公路桥涵台背回填及处治技术研究

“桥头跳车”现象,已成为高速公路的多发常见病害,分析其主要原因是桥头与路基的沉降差所致。通过对在建垫（江）邻（水）高速公路“桥、涵背”回填及处治技术研究,提出合理设置过渡台阶,使用级配碎石作回填材料,铺设土工格栅加强整体性等工程措施,经现场试验检验,处治效果较好。     

公路桥涵台背回填稳定性极限分析上限解

运用塑性力学极限分析的上限定理,分析公路桥涵台背回填的稳定性问题。首先,由模型试验和数值分析结果确定回填区和地基的滑动模式;其次,根据位移协调条件建立滑动体的速度场,并计算各滑动楔块的位移速度;最后,运用虚功原理和优化算法寻找最不利滑动面位置,计算不同回填材料的土压力或临界填筑高度。研究发现：地基与回填材料的强度、性能以及加筋条件对台背回填稳定性的影响都非常显著。结果表明：增加地基与回填材料的强度,采用轻质回填材料,减小加筋间距和增加筋材强度,都有利于提高台背回填材料的稳定性。     

土石混填料台背回填柔性加筋注浆技术加固试验研究

通过采用柔性加筋注浆技术处理台后回填土现场试验研究并结合室内试验的方式,研究了柔性加筋注浆新技术处理湘西红砂岩土石混填台背的施工工艺特性、加固实现机制和加固效果。现场试验及质量测试表明,水平柔性加筋注浆新技术处理湘西红砂岩土石混填台背施工工艺简单、加固效果良好,具有较好的开发应用价值。同时,现场试验过程取得大量施工参数和试验数据,为改进该新技术的设计计算及施工参数、完善施工工艺获得素材; 对有效预防和减少桥头跳车现象的发生,保证行车的舒适和安全也提供了可供选择的新方式。     

静力触探检测公路桥涵台背回填中粗砂的机理研究

在模拟公路桥、涵台背回填中粗砂密实度检测的室内模型试验基础上,进行了三维有限元数值模拟分析。分析过程中,采用拉德(P.V.Lade)模型及刚-柔接触模型,模拟了静力触探试验过程,获得了探头周围砂的应力、应变和位移场,验证了室内试验结果的正确性,揭示了静力触探在回填中粗砂中的作用机理。研究表明：静力触探可以用于桥、涵台背回填中粗砂密实度检测。     

粉煤灰混凝土在矿井支护应用中的可行性研究

在试验的基础上,研究了粉煤灰代替部分砂和水泥应用于井下巷道锚喷支护混凝土配料的可行性,讨论了粉煤灰混凝土抗压强度的主要影响因素及变化规律。结合井下初步应用性检验,确定了粉煤灰作为喷射混凝土掺合料的最佳掺量和配合比。     

土工袋技术在市政沟槽回填中的应用研究

市政工程中管线埋入地下采用的基本流程是先开挖沟槽,将开挖的原土作为渣土处理,待管线在沟槽中安放后再用二灰土石填埋沟槽,经夯实后铺设沥青或混凝土路面。为了有效利用沟槽开挖土、减少二灰土石用量,建议采用土工袋技术处理,即将沟槽开挖土装入土工编织袋后回填至沟槽中。阐述了土工袋技术原理,并依托南京市雨污分流工程,对用土工袋回填的沟槽进行了平板载荷试验、落锤式挠度检测和路面振动测试,评价土工袋沟槽的回填效果。结果表明：土工袋在提高沟槽承载力、减少沉降变形、削弱交通振动干扰等方面具有明显效果。土工袋避免弃土外运,减少了扬尘污染,不失为一种绿色、环保、经济的工程新技术。     

水泥-粉煤灰浆液在水电站隧洞灌浆中的应用

针对三叉水电站引水隧洞Ⅳ标段围岩地质条件,详细分析了水泥-粉煤灰浆液在该工程引水隧洞灌浆中的应用情况。从应用情况综合分析可以得出,隧洞灌浆采用水泥-粉煤灰浆液是可行的,完全能满足设计要求,在保证灌浆质量的前提下,可以降低部分施工成本,具有较好的推广应用价值。     

覆盖层上混凝土-堆石混合坝模型试验研究

混凝土-堆石混合坝由混凝土墙、堆石以及之间的垫层和过渡层组合而成,作为一种新型结构,目前针对其受力机制及变形特性的研究较少。基于此,开展覆盖层上混凝土-堆石混合坝模型试验研究,测得填筑和蓄水期不同高度处墙体的土压力和位移,探讨混合坝的工作机制,最后根据模型试验结果提出了考虑墙体位移的修正土压力计算公式。研究结果表明:在填筑期,堆石处于主动极限状态和静止状态之间,混凝土墙受到的堆石压力较小;蓄水后,堆石接近静止状态,混凝土墙受到的堆石压力比填筑结束时刻增加了一倍左右;修正土压力公式能够较好地反映混合坝在填筑期和蓄水期土压力随墙体位移变化的规律;混凝土墙的抗滑安全系数最小值出现在填筑结束时刻,满足相关要求,说明混合坝对覆盖层有较好的适应性。     

红层泥岩填筑路堤本体沉降特性研究

本文首先通过对几种不同压实度的红层填料路堤的室内离心模型试验与数值计算分析,确定最合理的压实度为0.93;然后对用压实度为0.93填筑的红层泥岩路堤进行现场碾压试验,确定了碾压参数;最后对达到压实度0.93的红层泥岩路堤进行沉降监测,监测结果表明,红层泥岩填筑路堤本体压密沉降占填土高度的0.7～0.8%,且完成的时间较快.     

