地质工程案例.docx

唐益群上海软土地区工程环境效应对地面沉降的影响早期：抽水引起中心城区密集建筑群引起的密集建筑群的地面沉降叠加效应：基底的附加压力不仅在基础之下，而且会在基础以外相当大范围内扩散分布。叶为民基于回弹模量的路基设计Q：现行基于压实度路基设计的不足？1、 压实度达到要求，路基整体强度没有达到要求2、 压实度未达到要求，路基强度已达到要求/超出要求值Q：何谓回弹模量？回弹模量是指路基，路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值，土基回弹模量表示土基在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力Q：现行路基土施工检测技术有哪些？优点与不足？方法优点不足灌砂法技术成熟有损（对路基破坏大）、操作繁琐、准确性差信息反馈滞后、“以点代面”，压实度与材料力学性能之间的不对等性环刀法技术成熟有损（对路基破坏大）、准确性差核子密度检测无损经验方法Q：基于回弹模量的路基、路面一体化设计思路现行规范中，路基用压实度设计，而路面设计需要回弹模量，存在两者的不对等性。研究试图建立回弹模量与压实度之间的关系。沈明荣岩体工程案例岩体工程：人们在经济建设中将岩体作为介质而进行的工程活动。分为三大类：地下工程，边坡工程，岩基工程。意大利瓦伊昂大坝库岸边坡失稳地处瓦伊昂河谷，一不对称向斜之中，岸坡侏罗系灰岩、白垩系灰岩。晚上抽水，白天发电，拔高67m。两岸坝肩采取系列混凝土板梁锚索加固工程。为略不对称的双曲薄拱坝。处理：帷幕灌浆、防水渗漏固结灌浆、接触灌浆、填充裂隙使岩体完整认为不出现滑坡：1、 深部钻孔未探测到软弱面2、 非对称向斜，天然阻止滑坡3、 勘察显示两岸岩石坚硬，弹性模量大滑动机理分析1、 在相对较坚硬的岩层中存在黏土夹层，地表以下100-200m间有一层厚10-15cm的黏土层。黏土层呈顺坡向。2、 库水位上升，降低岩体程度。增加岩体的自重应力。水位下降，产生负压。3、 由于水锤（水流在长管路中流动，此时将管路下游阀门快速关闭，水流流动有惯性动量，产生冲击力使管路破坏）的作用机理造成了滑坡快速形成。成为促使滑坡形成的诱因。4、 地质勘探工作工作不充分，对滑坡认识不足。对结构面对岩体强度的劣化作用认识不足新滩滑坡属三峡暴雨中心。堆积体来源：广家崖-黄崖山体崩塌堆积。黄陵背斜西翼，秭归向斜东翼毗邻，被九畹溪、仙女山断层挟持。成因分析：上部接受大量堆积物质，增加坡体自重。堆积体长期滑移变形，使滑动带产生松动扩容。造成良好的渗透特性。滑前400mm降雨入渗，推移式整体性高速滑坡，地下水作用为主要促发因素。为扭转式的剪切式下滑。滑坡前兆：1、 位移速率明显上升2、 380-400m高程的坡体出现有剪切和鼓胀现象3、 滑坡体上有小规模泥石流发生4、 滑坡体上部水流下渗严重，下部产生潮湿、积水和泉流增大现象5、 5月份，坡体内时有响声6、 620m左右的坡体内有H2S气味的热气冒出，剪切破坏7、 动物活动异常8、 高家岭西侧发生高速滑坡，伴有喷水冒砂现象，后缘大量涌水，坡体沿三游沟下滑，房屋向下推移60m。石振明堰塞坝Q：什么是堰塞坝？堰塞湖是一种经常发生的自然灾害，主要是在一定的地质与地貌条件下，由于地震、强降雨、火山喷发等原因，滑坡体、泥石流、火山喷发物、冰川堆积物等阻塞河谷形成坝体，造成上游段壅水而形成湖泊。