考虑地下水、注浆及衬砌影响的深埋隧洞弹塑性解

对于深埋隧洞,地下水-围岩-注浆圈-衬砌共同形成了一个水压平衡体系,传统的隧洞应力与塑性区计算方法均未同时考虑上述4个因素的共同作用。以深埋隧洞为研究对象,将围岩、注浆圈、衬砌视为均质各向同性连续弹塑性介质,基于地下水动力学、弹塑性力学及摩尔-库仑屈服准则,推导了4个因素共同作用下深埋隧洞轴对称问题的应力弹塑性解与塑性区计算公式;利用Matlab编制程序对某隧洞工程进行了计算,并与传统计算方法进行了对比,验证了公式的正确性,指出了传统计算方法的缺陷;讨论了注浆参数对塑性区的影响规律,提出了最优注浆圈厚度的确定方法。

基于数量化理论的岩堆稳定性评价模型

影响岩堆稳定的定性因素难以在极限平衡、数值分析中全面反映和定量表述。数量化理论可通过定性指标定量化,充分考虑定性指标的影响。基于数量化理论,提出岩堆稳定性评价模型。根据岩堆组成物质及内部颗粒接触情况进行结构分类;基于主因素分析,采用岩石单轴饱和抗压强度(分为四级)、岩堆结构(分为四级)、地形坡度(分为三级)及地下水发育情况(分为二级)4个评价指标建立了岩堆稳定性评价模型。模型在云南水富-麻柳湾高速公路中的应用成果表明:影响岩堆稳定性的主要因素是岩堆结构、岩石强度和地下水。

复杂越流条件下超深基坑抽水试验及工程应用

以上海宝钢集团浦钢公司搬迁工程(特殊钢分公司部分)炉卷热轧机项目(第二批)旋流池基坑为例,通过抽水试验认识到含水层之间存在复杂越流,建立其合理的水文地质概念模型,基于该概念模型设计坑内-坑外联合作用的降水方案,群井试验验证了降水设计的正确性。工程实践表明,通过坑内-坑外抽水井的联合作用,完全达到预期降水效果,开挖过程中,坑内干爽。结合群井试验中出现的隔断承压含水层无法疏干,2口井抽水,停泵1口后,另一口抽水井水位恢复较快情况,基于试验数据预测地墙存在渗漏,建立应急预案,在问题出现后及时处理,避免重大工程事故的发生。此工程实践也可作为类似复杂地质条件下深基坑降水的参考依据。

高水压隧道围岩渗流-应力耦合作用模式研究

近年来,我国修建的长大隧道经常遭遇高压地下水作用,隧道围岩中渗流场与应力场存在着耦合作用。对于高水压隧道而言,按照耦合过程中围岩的破坏情况,可以分为变形过程中的耦合作用和破裂过程中的耦合作用。如果只考虑隧道开挖后围岩的变形,则渗流-应力耦合作用可概括为天然充填物变形、无充填裂隙接触变形、裂隙时效变形和人工充填物变形等模式。考虑隧道开挖过程中围岩的破坏,则渗流-应力耦合作用可以概括为卸荷和水力劈裂裂隙模式。在隧道二次应力场中,变形和破裂过程相伴而生,耦合作用模式的建立可以为隧道设计、施工及地质灾害防治提供明确的概念模型和参考依据。

连拱隧道边坡耦合作用:滑坡连拱隧道

由于连拱隧道结构复杂,施工工序较多,一般用于中短隧道,不可避免地要遭遇到边坡问题。一旦边坡出现蠕动变形或滑动,连拱隧道的结构难以抵抗此下滑力,此时连拱隧道可称之为滑坡连拱隧道。滑坡连拱隧道的破坏形式和边坡变形、运动方式有关,滑坡可直接破坏连拱隧道的主体结构及其附属结构。在施工影响下边坡(错落)缓慢蠕动时,其破坏方式主要有不均匀偏压变形、拱圈错位、衬砌裂缝、中墙偏移以及内支撑焊点跳开等。本文结合两座典型滑坡连拱隧道的现场监控量测工作,讨论了滑坡连拱隧道的破坏规律和特征,对于连拱隧道的设计、施工和监测都具有重要参考意义。

