岩溶塌陷机理研究进展

岩溶塌陷机理是开展岩溶塌陷监测、预警、防控及治理工作的基础。长期以来,岩溶塌陷机理研究都是以事后调查的定性推测为主,缺乏必要的科学观测数据支持,导致目前的岩溶塌陷机理仍然处于假设阶段,并成为岩溶塌陷灾害监测预警与防治方面的理论瓶颈问题。文章总结了近年来国内外岩溶塌陷机理的最新研究进展,提出目前的岩溶塌陷机理都可以归结为土岩体的渗透变形,但其临界或破坏指标还需进一步探讨,此外指出随着高频采样的水压力、加速度计及声波等传感器的实用化,塌陷机理研究将面临着从静水压力到动水压力方面的挑战,并且压力脉动造成的气蚀破坏、共振破坏也将是下步探究的重点。     

不同三轴应力途径下红砂岩力学特性试验研究

针对大量地下工程(交通隧道、水电站地下厂房等)涉及的不同地应力环境对围岩稳定的控制作用,通过对四川盆地普遍分布的侏罗系红砂岩三轴试验研究,系统分析了红砂岩在三轴加载和卸载应力条件下的变形破坏特征以及强度特性,揭示了红砂岩在不同应力路径下所表现出来的破坏方式以及性质差异,表明加载应力环境下以剪切破坏为主、卸载应力环境下则以拉裂破坏为特点,且前者的破裂角要明显大于后者。同时还明显表现出相同岩石在加、卸载应力环境下强度参数的差异,从强度参数看,红砂岩内聚力C值表现为卸载比加载条件下小,而内摩擦角φ值则刚好相反,表现为卸载比加载条件下大。以高围压(20MPa)卸载下所得强度参数为例,表明卸荷破坏下C值比加载条件下降低22.8%,而φ值比加载条件下提高57.2%,上述数据说明应力环境不同岩石强度参数差异明显,卸荷所导致的岩石强度参数弱化效应非常显著。     

无泥型软弱层带饱水前后强度特性现场试验

针对以粗粒土为代表的软弱层带在水电、铁路等交通领域对边坡及洞室围岩稳定性的控制,结合某水电工程坝区,分别对岩块岩屑型和岩屑夹泥型两种软弱夹层,在考虑一定围压作用下进行了天然含水状态和饱水状态的现场直剪试验.结果显示,剪应力-剪切位移曲线饱水前、后均呈现出微弱的峰值,整体均表现为塑性破坏特征,饱水前、后发生屈服前的剪切位移分别为5 mm和10 mm以内.在强度参数上,两类夹层饱水前、后峰值强度内摩擦系数降低幅度一般在8%～10%,残余强度一般降低5%以内.表明以粗粒土为代表的软弱层带由于细粒(＜0.075 mm)物质少,细粒起不到包裹粗颗粒而作为润滑作用,同时因围压效应,饱水对其强度参数的影响有限,因此不同含水状态对该类软弱层带内摩擦角和内聚力均无显著影响,其强度参数主要还是取决于夹层本身的颗粒成分.     

湘桂铁路二塘车站路基岩溶塌陷成因与防治对策

湘桂铁路二塘车站高铁区段1996-2016年间发生岩溶塌陷险情27起,虽经过多期悬挂式帷幕注浆整治,但塌陷问题仍是行车安全的极大隐患。通过资料收集、场地野外调查、岩溶地下水气压力长期监测站的监测资料分析,细化了研究区的地质构造、岩溶水文地质条件及岩溶发育特征,从地质结构、岩溶地下水动力特征等方面分析,认为岩溶塌陷形成的成因为临桂地区房地产基坑开挖抽排水影响岩溶地下水水位变化,造成基岩面上覆土体的潜蚀,形成土洞,进而发展至地面形成塌陷坑。针对铁路运行段地下水位埋深具承压性,隐伏溶洞充填率高的复杂岩溶地质条件以及注浆压力的限制,提出加强基岩面上覆土层抗渗强度、管控岩溶地下水降深的岩溶塌陷防治对策。     

川藏铁路雅安至昌都段风吹雪空间分异特征及易发性评价

川藏铁路大段区域位于青藏高原地区,冬季气候寒冷,降雪量大,在当前气候变化背景下面临严峻的风吹雪问题.本文先通过层次分析法构建了川藏铁路沿线风吹雪灾害区域易发性评价体系,然后以重点工段——毛垭草原明线段为例,针对工点开展风吹雪发生危险度和到达危险度评价,从面到点,层层递进地开展风险评价.结果显示铁路沿线风吹雪易发性指数高的区域主要分布在新都桥、理塘、贡觉等地,重点工段毛垭草原明线段存在风吹雪次危险.通过数值模拟对毛垭草原明线段开展风吹雪到达危险度评价,结果显示积雪严重区域主要在风速减弱区,集中在两侧坡面防护的坡脚处以及路堤和防护之间的“凹陷”地带即排水沟;在桥梁工段,气流减速区域主要出现在桥梁的背风侧.所提出的风吹雪区域易发性评价体系和针对到工点的风险评价方法可为川藏铁路后续明线工程的设计和施工提供一定参考.