高填方涵洞减载机制与数值分析

高填方引起的涵顶土压力集中往往造成涵顶纵向开裂,通过涵洞-填土-地基共同工作机制的研究,分析了涵洞减载的原理。通过数值模拟分析了中松侧实、柔性填料、先填后挖法以及地基处理措施对涵顶的土压力集中系数的影响。结果表明：上述方法和措施可以有效减小涵顶土压力,先填后挖法宜采用竖直边坡,开挖沟槽的宽度宜与涵洞宽度相当;涵洞地基应采用柔性处理措施,并延伸至基底以外一定的范围。研究结果可为高填方涵洞减载措施的选取以及涵洞地基设计提供参考。     

柔性地基上高填方减载式涵洞受力特性

高填方涵洞在我国西部山区高速公路中广泛应用,由于高填方荷载较大以及涵洞-填土之间的刚度差异引起的土压力集中,造成涵洞结构出现一系列病害。为了缓解涵顶应力集中,消除涵洞结构病害,改进了涵洞结构形式。即在一般盖板涵结构的侧墙正上方设置减载块,其与涵洞侧墙为一整体结构;减载块与涵洞顶板形成U型减载孔,在孔内铺设柔性填料,由此构成减载式涵洞结构。利用模型试验和数值模拟方法分析了柔性地基条件下减载式涵洞的受力特性,结果表明数值模拟结果与模型试验结果一致。此外,讨论了刚性和柔性两种地基条件对减载式涵洞受力的影响规律。研究发现:涵洞在柔性地基条件下减载效果比刚性地基条件更好,涵洞结构受力更合理。实际工程中应该重视对柔性地基的处理,优先考虑满足工后沉降,不应刻意提高地基刚度。     

上埋式钢筋混凝土拱涵受力特性及地基处理研究

涵洞属于填埋式构造物,其受力状态不同于普通建筑物。对涵-土体系作用机制认识不足和涵洞地基处理不当可能导致涵洞出现各种各样的病害,甚至影响道路运营。通过现场测试和数值模拟分析了上埋式钢筋混凝土拱涵结构与土体的作用机制,得出了涵-土体系的受力状态和变形特性。在此基础上对涵洞地基处理进行了研究,分析了地基处理的宽度、深度以及处理后的地基刚度对涵洞受力状态和变形特性的影响。研究结果表明,涵顶存在明显的应力集中现象,该效应的影响范围为涵洞两侧约3b（b为涵洞宽度）;涵顶土压力系数随填土高度的增大而增大,并逐渐趋于稳定;涵顶土压力、基底压力和涵洞结构内力随地基处理宽度的增大而减小,并逐渐趋于稳定,随地基处理深度和地基弹性模量的增加呈非线性增大。实际工程中,涵洞地基处理宽度宜取b+2h（h为涵洞高度）左右,地基处理的深度和处理后的刚度应以允许沉降或差异沉降为控制指标,不应额外增加地基处理深度和提高地基刚度     

柔性地基上高填方减载式涵洞受力特性

高填方涵洞在我国西部山区高速公路中广泛应用,由于高填方荷载较大以及涵洞-填土之间的刚度差异引起的土压力集中,造成涵洞结构出现一系列病害。为了缓解涵顶应力集中,消除涵洞结构病害,改进了涵洞结构形式。即在一般盖板涵结构的侧墙正上方设置减载块,其与涵洞侧墙为一整体结构;减载块与涵洞顶板形成U型减载孔,在孔内铺设柔性填料,由此构成减载式涵洞结构。利用模型试验和数值模拟方法分析了柔性地基条件下减载式涵洞的受力特性,结果表明数值模拟结果与模型试验结果一致。此外,讨论了刚性和柔性两种地基条件对减载式涵洞受力的影响规律。研究发现:涵洞在柔性地基条件下减载效果比刚性地基条件更好,涵洞结构受力更合理。实际工程中应该重视对柔性地基的处理,优先考虑满足工后沉降,不应刻意提高地基刚度。     

宁夏黑城至海原高速公路沿线湿陷性黄土特性分析

黄土作为一种特殊性岩土,具有特殊的工程地质性质。在黄土地区的公路建设中,过去人们常常对黄土重视程度不足,未对黄土地基进行处理,加之排水设施不完善,造成了工程建成后病害不断。黄土在宁夏回族自治区广泛分布,随着高速公路向宁南山区的延伸,高速公路也逐渐进入宁夏回族自治区的黄土地区,对该地区黄土的工程性质进行深入分析很有必要。     

