构特征、稳定特性,针对性地提出了边坡稳定性分析中应重点考虑的因素。认为花岗岩类土质边坡的土质及坡体结构特征,造成了该类边坡开挖临时自稳性较好,但具有较强的开挖卸荷效应和较弱的抗冲刷能力。最后针对每种类型的花岗岩类土质边坡,提出了相应的设计方案建议。基于花岗岩类土质边坡良好的临时自稳性,认为可进行陡开挖强支护设计,同时强调逐级开挖逐级支护、加强坡面防冲刷、边坡护脚及压顶、边坡截排水等设计建议。     

单锚类土质边坡锚固预应力传递规律的研究

在前人理论上推导的基础上,进一步计算了类土质边坡单锚预应力自坡面向坡体内的传递范围,计算了坡体内不同位置处的预应力传递系数,分析得出单锚预应力自坡面向坡体内传递的扩散角为39°左右、合理锚间距为3.2 m左右。以G323改造工程K617段花岗岩风化形成的类土质边坡为原型进行了离心模型试验,在坡体模型内不同位置埋设土压力盒,通过测读土压力盒的读数,得出预应力在坡体内不同位置处引起的土压力变化,间接得出预应力自坡面向坡体内的传递规律。离心模型试验得出的预应力传递规律与理论推导得出规律基本吻合,并得出了预应力传递系数与初始锚固预应力有关的结论,认为这主要是因为边坡岩土体产生塑性形变的结果。理论分析和离心模型试验均得出,锚固措施对近坡面处的浅层土体并无明显的加固作用,锚固边坡也必须进行坡面防护。     

声电效应在隧道地震波场物理模拟实验中的应用

介绍了声电效应的物理基础和利用声电效应进行隧道地震波场物理模拟的可行性研究.基于制作的人工冻砂半空间隧道物理模型和虚拟仪器技术的同一观测平台的声声观测方法与声电观测方法,采用不同的观测排列分别采集了声声直达信号、声声反射信号、声电直达信号、声电反射信号.应用时域分析和频域分析技术对所采集信号进行处理,分离出来自反射界面的纵横波直达声信号、纵横波反射声信号和纵横波直达声电转换信号、纵横渡声电转换反射信号.研究结果表明,相对于声声信号,声电信号采集受固有频率限制小,频谱明显拓宽,时间波列大为缩短,信号分辨率提高,有效的克服了窄带声传感器对隧道地震波场信号采集的影响.此外,由于声电观测中的采用电极接受,电极直径一般为2～3 mm,尺度远远小于声传感器,极大改善了声声观测中由于大尺度换能器带来的模型尺度、耦合性能等诸多方面的困难,增强了隧道地震波场物理模型观测精度.     

框架锚固类土质边坡预应力传递规律的研究

将框架梁视为刚性梁,从而将锚索集中力转化为加在坡面上的矩形分布力,根据类土质边坡的工程特性,将边坡土体视为弹性体,推导了框架预应力锚索作用下坡体内任一点的预应力传递系数计算方法,得出了锚固预应力自坡面向坡体内的传递规律,并以G323改造工程某实际边坡为原型进行了离心模型试验,得出了预应力在坡体内不同位置处引起的土压力变化,间接得出预应力自坡面向坡体内的传递规律,离心模型试验得出的预应力传递规律与理论推导得出规律基本吻合。研究表明,在分布力作用下,类土质边坡岩土体的塑性形变相对于集中力作用时减小很多,坡体更多表现为弹性体,预应力分布系数受预应力大小的影响减小。相对于无框架单锚,框架预应力锚索措施中,锚索引起的高压应力得以很好的分散,压力分布系数由0.90左右降到了0.40左右,压应力集中程度减小约56%,从而在很大程度上减小了边坡浅层土体的压缩变形,减少了预应力损失,有效地提高了锚固效果,锚间距可由单锚的3.2 m增大为4.2 m左右