倾斜煤系地层大断面客专隧道大变形原因分析及处置

针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜煤系地层水平距离之间的变化规律,对倾斜煤层单元体与初期支护结构的应力与变形进行了分析。结果表明:掌子面上方煤体单元应力状态变化随掌子面进入倾斜煤层下方水平距离的增加,围岩经历挤压、压剪和剪切滑移3个变形阶段。围岩大变形与初期支护结构破坏均发生在剪切滑移阶段的初期,应在压剪变形阶段结合现场监测数据对掌子面进行喷射混凝土封闭、注浆加固掌子面上方松散煤层和加强初期支护结构刚度等措施以预防隧道产生大变形。

盾构隧道施工对短桩基—框架结构的影响

以成都地铁1号线盾构隧道近距离穿越某短桩基—框架结构为背景,采用Mohr-Coulomb弹塑性屈服准则,建立有限元数值模型,研究盾构穿越施工对桩基和框架结构的影响。研究结果表明:采用荷载转移措施可减小隧道上方的荷载和结构变形,有效保护建筑结构;盾构掘进对框架结构的边跨梁影响较大、对中跨梁影响较小,梁的最大正弯矩在二层右边跨梁的跨中,最大负弯矩在二层右边跨梁的右端头位置,柱的最大正弯矩在隧道右侧最远处的柱与二层右边跨梁刚接的位置;盾构从桩端下方穿越使隧道正上方及两侧的3根桩的轴力减小,两侧桩体下部向隧道方向产生挠曲变形,正上方桩体发生整体位移;距隧道较远处的桩发生刚性倾斜,桩轴力增大。监测数据表明,盾构穿越施工对桩基影响较小,荷载转移措施达到预期效果。

基于总传递力最小的发动机悬置系统优化设计

对某车型四缸直列发动机悬置系统进行了优化设计。使用SQP(sequential quadratic programming)优化算法,通过选择各个悬置的刚度,使传递到车身的动反力最小。同时保证各个悬置有足够的刚度,在各种工况下其静变形和振动幅值都限制在允许的范围内。优化后悬置系统隔振性能显著提高,传递力仅为原系统的50%。最后分析了优化后系统的隔振机理。

钙钛锆石和榍石基人造岩石固化铀的研究

以天然锆英石(ZrSiO4)、CaCO3、TiO2和UO2(NO3)2.6H2O为原料,通过高温固相反应,制备了包容铀(质量分数4.5%)的钙钛锆石和榍石基人造岩石固化体。借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了其矿相组成和微观结构。采用MMC-1静态浸泡法和γ射线辐照方法测定了其抗浸出性能和抗辐照性能。结果表明,制备钙钛锆石和榍石基固化体的最佳合成及烧结温度为1 290℃。所得固化体结构致密,有较好的抗浸出性和辐照稳定性。

邻近盾构施工中的桩基托换效果研究

以成都地铁1号线盾构近距离穿越某建筑桩基工程为背景,建立有限元模型,研究盾构穿越施工和荷载转移措施对结构及桩基的影响。结果表明:盾构从桩端穿越时,有无采用梁包柱形式的桩基托换措施对隧道结构内力影响较小,但该措施能够有效减小被托换桩的最大沉降和各桩之间的不均匀沉降。桩基托换使距隧道较近的两桩轴力减小,距隧道较远的桩轴力增加,在所有桩体上均产生附加弯矩,但量值较小。建筑结构的最大弯矩发生在距隧道最远处的柱与右跨梁的刚接位置,桩基托换有效减小梁、柱的最大弯矩。监测数据表明,盾构穿越施工对桩基影响较小,桩基托换措施达到预期效果。