凡口矿区岩溶塌陷作用的危害及防治

凡口矿区为岩中强烈发育区。采矿疏干排水导致盖层土体产生大规模的沉降、开裂、塌陷和稳伏洞穴,对地面生产生活设施、建筑物场地及农田水利设施产生严重的破坏,危害深重。具体表现在隐伏洞穴、大范围的沉降开裂、塌陷群和塌陷复活等３种岩深塌陷作用所引起的地基变形,基础沉降,河床渗漏,排灌设施崩塌等岩土工程问题。主要从规划设计、勘察评价和地基基础处理等方面防治其危害。３个不同的工程实例证明防治对策是正确的。     

冲击碾压法处理黄土地基的试验研究

通过载荷试验、标准贯入试验、重型动力触探试验、静力触探试验等原位测试,以及探井取土样进行室内土工试验,对黄土地区某高速公路路段进行冲击碾压法地基处理的试验研究,探讨地基土的压实度、密实度、压缩性、湿陷性、处理深度等随冲压遍数的变化规律。研究表明,采用冲击碾压法处理黄土地基,一次处理的有效深度可达1.0 m,且对1.0～2.0 m土层有一定程度的影响。因此,冲击碾压法处理地基是有效和实用的,且生产效率高,可在黄土地区路基工程中推广应用。     

探地雷达技术在公路病害探测中的应用

探地雷达是一种基于介质电磁性质差异的非破坏性测试技术,具有快速、简捷、抗干扰能力强、分辨率高等优点。公路路面、基层、路基和地基等结构层之间存在电磁性质差异,且路基病害造成的结构破坏导致各种介质相互混合,也使得病害区段介质电磁性质与周围明显不同。因此,公路病害的雷达探测具备基本物理前提。以某高速公路裂缝等病害探测为实例,阐述了探地雷达原理和工作方法技术及其在裂缝发展程度、路基不密实区、是否存在空洞等病害特征及其成因探测中的有效性。     

黄土高填方场地裂缝的发育特征及分布规律

裂缝是高填方场地常见隐患,对工程场地安全和稳定造成影响。基于陕北某黄土高填方场地的裂缝监测和探测资料,分析裂缝的发育特征、分布规律和时间变化,从场地地形条件、填土厚度、变形特征等方面,对裂缝的成因机制进行探讨。研究结果表明,裂缝主要在填方区发育,分布于填方厚度小于15 m及距离挖填分界线20 m以内的区域内,以挖填交界过渡带（挖填厚度≤5 m）为主,裂缝走向与挖填界线或原地基的等高线近似一致;裂缝宽度增大速率逐渐降低,从出现到趋于稳定约需3个月时间;裂缝受降水侵蚀、潜蚀等作用,常伴生发育落水洞,并沿填土与谷坡接茬面延伸发展,距地面最大垂直深度可达7.5 m;沟谷地形、填土厚度差异等引起的差异沉降和水平位移是导致黄土高填方发生裂缝的主要原因。     

云南昭通膨胀土工程地质特征及路基处理

文章论述了云南昭通盆地膨胀土的工程地质特征、物理力学特征和膨胀性指标,对云南昭通盆地膨胀土地基进行了综合评价,分析了国道213线昭通-麻柳弯汽车专用二级公路膨胀土填土路堤及挡墙向外滑移和纵向开裂的产生原因,并结合具体的工程实践,对昭通地区公路工程的膨胀土灾害提出了采取设置土质台阶,放缓边坡;采用纵横向盲沟排水,采用地基帷幕隔绝沟水渗入地基,采用土工膜隔绝地表水;设置钢筋混凝土轻型挡墙,并采用土工格栅与路堤相连接,选用填料砂性土或碎石土等综合措施进行处理的路基处理方案,以及膨胀土地区进行公路路基施工的原则。该处理方法为云南省首次采用,对膨胀土地区公路的勘察、设计、施工有一定的参考价值。     

广东省主要地质灾害发育特点与防治对策

广东省主要地质灾害类型有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降、水土流失等。其中以崩塌、滑坡及地面塌陷为主，多分布在粤东、粤西和粤北等广大中低山区和丘陵区。具有点多面广，活动频繁，危害严重特点。据不完全统计，“九五”期间全省共发生较大规模突发性地质灾害217处，死亡497人，伤597人，直接经济损失约17．43亿元。过量抽取地下水引起的地面沉降主要分布于湛江市区。至2001年，沉降中心最大累计沉降量达178．7mm；工程作用引起的地面沉降(软土地基压缩变形)，主要分布在珠江三角洲及潮汕平原地区。地质灾害主要诱发因素是降雨和人类工程经济活动。根据地质环境条件和致灾地质作用特征将全省划分为5个地质灾害区：粤北中低山崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷为主的地质灾害发育区(I)；粤西低山丘陵滑坡、泥石流灾害、地面塌陷为主地质灾害发育区(Ⅱ)；粤东低山丘陵崩塌、滑坡灾害、水土流失为主的地质灾害发育区(Ⅲ)；沿海台地平原区软土地基沉降、风暴潮地质灾害发育区(Ⅳ)；珠江三角洲平原台地地区软土地基沉降、地面塌陷为主的地质灾害发育区(V)。论文还提出了广东省地质灾害防治对策。     