堰塞湖坝体主要是岩土体快速堆积所致，因而其结构较为松垮，组成物质松散，胶结不良，基本上处于非固结或者欠固结状态，而且和人工坝体相比，没有心墙防止渗流管涌，没有输干区控制孔隙水压力，也没有溢流设施来稳定堰塞湖水位，坝体可能会由于漫顶溢流、管涌或者渗透而破坏。Q：堰塞坝的破坏模式？Costa和Schuster(1988，1995) 研究发现堰塞湖坝体的主要破坏方式为漫顶溢流、坝坡失稳和管涌破坏。Q：影响因素？抗震下的影响因素？动力特性参数影响因素(1)先期振动。先期振动使堰塞坝体自振频率降低，阻尼比有增大趋势。2) 坝体材料。相应振动方向上模型坝体II自振频率比模型坝体I稍高，阻尼比稍低。含黏性材料且颗粒较小的坝体动力特性参数受先期振动影响明显，不含黏粒且颗粒较大的坝体动力特性受参数先期振动影响不明显3) 水位。水位变化对坝体自振频率和阻尼比有影响，但两种坝体的影响规律不一致。加速度分布影响因素1) 测点位置(2) 地震波类型(3) 多向输入Z向的地震波输入使X向加速度放大倍数增大。(4) 水位(5) 输入地震波加速度峰值小结（1）在白噪声激励下，各测点加速度传感器测得到的坝体动力参数接近，加速度频响函数相应振动模态明显，坝体结构具有相对稳定的一阶自振频率和阻尼比。(2) 先期振动使坝体自振频率降低，阻尼比增大，其原因是地震作用使坝体结构遭到扰动，整体刚度变小。含黏性材料且颗粒较小的坝体动力特性参数受先期振动影响明显，不含黏粒且颗粒较大的坝体动力特性参数受先期振动影响不明显；前者坝体自振频率小于后者 ， 是因为前者坝体刚度小于后者。水位变化对两种坝体自振频率和阻尼比的影响规律不一致。(3) 坝体内加速度放大倍数随相对高程增大而增大，最大加速度一般发生在坝顶处。对相同高程测点，加速度最大值一般出现在上游或下游靠近坝坡表面处，即“表面放大”效应明显。说明坝坡表面容易受地震作用破坏。 但 由于堰塞坝本身由松散颗粒材料堆积而成，且尺寸较大，坡度缓，因此坝坡表面破坏不会过大影响坝体溃决方式和溃决程度。(4) 地震波频谱成分对加速度反应有影响，与坝体自振频率接近的地震波会引起最大的加速度反应。地震动多向输入对加速度放大倍数的影响主要体现在Z向振动使坝体测点X向加速度放大倍数增大。加速度放大倍数值一般随输入地震波加速度峰值的增大而减小。地震可降低坝体高度，使堰塞湖水提前漫过坝顶，发生溢流冲蚀破坏。叶观宝长板短桩采用排水固结法(Drainage Consolidation)与水泥土搅拌法(Mixing method)的联合处理方法（以下简称长板短桩工法，或DM工法），效果分析1）长板短桩处理段落中复合层中桩间土的处理效果比塑料排水板段差，而固结层中地基土的处理效果比塑料排水板段好，证明了长板短桩工法处置软土的方案有利于桩底下部固结层的排水固结。2）对长板短桩工法，增大桩间距可以提高复合层桩间土的加固效果，有利于桩间土的固结变形，提高桩间土的工程性能。3）对长板-短桩工法，在先施工短桩再施工长板的施工工艺下，长板(即排水体)的施工对桩间土有较大的扰动效应，从而验证了排水体施工过程对地基土的扰动效应是不可忽视的。