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。     

深埋沉管隧道基础碎石垫层变形特性试验研究

沉管隧道基础往往采用条带垄沟状先铺碎石垫层,该碎石垫层作为桩基与沉管结构传力构造的工程经验极少,为了解碎石垫层在工程荷载下的变形特性、传力机制及垄沟尺寸,及结构水平移动、回淤、垄沟偏位、桩顶倾斜等工程因素对其的影响等方面进行了物理模型试验研究。研究表明：（1）碎石级配的选择应同时考虑压缩模量、孔隙率、粒径等多种因素,过小粒径级配不适宜用于基础垫层;（2）垄沟的存在会大幅降低碎石垫层的压缩模量,压缩主要是由压密变形和垄沟导致的碎石颗粒侧向“挤出”造成;（3）支撑桩段碎石垫层的极限承载能力约为480 kPa,碎石垫层作为桩顶传力构造,受力变形机制复杂,个别影响因子十分敏感,需采取措施控制桩顶应力水平在碎石垫层极限承载能力范围内。     

碎石垫层强度与变形特性试验研究和有限元分析

碎石垫层已广泛应用于土木工程各个领域,但碎石垫层的强度与变形特性尚不十分清楚,需要进一步研究。通过对5种不同厚度碎石垫层在高应力下的室内模型试验和有限元分析,揭示了不同厚度碎石垫层的强度特性和变形特征。通过有限元分析与试验结果的对比分析,得出了不同厚度的碎石垫层荷载与沉降变形、竖向应力与侧向约束力都近似呈线性变化。碎石垫层的厚度对沉降大小有一定影响,在其他条件相同的情况下,碎石垫层越厚,沉降越大。在一定荷载作用下,碎石垫层在较短的时间内自身压缩变形已基本趋于稳定,而后随时间的增加,其压缩变形量很小。提出了一种测定碎石类土侧压力系数、泊松比及变形模量的试验测定方法,以期为测定其他类别土的侧压力系数、泊松比及变形模量提供参考。     

沉管隧道沉降问题的探讨

沉管隧道的沉降问题是隧道设计、修建以及运营管理中的重要问题.根据已公布的十余座国内外沉管隧道沉降的实测资料,分析探讨了沉管隧道沉降的原因与特点,并得到了一些有益的结论.     

水域沉管隧道基础处理方法的对比分析

沉管隧道的地基稳定、基础沉浮问题与一般地面建筑的情况截然不同,其基础处理的目的是解决基槽开挖作业所造成的槽底不平整问题,保证隧道在施工、使用阶段变形稳定性。本文对目前国内外沉管隧道基础处理的主要方法进行了对比分析,得出不同方法在解决基槽稳定性、控制隧道沉降中的效果。     

甬江沉管隧道长期沉降监测数据及有限元分析

甬江沉管隧道位于甬江下游河湾处的软土地基上,地基承载力较低,使隧道发生了较大的沉降。此外,甬江严重的淤积及每天2.67 m的潮差对隧道的沉降产生了显著的影响。依据甬江沉管隧道运营期间16 a的沉降监测数据,结合地层条件、潮汐和清淤资料,对该条沉管隧道的长期沉降进行了分析,并提出了基于流-固耦合理论的有限元方法计算沉管隧道的长期沉降,计算结果与监测结果具有较好的一致性。此外,采用上述计算方法分析了影响沉管隧道沉降的3个主要因素（即地层条件、基槽淤积和回淤与清淤）对隧道运营期沉降的影响。分析表明,地层条件是影响沉管隧道沉降的主要因素,软土地基隧道沉降远大于其他地基。潮汐作用会使隧道沉降发生周期性变化,该变化约占隧道运营期沉降的4%～10%。淤积对隧道长期沉降影响显著,但定期清淤只能短时间减小隧道的沉降,使隧道沉降产生周期性变化。上述结论均可为相关工程提供参考。     

广州市生物岛—大学城沉管隧道地质灾害论述

对研究区的地质环境条件进行了概述,阐述了沉管隧道特有的地质灾害类型,并进行地质灾害危险性分区,提出了防治地质灾害的措施和建议。     

锤击沉管碎石桩处理液化地基的工程实践

结合实际工程,对锤击沉管碎石桩加固处理液化地基的设计、施工控制及处理效果进行了系统论述,对碎石桩设计、施工中遇到的若干问题提出了建议。     

加卸载作用下加筋垫层变形特征试验研究

加筋垫层由于具有诸多优点而被广泛应用于反复加卸载作用下公路、铁路路基等工程构筑物中。为研究加卸载作用下加筋垫层结构的变形特征,针对加筋与未加筋垫层2组模型,开展了单次加卸载静力试验。测试并获得了不同荷载作用下垫层竖向变形、筋材应变变化规律,对比分析了加筋与未加筋垫层的变形特征,并从能量角度对加筋垫层工作机制进行了探讨。结果表明:与未加筋情况相比,荷载作用下加筋垫层(加载板处)的沉降变形和残余变形更小。加筋后垫层表面(加载板范围外)的竖向变形及其受影响范围均增大,且在卸载过程中垫层表面竖向变形的水平分布曲线特征由"凹"型变为"凸"型,其加卸载曲线呈"∞"型。格宾网筋材应变沿横向呈现非均匀分布特点,其最大应变小于0.06%,筋材始终处于弹性变形状态。加筋垫层中筋材具有储存、释放及横向传递应变能效应,这使得加筋后垫层具有更好的承载能力与弹性性能,进而可降低循环加卸载作用下垫层的塑性变形或累计变形。     