烧绿石固化高放废物的研究进展

自然界中稳定存在的烧绿石由于在高放废物固化研究中呈现出的良好特性,近年来得到了大量的研究。在前人研究成果的基础上,对烧绿石的晶体结构与固化机理、锕系核素和稀土类似物的包容情况以及固化体的合成方法和相关性能等进行了系统的研究总结。已有的研究表明,烧绿石人造岩石固化体具有较高的密度和包容量,良好的抗浸出和抗辐照性能,是固化高放废物和进行最终地质处置的理想固化体,具有良好的应用前景。

土压平衡盾构螺旋输送机排土及保压作用分析

螺旋输送机的排土和保压作用的发挥对土压平衡盾构的施工安全与效率有重要影响,对其作用机制及影响其作用发挥的因素进行系统的理论分析,并参考工程实测数据,得出以下结论:1)盾构施工中的土压平衡包括土仓内外与螺旋输送机内的压力平衡和进、出土量的平衡,其通过螺旋输送机排土量的控制来实现;2)渣土进入螺旋输送机后,依靠自身重力及与螺杆、叶片和筒壁界面间的摩擦作用来抵抗土仓内的水土压力,保持出渣过程的稳定性;3)渣土性质对螺旋输送机的排土和保压效果有较大影响,主要通过向刀盘前方和土仓内添加改良材料的方法对渣土状态进行调整;4)从螺旋输送机结构分析,可通过减小螺距、采用间断式螺杆或双螺旋输送机3个方面进行改造,以增加保压效果。

预应力鱼腹梁支撑体系在异形基坑中的应用与研究

宁波轨道交通1号线某异形基坑采用混凝土支撑+鱼腹梁组合支撑体系,采用数值模拟和实测反馈等方法对预应力鱼腹梁支撑在异形基坑中的适应性进行研究。结果表明:Midas能够模拟鱼腹梁施工中的力学行为,其支撑安装和拆除工效均高于混凝土支撑,通过多次施加预应力能较好地控制围护结构变形,且材料可重复应用,节能环保。

软弱地层深基坑开挖时空效应分析及控制

软土深基坑开挖中的时空效应对基坑施工安全和环境控制有重要意义,本文依托宁波轨道交通1号线东门口站的深基坑工程实践,结合施工监测数据,对宁波软弱地层下二层板边框架逆作基坑开挖的时空效应进行分析。结果表明:此类地层基坑施工中长边效应和坑角效应明显,围护最大变形位于连续墙跨中位置,行车荷载对围护变形有较大影响;基坑开挖时围护变形随时间发展逐渐增加,在施工下二层板的过程中变形发展迅速。围护主要变形量发生在相应位置土体开挖之前,土方开挖支撑时间内变形占总变形量比例和土方开挖后基坑施工时间内围护变形量较为稳定。在宁波软弱地层进行深基坑施工时,应在基坑长边垮中位置加强措施,在围护变形较大位置处设置砼支撑,施工时加快土方开挖和砼支撑施工速度,按需降水等综合措施控制基坑围护变形,确保基坑安全。

地下连续墙钢筋笼吊点设置与加固

地下连续墙钢筋笼吊装过程中,易因吊点布置不合理,主、副吊机配合失当等原因产生钢筋笼纵向变形过大,异型钢筋笼重心偏离等问题。在分析钢筋笼吊装相关问题的前提下,基于力学方法和弯矩平衡定律提出了一字型、T型和L型钢筋笼纵、横向吊点设置的计算方法。并在此基础上对钢筋笼的加固措施及吊装失败后的典型处理措施进行了探讨,以期为类似工程提供借鉴。

错位D型便梁在盾构下穿铁路施工中的应用

以南京地铁2号线东延线盾构隧道下穿宁芜铁路工程为背景,通过有限元数值模拟,对错位D型便梁在盾构下穿铁路工程中的应用效果进行研究。结果表明:当列车以45 km/h的速度通过错位便梁时,便梁纵梁的应力及挠度均满足使用要求,使所防护的线路轨面变形在控制要求范围内,便梁能够对铁路线路进行有效保护。