快速夯实法(RIC)在高速公路高填方及台背填土施工 中的技术研究

文中阐述了RIC工法及其设备,介绍了RIC工法施工工艺流程及夯击方案,研究了RIC工法在松散填土和填石工程、补强夯实工程及结构物台背填土夯实工程施工中的施工技术参数控制,并综述了RIC工法的施工检测方法。最后对RIC工法在郑少高速公路中的填路堤和桥台背填土压实中的应用情况进行了简单介绍。本文对RIC工法这一新工法的推广应用及指导该工法在高速公路建设施工等方面具有一定的意义。     

粉煤灰坝动力特性试验研究

以某电厂粉煤灰坝的加高、加固工程为研究背景,采用大型液压伺服式振动台作为试验手段,分别对高程为170,180 m和230 m灰坝的模型进行了动力特性试验研究。同时,对采用三种不同灰渣拌合料加高的180 m高程灰坝模型进行了动力特性评价,认为其对灰坝的整体动力特性没有太大的影响。试验结果表明,灰坝的自振频率是随着激振加速度的增大和坝体的加高而降低的;坝顶加速度放大倍率也随激振加速度的增大而降低;两者在有干滩工况下普遍大于无干滩工况。     

Q2、Q3黄土深堑中高填方地基变形规律离心模型试验研究

采用大尺寸原状黄土与重塑黄土联合制作模型,针对Q2、Q3黄土深堑中超高填方地基在天然含水率及饱和状态时的沉降变形规律开展大型离心模型试验研究,系统模拟了超高黄土填方地基在施工期及工后期的变形规律。结果表明：此类高填方地基的施工期沉降变形是总变形量主要组成部分;地基填筑完毕后表面沉槽轮廓清晰,填筑过程中沉降速率随施工填方高度增加而增大,沉降变形中部大、两侧小,且填方体与原地基结合部位的变形缓坡较陡坡一侧小;天然状态下的地基整体沉降变形较小,差异变形量较大,饱和状态下的地基沉降变形增大,差异变形量较小,稳定性较差,差异变形使得原地基与填方体极易发生错动开裂。根据模型试验的分析规律,建议此类地基施工过程中宜对填方体与原地基接触带进行处理,以改善填方体约束条件,同时,填筑完工前可预留一定高度,待前期变形基本完成后,再施工至设计标高,以防止过大差异变形导致的工后开裂。     

格形地连墙与软土相互作用的离心试验研究

格形地下连续墙（GCRW）是一种常用于软土地区的基坑开挖的新型支护结构,该结构与软土的相互作用是必须深入研究的关键问题。结合背景工程,首先进行了格形地连墙模型的设计和试验方案的制定,通过离心模型试验模拟了分步开挖基坑时格形地连墙和软土的相互作用,并把测定结果与朗肯土压力进行了比较。试验结果表明,土压力基本上呈现线性变化特征,格形地连墙因基坑开挖引起的前墙内侧土压力而产生变形和位移;格形地连墙和格子内的土体作为一个整体在土压力的作用下保持平衡,受力特征与重力式支护结构相似。支护结构处于最不利状态时,主动区土压力介于朗肯静止土压力和主动土压力之间,而被动区土压力大于朗肯被动土压力,前墙没有倾覆是因为受到了隔墙拉力     

既有桩基荷载对邻近浅埋隧道开挖效应及支护内力影响的研究

建立了包括地层模型、桩基荷载模型、浅埋隧道开挖模型和支护模型以及桩基荷载、地层压力、地层沉降、支护应变量测装置的平面应变模型试验系统;通过模型试验,研究了不同水平、竖向相对位置处的既有桩基荷载对附近浅埋隧道开挖引起的地层压力重分布、地层沉降及隧道支护内力的影响特征。另外,采用FLAC3D软件,对模型试验及不同工况进行了数值模拟。结果表明：（1）与没有桩基荷载的自由地层中的隧道开挖试验相比较,地层中的既有桩基荷载会明显地改变邻近浅埋隧道开挖引起的地层压力重分布、地层沉降及隧道支护内力;（2）对于桩径和水平相对距离都相同,但桩长不同的桩基荷载,桩长与隧道埋深比值为1.0时,对隧道开挖效应影响最大,二者比值小于1.0时,其影响程度随着比值的减小而减小,二者比值大于1.0时,桩长的改变对隧道开挖效应影响较小;（3）对于桩径和桩长都相同的桩基荷载,对地层压力、地层沉降及支护内力的影响随桩基荷载与隧道的水平距离的减小而增大,桩基荷载距隧道的水平距离与隧道直径比值介于0.5～4.0时,桩基荷载对隧道开挖效应影响较大,隧道较危险,比值介于4.0～6.0时,影响较小,比值＞6.0时,影响可以忽略不计。     

