基于BOTDR的隧道应变监测研究

布里渊散射光时域反射计 (BOTDR)是近年来才研发成功的分布式应变测量技术。本文首先介绍了BOTDR的优点和测量原理 ,以某隧道的BOTDR应用实例 ,论证了这一技术应用于岩土工程等结构物分布式应变监测的可行性和优势 ,最后就这一技术在应用中的一些关键技术 ,如空间分辨率、光纤布设工艺、健康监测与损伤诊断等作了阐述     

竹筋格栅加筋山区挖填路基承载变形机理研究

为了在我国西部山区因地制宜、就地取材地利用加筋土技术,本文研究了竹筋格栅代替土工格栅在山区挖填路基结构加固应用中的可行性。首先,采用室内试验,对湘西楠竹竹筋的抗拉、抗压及抗剪力学性能进行了测试,将其与传统土工格栅的力学性能对比表明,竹筋格栅能够满足规范对加筋材料力学参数的要求;然后,通过现场拉拔试验,对不同法向应力下的竹筋格栅与填筑体界面特性进行研究,并对承载变形机理展开了分析;最后,利用Flac3D有限差分软件建立竹筋格栅加筋挖填路基的三维模型,就挖填交界处不加筋、加土工格栅及加竹筋格栅三种不同工况进行了对比分析,结果表明加筋能有效控制挖填路基的变形,提高路基承载力,且竹筋格栅的加筋效果优于土工格栅。上述结果可为竹筋格栅加筋土提供试验依据,为类似工程的设计、施工提供参考。     

土工格栅路堤加筋效果的影响因素分析

土工格栅作为一种新型的土工合成材料,由于具有高强度、低延伸率等特点而被选作主要的路堤加筋材料,在路堤中适当位置加入土工格栅能有效地减少路堤的沉降和侧向变形。本文采用通用非线性有限元程序ABAQUS分析了加筋前后的路堤底部的竖向位移、堤址点垂线下地基深度的水平位移和地表的水平位移,计算中采用D rucker-Prager模型和C lay p las-tic ity模型模拟土体的非线性,土工格栅采用一维杆单元来模拟。通过对加筋层数、筋材模量、软基模量、填土高度和软土层厚度等影响加筋效果的因素进行对比分析,从计算结果分析可知,路堤加筋虽然对软土地基的竖向位移影响不大,但加筋能有效抑制侧向位移的发展,这样增大了路堤边坡的稳定性,分析结果与大多数实际工程的实测资料相吻合。     

基于BOTDR的白泥井3号隧道拱圈变形监测

白泥井3号隧道是一条山岭隧道,隧道出口段位于滑坡等地质灾害多发的危险区域,为了确保隧道安全,应用国际上先进的BOTDR分布式应变测量技术,对隧道拱圈截面变形进行了分布式应变监测。本文着重介绍了BOTDR在隧道内安装布设以及监测数据的分析过程,监测成果显示,在将近1 a的监测时间里,隧道拱圈基本保持稳定,只是在个别区域,如K84+508.2处拱圈截面的衬砌表面发生张拉变形,变形量在雨季期间达到最大,据分析是由于雨水入渗山体造成围岩压力增大,致使拱圈截面受挤压变形。     

GPS技术在金川露天矿边坡变形监测中的应用

本文结合金川露天矿边坡变形GPS监测研究，主要论述监测基点的选择，基点WGS-84坐标的确定，变形监测网的布设，GPS数据采集、处理和质量，坐标转换的实施等，给出反演推出的若干四等三角点及其它控制点的变形数据，这些数据和造成变形的物理成因符合得很好，最后概括出GPS技术应用于变形观测的若干优点。     

西南某电站右岸开挖边坡稳定性的FLAC~(3D)分析

西南某大型水电站引水发电洞进水口边坡顶部在开挖过程中出现带状裂缝 ,引起了多方的极大关注。在对该边坡系统的地质调查基础上 ,确立了其变形破坏模式 ;通过FLAC3D模拟开挖过程 ,客观地验证了实际开挖过程中边坡的变形及其顶部平台出现的裂缝 ;并预测了在采取加固措施后边坡内部变形趋势。经计算 ,开挖面临空方向最大位移量达到 5 .4cm。此后 ,经过有效的锚固处理 ,边坡经过变形和应力的调整 ,总体上趋于稳定 ,为确保进水口隧洞的顺利开挖提供了科学依据     

黄土路堑边坡变形破坏机理的三轴试验研究

通过原状黄土的减压三轴压缩试验,研究了黄土边坡不同深度不同含水量土体的应力-应变关系,并与原状黄土的常规三轴试验结果进行了比较,发现减压三轴试验能合理地模拟和解释开挖卸荷作用下黄土边坡土体的变形与破坏过程。试验结果表明:坡脚开挖卸荷时,黄土边坡中浅层非饱和黄土易出现应变软化或塑性流动,强度较低,易产生较大变形,而深层饱和黄土仅在高围压下发生应变硬化,强度增加,在中低围压时均发生应变软化现象。分析认为黄土边坡特殊的工程地质条件,使得黄土边坡的特定部位在开挖卸荷作用下常形成了不利于土体稳定的含水量和围压组合,导致坡体特定部位的土体变形破坏,进而诱发边坡的变形破坏;开挖卸荷作用下黄土边坡变形破坏的力学机制应为蠕滑-压致拉裂或"牵引式滑坡"。     