连拱隧道-边坡耦合作用:连拱隧道滑坡

连拱隧道一般用于中、短隧道和隧道接线部位,除在隧道的进山、出山口遭遇仰坡和侧向边坡外,隧道主体也常处于边坡地形之中,需要对边坡的稳定性进行分析论证。连拱隧道开挖断面大,多次开挖支护以及应力的平衡、转换可能对边坡的稳定性产生显著影响,在极端不利情况下,甚至可能诱发滑坡。连拱隧道主体与边坡相互作用模式可概括为4种:隧道位于滑面以下;隧道穿越滑面;隧道位于滑面以上的坡顶;隧道位于滑面以上的坡脚,可采用修正的不平衡推力传递法分析其稳定性。对于边坡滑面不能预先判定情况,可采用数值计算方法,分析隧道开挖工法对边坡稳定性的影响。按强度折减法分析,在三导洞工法中先开挖远山侧更有利于边坡的稳定。

复杂应力路径下大理岩三轴渗透试验研究

在隧道施工过程中,围岩的应力条件非常复杂,研究复杂应力路径下围岩渗透性能的变化规律对在高水压地区修建隧道具有重要意义。以锦屏水电枢纽二级电站交通辅助洞大理岩为研究对象,进行了常规三轴渗透试验与控制轴向应变(简称应变ε)、围压先升后降的三轴渗透试验,探讨了轴压与围压之差的绝对值△σ(简称应力差)与渗透率的关系。试验结果表明:(1)常规渗透试验大理岩渗透率的变化过程有3个重要的特征点:渗透率最低点、渗透率峰值点以及渗透率稳定点;(2)大理岩的渗透率随着应力差的增大而减小,两者呈负指数关系;(3)对某一固定的应力差,升围压阶段测得的渗透率大于降围压阶段测得的渗透率;(4)对任何试验岩样总存在一阈值,当应力差小于该值时,应力差的改变对渗透率有显著影响;(5)应力差减小过程中岩样渗透率的"恢复能力"随着岩样轴向应变的增大而逐渐减弱。

抗水压隧道分类及其建设关键技术

定义"结构以抵抗外水压力为主,需要特殊考虑防排水措施"的隧道为"抗水压隧道"。以抗水压隧道为平台,按照介质类型、内水压力、用途、外水压力成因类型、水压处理方式、结构形式、防水形式、设计方法、水压作用连续形式、结构与围岩密贴程度等对抗水压隧道进行了分类。同时,提出了荷载作用机理与分配、高压水的超前地质预报、排水过程中围岩的侵蚀、高压水作用下深部节理岩体稳定、四因素体系耦合作用机理、高外水压区施工方法以及衬背外水压力长期监测等关键问题并进行了讨论,以期各部门在抗水压隧道分类的基础上,引用和借鉴彼此的经验,用于指导抗水压隧道的规划、勘察、设计和施工。

基于影像源法的基坑开挖对邻近单桩影响简化分析

邻近建筑物进行基坑开挖会使桩基产生附加变形和内力,降低其承载能力,如果桩基变形过大会威胁到上部结构的安全。针对该领域目前存在的三维有限元数值模拟法建模复杂且计算耗时的现状,同时为了充分利用基坑围护位移较易通过现场监测技术获取的优势,提出了基于影像源法的基坑开挖引起邻近单桩变形影响的两阶段简化分析方法。同时,引入了Kerr地基模型,并针对Winkler地基模型进行改进,弥补了Winkler地基不能考虑土体连续性的缺陷。在第1阶段基于影像源法,由基坑围护变形计算基坑开挖引起的土体水平自由场位移;第2阶段分别基于Winkler和Kerr地基模型,将土体自由场位移施加于桩基,建立桩基在被动位移扰动下的微分控制方程,得到基坑开挖对邻近桩基影响的简化解析解,包括基坑开挖引起桩基的水平位移、弯矩和剪力等。将计算结果与既有理论结果、监测数据以及三维有限元数值模拟结果进行对比,取得了较好的一致性,其中基于Kerr地基模型的简化解比基于Winkler地基模型的简化解更为精确。该简化方法可为有效分析基坑开挖对邻近桩基的变形影响提供一定理论依据。

