同济大学地下建筑与工程系，上海200092．

针对土木工程专业大多数本科生未能透彻理解摩尔一库伦强度理论的现状，提出采用伺服控制系统进行加载和卸载条件下岩石的应力应变全过程实验，而后建立三维数值模型模拟实验曲线，并以动画形式展现试样在受力过程中剪切面的形成及其贯通。实验教改成果对学生全面掌握摩尔一库伦强度理论实质，增强实验兴趣，提高对课程的认知能力，以及拓展数值分析知识水平等都具有重要意义。

地下建筑的生态化评价体系初探

结合国内外生态建筑评价体系,结合我国国情,结合地下建筑独有的特性,初步建立地下建筑的生态评估体系,从对地下空间资源的开发利用、节能和能源利用、节材和材料资源的利用、节水和水资源利用、室内环境质量、运营管理、防灾性能等七个方面,评估地下建筑是否生态,为地下建筑如何生态、怎样生态树立标准。

上海软土地下建筑物抗震稳定分析

在有效应力动力分析方法基础上，对上海软土地下建筑物进行抗震稳定分析，主要对隧道位于粘性土层和破性土层两种工况进行了详细的计算和分析，计算中分别用唐山、苏南核电站、日本宫城冲和台湾Lotung等几种不同的地震波分别50m和280m的2种不同深度输入，研究上海地层在7度地震作用下，隧道、注浆材料以及隧道附近土层的反应加速度、孔隙水压力及其比值、动剪应力及其比值、最终沉降等，并对上述工况进行较全面的分析和比较。

软土地下建筑物地震易损性分析

提出了软土地下建筑物地震易损性的分析的思路.根据软土结构动力反映理论,建立易损性分析的动力模型,结合场地的地震危险性分析得到的地震设防标准和动力参数以及结构抗震性能参数,进行软土结构动力分析.利用累积损伤模型进行软土地基液化概率分析,根据液化概率判断地基液化破坏等级.采用JC拟静力方法进行结构抗震失稳的动力可靠性分析,根据失效概率判定结构抗震失稳破坏等级.

城市地下工程对周围建筑风险评价的价值模型

参考地质灾害的风险评价模型、安全系统的相关理论以及预警机制的建立等理论的成果,根据国内相关法律及规范,在统计了近年来国内外城市地下工程建设中引起的部分较大地质灾害事故的基础上,针对城市地下工程的地质灾害所引起的周围建筑安全事故的特点,确定了三个常见的风险评价的指标:灾害发生概率、价值指数和易损性指数,并给出了风险评价价值模型的计算方法,最后结合"外滩通道盾构推进段工程"实例计算得出由于工程建设造成周围建筑的期望直接经济损失,并以此为依据对相邻建筑群划分危险区,根据实际情况分级设立防治段。

中美高校研究生培养模式的区别与启示——以同济大学和普渡大学为例

文章以同济大学和普渡大学为例,从研究生的招生方式、教学模式和科研培养等几个方面对中美研究生的培养模式进行了比较,在此基础上探讨如何提高我国研究生培养水平。

考虑行进波的地下建筑物动力反应分析

在二维有效应力动力反应分析方法基础上 ,提出一种考虑行进波和应力差分量的计算方法 ,并以上海地铁一号线隧道为例 ,对地铁隧道处于粘性土层和砂性土层两种工况 ,分别按不同断面、不同地震烈度、不同的地震波输入方向 ,以及考虑不同应力差分量的剪应力计算方法等几种情况进行计算分析 ,得出一些有意义的结论。

基于数字地下空间与工程的人防信息系统的设计探讨

以提高人防工程管理质量、效益、信息化为根本目的,采用计算机技术、图形学技术、数据管理技术、数据分析技术、智能技术、人机交互技术、数据交换技术、网络通信技术等,基于数字地下空间与工程,旨在建立高度综合的、统一的、开放的和真三维的人防信息系统。文章着重讨论了系统总体结构、技术结构、信息数据的获取和处理、系统的功能,并通过一工程实例说明数字地下空间与工程在人防信息系统中的应用。人防信息系统对城市人防工程设备的承载力、辐射范围缓冲区、人口疏散隐蔽最佳路径、实时监测等空间分析提供支持;对提高人防工程的管理水平、工作效率、功能发挥以及地下空间的可持续发展也将起到积极的作用,产生巨大的社会和经济效益。

湿陷性黄土地区碎石排水系统砂岩碎石遇水软化试验研究

为研究延安湿陷性黄土地区进行的平山造地工程碎石排水系统中砂岩的遇水软化特性及其对工程施工稳定性的影响,采用WDW-600微机控制电子万能机对现场所取砂岩岩样开展了岩石单轴压缩试验和圆盘劈裂试验,测定烘干状态、天然状态、浸水饱和状态三种不同含水量的砂岩的强度及软化特性,结果表明:该地区砂岩遇水后会发生较为明显的强度软化,其中岩石抗压强度软化程度稍大,烘干样、天然样和饱和样平均抗压强度分别为14.54MPa、10.58MPa和7.70MPa,软化系数为0.53;烘干样、天然样和饱和样平均抗拉强度分别为1.43MPa、1.30MPa和0.83MPa。试验增强了对延安湿陷性黄土地区砂岩遇水软化力学性能的认识,对岩石遇水软化后排水系统承载性能计算和稳定性分析具有参考价值。

