不规则环形交叉口交通流特性研究

为分析环形交叉口通行拥堵问题,以大连市数码广场不规则环形交叉口为例,通过实测数据分析入口交通流的到达时空及速度分布特性,通过Fluent流体对交叉口交通拥堵情况进行模拟分析,并得到环形交叉口拥堵部位及缓解方案。研究结果表明:交叉口入口车流量与时间关系不大,与交叉口地理位置有关,其中早高峰小时入口到达和驶离车流量服从负二项分布,早高峰入口车速服从威布尔分布;环形交叉口拥堵情况多出现在交叉口出入口处,且短交织区拥堵现象较长交织区更严重。当内径由50 m增大至65 m时,交织角角度减小8°,环内压力减小25.6%,同时最小速度增大464%;当内径由65 m增大至80 m时,交织角角度减小4°,环内压力减小20.2%,同时最小速度增大62%。

地铁盾构双隧道施工诱发的地层变形规律分析

以大连地铁202标段双隧道盾构施工工程为背景,考虑土体的分层以及隧道施工过程中盾构推进、注浆和衬砌拼装等工序,运用FLAC3D软件对盾构双隧道同向先后施工过程进行三维精细数值模拟,并与现场测量数据进行对比分析。结果表明:先施工的右线隧道掘进完成后,隧道上方各层土体越靠近地表,盾构施工引起的地层竖向变形越小,而地层的沉降槽宽度越大,地表沉降槽宽度系数为0.56;近距离双隧道同向先后开挖时,土体相互扰动,地层距离隧道轴线的高度越小,地层竖向变形非对称"双峰"特征越明显,岩层的成层性使得双峰特征消失时岩层距离隧道轴线的高度有差别;两隧道中心线和轴线附近地表有不同方向水平变形,此区域的桩基、剪力墙在隧道掘进时将受到附加剪切作用,易出现裂缝,故在施工中应做好切实的防护措施;监测结果验证了数值模拟方法的正确性,在盾构掌子面距离监测点12m范围内,地表沉降发展得较快。

离层注浆条件下覆岩变形破坏特征的连续探测

覆岩破坏的发育高度及其分布形态是合理确定开采边界及留设防水煤岩柱的基础。为了探讨覆岩离层注浆条件对导水裂隙带形态的影响,采用前端泄露式多回路注(放)水系统,应用井下仰孔分段注水法对东滩煤矿14308工作面覆岩离层带实施注浆充填条件下综采放顶煤导水裂隙带的破坏特征进行了连续探测。探测结果表明:厚煤层综采放顶煤条件下覆岩离层带注浆时的覆岩采动导水裂隙带高度略高于正常条件下的覆岩采动导水裂隙带高度,走向方向的采动导水裂隙带高度低于倾向方向的采动导水裂隙带高度;离层带注浆时的覆岩破坏形态和范围向工作面外侧突出较大。

水库下厚煤层综放开采的透水危险性的地质分析

为了评判水库下厚煤层综放开采采动裂隙是否相互连通并波及水体,以大平矿区井田范围内钻孔揭露的地层资料及工作面布置方式为基础,采用弹性理论获得了采动地表裂缝深度为6.59 m,以大平矿区水库范围外的导水裂隙带高度实测数据作为预测接近样本,选取导水裂隙带高度的可测影响因素,结合主观的层次分析法和客观的熵值法对指标权重值进行综合确定,通过Matlab编程获得水库范围内各工作面采动后钻孔位置处的导水裂隙带高度的预测值及各影响因素的权重,同时采用Surfer软件的克里金插值法获得了地表裂缝和导水裂隙带之间的覆岩厚度及各组分岩性的厚度等值线,并进行了透水安全评估。

近距隧道暗挖施工诱发地层变形规律的模型试验研究

以大连市地铁1号线双洞单线隧道为实例，应用相似原理和单轴压缩试验获得土层的最优相似材料配比，用以在实验室建立双洞单线隧道模型，量测模型不同位置处的表面位移，据此分析左、右隧道先后施工诱发的地层变形规律。结果表明：在隧道施工的前72h内，地层沉降达到最大沉降量的70％～80％；先掘的左线隧道一侧的地层沉降较大；随着地层深度的增加，地层沉降逐渐增加，地层沉降曲线非对称“双峰”特征越明显；两隧道轴线上的地层水平位移随着地层深度的增加近似成线性减小，两隧道中心线和轴线上的地层水平位移不再为0，隧道两侧上方的地层水平位移变化最为剧烈，此区域出现较明显的剪切层，并且该区域原有的桩基、剪力墙在隧道开挖时因受到附加剪切作用而易出现裂缝。