隧道及地下工程光面爆破技术研究现状与展望

在收集整理国内外相关资料的基础上,从光面爆破机制、光面爆破参数、光面爆破控制管理等方面分析了隧道及地下工程光面爆破技术研究现状,提出了隧道及地下工程光面爆破技术存在的问题,对隧道及地下工程光面爆破技术的发展趋势进行了探讨,指出发展智能优化控制决策管理技术,制定光爆质量评定指标体系与技术标准,定量分析光爆开挖进尺与安全步距,开发基于无线网络技术的光面爆破智能优化控制管理决策系统,实现光面爆破的标准化、定量化、数字化、智能化与自动化是未来发展的方向。

BIM及其在地下工程中的应用综述

文章以建筑信息模型(BIM)的初始发展及其技术意义为切入点,对BIM的应用现状、技术标准、应用扩展等情况进行了综述。基于国内外BIM在地下工程建设中应用的典型案例,就其优势与不足展开讨论,提出了数字地下空间与工程研究对BIM发展的重要性,并进一步对BIM的现状、标准制定、软件开发、技术人员培养以及在地下空间工程中的应用等进行了分析和展望。

大体积混凝土基础的水管冷却温度场研究

针对大体积混凝土基础,进行混凝土浇筑后的温度场有限元分析,研究分析了冷却水管水平间距、竖向间距、入模温度与冷却水入管温度之差、水管长度、冷却水流量、混凝土基础厚度等参数对混凝土最高温度的影响.通过数值计算结果的回归,建立了大体积混凝土基础最高温度的实用估算公式,该公式与相关实测数据及分析结果相吻合,对大体积混凝土基础施工具有参考价值.研究结果表明,冷却水管的间距及水管长度对混凝土基础最高温度的影响最大.

基于灰色理论与BP神经网络的特长瓦斯隧道爆破参数优选

围岩岩体力学行为复杂多变,为避免爆破振动激发煤与瓦斯突出,获得合理的松动爆破,对特长瓦斯特大断面隧道爆破参数进行优选预测研究。基于灰色系统理论和BP神经网络,考虑围岩累积爆破损伤变形具有的动态性、瓦斯等灰色信息,选取最小抵抗线、炮孔间距、装药集中度等参数作为主要优选指标,建立基于单位化约束条件的综合集成优选模型,并对爆破振动效应下的特长瓦斯特大断面隧道的爆破参数进行优选预测。结果表明,建立的基于单位化约束条件的综合集成优选模型降低了试验中爆破参数的离散程度,当爆破参数E、W、q1的优选值分别为60、70 cm、0.12 kg/m时,基于单位化约束条件的综合集成优选模型优选预测值精度较高,隧道爆破效果较好。

超大断面隧道爆破质量三维可视化数字模型与评价

现有的隧道爆破质量评价与控制大多依赖决策者的工程经验和主观认识,仅凭人为观测做定性分析,评价与控制成果一般表现为二维平面图,不能直观、可视化对隧道爆破质量进行表达。本文基于隧道数据采集模块、隧道数据前处理模块和隧道三维可视化模型构建模块等提出了隧道爆破质量三维可视化数字模型构建的方法,以成渝高铁某隧道为例,设计了隧道爆破质量三维可视化数字模型基础数据采集方案,建立了隧道爆破质量三维可视化数字模型,提出了隧道爆破质量综合评价的方法。研究结果表明,建立的三维可视化模型可再现隧道爆破超欠挖的真实结构特性,可实现对隧道爆破质量的综合评价,弥补目前隧道爆破质量评价与控制存在的不足。