陇东地区湿陷性黄土工程地质特性研究——以白龙江引水工程为例

陇东位于黄土高原腹地,为我国典型的黄土地貌发育区,结合甘肃省白龙江引水工程,对陇东地区黄土工程地质特性进行研究,重点对与工程关系密切且具有湿陷性的中更新统(Q2)离石黄土及上更新统风积(Q32)马兰黄土地质特性进行分析,针对湿陷性黄土分布、厚度、变化规律和研究场地湿陷类型、地基湿陷等级,通过试验研究湿陷性黄土的物理力学性质及随深度的变化规律,研究结果表明:陇东地区黄土湿陷性随深度增加湿陷性逐渐减弱;湿陷系数随干密度的增大而减小,随孔隙比变小而逐渐减小,一般干密度≥1.42 g/cm3或孔隙比小于0.9的黄土,基本上无湿陷性;湿陷性黄土主要存在地基湿陷变形和黄土边坡稳定问题,应采取地基处理措施和防水措施、合理设置开挖坡比和马道,采取坡顶、坡面及坡脚排水等措施解决工程地质问题。研究结果对陇东地区水利工程的顺利实施具有重要的意义。     

准噶尔盆地中部地区侏罗系压扭断裂体系样式及其控藏作用研究

中国西部盆地的腹部压扭断裂体系比较发育,但对其断裂组合样式及其成因机制认识程度较低,这已成为重点勘探领域由盆缘向盆内战略展开的瓶颈问题。基于对准噶尔盆地中部地区侏罗系多个构造单元压扭断层几何学特征及其应力-应变状态分析,明确了燕山Ⅱ幕压扭断层是深部基底强烈压扭形变发育至中浅层的直接响应,具有以压为辅、以扭为主的成因机制。与准中地区"棋盘格"底形构造密切相关,侏罗系压扭断层具有"三带一区"四类典型组合样式和展布规律。两组不同走向断层大致呈共轭剪切关系,在平面上构成完整或不完整菱形几何学形态。据库伦破裂准则和地震剖面特征可判识出,锐角区具有明显挤压性质,而钝角区具有伸展性质。较高勘探程度区块钻探成果及试油效果证实,锐角挤压区断面封闭性较好,是油气主要富集单元;钝角伸展区断面普遍开启,是油气纵向输导区。研究成果反映了我国西部陆内坳陷区压扭断裂体系组合样式、成因机制及其控藏作用研究的新进展,对准中地区侏罗系下一步油气勘探具有很大启示意义。     

郑西客运专线湿陷性黄土区试验路堤的沉降观测与预测研究

郑西客运专线路堤工后容许沉降量为15 mm,湿陷性黄土区路堤地基处理的沉降控制是关键性技术难题,为此,选择湿陷性黄土代表性地段进行了不同地基处理措施路堤工程沉降观测试验研究。研究结果表明,路堤本体的压缩沉降量只有3 mm,并在路堤竣工后的15 d内趋于稳定,路堤沉降主要由地基沉降控制,而地基沉降则决定于3种不同地基处理措施层以下土层的沉降量大小。在沉降量大小、地基处理和浸水效果方面,22 m深湿陷性土层全部处理的柱锤冲扩桩区段最好,15 m深湿陷性土层的挤密桩区段较好,6 m深湿陷性土层的强夯区段最差,而且采取合理的防排水措施防止坡脚附近积水浸泡非常必要。采用双曲线法、三点法和Asaoka法预测结果的平均值作为路堤的最终沉降量,柱锤冲扩桩区段、挤密桩区段的路堤分别需要恒载预压5个月、8个月便可卸除荷载铺设无碴轨道,强夯区段路堤的预压荷载可能需要持续很长的时间。     

青藏公路普通填土路基长期变形特征与路基病害调查分析

基于长期监测系统2004－2011年现场监测数据,系统分析青藏公路近年来冻土路基变形特征及路基病害原因。结果表明,目前青藏公路普通填土路基变形主要以融沉变形为主,且沉降变形仍将继续发展。根据路基各部位变形速率的差异性,可以将路基变形划分为均匀与不均匀变形两大类。路基平均沉降速率在2～55 mm/a之间,河流沟谷地带路基变形速率最大,山区路基变形速率次之,其他地貌区路基变形速率最小。路基纵向变形对路面影响较大,主要形成波浪等病害,对道路行车舒适性与安全性有较大隐患。路基横向变形主要产生路基纵向裂隙病害,导致路基向变形较严重一侧坍塌,对路基整体稳定性有较大影响。通过2012年对青藏公路路基病害的调查研究发现,青藏公路多年冻土区路基优、良、中、次、差的比例分别为57.39% 、28.12%、9.71%、4.60%、0.17%。通过对青藏公路普通填土路基长期变形特征的分析,期望为青藏公路的整治维修提供参考,同时为未来青藏高速公路的设计和维护提供依据。     

