3D GIS地下工程数字化信息系统研究与实现

地下空间时代即将到来,寻求科学规划、设计、管理地下工程的方法和手段成为当今研究热点。基于3D GIS思想,突破传统思维,应时代需求,研发集编辑修改、查询分析、三维漫游展示于一体的地下工程数字化信息系统。采用二、三维一体化技术,同时实现地上、地下空间三维可视化表达和空间分析。改善了以往地下工程信息系统较少涉及地面三维信息化的状况,实现了地上地下信息集成统一;并集成开发了地下结构计算分析模块,实现了隧道、基坑工程配筋设计、稳定分析等功能,并可输出标准设计图纸。其成果可有效辅助地下空间规划、开发和利用。系统开发经验可为其它类似软件开发提供参考。

喷射混凝土衬砌隧道通风阻力系数测试研究

依托秦岭终南山18 km特长公路隧道,选取隧道中部长度600多米的施工区段,设计风阻现场测试方案,布设2个测试断面,每个断面不同位置布设16个测点,采用高精度压差法对喷射混凝土作为隧道永久衬砌的通风阻力系数进行现场测试,测试风速范围为1.2～6.5 m/s;通过数据整理分析,得出了通风阻力系数设计参数.试验表明:2车道公路隧道(净空面积70 m2)喷射混凝土衬砌通风阻力系数在试验工况条件下为0.051,该参数值偏于保守,可直接用于指导通风设计.

秦岭特长多竖井深埋隧道气温测试研究

文章依托秦岭终南山特长隧道 ,对隧道洞室内外气温、风速等气候条件进行了现场测试 ;研究隧道位置地层温度、洞内风速变化、外界气温变化等因素影响下 ,隧道内自然风速及洞内气温的变化范围和变化规律 。

基于有限差分技术的隧道信息化集成设计系统

立足我国公路、铁路及城市轨道交通工程隧道设计现状,以信息化集成系统为平台,结合隧道工程类比设计数据库和有限差分数值仿真技术,完成了隧道信息化集成设计系统.该系统通过将工程类比设计参数数据化形成设计数据库,根据隧道地质勘察提供的地形、地质参数输出初步设计方案,然后经过计算机有限差分数值仿真技术的计算验证和比选,最后自动输出隧道结构的内力结果和围岩应力及位移云图,并且自动绘制隧道设计CAD图纸.隧道信息化集成设计系统提高了工程设计质量和设计效率,使其标准化、规范化,将给设计企业带来更大的便利和经济效益.

一维小变形主、次固结耦合理论模型分析

基于丁洲祥等提出的大变形主、次固结耦合模型,研究了在小变形情况下退化的主、次固结耦合模型。首先对该模型进行了无量纲化处理,引入了新的主、次固结耦合系数Cs c。当Cs c=0时,模型即退化为经典的Terzaghi固结模型。采用有限差分法分析了新模型中超静孔压的变化规律发现,当主、次固结耦合系数Cs c>0时,固结初期的超静孔压出现类似Mandel效应的增大现象,并且Cs c值越大,这种现象愈加明显;Terzaghi主固结理论预测的超静孔压值一般会偏小于考虑主、次固结耦合情况下的结果。上述现象区别于Mandel效应的本质原因在于主、次固结耦合效应,这与殷建华等的EVP模型较早论述的黏性效应本质是一致的,但本文模型的表述相对而言更为简洁。最后结合Mesri和Godlewski的cCα/C概念,提出了Cs c的确定方法及模型的改进形式,其结果为主、次固结耦合理论的深入研究和工程应用提供了新的参考。

滇西山区灌注桩竖向承载性能的试验研究

本文依托大保高速公路 5根大直径试验桩的破坏性静载荷试验 ,分析了该区域地质条件下 ,灌注桩基承载性能受施工工艺、桩侧注浆、桩侧注水等诸多因素的影响程度 ,建议滇西山区沟谷地段桩基竖向承载力设计使用采用分项安全系数的推荐公式 。

存在局部源汇的Terzaghi固结模型解析

经典Terzaghi固结理论模型通常仅考虑外荷载变化引起的土体固结,而没有考虑工程中真空井点降水、回灌等问题引出的局部源汇对土体固结过程的影响。为此在Terzaghi模型基础上,采用一阶导数的不连续性引入局部源汇条件,然后按分离变量法导出了存在局部源汇的Terzaghi固结解析解。结合算例简要分析了定常源汇情况下双面排水地基中超静孔压的分布规律,以及局部源汇引起的固结度与传统的荷载引起的固结度的差异规律。结果表明:源汇点埋深、源汇强度和土层固结系数对负超静孔压的发展规律具有重要影响;超静孔压的空间分布形态以源汇点为界分为上下两段曲线。此可用于分析工程中源汇问题引起的地层沉降或抬升等工况。

