硬塑-流塑浅埋黄土隧道变形特性及合理预留变形量模型试验研究

开展硬塑-流塑浅埋黄土隧道室内大型三维YTLH岩土联合地质模型试验,对比分析了硬塑、软塑、流塑3种状态,12 m和24 m两种埋深下的围岩内部位移、预收敛变形、掌子面挤出位移和径向围岩压力。结果表明:硬塑、软塑和流塑条件下围岩内部位移差率均呈现出"拱顶极小、两侧边墙极大"的特征,拱顶位移差率小于20%、两侧边墙位移差率大于91%;拱顶设计4.5 m长锚杆抗拉效果甚微,边墙围岩内部位移差利于锚杆抗拉效应的充分发挥;硬塑、软塑、流塑预收敛率分别接近65%、70%、80%,开挖对掌子面前方影响范围分别为0.5D、0.6D、0.8D,且呈现出直立型、鼓出型、滑塌型不同失稳破坏模式;应力释放率关系为硬塑<软塑<流塑,软流塑态拱顶应力释放率最大约70%,实际工程应避免软流塑态瞬时应力释放过渡而失稳。双线浅埋黄土隧道合理预留变形量建议取值:硬塑(拱顶55～70 mm、边墙15～20 mm),软塑(拱顶166～180 mm、边墙40～50 mm),流塑(拱顶290～300 mm、边墙125～140 mm),且拱顶和边墙之间按曲线过渡非等量留设。     

复合改性水玻璃加固黄土微观特征研究EI北大核心CSCD

进行压汞试验和SEM-EDS试验研究复合改性前后水玻璃加固黄土,分析其孔隙分布特征、颗粒和孔隙形态以及胶结物形态和化学元素含量,探讨宏观力学特性与微观特征的联系。压汞测试结果表明,改性前后加固黄土具有相近的孔隙分布特征,入口孔径主要分布在0.06~8μm之间,大、中、小和微孔隙分界值分别为8、2、0.06μm,加固时生成的凝胶填充作用不显著。SEM-EDS测试结果表明,改性后黄土仍保持其粒状、架空、接触-胶结结构不变,但加入硅酸钾材料后黄土颗粒表面变得粗糙并吸附有絮状物,EDS数据显示K元素含量随着硅酸钾掺入量的增加而增大,且试样无侧限强度与K元素百分含量正相关。研究还表明,土的颗粒联结强度和结构形态特征是导致黄土宏观力学性质差异的本质原因,在复合改性水玻璃加固黄土时在保持黄土架空孔隙基本不变的前提下,生成的含K凝胶在改变颗粒表面形态的同时强化了骨架颗粒之间的连接强度,从而改善了土体的强度。     

干湿循环效应下玄武岩纤维加筋黄土三轴剪切力学行为研究

通过干湿循环效应下的数字图像三轴剪切试验、CT扫描试验及扫描电镜SEM(scanning electron microscopy)试验,研究了玄武岩纤维加筋黄土干湿循环过程的三轴剪切力学行为及微细观结构演化机制。结果表明:随干湿循环次数增加,纤维含量较高试样的三轴剪切鼓胀破坏形态转变为剪切带破坏;干湿循环早期阶段,剪切破坏形态随纤维含量增加,由剪切带破坏转变为鼓胀破坏。干湿循环作用和纤维含量对应力-应变曲线的类型及特征无明显影响,均表现为应变硬化型。破坏偏应力随干湿循环次数增加而逐渐减小,但衰减速率逐渐减小;破坏偏应力随纤维含量增大先增加而后减小,呈抛物线变化特征,存在一个最佳纤维含量为0.6%。CT数均值ME值呈现与破坏偏应力相似的变化规律。干湿循环作用下筋-土界面产生一定的开裂和松弛现象,弱化了纤维的加筋效应,但与素黄土相比,纤维加筋黄土的微观结构表现出显著的整体稳定性。构建了干湿循环效应下玄武岩纤维加筋黄土的宏细观损伤变量,其表现出一致的变化规律。     

深厚黄土地基浸水湿陷变形及竖向土压力作用分析

黄土地基浸水后的湿陷变形对黄土地区的工程建设具有重大影响,但以往研究对深厚黄土地基土浸水过程的湿陷特性及其土压力变化规律研究不够充分。以中兰铁路兰州新区南站某场地为例,开展现场浸水试验,对深厚湿陷性黄土场地的地表位移及地基深层湿陷变形进行监测,同时埋设土压力盒,对浸水湿陷过程中地基土的竖向土压力的变化规律进行分析。研究结果表明：（1）该深厚黄土场地最大湿陷下沉量在150 cm左右,浸水范围10 m以外的地表基本不发生湿陷下沉;（2）根据深层沉降测试结果可知,0~15 m深度范围内该黄土地基为强湿陷土层,湿陷量达到120 cm左右,占整个场地湿陷量的80%以上,24 m深度以下地基土不发生湿陷,为非自重湿陷土层;（3）根据土压力监测分析,15 m深度以上的地基土浸水后土体结构完全溃散,测试得到的土压力即为上覆土体的自重压力,15 m深度以下的土体浸水后虽产生一定的湿陷下沉,但土体结构未发生完全破坏,对上覆自重荷载仍具有一定的支撑作用。研究结论可为中兰铁路后期工程及兰州新区的建设提供一定的技术参考。     

