跨断层隧道可变形抗减震措施振动台试验研究

跨断层的隧道结构在汶川地震中破坏严重,这说明传统的抗减震技术已不能保证高烈度地震区隧道结构的安全。为此,研发了可变形抗减震措施。通过振动台模型试验,考察了采用该类型措施的隧道结构地震响应特征与震后破坏形态。结果表明:跨断层隧道结构设置减震缝,可以有效减小结构的内力值和应变值;套管式可变形结构可以有效保护主套管上部结构和被套管,但主套管下部结构破坏严重;套管式可变结构提高了隧道的防水性且震后易于修复,整体性能优于减震缝;采用可变形抗减震结构的同时,必须提高衬砌混凝土的强度;不论采用何种抗减震措施,隧道结构的拱脚和仰拱是抗震加固的重点部位。研究成果可以为高烈度地震区隧道结构的抗震设防提供参考。

跨走滑断层隧道地震破坏特征与抗减震措施研究

针对跨走滑断层隧道设置套管式可变形抗减震措施开展了振动台模型试验研究。通过分析围岩与隧道结构的地震加速度响应、地震动应变响应以及隧道结构的震后破坏形态,以无抗减震措施和无断层为对比例,对在直立与倾斜走滑断层处设置的套管式可变形抗减震措施进行了系统研究。结果表明:隧道结构不跨断层时的破坏多由静力所致;无论隧道结构是否跨断层,即使采用抗减震措施,拱脚和仰拱的破坏均十分严重,应根据破坏机理对二者进行重点抗震加固;在实际工程中选用套管式可变形抗减震措施,宜将外套管设置在断层活动性较强的一侧,且让两套管共同承担断层的剪切作用能较好的发挥抗减震作用;在隧道结构选线阶段应尽量避免穿越断层或其他不良地质地段,保证隧道结构所在围岩介质的连续性,使隧道结构自身具备良好的抗震性能,胜过采用抗减震措施。研究结果有利于隧道结构新型抗减震措施的开发,以及为跨走滑断层隧道结构的抗震设防提供参考。

跨断层隧道抗减震措施性能振动台试验研究

跨断层的隧道工程在中国高烈度地震区已经越来越普遍。针对目前土木工程抗震设计规范对跨断层隧道的不适用性,通过振动台模型试验研究了隧道结构常规与新型抗减震措施在地震动力荷载作用下的响应特性和破坏机理。结果表明:断层滑动装置在单体模型箱中模拟断层滑动状况良好;套管式可变形结构的抗减震性能最好;减震层可以提高隧道结构整体的耐震性能;减震缝通过提高隧道结构纵向自由度而减轻震害。分析了隧道结构在地震中发生破坏的初始位置与破坏过程,揭示了各种抗减震措施的作用机理。最后,将地震烈度与隧道结构破坏过程相结合,提出了各种抗减震措施的适用条件。为研发新型隧道抗减震措施与隧道抗震设防提供参考。

含节理隧道洞口段地震动力放大效应研究

汶川大地震造成都江堰至汶川公路距震中较近的区域多座隧道严重受损,其中隧道洞口段的震害尤为严重。与隧道其他部位不同,洞口段在地震过程中具有与地面结构类似的动力放大效应。通过采用三维离散单元计算程序,研究了含节理隧道洞口段仰坡和衬砌结构的动力放大效应,并与汶川地震隧道实际震害做比较。结果表明:较低刚度的结构面对地震波造成较大的衰减。结构面刚度小于1.5GPa/m时,其对地震波的衰减作用大于仰坡动力放大效应。仰坡坡面与结构面交汇处动力放大效应明显。当结构面刚度等于或大于岩体刚度时,其对地震波的衰减作用不明显。仰坡高度和倾角增大,动力放大效应越明显,且仰坡高度较倾角的动力放大效应明显。所得结论对隧道工程抗减震的研究具有参考意义。