宁波南站深基坑承压水抽水试验及数值分析

为降低深基坑工程设计与施工风险,对现场实际水文地质情况进行抽水试验,取得准确水文地质参数(承压含水层),建立深基坑降水三维渗流与沉降的数学模型,利用抽水试验期间监测数据对水文地质计算参数进行反演,进而对降水运行期间引起的渗流与地面沉降进行趋势预测。该抽水试验指导进行了基坑突涌性评价和实际工况运行控制,为降水运行提供依据,对类似工程的设计、施工及风险控制具有借鉴意义。

地下连续墙成槽施工参数对槽壁稳定的影响研究

以宁波地铁1号线鼓楼站与东门口站地下连续墙成槽施工为背景,通过分析成槽施工参数对连续墙充盈系数的影响,研究软土地层连续墙槽壁稳定的影响因素,并结合对连续墙槽壁的超声波检测记录以及统计连续墙混凝土浇筑过程中混凝土液面的上升速率分析槽壁坍塌的位置。结果表明,成槽速度和混凝土浇筑速度对槽壁稳定性有一定影响;泥浆质量和液面高度符合设计要求时,成槽施工顺序和槽深对槽壁稳定性影响较小;槽壁坍塌主要集中在导墙以下5m范围内及含黏性土粉砂层中。

盾构越江隧道囊状沼气爆炸风险的事故树分析

为保证盾构越江隧道工程顺利实施,利用事故树分析法对其开挖过程中的沼气爆炸风险进行了分析。首先建立了盾构隧道沼气爆炸事故树,并对其进行了定性分析。分析结果表明:沼气爆炸事故树共有81个最小割集,说明有81种途径能够导致沼气发生爆炸,故系统危险度高;有6个最小径集,说明有6种途径能够避免沼气发生爆炸。控制沼气溢出和提前释放沼气是控制沼气爆炸的关键因素。从沼气的释放、隧道通风、火源控制和沼气监测四方面提出了控制措施。

盾构隧道穿越条基框架结构影响研究

以成都地铁1号线穿越某条形基础框架结构为背景,通过有限元数值模拟,选取侧下方穿建筑物和正下方穿建筑物两个不同截面进行计算,分析盾构隧道穿越建筑施工引起的地表沉降、建筑物变形、差异沉降及建筑结构内力。研究表明:盾构穿越施工引起的建筑沉降大于设计要求,侧下方穿越建筑物情况下建筑变形较大。通过采取地面跟踪注浆措施可以有效减小盾构隧道施工引起的建筑沉降,对建筑物起到有效的保护作用。

人造岩石固化掺铀模拟放射性焚烧灰

以天然锆英石、模拟放射性焚烧灰、CaCO3、TiO2、UO2为原料,采用高温固相反应,对人造岩石固化掺铀模拟放射性焚烧灰进行研究。借助XRD、SEM、抗浸出性能测试等分析测试方法,研究固化体的性能。结果表明：在空气气氛下烧结,固化体的晶相为CaZrTi2O7[Ca（Zr,U）Ti2O7]、CaTiSiO5、CaTiO3和CaUO4,一部分U固溶于Ca（Zr,U）Ti2O7中;较多CaZrTi2O7的生成有利于Ca（Zr,U）Ti2O7固溶更多的U;模拟放射性焚烧灰掺量为60%、UO2含量为6.88%的人造岩石固化体,1～35 d铀的归一化浸出率为0.17～2.81μg/（cm^2·d）,42～192 d铀的归一化浸出率为0.09～0.13μg/（cm^2·d）。