缓倾外层状结构边坡变形破坏模式及支护对策研究

高速公路开挖形成越来越多的工程边坡。缓倾外层状结构边坡作为一种典型的岩质边坡,一般情况下整体稳定性较好,但在特定的结构面组合状况下,开挖后也可能产生整体变形破坏。本文以软弱结构面和长大裂隙发育的公路工程边坡为例,通过岩体结构及边坡一定范围内已有边坡破坏现象的调查研究,采用工程地质类比和三维离散元法综合分析边坡变形破坏模式,并针对变形破坏模式的特点,提出支护对策。研究结果表明,结构面贯通坡体形成切割块体的后缘和侧缘边界时,缓倾外层状结构边坡可沿层面产生滑移-拉裂变形,若滑面与临空面具有一定夹角,边坡的变形可表现为旋转式滑移-拉裂;结构面组合控制的缓倾外层状结构岩质边坡稳定性受坡体中下部的关键块体控制,一旦关键块体失稳,将引起上部块体的连锁失稳,此类边坡变形控制的重点是对关键块体分布区域进行强支护;支护工程实施后的变形监测结果表明,基于变形破坏模式分析的边坡支护方案保证了边坡施工和运营过程中的安全。     

碎裂结构边坡变形机理及治理对策研究

碎裂结构边坡稳定性受多组相交结构面控制,且受降雨、地震等多因素影响强烈,具有一定的特殊性。本文以某花岗岩碎裂结构边坡为例,在边坡的地质条件和岩体结构研究的基础上,结合施工及监测反馈信息,深入分析了边坡变形破坏模式,并根据稳定性计算结果,提出锚索、钢筋桩与排水相结合的支护方案。研究结果表明：坡体内部陡倾卸荷裂缝发育形成后缘切割面,中下部滑面追踪陡缓两组结构面发展;支护措施实施后,边坡经历“5•12”地震及雨季,多点位移计监测结果表明,地震和降雨对边坡稳定性影响较大,支护措施较好地控制了边坡变形。     

复杂条件下露天采场边坡变形分析

露天采场边坡的变形特征对边坡稳定性评价、露天开采以及对边坡变形监测具有重要意义 ,复杂条件下 ,露天采场边坡的变形特征难以预测。本文采用快速拉格朗日分析 (FL AC)方法对金牛公司露天采场稳定边坡、不稳定边坡时空上的变形特征以及空区和分步开挖对边坡变形特征的影响进行了综合分析。结果表明 :FL AC方法在分析复杂条件下的边坡变形特征方面显示了较强的优势 ,稳定边坡和不稳定边坡有着各自不同的变形特征 ,空区和开采速度对边坡变形产生一定的影响。     

改进的容重增加法原理及离心模型试验数值模拟

容重增加法作为一种边坡稳定分析方法本身具有一定的缺陷,计算结果常常偏差较大,甚至可能无法得出结果。针对容重增加法的缺陷,定量分析了容重增加法的误差来源,并通过公式推导对改进容重增加法的原理进行了分析。针对改进的容重增加法,设计了不同参数的边坡模型,将容重增加法、强度折减法与改进的容重增加法进行对比分析,研究改进方法的改进效果。然后,利用ACADS边坡稳定分析例题,验证了改进方法在非均质边坡中的应用效果。最后,将改进前后的容重增加法运用到土工离心模型试验的结果分析中,并将试验结果与模拟结果进行对比分析,验证了用改进的容重增加法分析离心模型试验结果的可行性。本文的研究为容重增加法改进方法的应用提供了理论依据,并为土工离心模型试验的相关分析提供了参考。     

三峡工程永久船闸高边坡稳定性研究中的几个主要问题

永久船闸高边坡稳定性问题一直为各方所关注 ,本文利用大量监测资料和测试成果对边坡变形现状 ,开挖结束后的变形趋势 ,岩体卸荷带特征及时效变形等几个方面进行了详细分析 ,并对施工期后边坡岩体的变形与稳定过程 ,以及卸荷带对边坡稳定性的影响等做了预测和评价。     

高陡层状土质边坡风蚀失稳过程及机理研究

吐鲁番交河故城台地高陡层状土质边坡的失稳过程受风蚀控制和影响非常典型; 在土层组合特征和抗风蚀能力差异以及当地终年多大风的气候特征的共同作用下,坡体土层形成风蚀空腔并在空腔的控制下发生变形破坏。以工程地质定性分析、风洞实验、物理模拟为主要手段,结合数值模拟,分析了该边坡在自然风蚀改造过程中表现出具有特殊性、多样性和阶段性特征的失稳过程,验证了边坡风蚀空腔形成与发展的存在性,揭示了边坡在风蚀失稳过程中的客观存在的差异风蚀和外挑块体变形破坏机理,为防治和监测此类边坡的变形破坏提供了有益的参考。     