青藏铁路冻土区路桥过渡段沉降原因分析

青藏铁路开通近10 a以来,各类冻土工程稳定,保证了列车平稳安全的运行。然而,青藏铁路工程也不可避免出现了一些病害问题。现场调查资料表明,冻土区路桥过渡段下沉现象较为严重。通过冻土区路桥过渡段的沉降特点和工程地质条件综合分析,结果表明：地表水或冻结层上水水热侵蚀,引起人为多年冻土上限下降、高含冰量冻土层融化,致使路基发生强烈的融化下沉。建议这类工程病害应采取主动降温措施增强地基土的冻结能力,并加强防排水设施和改善地表水条件,消除水热侵蚀所产生的融化下沉。研究结果为青藏铁路路桥过渡段的稳定性和养护提供了科学依据。     

青藏公路多年冻土区预警系统研究

在全球气候转暖和人类活动影响下,使多年冻土地区公路工程地质产生了新的变化。为了研究这些变化对公路路基稳定性的影响,展开长期的预警观测研究,本文引入模糊数学理论,从影响多年冻土区公路路基病害的因素中选择冻土年平均地温、冻土类型（冻土含冰量）、人为上限的变化、路基排水状况、特殊措施调控效果等关键因子,建立其语言变量及模糊隶属度函数,并综合历年来病害调查研究成果,总结病害的形成机理和专家经验,形成37条由语言变量描述的路基病害影响因子与病害严重程度之间关系的逻辑规则。运用Matlab模糊逻辑工具箱建立青藏公路多年冻土区预警系统。     

西非被动大陆边缘盆地深水沉积体系特征

深水沉积砂岩储层是近年来全球油气勘探重点领域之一,对于深水沉积模式认识、沉积类型划分、储层分布规律及宏观演化规律能否实现系统深入的认知也成为制约全球油气勘探获得更多突破的关键问题之一。以典型深水沉积广泛发育的西非被动大陆边缘尼日尔三角洲盆地和刚果扇盆地为研究区,以地震资料为主,钻井资料为辅,开展针对性的深水沉积体系层序界面识别,明确研究区层序及体系域划分方案,建立深水沉积层序地层格架;综合2个研究区的深水沉积特征,探索建立了一套西非地区的深水沉积类型的划分方案,将其划分为陆坡峡谷、块体流、水道体、朵叶体、半深海泥5种亚相;将块体流细化为滑移体和滑塌碎屑流2种微相,将水道体进一步划分为高侵蚀充填型水道、低侵蚀过路加积型水道、过路高弯度水道、废弃水道、堤岸-漫溢5种微相,将朵叶体细分为末端朵叶和决口扇朵叶2种微相;同时系统总结解剖了各微相的岩性组合、地震反射及平面发育特征;深入分析了研究区深水沉积体系的宏观演化特征及展布规律,认识到尼日尔三角洲盆地深水沉积体系中水道体和朵叶体均有发育,自下向上,随着相对海平面先下降再上升的过程,早期主要发育朵叶体沉积,晚期则转变为以发育大型浊积水道为主。刚果扇盆地深水沉积则主要为水道体沉积,朵叶体较少发育,早期水道规模小,中期开始发育多支复合水道并呈退积趋势,水道发育程度逐渐降低,至晚期水道能量及侵蚀能力复又转强,甚至形成较大的陆坡峡谷及多支水道体。     

河南宜阳地区陆相二叠系—三叠系界线附近 微生物成因沉积构造特征及意义

有关微生物成因沉积构造及其生物地质过程的研究近年来发展迅速,成为深刻认识地球早期生命演化以及生物与环境相互作用过程的重要桥梁。目前报道的微生物成因沉积构造主要集中在海相沉积中,而陆相碎屑岩沉积中的微生物成因沉积构造研究较少。本文介绍了河南省宜阳地区二叠系—三叠系界线附近陆相碎屑岩中发育的以微生物席生长特征、微生物席破坏特征为主的微生物成因沉积构造,认为这些沉积构造的发育与二叠纪末地质灾变事件造成的特殊水体化学环境和严重退化的生态系统相关,属陆相环境中的"错时相"沉积。研究区微生物成因沉积构造的发现对于二叠纪末地质灾变期生物绝灭与复苏奥秘的探索、陆相地层的划分、海相—陆相地层的对比均具有重要意义。