预应力锚固机制数值模拟研究

针对预应力锚索加固时锚固段与自由段受力机制的不同,依据等效应变和等效温度法建议了一种新的预应力施加方法,并采用有限元方法模拟了预应力锚索加固岩体的受力机制.给出了不同锚固条件下锚固段和岩体的受力变形特征,指出了应用预应力锚索加固时应该注意的问题:张拉式预应力锚索加固的岩体在内锚固段周围的岩体是受拉的,群锚时使得内锚固段附近的岩体形成拉应力带,这种拉应力带对岩体的稳定十分不利,应积极采用不等长锚索,以使内锚头分散布置在岩体的不同层位中;群锚条件下锚索之间外锚头位置岩体有受拉现象,在满足工程需要的条件下锚索的布置间距应适当放大.

地下水开采引起铁路路基沉降的数值分析

为研究过量开采地下卤水对德大铁路DK228+700-DK257+529区间段发生区域性沉降的影响,基于铁路路肩精密水准测量结果,采用有限差分软件FLAC^(3D)进行数值模拟的方法,研究了抽水过程中土体及铁路路基沉降的特性.研究结果表明:卤水井抽水造成地面沉降的范围和沉降量受水井数量和水位变化的影响,且主要受水位变化的影响;受抽水影响,处于-25.2^-2.5 m内的浅层土体发生较大的压缩,是造成土体沉降的主体部分;铁路路基沉降尚未达到稳定,沉降仍会继续.这可为因抽水造成的路基沉降的预测和治理工作提供重要参考.

裂隙岩体锚固止裂的数值模拟研究

压剪应力作用的裂隙岩体其裂纹尖端附近将产生较大的塑性屈服区,从应变角度出发研究裂纹的扩展路径,应用等效应变与降温法施加锚索的预应力,依据裂纹最短塑性区距离判据对不同倾角裂纹的锚固止裂机制进行有限元模拟,比较有无预应力锚固条件下不同倾角裂纹尖端的强度因子与应变变化及裂纹面上下中节点的位移错动规律。研究结果表明:当裂纹倾角为30°～60°时,预应力锚索对岩体的加固作用明显;裂纹倾角为45°时,预应力锚索锚固影响作用最明显,此时裂纹尖端的应力、应变集中现象得到削弱,裂纹尖端附近的塑性应变梯度减小;裂纹倾角为0°,90°时,裂纹尖端的最小塑性区距离值比相应的未锚固条件下的值大,裂隙岩体预应力锚索锚固时对岩体的压缩效应远大于其剪切效应。

地铁盾构隧道施工对邻近管线的影响分析

为了获得地铁隧道盾构法施工对临近地下管线的变形和应力的影响规律,以大连地铁二号线某区间隧道工程为背景,利用FLAC3D软件对隧道盾构施工引发的地层变形所导致的管线变形、应力进行了精细模拟,得到双线隧道施工完成后横向地表沉降槽不符合叠加理论,存在少量差值,双线隧道贯通时最大沉降值为11.26 mm,盾构隧道地层体积损失率为1.46%,地表沉降槽宽度系数为0.81.按两条隧道互不影响沉降叠加,最大沉降值为11.93 mm;右线隧道贯通时,燃气管最大沉降值为10.1 mm,左线隧道贯通时,燃气管最大沉降值为11.4 mm,最大沉降位置向左有少量偏移.随着右线盾构掘进施工,污水管道沉降逐渐增大,最大沉降变形为5.45 mm,线隧道贯通后,污水管线最大沉降值为9.79 mm.整个过程两管均处于安全状态.

