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基于固结-渗透联合试验的泥炭土渗透系数变化规律研究

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铁道学报 2023年第7期45卷 144-151页

作者：彭博冯瑞玲王鹏程叶晨沈宇鹏屈磊北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 青岛市市政工程设计研究院有限责任公司山东青岛266100 新疆生产建设兵团公路科学技术有限公司新疆乌鲁木齐830000

随着我国西南地区高速铁路的快速发展,泥炭土地基的处置需求日益增多。渗透系数影响地基沉降的速率与大小,关乎高速铁路路基施工过程中以及工后的变形大小,但泥炭土固结压缩过程中渗透系数变化规律的研究成果较少。为此,通过固结-渗透... 详细信息

随着我国西南地区高速铁路的快速发展,泥炭土地基的处置需求日益增多。渗透系数影响地基沉降的速率与大小,关乎高速铁路路基施工过程中以及工后的变形大小,但泥炭土固结压缩过程中渗透系数变化规律的研究成果较少。为此,通过固结-渗透联合试验,对大理西湖和昆明两处泥炭土不同取样方向的渗透系数展开研究。试验中,测量不同加载时刻的渗透系数,并结合泥炭土固结三阶段进行分析。研究结果表明:泥炭土的渗透系数具有较为明显的各向异性,随着孔隙比的增大,水平方向的渗透系数k_(h)与垂直方向渗透系数k_(v)的比值k_(h)/k_(v)以指数函数的形式趋近于1;通过分析固结渗透联合试验数据,提出基于初始孔隙比、荷载以及加载时间的渗透系数计算式;无论荷载的大小,渗透系数在主固结阶段下降百分比超过了75%,而在第三固结阶段下降百分比不足3%;泥炭土渗透系数k与固结压缩速率v的比值与时间t具有显著的线性关系。研究可为明确泥炭土固结过程中渗透系数的变化规律、优化高速铁路泥炭土地基沉降计算提供理论参考。

关键词：泥炭土渗透系数各向异性压缩速率固结三阶段

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严寒地区客专路堤阴阳面地温及变形差异分析

铁道学报 2017年第3期39卷 82-89页

作者：邰博文岳祖润刘建坤沈宇鹏田亚护房建宏北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 青海省交通科学研究院青海西宁810008

基于对寒区哈(尔滨)齐(齐哈尔)铁路客运专线泰康试验段路堤的地温与变形监测资料分析,研究了严寒地区路堤阴阳面的地温和变形差异。测试和计算结果表明:(1)右侧(阴面)路肩和坡脚的最大冻深均大于左侧(阳面)相同位置;(2)地温大多数时间... 详细信息

基于对寒区哈(尔滨)齐(齐哈尔)铁路客运专线泰康试验段路堤的地温与变形监测资料分析,研究了严寒地区路堤阴阳面的地温和变形差异。测试和计算结果表明:(1)右侧(阴面)路肩和坡脚的最大冻深均大于左侧(阳面)相同位置;(2)地温大多数时间呈左高右低现象,同时阴、阳坡路基浅层相应深度处的温差不会随时间推移和埋深增大而完全消失,但阴、阳坡路基温差逐年减小并趋于恒定,且温差波动幅度随埋深逐渐减小;(3)基床表层阴、阳面各测点的冻胀起始时间一致,而阴面的融沉起始时间却比阳面晚一个月;当路堤浅层地温处于-2~0℃且冻结层上下同时发生融化时,路基冻胀显著,此时产生的冻胀量占总冻胀量的40%左右;(4)施工完成初期,路堤浅层和基底在阳面的累积沉降量较阴面大;距离坡脚越近,基底阴阳面沉降差异越明显,但该差异逐年减小。由此表明,即使有保温护道保护严寒地区冻土路基,经历多次冻融循环后,路基阴阳坡差异受外界气温影响仍然存在,但随时间推移逐渐趋于稳定。建议在严寒地区冻土路基的阳坡侧采取降低地温的措施,减小阴阳坡地温和变形差异,保持冻土路堤的整体稳定性。

关键词：阴阳坡最大季节冻深地温冻胀变形

基于TRT系统的地质构造三维成像技术及其改进方法

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地球物理学报 2016年第7期59卷 2684-2693页

作者：白明洲田岗王成亮师海聂一聪沈宇鹏北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京市轨道交通线路安全与防灾工程技术研究中心北京100044

TRT技术是利用地震波反射原理来实现对灾害体的辨识,利用震源点与接收点共同组成的随时间变化的共焦椭球体来实现对灾害体的定位.根据TRT成果图像异常区域与隧道实际灾害的对应情况,将TRT图像异常区域划分为集群异常区、单体异常区、错... 详细信息