基于光纤光栅技术的海底沉管隧道管段应变研究

采用光纤光栅传感器（FBG）对浙江省某海底沉管隧道工程的管节应变进行监测。对传感器型号选择、安装方案及现场安装情况进行了介绍,对实测数据进行分析,研究了各截面测点实测应变值随时间的变化规律以及潮汐荷载对监测结果的影响。根据修正模型对管段应变进行了理论计算,将应变实测值与理论值进行了对比分析。研究结果表明,管段应变在施工结束一年后基本达到稳定,应变随时间变化规律与管段所处位置和两端接头形式有关;潮汐荷载对管段应变影响在0.8%～12%范围内,且与接头形式相关,当管段两端为柔性接头时应变的变化规律与潮汐水位呈现很强相关性,若为刚性接头则相关性不明显;计算得到的管段应变理论值与实测值较为接近,具有一定可靠性。     

港珠澳大桥沉管隧道基槽异常回淤分析与数值模拟

港珠澳大桥沉管隧道E15管节基槽发生异常回淤,海底隧道沉管安装被迫中止。为查明E15管节基槽发生异常回淤的原因,先后开展了现场水文泥沙观测、遥感影像资料分析和数值模拟等多种技术手段。采用水沙数学模型反演了内伶仃岛上游采砂活动形成的浑水团在潮流作用下的扩散输移过程,沙源在数学模型中以面源形式模拟。模拟结果表明,采砂活动形成的浑水团在一个大潮期间的落潮过程中可输移扩散至基槽水域,其中E15—E27管节基槽日淤厚在采砂活动影响下将增加43.8%。数值模拟结果为查明E15管节基槽异常回淤的泥沙来源提供了佐证。E15管节以东基槽水域水沙环境复杂,天然淤积已经接近临界回淤允许值,基槽上游水域的采砂活动对沉管基槽回淤将带来不可控因素,采砂活动对周边水域产生的泥沙回淤影响应引起足够重视。     

钢管预加固措施对隧洞围岩变形的影响分析

隧道洞口段埋深浅,围岩松散,自稳能力较差,开挖后洞内及地表均出现多条裂缝。经方案比选,采用钢花管对洞顶及两侧部分的地表和隧道地基与拱脚部位进行注浆加固。在注浆加固施工的过程中,隧洞内也同时开挖,几种工序的施工扰动产生叠加,势必对隧道的稳定及安全产生影响。结合工程实践,对洞内开挖及地表注浆工况并结合隧道监测数据进行分析,得出一些初步结论。     

海域岛隧结合区水流结构和沉管沉放过程水流力试验研究

港珠澳跨海通道由东、西人工岛实现桥隧过渡,海中隧道采用沉管法,沉管段总长5 664 m,从西人工岛开始布置E1—E33管节,标准管节长180 m,宽37.95m,高11.4 m,重约8万t。岛隧结合区受到人工岛挑流和基槽开挖水深突变的影响,水流结构复杂,沉管沉放时也会引起水流变化。沉管安全沉放和精准对接安装需掌握受到的水流力大小。利用宽水槽几何比尺为100的正态模型,开展岛隧结合区水流分布和沉管沉放过程水流力试验研究。结果表明:岛头无掩护措施时,岛壁挑流影响到E1管节中部附近,表、底层流速大于中层;E1管节沉放过程中纵向水流力最大可达4 601 kN,E2管节纵向水流力平均5 149 kN;掩护E1管节后,E1管节处流速大幅减小,E2管节中部受掩护体挑流影响最大,流速最大增加40%,中层流速大于表、底层;E2管节纵向水流力平均5 240 kN。当沉管完全入水后,基槽内流速较小,沉放过程中受到的水流力逐渐减小。岛隧结合区水流垂线分布并不是指数分布,受到岛头壁挑流的影响沿管节长度方向流速分布也不均匀,管段浮运水流力公式并不适用计算沉管沉放过程受到水流力的大小。     

水布垭面板堆石坝垫层料渗透与渗透变形特性试验研究

水布垭水电站混凝土面板堆石坝高达233 m,垫层料的良好性能对于大坝的变形和渗流控制极为重要。文中介绍了基于混凝土面板堆石坝工程建设经验以及水布垭水电站可行性研究阶段试验成果确定的垫层功能要求和垫层料具体设计要求,垫层料的渗透性和渗透变形特性在设计要求中占有重要的位置,详细介绍了施工设计阶段针对垫层料进一步开展的系列渗透变形试验。水平试验取得的渗透系数、临界比降、破坏比降均有大于垂直试验值的趋势,水平试验模型更接近垫层实际填筑情况及其中的水流流态,所以水平试验成果更反映垫层的工程特性;随着垫层料级配和密度的变化,其渗透系数变化范围较大,总体上满足10-4～10-2 cm/s渗透系数的要求。但是,粗级配和低密度试样的渗透系数超越设计要求的上限值;临界比降和破坏比降随着垫层料级配和密度的变化没有呈现明显的规律变化,试样内部结构欠稳定。研究成果进一步说明,垫层料级配和填筑密度控制非常重要,垫层的渗透稳定性有赖于过渡区提供有效的反滤保护作用。