基于金属熔流的未爆弹药销毁技术研究进展

结合未爆弹销毁作业的特点，分析常用销毁方法的适用范围，将烟火切割技术应用于弹药销毁作业，介绍了一种引燃非引爆的销毁方法。概述了金属熔流销毁技术的原理，梳理了燃烧剂配方和燃烧炬结构的研究现状，分析了燃烧剂体系配比，添加剂成分和燃烧炬结构对金属熔流的作业时间、熔穿金属效率、效果的影响，对比文献资料，采用火箭发动机型燃烧炬和利用高热剂、合金剂、稀释剂和造气剂优化燃烧剂，更有利于未爆弹药的销毁。并为下一步深入研究基于金属熔流的弹药销毁技术提供参考。

基于多理论模型的隧道爆破质量定量评估权重模型及验证

隧道光爆质量影响因素众多且各评价指标的作用及重要性程度均不同,如何全面反映评价者在评价时的主观能动性和各指标客观的属性对评价结论的整体影响亟待开展。本文基于改进的AHP法、灰色关联分析、因子分析和变异系数分析,综合主观权重和客观权重对隧道光爆质量评价指标进行综合集成赋权计算,建立了基于多理论模型的综合集成赋权法权重模型,并利用均匀设计法进行多因子试验,将建立的综合集成赋权法与主观赋权法、客观赋权法进行对比,并将其应用于广州地铁某隧道光爆质量的评价,验证建立的综合集成赋权法权重模型的合理性。研究结果表明,建立的综合集成赋权法权重模型能避免单一地运用主观或客观权重计算法进行权重计算,能全面、客观地反映评价者在隧道光爆质量评价时的主观能动性和各指标客观属性对隧道光爆质量评价结论的整体影响。

混凝土细观试验方法及力学理论研究综述

介绍了当前常用于混凝土研究的细观试验方法和细观力学理论,并对各方法进行了总结和评价;根据目前的研究现状和局限性,提出了新的研究方向,对未来的研究发展趋势进行了展望。

富水地区地铁车站地下连续墙渗漏治理技术研究

以某富水地区地铁车站工程深基坑地下连续墙渗漏为例,通过采取有效的应急处理措施,迅速地抑制了地层涌水涌砂范围的进一步扩展。为确保后续施工安全,系统分析了地下水渗漏原因,初步提出了三种渗漏治理与地层加固方案。结合设计、施工及现场实际情况,对方案的优缺点与适用性进行了比选与优化,最终提出了"高压旋喷桩+预埋注浆管"的渗漏治理与加固方案。通过现场的成功应用,有效地解决了地下连续墙渗漏问题。该案例总结的经验可为类似富水地区地下连续墙渗漏治理提供参考。

杭州地铁1号线深基坑地下连续墙变形有限元分析

针对杭州地铁1号线火车东站深基坑地下连续墙变形超过设计值的情况,对连续墙变形进行了有限元分析,计算结果与监测数据较为接近,验证了数值模型的可靠性;通过现场调查结合有限元分析认为,支撑架设不及时、降水不到位、基坑周边堆载是造成连续墙变形急剧增大的主要原因;探讨了上述因素对连续墙变形的影响;针对存在的问题及时采取措施控制变形,监测表明变形渐趋稳定,基坑安全可控。

混凝土材料细观力学试验技术研究综述

混凝土作为一种多相的非均质复合材料,内部微缺陷等细观组成结构会对其宏观力学特性产生一定的影响。近年来,研究者们陆续对混凝土开展了细观尺度的研究并取得了大量的研究成果。文章就目前常用的混凝土细观力学试验技术手段进行了归纳总结,讨论了其研究现状及局限性,提出了一些研究思路和未来的发展趋势。