TRT技术是利用地震波反射原理来实现对灾害体的辨识,利用震源点与接收点共同组成的随时间变化的共焦椭球体来实现对灾害体的定位.根据TRT成果图像异常区域与隧道实际灾害的对应情况,将TRT图像异常区域划分为集群异常区、单体异常区、错断异常区、互层异常区四种类型.针对TRT技术自身存在的直达波速计算不准确、背景波速取定不合理等问题,提出了相应的改进方法,一方面通过计算出直达波在隧道洞身的实际传播的最小轨迹,求得震源点到接收点的实际直达波速;另一方面根据实际直达波速的分布特征,求出正态分布条件下,实际直达波速在置信水平为1-a的置信区间,并将置信区间的上下限值作为背景波速录入TRT系统,得出两组TRT成果图像,这样就改变了人工取定背景波速所存在的单一性与盲目性,使得改进后的灾害预测有了一定的区间考量.通过实例验证,发现改进后的预测效果明显优于改进前采用人工取定背景波速时的预测效果,并在一定程度上避免了灾害漏报的可能.

关键词：隧道 TRT技术地震波椭球体异常区背景波速

地下水流速对地铁联络通道冻结壁形成过程影响的模型试验

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岩土力学 2023年第9期44卷 2667-2678页

作者：刘欣沈宇鹏刘志坚王炳禄刘越韩昀希北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁十四局集团隧道工程有限公司山东济南250101

人工地层冻结技术具有封水可靠、对环境影响小、适用性强等优势,是城市地铁建设中暗挖工程达到无水施工环境行之有效的工法之一。地下水流动加速了对流传热,导致冻结壁交圈困难,厚度不及预期。依托北京地铁19号线草桥站―景风门站区间... 详细信息

人工地层冻结技术具有封水可靠、对环境影响小、适用性强等优势,是城市地铁建设中暗挖工程达到无水施工环境行之有效的工法之一。地下水流动加速了对流传热,导致冻结壁交圈困难,厚度不及预期。依托北京地铁19号线草桥站―景风门站区间联络通道冻结工程,基于相似理论开展实际工程地下水流速分别为0、5、10、15m/d的联络通道冻结模型试验,研究渗流对冻结壁形成过程的影响效应,讨论制冷功率在冻结进程中的变化规律。研究表明:渗流条件下,联络通道底板和顶板先交圈,其次是下游侧墙,上游侧墙受对流传热影响显著,是冻结工程的薄弱环节。地下水流速为0、5、10m/d时,联络通道冻结壁的交圈时间分别为60、114、444min;流速为15m/d时,冻结壁不能实现交圈。地下水流速越大,制冷功率越高,流速为5、10、15m/d时的有效能耗较静水条件分别增长67.0%、88.5%和120.1%。研究成果可为渗流条件下联络通道冻结工程的设计和施工提供依据。

关键词：联络通道人工地层冻结地下水流速模型试验冻结壁

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铁路工程边坡次降雨侵蚀产流模拟及影响规律

岩土工程学报 2011年第S1期33卷 498-502页

作者：沈宇鹏匡星王连俊白明洲北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

根据铁路工程边坡水力侵蚀试验结果以及坡面土壤入渗理论及水流波动理论进行铁路工程边坡的入渗分析及坡面流分析,提出铁路工程土质边坡的次降雨侵蚀入渗产流模拟方程。为预测及控制铁路工程边坡坡面水土流失问题,针对降雨强度、渗透系... 详细信息

根据铁路工程边坡水力侵蚀试验结果以及坡面土壤入渗理论及水流波动理论进行铁路工程边坡的入渗分析及坡面流分析,提出铁路工程土质边坡的次降雨侵蚀入渗产流模拟方程。为预测及控制铁路工程边坡坡面水土流失问题,针对降雨强度、渗透系数、土壤吸力、压实度、含水率、糙率系数、坡度等对铁路工程边坡产流初始时刻、产流量的影响规律进行了计算分析。结果表明,渗透系数对产流时间和产流量影响较大,长时间降雨时,坡长对路堑产流量影响大;短时间强降雨时,糙率系数变大和坡度减小是降低路堑边坡产流量的主要因素。

关键词：铁路降雨侵蚀产流模拟影响规律

青藏铁路五道梁地区冻土片石通风路基的气冷效果分析

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北京交通大学学报 2008年第4期32卷 98-102页

作者：韩利民沈宇鹏原思成张鲁新北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

以青藏铁路五道梁片石路基为研究实例,分析了片石层的工作原理,并与一般路基不同位置处的地温进行了比较,认为片石路基有利于保护冻土地温.在考虑空气对流作用的前提下,对五道梁片石路基进行了地温预测,结果表明,在预测前30年还能有效... 详细信息

以青藏铁路五道梁片石路基为研究实例,分析了片石层的工作原理,并与一般路基不同位置处的地温进行了比较,认为片石路基有利于保护冻土地温.在考虑空气对流作用的前提下,对五道梁片石路基进行了地温预测,结果表明,在预测前30年还能有效地保护冻土,而50年后其人为上限出现下凹形态.