土工格栅加强下有砟铁路道床动力特性的离散元-有限元耦合分析

本文提出了一种可用于分析土工格栅与道砟颗粒间相互作用的离散元-有限元耦合方法。道砟颗粒采用镶嵌单元模拟,土工格栅采用梁单元计算,并在接触面上实现了离散元和有限元域间力学参数的传递。通过循环载荷作用下的计算,对比分析了土工格栅对道砟颗粒的加固性能。通过加筋后道砟颗粒的直剪试验进一步揭示了土工格栅加固作用的内在机理。结果表明：土工格栅可有效地降低有砟道床横向位移以及顶部沉降量,加筋后道砟材料的内聚力和摩擦角都有所提高。由此可见,土工格栅能够增加道砟颗粒间的自锁作用,提高道砟材料的强度,并有效地阻止剪切带从上部道砟箱向下部道砟箱贯穿。     

对边坡位移监测曲线振荡起伏的分析

边坡时间-位移曲线理论上单调,但是监测到的常是振荡起伏的,即监测显示侧向位移方向发生变化。本文指出随机噪声是振荡的主要原因,而起伏才是边坡发展的真实状态。两者相比,振荡的频率远大于起伏,而振幅则远小于起伏。并结合实例指出,边坡表层或内部协调变形、水及人类活动产生的加卸荷作用及温度变化引发的热胀冷缩效应等都可以引起监测曲线的起伏。这对分析监测曲线的振荡起伏现象提供了帮助。     

大型边坡加固技术的研究

随着国家大规模经济建设的展开,水利水电、交通、矿山、国防等工程建设中经常会遇到大型边坡的加固问题。以边坡规模、工程地质条件和工程重要性作为影响边坡加固方法选择的3类主要因素,并将其分别分解为3个级别,通过各因素之间不同级别的组合分级来确定边坡加固方案的初步选择。对于一些工程地质条件很差的重要边坡,现有的边坡加固方法存在一定的局限性和不足。为此,作者提出了可用于大型边坡加固的地下梁-桩框架结构体系。通过将桩和梁相互连接而构成的空间框架结构,该体系可以将稳定性不足的坡体与深部稳定岩体牢固地连结起来,进而可以充分发挥岩体的自支撑能力。该结构体系的实施不仅可以充分利用为其他目的而开挖的探洞、试验洞等已有洞体,而还可以轻易、高效地实现边坡的排水和监测。     

凤滩水电站扩建工程进水口反倾层状结构边坡岩体特征与加固处理

凤滩水电站扩建工程进水口边坡为厚层反倾结构边坡,岩体完整性好,由于边坡及进水口段洞室开挖未及时支护,导致进水口段上部边坡岩体产生轻微倾倒变形。本文描述了该进水口部位的地质条件,分析了进水口隧洞上部厚层反倾岩体稳定性。研究了施工过程中岩体发生轻微倾倒变形的原因,并提出了相应的加固处理方案,通过现场监测证明处理后边坡岩体是稳定的。     

钢管混凝土拱桥界面脱空光纤传感研究

基于光时域反射技术，进行了分布式传感光纤检测拱桥钢管混凝土交界面脱空的研究。通过试验确定了光纤在钢管内的布置型式和保护型式，使得光纤能在钢管内准确定位并有效保护，实际工程中存活率达到80％；构建全自动力-光耦合试验系统，进行了交界面脱空传感试验和预应变大比尺钢管混凝土界面脱空仿真试验，建立了力-光耦合本构关系，试验中脱空初始感知开度达到0．1mm，动态范围达到4．8mm，脱空定位达到0．2m。在首次布设光纤传感监测系统的拱桥工程中，检测到大面积脱空，并确定了脱空开度、位置及范围，对于提升大型桥梁工程无损检测水平具有实用意义。     

反倾岩质边坡变形特征的三维数值模拟研究——以龙滩水电站工程边坡为例进行三维变形特征分析

以龙滩水电站工程边坡三维变形为例,分析了层状反倾岩质边坡当边坡与岩层夹角变化时,边坡的变形特征。并通过数值模拟根据变形曲线对不同范围边坡与岩层走向夹角的变形特征进行了定性描述。     

五强溪水电站左岸船闸边坡综合治理方法

分析了五强溪水电站左岸船闸边坡岩体结构特征,介绍了基于工程地质力学综合集成方法论所形成的综合治理的方法。提出了在阻断或削弱引起边坡变形的外在因素的基础上,通过工程处理与加固,以达到提高其边坡稳定性之目的的五强溪边坡治理模式。作者还以大量的监测资料对该边坡综合治理的效果作了论证。该边坡治理设计思路和采用的加固技术,可望为同类条件下的边坡设计和施工提供借鉴。