地震反应时程分析方法

分析地震工程中动力方程求解逐步积分方法中的线性加速度法、Newmark-β法、Wilson-θ法和中心差分法,明确指出这4种分析方法的优点和缺点以及它们各自的适用范围,并在此基础上合理选用数值逐步积分方法问题给出建议,为求解地震反应和结构抗震设计提供非常重要的参考依据。

浅析SMW工法的优化及其经济与社会价值

通过介绍改良后的SMW工法,对其改进措施进行了较为系统的论述,并探讨了新技术应用研究的必要性及其经济与社会价值,指出SMW工法是目前最先进、环保的基坑围护技术,应大力提倡和推广。

浅析做好施工安全技术工作的方法

通过分析施工安全工作的现状,介绍了施工安全的必要性,从理论和技术方面提出了整改意见和加强措施,对确保施工安全和提高施工效益有指导和借鉴作用。

多期地震作用的台阶式顺层岩质边坡震裂破坏机制

高烈度区斜坡震裂变形体广泛存在,为理清台阶式顺层岩质边坡在多期地震作用下的震裂破坏机制,以三清高速路堑斜坡为原型,开展大型振动台试验。引入加速度放大系数比(ratio of acceleration amplification factor,RAAF)研究不同台阶位置加速度动力响应差异性,利用希尔伯特−黄变换和边际谱识别边坡震裂累积损伤及失稳破坏过程,结合边坡失稳破坏现象阐明台阶式边坡震裂破坏机制。结果表明:边坡具有高程放大效应,加速度放大系数随输入地震波峰值增加呈现先增加再降低的趋势。RAAF在输入地震波峰值为0.6g前后出现正负突变,表明输入地震波峰值为0.6g是改变两种类型边坡动力响应差异性的“临界值”。多期地震作用下,希尔伯特谱低频部分减小,高频部分增加,岩体和夹层表现出滤波作用。水平地震作用下,台阶阴角极易产生动拉应力集中,造成阴角处被拉裂。不均匀台阶宽度边坡的渐进破坏过程为第2级台阶首先出现拉裂缝→上部岩层沿软弱夹层滑动→坡顶后缘拉裂→第1级台阶拉裂并脱离坡体。均匀台阶宽度边坡各级台阶阴角均出现拉裂缝,边坡未出现明显滑动面。模型试验揭示了台阶式岩质边坡的震裂破坏机制,针对勘察设计和施工应加强各级台阶阴角变形量的监测,阴角处可做圆弧处理降低应力集中现象。坡脚处可设置抗滑桩,提高边坡出现震裂破坏的阈值,增强边坡稳定性。

穿越断层隧道抗震结构性能振动台试验分析

穿越断层的隧道工程在中国高烈度地震区域已经较为普遍。针对这一问题,通过振动台模型试验研究在地震作用下减震缝、内外套管结构与不设防三种隧道结构的动力响应特征与破坏形式。通过对比在水平向地震作用下的峰值加速度与截面内力,可以看出:(1)减震缝显著降低穿越断层区结构截面内力,但结构水平加速度峰值较不设防区域则略微放大,进而有可能产生相对错动;(2)内外套管系统在穿越断层区域时,全设防区域的水平峰值加速度均有所降低,其外套管隧道在地震作用下截面受力与不设防隧道相似,进而发生破坏,但内套管隧道结构则拥有很高的生存率,保障隧道结构在大震过后仍能较好通行。为今后新型隧道抗震结构提出了设计参考。

浅析工程监理工作中的安全控制

针对安全控制在监理工作中的重要性,从建设方、监理方、施工方三方面对施工中的不安全因素进行了分析,介绍了施工阶段安全监理的程序,探讨了工程建设监理安全控制的合理对策,从而实现安全监理的目标。

一种基于HSTCP改进的公平性算法

在高速网络中现有的标准TCP不能充分的利用网络带宽,HSTCP(HighSpeed TCP)作为解决这一问题的可行方法被提出.试验表明HSTCP比标准TCP能够更充分的利用带宽,但存在着严重的RTT不公平性.首先通过仿真试验和数学分析对HSTCP的RTT不公平性进行研究,然后在原有算法的基础上添加一个公平性因子来降低由于RTT不同造成的窗口增长差异.试验表明改进算法有效保证了HSTCP流的带宽公平性、降低了丢包率.

