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。     

桥台台背土压力的试验研究

快速铁路桥台台后填土的填料选择、施工控制、质量监测等方面均不同于常规铁路，由于对桥台台背土压力研究并不多见，再加上影响土压力的因素比较复杂，目前的土压力理论还难以准确地反映土压力分布的实际情况。因此，结合现场试验，对快速铁路桥台台背土压力进行长时间观测，分析了土压力随时间的变化、土压力随填土高度变化以及填土完成后台背土压力的大小和分布情况。分析结果表明，台背土压力沿桥台深度方向呈非线性分布，土压力随着至桥台顶部距离的增大而增加，但到达一定深度后，随着深度的增大，土压力反而减小；土压力合力作用点要比理论上的土压力合力作用点有所上移，在0．41倍填土高度处。     

陶粒粉煤灰混凝土在桥涵台背回填中的应用研究

通过材料性能试验、土工离心模型试验和数值计算,研究陶粒粉煤灰混凝土的物理力学性能及其在桥涵台背回填的应用效果。首先,通过材料性能试验研究不同配合比的陶粒粉煤灰混凝土的物理力学性能;其次,通过土工离心模型试验和数值计算研究陶粒粉煤灰混凝土用作桥涵台背回填材料时,作用于台背的土压力和回填体的变形特性。研究发现：陶粒粉煤灰混凝土具有轻质、高强度、高模量和易施工等诸多优点;陶粒粉煤灰混凝土回填体作用于台背的土压力明显小于常规回填材料;回填区和地基的沉降变形亦明显小于其他材料。结果表明：陶粒粉煤灰混凝土作为台背回填材料具有明显的优越性,是一种值得推荐的桥涵台背回填材料。     

考虑非饱和浸润层厚度和累积入渗量的改进Green-Ampt模型

矿山内排土场因其储量大、结构松散和强度低等特点,在降雨条件下极易产生侵蚀或整体失稳破坏,因此降雨入渗分析对预测内排土场稳定性至关重要。以元宝山露天煤矿内排土场为原型,按相似试验理论进行物理模型试验,研究降雨入渗特征,根据试验结果对经典Green-Ampt入渗模型进行改进。结果表明:雨水入渗过程中,随着浸润锋的向下运移,坡面侵蚀由溅蚀凹槽开始,逐渐过渡为径流侵蚀,最后呈现为溯源侵蚀破坏,整体呈现平行于坡表面的浅层滑坡特征;浸润锋之上非饱和浸润层的存在,导致经典Green-Ampt模型计算结果不准确;在考虑浸润层厚度和累积入渗量基础上,推导出改进的Green-Ampt模型;改进后的Green-Ampt模型为分段函数,能够反映降雨入渗使坡面由非饱和向饱和过渡的实际特征。验证结果显示,使用改进模型,浸润锋入渗深度和累积入渗量的预测精度显著提升,虽然冲蚀破坏和初始含水率的差异导致降雨入渗后期的预测精度有所下降,但相关结果对煤矿内排土场降雨初期稳定性分析具有重要意义。改进后的Green-Ampt模型的计算结果与实测数据更为接近,能为分析露天煤矿内排土场降雨入渗规律及边坡稳定性研究提供参考。     

考虑非饱和浸润区的改进Green-Ampt模型

经典Green-Ampt入渗模型计算简单,广泛应用于土壤入渗问题的研究,但在湿润锋处理上采用明显的干湿分离界面,存在一定的理论假设。鉴于此,基于饱和区−非饱和浸润区分层模型,结合达西定律,推导出入渗过程中饱和区厚度与非饱和浸润区厚度关系的理论公式,提出了水分剖面理论模型,消除了饱和区厚度和浸润区厚度的关系假设。在此基础上,建立了考虑土壤水分剖面形状和非饱和浸润区等效参数的改进Green-Ampt模型,并采用试验和有限元数值仿真对该模型进行了验证,结果表明：该模型有很高的精度,对不同类型的土有很好的适应性。同时该模型求解简单,参数物理意义明确,便于工程应用。     

基于浸润线矩阵的尾矿坝稳定性分析

由于尾矿坝的渗流边界条件极为复杂,采用的二维简化理论分析法的计算结果有可能与实测浸润线的结果相差较大,急需一种能较为准确预测尾矿坝浸润线位置的简易算法。在深入剖析尾矿坝浸润线影响因素的基础上,建立了浸润线叠加影响函数,归纳出与尾矿坝坝体特征相关的阶段影响因子,提出反映阶段影响因子的浸润线矩阵。运用多项式回归分析浸润线观测数据,拟合得出浸润线观测孔水位与库水位的函数曲线,求得尾矿坝浸润线矩阵。     