关键词：路基青藏铁路片石路基强迫对流致冷效果

京沪高速铁路廊坊段路涵过渡段施工控制技术及沉降特征分析

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铁道建筑 2013年第7期53卷 121-123页

作者：杜嘉俊沈宇鹏汪梨园毛远凤中铁十七局集团有限公司山西太原030006 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044

路基与涵洞存在刚度和沉降差异,常引起刚度和几何的不平顺。针对京沪高速铁路廊坊段CRTSⅡ型板式无砟轨道廊坊段路涵过渡段,提出了过渡段施工的控制技术,包括填料的要求、施工设备的选型、碾压控制及质量检测指标控制,以控制路涵过渡段... 详细信息

路基与涵洞存在刚度和沉降差异,常引起刚度和几何的不平顺。针对京沪高速铁路廊坊段CRTSⅡ型板式无砟轨道廊坊段路涵过渡段,提出了过渡段施工的控制技术,包括填料的要求、施工设备的选型、碾压控制及质量检测指标控制,以控制路涵过渡段不平顺,满足高速列车安全、舒适、不间断运行的需要;并以现场两个过渡段中路基与涵洞的沉降特征,验证过渡段设计和施工的合理性。

关键词：京沪高铁路涵过渡段填筑沉降

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增压式真空预压处理单层均质土固结理论研究

铁道学报 2019年第4期41卷 118-124页

作者：沈宇鹏王云超董淑海金亚伟王亚琼北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学北京市轨道交通线路安全与防灾工程技术研究中心北京100044 北京市市政工程设计研究总院有限公司北京100082 中交第三航务工程勘察设计院有限公司上海200032 江苏鑫泰岩土科技有限公司江苏无锡214267 长安大学陕西省公路桥梁与隧道重点实验室陕西西安710064

基于等应变理论,结合Newman-Carrilo方程,利用分离变量法,提出增压式真空预压处理单层均质土地基固结度解析解,并得到无井阻和理想井的固结度解析解;编制了便于工程实践的图表。结果表明:通过增压式真空预压处理单层均质土时,随着时间... 详细信息

基于等应变理论,结合Newman-Carrilo方程,利用分离变量法,提出增压式真空预压处理单层均质土地基固结度解析解,并得到无井阻和理想井的固结度解析解;编制了便于工程实践的图表。结果表明:通过增压式真空预压处理单层均质土时,随着时间因子的增加,固结度总体呈快速增长趋势;随着井径比n的增加,固结速率减小;理想井固结与无井阻固结的变化规律基本一致,但同一时刻理想井的固结度略大。采用增压式真空预压处理时,建议排水板的井径比不超过10。

关键词：增压式真空预压分离变量法固结理论解析解

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盾构下穿高速公路扶壁式挡土墙的变形分析

铁道工程学报 2015年第1期32卷 27-31,37页

作者：沈宇鹏王辉煌黄乐艺褚满帅北京交通大学北京100044

研究目的:地铁盾构施工土体挖除、管片和二衬设置对土层的扰动会导致地表挡墙的变形,尤其是挡墙沉降和倾斜,对上部公路的运营产生不利影响。论文用Midas/GTS模拟北京地铁6号线下穿通燕高速公路北皇木厂桥段,分析采用盾构法先后施工左右... 详细信息

研究目的:地铁盾构施工土体挖除、管片和二衬设置对土层的扰动会导致地表挡墙的变形,尤其是挡墙沉降和倾斜,对上部公路的运营产生不利影响。论文用Midas/GTS模拟北京地铁6号线下穿通燕高速公路北皇木厂桥段,分析采用盾构法先后施工左右线隧道引起的桥间路基扶壁式挡墙的变形变化特征。研究结论:(1)挡墙竖向位移变形与挡墙到两侧桥台距离之间呈现"中间大、两边小"的抛物线型变化趋势;(2)挡墙沉降的大部分产生在先施工左线过程中,后施工右线中则较小,说明挡墙沉降主要发生在第一次盾构穿越施工时,因此在第一次施工过程中应该适当减小推进长度;(3)挡墙变形与盾构隧道的位置距离呈负相关的关系,挡墙的倾斜度表现为盾构施工正上方时倾斜度出现极值,同截面极值点两侧逐渐减小;(4)该研究成果可为地铁盾构穿越上部挡墙结构安全性评估工作提供指导。

关键词：地铁下穿盾构施工竖向位移倾斜