山区公路隧道地下水环境保护与限排防水技术研究

1引言 本文借鉴地铁隧道、海底隧道的防排水技术经验，在明确公路隧道修建和地下水资源环境相互影响关系的前提下，分析评价公路隧道对水资源环境的影响程度。制订了一套隧道修建对水资源环境影响的分级以及评价体系，提出地下水环境平衡的设计理念。并针对隧道修建对环境影响的不同级别，提出隧道涌水量分区预测和对公路隧道堵水限排类型的选择，

基于有限差分的隧道建模与分析技术

针对FLAC3D软件在多导洞分步开挖隧道建模方面存在的不足,首次将任意平面前沿推进法三角网生成技术应用于FLAC3D模型建立过程中,重点研究了适合软件内置Fish语言编程的数据结构和算法流程,引入邻边位置判据,提高算法效率;生成正三角形单元或等腰三角形单元,提高单元质量;以数学函数进行疏密控制,有效实现了自适应划分。成功实现了独立的、无需依赖其他建模软件的FLAC3D前处理程序;将网格生成技术应用于实际隧道工程的计算建模中,取得了很好的效果,充分验证了该方法的可行性。

平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究

西安轨道交通工程是目前首例在我国黄土地区修建的地铁隧道,一号线枣园北路站至汉城路站K12+792.744～K12+889.899区间隧道为同时满足双线正常行车和右线停车线扩大断面的功能需要,选取了左线小断面隧道为盾构法与右线大断面隧道为CRD法相结合的施工方案。针对该地铁隧道的施工过程,进行了三维动态数值模拟和施工力学分析,通过分析施工引起的地表变形、中间土体应力和围岩塑性区的特征和规律,从而研究得出CRD法与盾构法隧道先后施工相互影响的规律性成果:先行大断面隧道采取CRD法施工对后行小断面盾构隧道上方地表沉降的影响较后者对前者的影响大;后行隧道的贯通使得先行隧道开挖形成的地表变形轴线向后行隧道侧偏移了约0.5倍净距,并且地表变形的横向影响范围和地表沉降量均有增大,主要表现在靠后行隧道一侧;先行大断面隧道的开挖较后者对中间土体应力影响大,对相邻洞土体的影响在同掌子面处最为显著。结合西安地铁隧道工程实践开展的数值模拟分析研究,可为今后在黄土地区修建地铁隧道提供具有指导意义的研究成果和宝贵的工程实践经验。

“滇西红层”区大直径桥梁桩基承载力影响因素综合研究

结合“滇西红层”的工程地质特点,对公路桥梁桩基在不同的施工技术条件下承载性能进行了试验研究,分析了影响云南高原山区“滇西红层”桩基承载特性的相关因素;通过对桩侧压浆硬化桩侧土体和注水软化桩侧土体后的承载力试验分析,结果表明压浆明显提高了桩承载力,注水则降低了桩承载力。研究成果为“滇西红层”区域桩基础的设计和施工提供了可靠依据。

隧道监测信息管理与预警系统的研发及应用

针对隧道施工过程中监测的大量数据难于管理和分析的问题,采用Microsoft Vis-ual C++集成编程环境和SQL Server 2000数据库开发了具有高度实用性、可靠性和扩展性的隧道监测信息管理与预警系统。该系统包含了隧道的勘查、设计和施工的相关资料,重点突出了测点监测数据的存储、处理、查询、分析和预测预警以及报表的自动输出功能。其中预测预警模块以累计位移量、位移速率和位移速率变化趋势作为围岩稳定性的综合判断依据,并根据工程监测经验给出了警戒级别的划分方法,能实时指导隧道工程的施工过程,规避可能存在的风险,保证隧道施工安全可靠。

化学激发煤矸石对水镁石纤维水泥砂浆性能影响

选取铜川煤矸石进行研究,采取热活化、机械活化和化学活化并用的方式,且在煅烧前将煤矸石与石灰混合,并加入固定量水镁石纤维制成水泥砂浆,通过强度、流动性等力学性能测试和SEM微观测试找出了最优的工艺参数。试验表明:当煅烧温度为675℃,石灰和煤矸石取代水泥量的30%,其中石灰占煤矸石量的40%时,强度和流动性达到最佳值。和普通水泥砂浆相比基本持平,与单一热活化煤矸石水泥砂浆相比强度有大幅度提高。有利于工业废渣的利用和节能减排的进行。