分岔隧道相交区围岩变形规律的数值模拟

针对大连地铁促春段横通隧道建设工程,采用有限差分软件FLAC^(3D)对0°~90°不同相交角的斜T型分叉岔隧道进行了数值模拟,通过分析变形数据、变形云图、变形矢量图以及实测数据的分析对比,得出相交区围岩变形规律.模拟结果表明:横通道的建设造成交叉区的围岩2次扰动,交叉角为15°时围岩扰动最大;交叉角度在45°~90°之间时由交叉角度造成的围岩变形量并不明显而交叉角度在15°~45°之间很明显;斜隧道开挖造成的交叉区围岩的2次变形量,小于主隧道开挖时造成的围岩变形量.

基于不同权函数的非局部理论对比分析

为研究非局部理论中权函数的性质及其选取原则,针对不同形式的权函数,探讨了影响域及其对内部长度因子的依赖性.根据基于不同形式权函数的非局部理论,分析了Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹尖端的应变场.分析表明:非局部理论能够消除裂纹尖端应变场的奇异性;内部长度因子越大,对裂纹尖端的非局部应变场削弱也越大;以高斯分布函数作为权函数所得到的非局部应变值最小,基于钟型权函数的非局部理论所得到的非局部应变值最大,而基于格林函数的非局部理论所得到的结果介于两者之间.进而探讨了应力强度因子对于非局部各个应变分量的影响.

地铁盾构双线隧道施工地层变形及衬砌结构应力数值分析

为预测盾构双隧道施工周围土体的变形及衬砌结构管片应力规律,以石家庄地铁1号线07标段北宋—谈固站区间双线隧道为工程背景,在考虑各土层材料性质及盾构施工工艺的基础上,利用FLAC3D建立了盾构双隧道的三维精细数值模型,研究了盾构双隧道衬砌管片的应力规律,并与现场实际监测数据进行了对比分析.结果表明:盾构隧道开挖造成的地层沉降大致沿隧道轴线与水平线夹角45°向地表扩散.横向地表沉降的影响距离距隧道中心约为30m.随着隧道埋深增加,对应地表监测点位累计沉降值变小,与隧道埋深成反比对应关系.隧道附近土体的第一主应力存在应力集中现象,应力集中系数约为1.3.衬砌管片应力分布存在差异性,靠近双隧道共同扰动的管片侧的拉应力和剪切应力集中现象较为明显.衬砌管片横断面形变以"椭圆化"变形为主,兼有断面收缩变形.

软岩矿层条带开采合理采留宽度的ANSYS三维流变模拟

本文以洼东煤矿条带开采的地质采矿条件为依据 ,建立了岩体蠕变的粘弹性力学模型 ,确立了其蠕变参数 ,利用 ANSYS的三维立体模型对同一工作面条带开采不同采留宽度条件下的地表下沉和力学效应进行了数值模拟 ,提出了软岩矿井建筑物下条带开采的合理采留宽度 。

岩石类材料损伤局部化分叉

为获得弹塑性变形时破坏失稳的损伤效应,假定岩石类材料各向同性损伤,将损伤变量与加卸载函数引入不连续分叉方法,考虑损伤时的刚度退化和体积扩容,推导出材料损伤失稳时的最大硬化模量和局部化方向角及其与损伤程度和初始泊松比的关系,在平面应力与应变条件下对单轴拉伸压缩试件的分叉失稳进行对比分析。结果表明:局部化方向角与最大硬化模量依赖于材料的初始泊松比与损伤程度;平面应力或应变时,拉伸与压缩得到的局部化方位角之和为90°,最大硬化模量可分为平面应力与应变条件两种,与单轴拉伸或压缩条件无关。

裂隙岩体贯通及锚固止裂路径有限元分析

压剪应力作用的裂隙岩体其裂纹尖端附近存在塑性屈服区.将裂隙岩体单元与锚索单元的节点完全重合,应用等效应变与降温法施加锚索单元的预应力,裂纹采用八节点等参单元退化后的奇异单元进行模拟,从应变角度出发,应用塑性区最短距离判据得到了不同锚固条件下含两条不同倾角共线裂纹的裂纹尖端附近的最短塑性区距离、裂纹的扩展方向、裂纹扩展后岩桥之间的有效距离等,并分析了裂隙岩体的锚固止裂机制.结果表明,预应力锚索加固对裂隙岩体的压缩效应远大于剪切效应.锚固条件下倾角为30°～60°的裂纹扩展后岩桥之间有效距离增大,锚固条件越好,裂纹尖端塑性区的最短距离越小,预应力锚索的加固止裂效果越明显.锚固附加应力场使得0°、90°裂纹附近岩体的正应力或侧向应力得到增加,锚固条件越好,裂纹尖端的塑性区最短距离越大,在进行锚固设计时,应合理布置锚固角.