地下结构地震响应分析的高效混合模拟方法

数值模拟是地下结构抗震分析的重要手段之一,然而地震动输入及边界效应、模型尺度规模等因素均会影响数值模拟的计算精度和效率,并且存在计算尺度、计算时间、计算精度之间的矛盾,因此如何高效、精确地模拟地下结构与地层相互作用体系的地震响应仍是亟待解决的关键问题。基于区域缩减法(DRM)将边界元和有限元相融合的核心思想,旨在建立能够合理模拟地下结构-地层系统地震响应特征的高效混合分析方法。首先将地下结构-地层整体模型划分为近场地层-结构内域子模型和远场地层外域子模型,通过构造重合节点保证内域-外域耦合边界处的位移连续性;其次,基于边界元求解外域自由场或地形影响下的非自由场地震动特征,并采用DRM构造矩阵方程将外域动力响应转化为等效地震荷载,可以在保证地震动合理输入的前提下极大地缩减外域模型尺寸,进而实现对内域中地下结构地震响应的快速参数化分析;最后,设计了两组典型算例以检验该方法的可靠性和高效性。结果表明:对于无地形影响下的双线隧道地震响应模拟,通过与远置边界参考解对比验证了方法的有效性;对于受地形条件影响下的双线隧道地震响应模拟,本方法在保证精度要求的基础上极大缩减了包括地形在内的外域模型范围,相比远置边界法和传统黏弹性法,可使计算模型尺度分别缩减97%和83%,计算时间减少72%和58%。此外,该方法还可推广到斜入射地震动作用下地下结构的动力响应分析。

山岭隧道衬砌-减震层体系动力响应研究

为了探寻隧道设置减震层时影响减震层减震性能的关键因素,建立了设置减震层的隧道有限元数值模型,将数值模型与振动台试验进行对比,验证了数值模型的可靠性。改变减震层设计参数和围岩条件,通过对隧道结构的主应变、相对变形率以及围岩的塑性区进行分析,研究不同参数条件下减震层的减震效果。结果表明:设置减震层后隧道加速度响应的传递函数在15~30 Hz频段范围内减小,说明减震层通过吸收地震波中的高频成分,减小地震波能量向隧道的传递,进而减小隧道的地震响应。参数分析结果表明:减震层弹性模量越小厚度越大,减震层的减震效果越加明显,但隧道结构的相对变形率也随之上升。相比于增加减震层厚度,降低减震层弹性模量对减震效果的提升更为显著。在坚硬围岩中的设置减震层相比于软弱围岩减震效果更显著。

基于WSN和TJ_UWIS的地下结构变形动态监测平台与教学应用

为实现复杂条件下地下结构变形的动态监测,提高学生对无线监测系统的认知,设计了基于WSN(wireless sensor network)和TJ_UWIS倾角传感支点的无线监测实验平台,并应用于实际教学中。该实验平台测量精度高,可以通过TJ_UWIS倾角传感支点测得地下结构的X/Y/Z三向的倾角变形值,从而反映结构的实际变形状况;最大监测频率可设置为1 min/次,可实现结构变形的精准动态监测。该实验平台的应用,有助于提高学生对无线传感监测系统原理与系统组成的认识,掌握具体应用方法,锻炼学生的专业素养和创新思维。

软土地层压入式沉井端阻力实测研究——以温州沉井式地下车库工程为例

针对软土地层中压入式沉井的下沉稳定性控制问题,依托温州沉井式地下车库工程以压入式沉井法施工的超深地下车库,采用现场实测,研究压入式沉井下沉过程中的刃脚踏面端阻、斜面端阻以及整体端阻力在下沉阻力中占比的变化特征,分析静压下沉与井内取土2个主要工序对端阻力的影响规律并与规范理论值进行对比。研究结果表明:1)压入下沉的方式对孔隙水压力影响较小,孔隙水压力受到刃脚穿越地层性质影响显著,且主要集中在静压前期;2)踏面压力与静压力大小呈正相关关系,且井内土塞高度越大,踏面压力受静压力影响越明显;3)斜面压力随静压下沉呈增大趋势,斜面压力受土塞高度影响较大,刃脚掏空阶段斜面压力将显著下降,当土芯率位于区间0.47~0.69时,下沉姿态对斜面压力的影响较大;4)踏面压力与斜面压力竖向上的差值基本保持在5~20 k Pa,受下沉深度影响较小,通过压力差值曲线可对沉井工况和状态进行初步判断;5)端阻力随下沉深度呈先增大后稳定趋势,增幅主要集中在地层交界面附近,同规范计算值基本吻合,端阻力随深度分布值受静压及取土工序影响较小,但数值上普遍小于规范值。