降雨入渗诱发黄土滑塌的模式及临界值初探

国内外对诱发滑坡的降雨阈值的研究多采用统计方法对历史滑坡和降雨量数据进行相关分析,而在分析过程中很少按降雨入渗诱发模式的不同进行分类.实际上,降雨临界值与被触发的滑坡类型紧密相关,不同模式的降雨可以触发不同类型和规模的滑坡,而不同类型的滑坡也“需要”不同的降雨临界值.本文以陕北黄土高原广泛发育的-种典型地质灾害-黄土滑塌作为研究对象,从定性分析降雨入渗的机理入手,探讨了不同入渗模式下雨水对滑塌的诱发作用,初步建立了缓慢下渗诱发型、下渗阻滞诱发型、下渗贯通诱发型三种降雨诱发黄土滑塌的模式.运用统计学的方法,对陕西北部地区25个县(市、区)1960年～2008年发生的有准确日期记录的227个黄土滑塌和降雨数据进行分类,建立了不同降雨入渗诱发类型下的黄土滑塌降雨临界值或预警值.     

新疆伊犁KDZ水电站引水渠道湿陷性黄土渠基处理方案及技术要点探析

湿陷性黄土作为一种不良地基,对工程安全造成严重威胁,近年来水利工程运行中由于湿陷性黄土基础沉降变形等引起的工程事故多发。目前建筑工程中湿陷性黄土处理的措施较为成熟,水利工程中湿陷性黄土地基处理仍在探索之中。本文结合新疆伊犁KDZ水电站引水渠道湿陷性黄土渠基处理的分析论证,总结出笔者对水利工程湿陷性黄土地基处理的关键性问题及技术要点的认识,可供勘测设计人员在类似条件下进行水利工程湿陷性黄土地基处理设计时参考。     

黄土挖填方场地形成的关键岩土工程问题

湿陷性黄土地区挖填方场地形成过程中会遇到众多岩土工程问题,未有效识别和防治会发生工程事故。为避免相关工程事故的发生,保证工程建设的安全,基于工程实践剖析了黄土挖填方场地形成的关键岩土工程问题及处治措施。边坡与基坑的安全、地表水与地下水的防治、地基变形是主要岩土工程问题,填筑体的湿化变形是重点难点,加强防排水是避免工程问题发生的主要措施。临坡顶建筑物应考虑嵌固,临坡底建筑物应考虑基础(地下室)受到的不均匀土压力;挖填接触面两侧、泉水出露点周围易形成饱和土体,强风化岩层、单斜层状构造的强透水岩层为地下水的主要渗流通道。边坡治理、防排水、地基处理、基坑工程、建筑物嵌固等应系统考虑。     

温度改性水玻璃固化黄土机制研究

硅化法是湿陷性黄土地基处理的主要化学方法之一,为了提高固化效果需要对水玻璃溶液进行改性。对温度改性水玻璃溶液固化黄土进行了试验研究,并通过化学组成和矿物成分分析、微观结构分析探讨了温度改性水玻璃固化黄土的机制。试验结果表明：在20～80 ℃范围内,随着温度的升高,水玻璃固化黄土的强度有明显提高;X射线衍射图谱中部分矿物衍射强度降低并出现密集低矮的非晶质物相峰群;SEM图像显示随着温度的升高凝胶薄膜增多;MIP（压汞试验）数据显示,随着温度的升高,孔隙表面积增大。水玻璃溶液固化黄土的强度随温度增加的机制在于：生成的非晶质物相和凝胶薄膜随着温度的升高而增加,促使最可几孔径的减小和小孔隙的增多,强化了骨架颗粒的连接强度,并将骨架颗粒黏结成为一个空间网状整体,从而改善了土体的强度。     

内蒙古扎鲁特旗地区更新世地层划分

根据孢粉组合特征及光释光测年结果,对分布在内蒙古东南部的第四系更新统做了进一步的划分和研究.研究结果表明,主要分布在内蒙古东南部的中更新统风积物,岩性为黄色亚砂土,含钙质结核,发育柱状节理,区域上称乌尔吉组,含Artemisia-Ephedra-Pinus孢粉组合,光释光测年结果为(40.4±1.9)~(110.0±7.5)ka;下更新统沉积物,岩性为红褐色亚砂土及亚黏土,含钙质结核、砂砾透镜体,区域上称为赤峰黄土,含Artemisia-Polygonum-Betula孢粉组合,光释光测年结果为(200.9±9.6) ~ (220.4±13.2)ka.上述2套地层在内蒙古东南部广泛分布,更新世地层的划分为内蒙古东南部地区的第四系地层划分对比研究提供了基础地质资料.     

不同母质发育的东北黑土的粘粒矿物组成研究

东北黑土的成土母质主要是第四纪沉积物,在对红土母质和黄土母质上发育的两种东北黑土剖面土壤进行小于2μm粘粒的化学组成和XRD衍射分析基础上,研究这两种母质上发育的东北黑土的粘粒矿物组成。结果表明红土母质上发育的东北黑土风化脱硅作用较强,以1—1型或2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石,上层土壤粘粒中含有少量绿泥石,母质层含有大量的蒙脱石,不含有绿泥石。在成土过程中,伊利石大量存在,少量绿泥石逐渐形成,蒙脱石向蛭石转化;黄土母质上发育的东北黑土以2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石、少量的绿泥石,母质层粘粒中含有长石,经过脱硅作用逐渐消失,有些土壤的母质层粘粒中也含有蒙脱石,粘粒矿物分布相对均匀,矿物间的转化和演化相对简单。