地铁盾构隧道施工对地层变形影响的三维数值模拟

以南京地铁玄武门—新模范马路区间隧道盾构施工工程为背景,使用FLAC3D软件在考虑盾构隧道施工中的开挖、排土、衬砌等步序的前提下,进行盾构隧道掘进施工对地层变形影响的三维数值模拟.结果表明,在盾构掘进施工过程中,地层沉降具有明显的时间效应;地表沉降量随之逐渐增大;地层横向沉降变形随着地层埋深的增加,最大沉降值逐渐增大,沉降槽宽度逐渐减小;地层沉降历时曲线呈现出反"S"形.

龙门吊轨道软弱地基变形及加固的数值分析

为了获得滨海相沉积软土条件下轨道式龙门吊的地基的变形和加固参数,采用有限元数值方法对龙门吊走行轨天然及处理后地基在一定设计荷载下的沉降变形与承载能力进行了分析,获得了考虑地基的沉降变形量和强度要求的不同设计荷载下的地基加固处理后所需达到的相关力学参数。研究结果表明:随着地基加固的增强,龙门吊两端的沉降差逐渐减少,地基的承载力也在逐渐增加。基础的左右边界附近均有一定量的隆起,在地基处理时,有必要适当扩大建筑基础下地基的处理范围。

分叉隧道施工对主隧道扰动的数值模拟

以大连地铁促进路站至春光街站区间45°交叉隧道建设工程为背景,采用有限差分软件FLAC3D模拟0°~90°7种不同横通隧道开挖对主隧道的扰动情况;并对主隧道锐角侧与钝角侧地表沉降进行对比分析,得出不同交叉角度时隧道的变形规律。结果表明:随着横通隧道开挖角度的减少,主隧道锐角侧的变形量逐渐变大,钝角侧的变形量逐渐减少;主隧道锐角侧曲线的波动性较大,钝角侧曲线则相对平缓;主隧道拱顶沉降最大值并非出现在交叉区中点,而是出现在主隧道开挖方向向前一定距离,并偏向横通隧道一侧。

卤水井开采对铁路桥梁群桩的影响分析

为研究卤水井开采对德州—大家洼铁路沿线桥梁安全性的影响,在现场监测数据的基础上,采用有限差分软件FLAC3D建立多口卤水井开采条件下带承台群桩的三维计算模型,分析井内不同地下水位降时的桩土沉降特性及各单桩的内力分布规律。结果表明:随着地下水位的下降,地面沉降范围逐渐增大且呈漏斗状分布,沉降漏斗的中心位于群井的中心,地面沉降范围在距群井中心100m内;群桩沉降主要发生在地下水位从-9m下降至-33.1m的过程中,此阶段群桩沉降量占工后总沉量的64.7%;随着地下水位的下降,各桩的轴力沿桩身先增大后减小,桩身上部负摩阻力的作用区域逐渐增大,且负摩阻力沿桩身先增大后减小,各桩最大轴力所在截面和中性点不断下移;在相同的地下水位降条件下,各桩轴力和负摩阻力的大小顺序为角桩>侧桩>近井中桩>中桩;抽水结束且群桩沉降达到稳定后,角桩桩底侧面受到的正摩阻力最大,为75kPa。

倾斜煤层开采离层空间发育特征的数值分析

为了获得倾斜煤层采动覆岩移动及离层空间分布特征,考虑覆岩的碎胀性,根据抗弯刚度的不同在相应的界面设置接触单元,应用数值模拟手段,获得了不同倾角的倾斜煤层开采上覆岩层破坏、移动与变形及离层的发展与分布的时空规律。研究表明:垮落带、导水裂缝带范围的最终形态呈上大下小的抛物线拱形形态,倾角越大,差值越大。采空区上方的离层空间的最大离层差值偏向于采空区的右上方,上下位岩层除了竖向离层外,还会产生水平错动。由于抗弯刚度的差异,二、三离层的体积比较小,第四离层位置的离层空间体积最大,且第四离层距离煤层140 m左右,认为是可充填的离层空间。