考虑拱效应的隧道管棚力学模型与参数分析

为了更好地研究隧道管棚的实际受力状态,根据隧道施工工序和施工影响,将隧道管棚划分为二衬段、初支段、开挖段以及掌子面前方的扰动段和未扰动段等五段,考虑管棚注浆后形成整体管棚拱的拱效应,建立了五段式隧道管棚的Winkler弹性地基梁新模型,推导了五段式隧道管棚模型的挠度和内力计算公式,并与既有工程案例进行对比分析,同时对不同的开挖进尺、管棚直径和加固区弹性模量进行了分析。结果表明:新模型得到的管棚挠度最大值和挠度最大值对应的位置与现场监测结果更为接近,能够解决已有管棚模型因边界条件设置不合理而造成的管棚变形在扰动段的末端出现的上拱现象,更符合管棚实际的变形情况;改变开挖进尺对管棚的挠度影响更大,管棚钢管直径为108 mm和114 mm时,其管棚支护效果相差不大;当Ec(加固区弹性模量)>40.0 Eg(围岩弹性模量)时,开挖进尺和钢管直径对管棚的挠度和弯矩的影响不大,因此,提高加固区的弹性模量是减小管棚挠度和内力最有效的方法。

地铁盾构隧道下穿重力式墩桥施工措施及影响分析

以成都地铁1号线下穿府南河、万福桥工程为背景,通过有限元数值模拟,选取地铁隧道与万福桥1号桥墩沿河道方向横剖面为研究断面,比照分析加固前后盾构穿越的影响规律。研究表明:桥梁向隧道开挖一侧产生变形,其结构水平变形较小,竖向变形较大。采取了超前加固穿越区域土体、增大注浆量、降低河水等施工控制措施,效果明显,土体沉降得到了有效控制。

萍乡市西门片区海绵城市建设水文响应与成本效益分析

海绵城市是当前国家大力推行的城市水问题综合治理理念,目前已从三年试点期转入大规模建设阶段.针对当前海绵城市建设的效果评价问题,为了对海绵城市建设成效进行综合评估,以萍乡市西门片区为例开展了研究.基于SWMM构建了西门片区城市水文模型,将原始情景和海绵情景进行对比,分析海绵城市建设的水文响应和成本效益.结果表明:对于设计面积下的组合海绵措施情景,在2~100a一遇的设计暴雨情景下,西门片区径流峰值减控率为18.34%~14.93%,径流总量减控率为17.91%~14.90%,海绵措施的径流减控率随着设计暴雨重现期的增加而减小.不同海绵措施的“经济-有效性”均随着设计暴雨重现期的增加而减小,其中,下沉式绿地的成本效益值在各不同设计暴雨情景下均最高.研究成果对于丰水地区海绵城市绿色基础设施建设具有参考价值.

渗透-应力耦合作用下灰岩压缩破坏及声发射特性分析

富水隧道围岩体挖掘过程中,复杂的渗透-应力耦合作用经常导致岩体内部结构演化具有不稳定性,进而诱发围岩体的劣化与失稳,这对地下渗流岩体稳定性的研究提出了更高的要求。为研究贵阳下麦西隧道进口区灰岩的宏观力学和声发射特性,利用自主研发的渗透-应力耦合试验装置进行了不同渗透水压下的单轴压缩破坏、声发射和压汞试验,分析了灰岩的应力-应变、峰值强度、特征应力、破裂和声发射特性以及劣化机制等。研究结果表明:随渗透水压力增大,灰岩压密阶段延长而弹性阶段相对缩短,峰值应力为指数衰减;闭合应力和损伤应力均随渗透水压力增加呈线性减小,而随峰值应力增大而增加,表明溶蚀作用增加了灰岩损伤敏感程度;渗透水压力对灰岩破裂形式未造成较大影响,以劈裂破坏为主,且碎块均匀度与渗透水压力、峰值应力均为指数关系;不同渗透水压力下,灰岩声发射振铃计数大致经历了“平静-发展-突增-跌落”过程,水岩作用弱化了灰岩结构稳定性,导致应变能提前释放;渗透水对灰岩具有溶蚀和引裂作用,随渗透水压力增加,单位质量孔隙体积呈指数增加,起裂应力呈线性衰减。研究结果可为地下富水岩体的开挖的稳定性及减防灾分析提供理论基础。