搅拌桩处理软土地基的离心机试验研究

通过无处理软土路基和搅拌桩复合地基的土工离心模型试验,探讨了路基沉降与时间的关系、搅拌桩对路基沉降控制的效果以及桩顶、桩底、桩侧不同深度处的应力分布和不同深度处的桩身应变,对京沪高速铁路路基处理措施的选择和复合地基的理论计算有一定的指导意义。     

活化粉煤灰抑制高矿化度水泥土膨胀的研究

水泥土可用做软土地基处理。在高矿化度水环境中,SO42-与水泥水化产生的AlO3-、Ca2+反应生成大量钙矾石(3CaO•Al2O3•3CaSO4•31H2O)而引起水泥土膨胀破坏,使水泥土加固体强度降低。加入水泥土中的活化粉煤灰,释放出活性二氧化硅,增加了水泥土中SiO32-的浓度,使生成反应向有利于生成硅酸钙（CSH）的方向发展,减少了Ca2+与SO42-、AlO3- 反应,并生成钙矾石的机率,从而对水泥土的膨胀起到了一定的抑制作用。抑制水泥土膨胀的机理,改变离子浓度,控制化合物的生成方向、微粒充填界面效应。粉煤灰被活化的机理是以粉状硅酸钠为主剂的材料,突破了粉煤灰网络聚合度高的表层,使其内部的活性物质得以释放。     

侧限条件下加筋对土体沉降的影响

针对侧限条件下加筋对土体沉降的影响问题,开展离心模型试验,设置三组对比试验,即在试验土体中未铺设筋材、铺设竖向间距分别为5 cm和3 cm间距的筋材,记录土体中典型点沉降量。试验发现典型点沉降随加速度增加而增加,未铺设筋材、铺设5cm间距筋材及铺设3cm间距筋材的土体沉降量依次降低。表明侧限情况下加筋也能够减小土体沉降,而且加筋间距越小,控制土体沉降效果越显著。侧限情况下筋材仍能起作用可能与土体变形不均有关。这种发现有利于深入理解加筋的作用机理。     

海底采煤顶板支承压力分布规律与影响因素研究

针对北皂海域下软岩层覆盖的松软煤层的开采,建立相应的二维数值模型,应用有限差分Flac3D软件对其采煤过程进行了数值模拟,对顶板超前支承压力分布规律做了分析。得出了超前支承压力存在两个峰值,其峰值大小、位置受煤层采动影响的变化规律。定性研究了顶板刚度、煤体强度和埋深对超前支承压力分布的影响。研究对海底采煤的安全生产具有重要意义。     

山区公路半填半挖路基沉降控制指标与标准研究

为了避免路基沉降导致路面结构破坏,对适用于山区公路半填半挖路基的沉降控制指标和标准进行了研究。首先,基于常泊松比假定,推导了三维Merchant模型的Prony级数表达式,并以ABAQUS为工具建立了半填半挖路基沉降计算模型。计算结果表明,半填半挖路基工后沉降曲线为“勺”形或“S”形,曲线形状的差异揭示了路基沉降的时空耦合效应。其次,基于路基工后沉降机制分析,提出了如下假定：半填半挖路基工后沉降曲线为中心对称的“S”形,对称中心两侧的曲线段为抛物线。通过沥青路面结构对抛物线形路基沉降的力学响应分析,揭示了路面结构附加弯拉应力与抛物线方程的二次项系数a具有线性关系,据此提出采用a值作为半填半挖路基沉降控制指标。最后,基于沥青路面结构在交通荷载和路基沉降共同作用下的破坏模式,提出了半填半挖路基沉降控制标准的确定方法。研究成果为合理控制半填半挖路基工后沉降提供了明确的技术依据。     

软土e-p曲线确定的简化方法及在非线性沉降计算中的应用

首先假设软土的压缩曲线符合双曲线方程,并通过某工程一系列的数据进行验证,验证结果表明双曲线假定比较符合软土压缩曲线;由于双曲线方程参数相对较少,数据拟合确定比较简单易行,可对实际工程软土地基沉降进行简化计算并能满足工程的精度要求;同时还针对目前地质报告一般不提供详细的孔隙比-压缩应力（简称e-p）试验数据的情况,对e-p双曲线方程提出了一个只采用初始孔隙比e0、压缩模量Es来确定其参数的简化方法。在此基础上,基于e-p曲线确定邓肯-张模型的切线模量Et,采用分层总和法应用于软土地基的非线性沉降计算。对计算结果与实测数据进行比较分析表明,所提出的方法是切实可行的。