小结1)对于长板-短桩处理段落，由于短桩的存在，有效地减少了软土地基复合层的沉降；2)由于排水体的存在，在填土荷载作用下，大大加快了固结层的固结沉降和孔隙水压力的消散，从而可以减小路基的工后沉降；3)从桩顶和桩间土的沉降数据表明，桩顶的沉降量均小于桩间土的沉降，从而验证了路基填土荷载是半刚性的，在填土荷载作用下，复合地基中桩与桩间土的变形不协调，两者之间存在沉降差；4)常规段由于水泥土搅拌桩打穿软土层，桩顶沉降主要为搅拌桩的压缩变形，桩端刺入变形较小；而长板-短桩联合处理段中，桩顶沉降较大，其变形包括桩身压缩变形和桩端刺入变形；5)对于相同桩长的联合处理A段和联合处理B段，桩顶沉降相近，桩间土沉降大小取决于复合地基置换率的大小，置换率越大，沉降越小。说明在地质条件相同的条件下，桩长是复合层变形的主要影响参数，可以通过调整桩长来控制路基变形总量；6)为了减小路基总沉降和减少填土方量，长板-短桩工法可以通过调整固结层的厚度或调整桩长来控制总沉降量，主要根据质量控制、工期、经济指标等因素进行优化；7)同常规段比较可以发现，常规段桩上的压力增加的速率大于联合处理段，说明由于常规段水泥土搅拌桩打穿软土层进入相对硬层，桩上应力集中更加明显；而联合处理段由于桩未打穿软土层，同时由于桩顶铺设的垫层起到褥垫层的作用，可以均匀桩土应力分担，减小桩上应力集中现象；8)联合处理段土上的的压力值大于常规段土上的，与塑料排水板段的土压力相当，说明联合处理段由于短桩和褥垫层的存在，同时由于桩间土排水体的排水固结作用，使桩间土排水固结，孔隙水压力消散，强度提高，更好的发挥了桩间土的作用；9)监测数据表明，长板-短桩工法可以有效地减少深厚软基的沉降，长板和短桩均可以起到各自的作用，对高填土路堤，将填土施工和预压过程作为软基处理的过程是行之有效的。黄雨微重力下颗粒动力学性质+土体基于SPH流动大变形微重力下颗粒动力学性质针对微重力环境下颗粒物质动力学过程表现出与常规重力场环境迥然不同特征，综述颗粒物质振动、碰撞、流动研究成果，分析总结颗粒动力学机制与特点，认为应加强对微重力环境下颗粒物质动力学行为机理研究，尽早提出微重力下颗粒动力学性质分析思路与动力学模型。结论颗粒物质空间动力学行为特点、机理、动力学模型、触发因素及可能产生的后果等直接关系到未来对空间的探索；微重力条件提供了直接观察颗粒运动规律的环境，使对颗粒体系的基本动力学机制研究成为可能。通过综述，结论如下：（）微重力环境中颗粒发生振动、碰撞、流动条件、触发因素、机制、特点及可能产生的后果需综合考虑岩土颗粒性质（大小、形状、材料）、荷载特征、外界环境等多种因素。（）颗粒振动、碰撞、流动三种动力学行为间相互作用，可能存在相互关系，且直接影响颗粒体系稳定性，故需研究颗粒动力学行为与稳定性关系。（）微重力条件下颗粒物质动力学模型相对滞后，已有适用于重力场颗粒运动的多种模型是否适用于微重力下颗粒运动尚不清楚。因此需探寻适用于空间微重力环境中多颗粒相互作用及非均匀颗粒动力学特征的新理论、新模型，指导登月、火星探索。土体基于SPH流动大变形 土体流动往往会造成工程结构物的严重破坏。针对目前常用计算方法在进行土体流动非线性极大变形研究中存在局限性的现状，建立了一种纯拉格朗日、无网格的流体动力学计算方法光滑质点流体动力学（Smoothed ParticleHydrodynamics，简称 SPH）方法，采用 Bingham 流体模型对土体流动大变形过程进行了模拟研究。通过土体流动构型及流动冲击力的模型试验和数值模拟结果对比分析，验证了 SPH 数值模拟方法的准确性，从而实现了这种先进高性能计算方法在岩土工程领域的成功应用。结 论（1）针对目前常用计算方法在进行土体流动非线性极大变形研究中存在局限性的现状，提出了一