基于比例因子的TCP慢启动策略

现有TCP慢启动机制中拥塞窗口的指数增长,会导致在慢启动后期一个窗口中出现多个包丢失的现象。提出了一种基于比例的慢启动改进算法-CSSlow_Start。该算法实现了从慢启动到拥塞避免的平滑过渡,减少了在一个窗口中出现多个包丢失的现象。试验表明,新算法能明显减少丢包数和数据突发量,提高了网络的稳定性。

基于三维离散单元法的隧道洞口段地震响应研究

隧道洞口段的震害在隧道地震灾害中占据了主要部分,这是由于隧道进出口是隧道唯一暴露的部分,所处的地质条件差,多为严重风化的堆积体,且覆盖层较薄所导致。隧道洞口震害又以洞口仰坡滑塌最为常见。计算中采用的地震波为加利福尼亚Cape地震波,结合汶川地震中受损的烧火坪隧道和龙洞子隧道建立端墙式和削竹式两种隧道洞口形式的计算模型。通过三维离散单元法对隧道洞口段进行地震动力响应模拟,直观显示隧道洞口段的破坏形态。从破坏形态得出相同材料属性和地震波情况下,端墙式洞门的较削竹式洞门的破坏更为严重。通过与隧道洞口段震害资料比较,验证三维离散单元计算程序数值模拟的可靠性。所得结论对隧道工程抗减震的研究具有重要的指导意义。

隧道衬砌结构减震层效能评定方法的振动台试验研究

通过大型振动台模型试验研究了减震层效能评定方法的准确性和减震层作用下衬砌结构与最不利的IV级和V级围岩在激振过程中的相互作用。研究结果表明:减震层效能评定方法可以较为准确地评估减震层在地震动力作用下对衬砌结构的作用效果,但随着激振加速度峰值的提高,试验值会与评估值产生偏差,因此对减震层效能评定方法引入地震动力损伤系数以提高其精确度;围岩级别相较于减震层的厚度对衬砌结构的地震响应更具有决定性作用;在中低烈度地震区,减震层对衬砌结构的保护效果较为明显,但减震层存在最优厚度,超过该厚度,衬砌结构遭遇地震时的震动更加强烈,在高烈度地震区,减震层的效果差异在不同围岩中逐渐不再明显;减震层的存在改变了衬砌结构的自振特性,让衬砌与围岩之间在地震动力作用下有一定的刚性位移裕度,减少了相对位移的幅值。

跨断层隧道设置常规抗减震措施振动台试验研究

针对跨断层隧道洞身段设置抗减震措施开展振动台模型试验研究。通过分析围岩与隧道结构的地震加速度响应、地震动应变反应以及隧道结构的震后破坏形态,对设置减震缝、减震层和无抗减震措施3种情况进行对比研究。结果表明:新型滑动装置在单一模型箱内能够较好地模拟断层错动,从而实现对模型系统的非一致性地震激励;断层错动能够引起隧道结构横断面大范围的破坏,因此跨断层的隧道结构必须设置抗减震措施;减震缝可以使隧道结构发生相对变位以降低结构的地震动应变值;减震层材料的缓冲作用可以削弱隧道结构因受围岩约束而产生的受迫振动,从而降低地震动应变值;减震层的减震效果优于减震缝,但是要充分发挥二者的抗减震作用,还需提高衬砌混凝土的强度;拱肩、拱脚和仰拱是隧道结构抗震加固的重点部位。研究结果有利于隧道结构新型抗减震措施的开发,以及为跨断层隧道结构的抗震设防提供参考。