碎石盲沟排水对黄河放淤固堤工程淤背体固结影响

为了分析排水措施对淤背体固结特性影响,以黄河山东某堤段为研究对象,数值模拟研究在淤区设置碎石盲沟排水方案,淤背施工过程中以及施工完成后放淤固堤工程孔隙水压力消散过程,探讨淤背体排水固结规律。研究结果表明,与无排水方案相比,该排水方案可以加速淤背土体固结,减小水分对黄河大堤堤背的渗入,降低围堤内的浸润线。在与试验区相似的施工工况条件下,建议3m左右淤土厚度布置一层排水盲沟,排水效果较好。数值计算结果与实际情况相吻合,可为黄河放淤固堤工程加快淤背体排水提供参考。     

露天矿坑岩质边坡浸润线及稳定性研究分析

浸润线是露天矿坑岩质边坡的生命线。针对山东三山岛露天矿坑尾矿库高陡岩质边坡非恒定渗流问题,依据同一条浸润线不同渗流截面的渗流量相等以及不同浸润线同一截面的渗流量差值为库水位的增量建立平衡方程,求解浸润线方程的解,运用Seep/W进行模拟,将理论计算结果与模拟值进行对比,验证浸润线方程的正确性;同时将浸润线方程应用到工程实际中,将库水位监测数据进行曲线拟合,与观测孔数据结合分析浸润线位置的变化,运用ABAQUS流固耦合模型对尾矿库边坡的塑性区和安全系数进行分析。研究结果表明:浸润线方程的解与模拟值最大误差为0.01%,满足实际要求;浸润线观测孔数据与理论计算数据基本吻合,误差最大为0.75m,进一步证明理论可靠性;尾矿库水位的上升增加了塑性区范围,安全系数与尾矿库水位变化曲线为"V"字形,库水位为100m时,安全系数最低为1.06,处于极限平衡状态,同时应将库水位设定在-45m以下,为后期库水位设计提供依据。     

神经网络在岩土工程观测数据优化中的应用

利用人工神经网络独特的结构和处理信息的方法，以实际工程为背景，编制了岩土工程观测数据优化程度，结合德兴铜矿2号尾矿坝B-B测线浸润线观测实例进行分析研究，使得优化的结果与实际相吻合。     

合肥地铁4号线某车站填土厚度分布特征

填土作为一种人为条件下形成的特殊性土,通常具有不均匀性、欠固结性、高压缩性、工程性质差等特性,不利于工程的安全建设。本文依托合肥地铁4号线某车站岩土工程勘察及车站西端头填土异常区探查成果,对该车站填土物质成分及工程性质进行了研究,沿钻孔剖面线方向对填土厚度空间分布特征进行统计分析。结果表明:场地内填土层连续广泛分布,主要为杂填土,回填材料不均匀、成分复杂、工程性质差异性较大。车站西端头井附近和A号出入口位置填土厚度较大,车站中部填土厚度分布较为均匀,沿钻孔剖面线由西至东填土厚度呈减小的趋势,由南至北填土厚度呈增大的趋势。最后根据场地内填土的工程性质提出相关地基处理建议,研究成果对车站基坑的设计和施工具有一定的指导意义。     

无砂混凝土沉井在尾矿坝降水工程中的应用

通过岩土工程勘察,查明了尾矿库坝体的物理力学性能、渗透系数等,进行坝体稳定性分析计算。尾矿库浸润线过高会造成坝体不稳定,导致坝体破坏。无砂混凝土作为沉井井壁,采用有效的沉井施工方法达到设计深度。通过抽水试验和多年降水排渗运行情况,无砂混凝土作为沉井井壁,有良好透水性和反滤层的作用,有效地降低坝体浸润线,增强坝体的稳定性。     

石笼挡土墙的颗粒离散元细观力学模拟研究

针对在施工过程中,石笼挡土墙墙面位移的发展、墙背填土中土应力的变化的问题,从细观层面,采用基于离散单元法的颗粒流程序,通过多组试件的模拟压缩试验,确定了填土、填石、石笼等材料合理的力学参数值,以工程中的实体石笼挡土墙为原型,建立了墙背阶梯式石笼挡土墙数值模拟模型。通过在填土表面施加均布荷载,研究了挡土墙的力学行为。模拟结果显示：填土中的水平应力随深度的增加对均布荷载的敏感性降低,填土深度越浅,应力值越早得到增加,增加幅度越大,这主要是由于石笼挡土墙上部发生了较大的位移,均布荷载的作用大部分消耗在上层填土中,仅有小部分能量传递到较深填土;石笼挡土墙变形主要发生在填土阶段,应加强石笼挡土墙填土阶段的施工管理;无论是在填土阶段,还是均布荷载作用阶段,石笼挡土墙墙面的位移值均是中上部较大,下部较小。由此可推断,墙背阶梯式石笼挡土墙的破坏形式为倾覆式。     

三水大桥原设计南桥台地基失稳（滑坡）事故剖析

三水大桥原设计南桥台地基失稳事故的直接原因是桥台地基第四系软弱土体结构严重破坏，流变而导致失稳，诱发因素是快速超荷填土，潜水润滑和土体临空，滑坡工程处理采用减薄填土卸载，前缘增设反压护坡和桥台后移，大桥初步设计阶段工程勘察时曾指出：土体内摩擦角小，粘聚力低，在超重荷载作用下，极易国产生剪裂面而发生剪破，造成跨塌，或因严重沉降发生地基变形，施工时应换土改性，对南桥台的高填土段更应如此，如能事先预防处     