浅埋地下输煤道下穿既有铁路设计与施工技术

受厂区铁路站场的制约,某电厂地下输煤隧道采用浅埋暗挖法下穿既有铁路专用线。根据不同埋深和现场条件,输煤道设计采用不同结构型式。为确保洞顶铁路正常运营和施工安全,设计采用大管棚加小导管超前支护、双侧壁导坑法开挖、D24定型便梁加固铁路等措施,并针对性提出铁路专项监控和施工方案。基于输煤隧道施工允许的地表最大沉降量控制要求,通过FLAC3D有限差分软件对施工设计方案进行了模拟分析,结果证明能够满足沉降控制要求。可为类似工程设计、施工借鉴。

基于ArcEngine地质体三维建模研究

基于GIS思想,探讨了在ArcEngine与Visual Studio2008开发平台下采用混合空间数据模型与GIS模型相结合的方法建立地质体三维模型。经过探索与实践,在ArcEngine组件平台下寻求出一套构建三维地质体的接口与方法。针对往常通过钻孔数据直接构建地质层TIN存在棱角分明与实际地质体不符等缺陷,本文提出由钻孔数据通过克里金插值构建地质栅格层集,再转化成地质TIN层集的间接方法,经试验证明该方法能较好地完成对真实地质层的模拟。本研究对基于GIS平台开发构建地质体三维模型进行了有益的尝试,为地质体的三维模拟以及地下空间数字化系统的建设提供一定参考。

水镁石纤维路面混凝土性能影响因素的灰关联熵分析

通过强度试验,运用灰关联熵的系统分析方法,分析了水灰比、纤维长径比、纤维掺量、减水剂掺量,坍落度等因素对路面混凝土28d抗弯拉强度和压折比影响的主次关系和影响程度。分析表明,对于水镁石纤维路面混凝土,水灰比是一个非常重要的参数;水镁石纤维的长径比及掺量也是混凝土强度的重要因素。结果证明,在水泥混凝土多因素的分析中,灰关联熵法是一种简单实用且结果比较准确的方法,其结论可为水镁石混凝土配合比设计参数提供有效的计算依据。

地下快速路交通系统低碳型设计问题初探

地下快速路正成为国内外城市交通建设的一个发展热点。本文通过对比地面、高架、地下三种快速路系统型式各自优势和适用条件,阐明地下快速路交通系统在构建节能、环保的交通系统方面具有良好的应用前景。从地下快速路节能型结构设计、通风智能控制技术、照明节能技术、节能型路面材料和废气尘埃回收技术等方面进行了节能措施分析。结合低碳设计理念,从设计和建设角度,对地下快速路可能的具体节能措施进行了分析论述,初步探讨了地下快速路交通系统的低碳型设计思路以及未来应重点研究的领域。

盾构隧道正交施工对地表沉隆变位的影响研究

以某拟建地铁城市区间盾构隧道为研究对象,引入荷载释放系数,采用等效刚度模型和三维有限元法对盾构隧道正交下穿既有隧道施工引起的地表横向沉降槽和纵向沉隆曲线进行研究,揭示围岩类别、隧道埋深和顶进力等因素变化对盾构隧道正交下穿施工引起的地表沉隆变位的影响,运用三维曲线关系揭示和探讨盾构隧道正交下穿施工中的地表沉隆变位曲线的空间分布变化规律。

浅埋连拱隧道施工变形与受力特征模拟分析

对V级浅埋连拱隧道进行三维数值模拟分析,建立了详尽的接近实际的计算模型,按等效原则确定支护结构计算参数,并得出结论:开挖卸载对沉降和围岩应力重分布有较大影响,初期支护和临时支护对沉降的控制效果明显,而受开挖卸载的影响主要集中在1/3倍洞径范围内,连拱隧道的中墙在施工中会有很小角度的整体偏转,产生较大压应力。

铁路隧道新型防排水结构应用探讨

铁路隧道防排水设计是隧道设计的重要内容,隧道防排水的可靠性将严重地制约隧道运营环境和使用寿命,文中介绍的新型防排水结构是对原有隧道防排水的极大优化。本文详述了新型防排水材料——排水板的特性,及其与土工布和防水板组成的复合式新型防排水结构在隧道防排水应用中的优越性,并阐述了这种新型防排水结构在铁路隧道中的具体应用及施工技术,为以后铁路隧道防排水结构的设计和施工提供参考。