基于决策树的城市早期地下工程更新改造模式规划评价方法

为更加合理高效地挖潜存量地下空间资源、助力“实施城市更新行动”,提出基于决策树的城市早期地下工程更新改造模式的规划评价方法。基于国内外代表性早期地下工程更新改造和相关地下工程开发利用案例分析,将城市早期地下工程更新改造模式分为地下动态交通、地下市政公用、地下仓储物流、地下商业、地下文娱、地下社区服务、地下静态交通7个大类和21个小类;建立城市早期地下工程更新改造模式的影响因素特征指标体系,包括用地类型、结构形态、面积、埋深和周边区位条件;构建决策树样本集,包括24个基本样本和1605个构造样本。针对城市早期地下工程更新改造的特点,在决策树方法中提出“大类-小类”强对应原则,以及适用于早期地下工程更新改造决策树的可靠性评价和二次决策方法。模型评估结果表明,该方法的预测准确度足以保证后续决策的可靠性。青岛市中山路片区实例研究表明,该理论方法具有较强的可行性。

软土地下建筑物的地震响应及动力可靠性分析

在软土室内动力试验和有限元有效应力动力反应分析方法的基础上,引进可靠度理论,提出软土地下建筑物抗震稳定可靠性分析方法,对上海地铁一号线位于砂性土层及粘性土层这两种典型地质条件下的地铁车站及区间隧道的抗震稳定性进行了计算分析。计算中选用国内外6条强震地震记录曲线作为地震输入,计算分析内容包括:隧道、地铁车站、周围土体及注浆材料的动应力、孔隙水压力和震陷;地铁车站和周围土体的动力可靠度。所得结论可为软土地下建筑物抗震设计提供参考依据。

考虑黏土非线性特性的锥尖系数小孔扩张计算方法

当前规范中根据静力触探结果解释黏土不排水剪切强度采用的是推荐的锥尖系数,但该系数存在经验性取值的问题,更重要的是当前锥尖系数均是基于理想弹塑性土体模型导得,未考虑土体应变应变的非线性特性。为此,首先在ABAQUS有限元软件中模拟了圆锥贯入过程,评估锥尖阻力qc,饱和黏土采用双曲线硬化弹塑性模型,并使用ALE重划分技术防止网格发生畸变。有限元结果表明:土体刚度、锥面粗糙度和破坏准则等因素均影响着锥尖系数。同时在有限元中模拟了不排水圆孔扩张过程,得到球孔扩张极限承载系数的表达式。随后建立了锥尖阻力与球孔极限扩孔压力之间的等效换算关系,最后对工程实例进行了计算分析。

软土地区典型民防工程结构地震易损性分析

为揭示软土地区典型民防工程结构地震易损性变化规律,以某单建式民防工程为例,首先,基于ABAQUS有限元平台建立土体-民防工程结构系统非线性动力分析模型;其次,进一步考虑土体非线性特性和输入地震动的不确定性,通过数值模拟揭示民防工程结构易损性分析的合适地震动强度指标(IM);最终,建立软土地区典型民防工程结构地震易损性曲线。研究结果表明:1)峰值地面加速度(PGA)相较于其他地震动强度指标,其有效性和实用性较高,适合用于民防工程结构地震易损性分析;2)土层条件对民防工程结构的地震易损性有明显影响,土层越软,结构的易损性越高;3)软土地区民防工程结构在地震作用下有可能遭受严重破坏,随着地震动强度的增加,每种破坏状态的超越概率逐渐增加并接近100%。

站域地下公共空间的发展规律研究:以上海为例

随着城市轨道交通的快速发展,我国主要城市已开发较大规模的站域地下公共空间。然而,专门针对我国城市站域地下公共空间发展的理论研究较少,亦常缺乏时间维度的规律分析。本文以上海91处站域地下公共空间为例,深入剖析其时空发展规律与空间组织特征,为我国其他城市的地下空间开发提供借鉴。结果表明,潜在商业回报和TOD开发理念的推广是上海站域地下公共空间开发的重要动因,其时空分布规律与城镇化发展进程基本一致。城市区位、站点能级、站域空间开发水平是站域地下公共空间选址的重要影响因素。为保障地下空间连通规划的落地性,站域地下公共空间应避免采用站组域空间布局结构,应尽可能采用单级连通模式或以公共产权空间为连通媒介空间的多级连通Ⅰ类模式。

“站桥合一”工程中地铁车站的墙-柱荷载分配计算

在轨道交通“站桥合一”的工程建设中,桥梁荷载在地铁车站结构的侧墙和框架柱上的分配分析是设计计算的一个关键内容。对软土地区“站桥合一”工程中典型的两层双柱三跨矩形框架地铁车站的墙-柱荷载分配分析方法进行了研究,提出了一个适用于软土地区的地铁车站墙-柱荷载分配分析的简化力学模型,给出了墙-柱荷载分配系数B(柱荷载与桥梁荷载的比值)的解析解。采用该解析解,可以确定不同的桥台刚度、地铁车站刚度和桥墩间距下,地铁车站的侧墙与框架柱的荷载分配。并通过有限元方法验证了该简化分析法的可靠性。