基于简化边界的尾矿坝浸润线解析解

浸润线的计算是尾矿坝安全状况评估的重要环节,对尾矿库安全起到至关重要的作用。为了能够用解析的方法得出浸润线,首先略掉无关紧要的部分,将尾矿坝的渗流分析区域简化为一个矩形,然后在矩形区域中选定两种符合工程实际的边界条件,最后求解渗流微分方程即求出这两种边界条件下的浸润线。求解中涉及到的偏微分方程无论是齐次还是非齐次的,都通过傅里叶级数法得到收敛的无穷级数解。该方法的突出特点就是得到的最终结果是解析解。实际应用时通过与实测浸润线数据拟合确定浸润线求解公式中的常数。通过对某尾矿坝浸润线的计算发现前面得到的公式可以用于实际浸润线的计算。     

土工格栅加筋土挡墙试验研究

采用在墙面板背后安装土压力盒以及在土工格栅上安装柔性位移计的方法,对某高速公路加筋土挡墙水平土压力和土工格栅拉筋位移进行了系统测试。试验研究表明,施工期间土工格栅加筋土挡墙墙背土压力随填土高度的增加而增大,增长速率逐渐减小,其数值均小于理论计算结果,沿墙高分布形式与计算结果有较大差别;土工格栅拉筋在施工期应变变形较大,工后应变非常小,挡墙下部土工格栅拉筋端部应变随填土高度变化较大,在加筋体锚固区末端存在过渡区,其工程特性逐渐向非加筋体填土过渡。根据试验结果对土工格栅加筋土挡墙施工控制及关键技术提出了相关建议。     

初期坝渗透性对尾矿库浸润线位置影响的定量分析

基于对云南某拟建尾矿库渗流场的数值模拟,统计分析了初期坝与堆积坝不同渗透系数之比下浸润线位置,发现初期坝渗透性与尾矿库浸润线的埋深并不是简单的线性增长关系,而是当初期坝渗透系数高出堆积坝三个数量级以上时,浸润线埋深趋于稳定,并由此建立了二者的关系函数。经过正、反验证计算,证明该关系函数是正确的,为尾矿坝的设计施工提供了依据。     

库水位等速上升中均质库岸塌岸现象及浸润线试验研究

为了研究库水位等速上升过程中均质水库岸坡的塌岸现象及岸坡内浸润线的变化特点,以取自三峡库区的含黏粒粉砂为主要试验土料,设计了3个不同结构的均质岸坡模型,对每个模型进行了4种不同速率的水位上升试验。试验结果表明,库水位上升速率越大,均质水库岸坡的塌岸现象越易发生;在库水位上升过程中,库水和地下水与岸坡土体的相互作用同时存在对岸坡稳定有利和不利的因素,其中地下水浸没区的毛细力消失是引起塌岸的关键因素;试验测得浸润线与理论计算结果的比较分析表明,浸润线的理论计算方法可能过高地估计浸润线的位置。     

对挡墙后无粘性填土中破裂面的研究

在传统的库伦土压力理论中,刚性挡墙后无粘性填土中的破裂面被假定为平面。然而,一些室内试验和现场测试结果均已证明了实际破裂面是曲面。以刚性挡墙后无粘性填土中的破裂面为研究对象,以竖向微分单元法为基础,利用变分原理推导了主、被动状态下关于破裂面曲线的微分方程,并对该方程进行了求解。研究结果表明,当墙背光滑或墙背与土体的摩擦系数为定值时,填土中的破裂面和破裂角均与库伦土压力理论相同;当墙背与填土的摩擦系数呈线性规律变化时,对应的破裂面为曲面。最后,讨论了墙背摩擦角和填土内摩擦角对破裂角的影响。     

组合桩在加固厚层填土中的应用

本工程场地为欠固结厚层填土现状，为保证承台底不脱空，采用粉喷桩加固承台底欠固结填土，并在粉喷桩内施工静压桩的技术对策，这样既加固了填土，又提高了静压桩单桩承载力，获得了良好的效果。     

黄河放淤固堤工程淤背的合理施工速率

采用淤背方式加固黄河大堤时,河南、山东一期工程堤身多处出现裂缝。目前尚无淤背对堤身影响的定量研究成果,因而放淤固堤的合理施工速率难以确定。淤背体及堤防土体的水分消散过程实际上是非饱和流固耦合问题;淤背分级施工的变水头边界问题,可等效成多级常水头边界问题。采用非饱和渗流分析方法,计算出每级施工后堤防及淤背体的浸润线;将其作为已知边界条件,考虑堤防土体力学特性、排水条件等影响,进行非饱和流固耦合分析,据此提出相应的淤背施工合理速率。研究表明,该模型计算结果与实际情况相符,因而可为黄河标准化堤防工程设计与施工提供理论依据,并可供其它河流治理时参考。