深埋高水位山岭隧道支护与衬砌外水压力分析

为保护环境并尽可能降低隧道衬砌结构所承受的水压力,深埋高水位山岭隧道一般采取堵水限排的设计原则。在隧道力学和渗流力学的基础上进行数值分析和模型试验,研究渗流应力耦合作用下支护和衬砌的力学特性。研究结果表明:对于受排水影响明显的山岭隧道,作用于初期支护上的水压力不会随排水条件的改变而发生显著变化。当排水通道从围岩与初期支护的界面转变为初期支护与二次衬砌的界面后,会导致孔隙水压力从初期支护向二次衬砌转移,初期支护产生卸载并朝向围岩变形。隧道有效排水时,二次衬砌承受的水压力可忽略。随着排水系统退化导致排水受阻时,地下水流梯度逐渐下降,有效径向应力逐渐下降,朝向隧道的径向流量减少,且围岩变形减小,二次衬砌上的水压力增大。本研究为深埋高水位山岭隧道的初期支护和二次衬砌的初步设计提供了一个合理的方法,并有助于确定地面、水和支护间的荷载传输机制。

衬砌背后空洞对隧道地震响应影响的振动台试验研究

针对隧道洞身段衬砌拱顶结构背后出现空洞的情况,开展大型振动台隧道模型试验研究,主要通过加速度响应特征、应变响应特征和震后衬砌破坏形态,探究竖向地震动作用下衬砌拱顶背后空洞对隧道衬砌动力响应的影响。同时结合傅里叶谱和频率传递函数方法,从频域角度展示衬砌结构频谱特性的变化。研究结果表明:无论衬砌背后有、无空洞,竖向地震动都对衬砌结构的拱顶、拱脚和仰拱影响较大;空洞并不改变隧道洞身的加速度响应特征,只改变了加速度响应峰值,空洞处衬砌加速度峰值大于密实段加速度峰值;输入地震动峰值越大,空洞对衬砌结构的加速度响应影响越显著;空洞并不改变结构响应的频谱特性,地震作用下衬砌结构的自身的主频成分被激发,衬砌位置的一阶频率和二阶频率分别反映模型土的动力特性和衬砌结构的动力特性;在强震作用下,拱顶空洞的存在改变了衬砌结构拱顶和拱脚的受力状态,密实段衬砌拱顶和仰拱处出现较大拉应变,而拱脚出现较大压应变;空洞处衬砌拱顶、拱脚和仰拱均出现较大拉应变。

考虑残余变形的台阶式岩质边坡震裂累积效应

高烈度地震区的岩质边坡内部节理裂隙较为发育,且分布随机性大。多期强震作用造成岩体结构进一步的破坏,形成震裂岩体边坡并继续发生变形破坏。因此,研究台阶式岩质边坡在多次强震作用下的震裂累积效应对于分析边坡的地震稳定性具有重要意义。通过大型振动台模型试验分析台阶式岩质边坡的动力位移响应状态,重点研究台阶式岩质边坡的震裂累积效应。通过基线偏移量表征边坡的残余变形,坡表发生的最终破坏是残余变形与激振动力变形共同作用的结果。提出用残余变形率分析台阶式岩质边坡的震裂累积效应,并利用阿里亚斯强度放大率验证残余变形率在分析强震造成岩质边坡出现震裂累积效应的适用性。结果表明:残余变形率充分考虑了持续的残余变形和地震动力的共同影响,能够更清楚地辨识边坡不同的地震动力破坏阶段、分析边坡的震裂累积效应。台阶式岩质边坡在地震动力作用下的变形破坏从局部开始,特别是台阶平台的内部折线处以及坡顶,均是最易萌生初始裂缝的部位。基于残余变形率和阿里亚斯强度能量的分析,边坡的震裂累积过程包含缓慢变形、加速变形和失稳破坏3个阶段。2种分析方法可以交互使用,实现更精准的边坡动态变形预测,为边坡的抗震设防方案提供可靠的依据。