考虑剪切的常规态近场动力学模型及岩体裂隙扩展演化规律研究

岩体中复杂的裂隙结构严重影响了工程岩体的稳定性及破坏形态,开展其对裂隙岩体损伤破坏模式影响的研究具有重要的理论意义和工程价值。本文基于常规态型近场动力学(OSB-PD)理论构建了考虑剪切变形的改进型OSB-PD模型,并基于构建的考虑剪切变形的OSB-PD模型开展了裂隙岩体在单轴压缩条件下的裂纹扩展演化规律研究;提出了一种新的岩石非均质性模拟方法,重点研究了岩石的非均质性对不同预制裂隙角度下岩石裂纹扩展行为的影响。结果表明,预制裂隙角度对于含裂隙岩石裂纹扩展具有较大影响,且岩石的非均质性将大幅度地提升裂纹扩展速度。

地下工程流–固耦合试验新技术及其在充填型岩溶管道突水模型试验中的应用

在地质力学模型试验技术的基础上,根据大型交通、水利水电及矿山工程的需要,开展大比尺流–固耦合模型试验技术研究,包括新型流–固耦合相似材料、三维可视化固液耦合试验系统以及多物理场信息监测分析技术。提出了流–固耦合相似材料的配制原则,选择了多种性能耦合较小的调节剂,实现了强度、渗透性、重度等指标的独立调节,大大提高了材料的相似度,保证材料能够在水长期作用下保持稳定的性质,很好地模拟中、低强度的岩体、破碎带及充填物。三维可视化固液耦合试验系统具备了自动化静力加载和数字化水压加载功能,实现了复杂地质条件下有压水体与相似材料的大面积直接作用,为流—固耦合条件下渗流和突涌水过程的模拟提供了可视化的试验场所。光纤技术、电阻元件柔性防水技术和自动化数据采集分析系统,实现了水环境下模型体内部渗压、应变和位移的精确采集和分析。最后,依托湖北省保康至宜昌高速公路尚家湾隧道,开展了充填型岩溶管道失稳突水的大比尺三维模型试验研究,真实再现了工程中的突涌水过程,揭示了充填型岩溶管道突水的灾变特征。流–固耦合试验新技术得到成功应用,为试验的顺利进行提供了技术保证。

隧道洞口段危岩崩塌落石冲击风险评价研究

研究目的:西南山区隧道进出口段往往位于沟谷,地形切割强烈,洞口仰坡易发生崩塌落石灾害。为评价落石灾害风险,本文建立新的隧道洞口段危岩落石风险的综合评估流程以及多指标综合评估模型,克服以往确定指标权重时人为因素影响较大的缺陷,为今后隧道洞口坡段落石灾害治理决策、落石计算和防治工程等设定风险等级提供依据。研究结论:(1)将可拓学理论引入隧道洞口危岩落石风险评估中,建立了隧道洞口危岩落石风险的可拓综合评估流程,构建了落石风险的多指标可拓综合评估模型;(2)对定性指标做定量化处理并对评价指标进行归一化处理,使得评估指标具有可比性,并提出用简单关联函数确定各指标权重;(3)构建了隧道洞口危岩落石风险分级的物元可拓模型,将落石风险等级定为极低风险(Ⅰ)、低风险(Ⅱ)、中等风险(Ⅲ)、高风险(Ⅳ)与极高风险(Ⅴ)五类,通过工程实例验证并利用层次分析-模糊数学综合评价法进行对比,验证了该评价模型的评估结果是合理的、可行的;(4)本研究结果可为落石风险评估提供一种新的思路。

英语非母语国家的硕士研究生英文科技论文写作能力培养研究

为了更好地认识英语非母语国家工科硕士研究生英文科技论文写作现状,提高英文科技论文写作能力,文章通过网络调查问卷的方法,对我国12所高校在读硕士研究生的英文水平、英文文献阅读情况、英文科技论文撰写现状进行了调研。在此基础上,从学校层面提出了因材施教、以读促写、学以致用的英文科技论文写作能力培养的建议,从硕士研究生个人层面提出了文献筛选、文献阅读方法以及归纳总结方面的建议。文章对工科硕士研究生英文论文写作的提升有一定的借鉴作用。

岩溶隧道承压隐伏溶洞突水模型试验与数值分析

为研究不同充填水压条件下隐伏溶洞对隧道围岩稳定性的影响,进而揭示溶洞突水致灾机理,利用自主研发的大型三维流固耦合模型试验系统,针对强充填滞后型溶洞突水孕灾模式开展了试验研究,揭示了承压溶洞突水过程位移、应力及渗压的变化规律,综合模型试验与数值计算各自的优势,开展了不同充填水压下（0.4-1.1 MPa）隧道开挖过程流固耦合数值模拟,对模型试验结果进行补充验证。研究结果表明：溶洞影响范围主要集中于一倍洞径范围内,受溶洞影响普通围岩的应力水平及应力释放量均高于隔水岩体,孔隙水压力消散速度较大,位移变化相对平稳;在隧道开挖阶段,随着溶洞充填水压增大,隔水岩体应力释放率越低,渗透压力整体升高,上升梯度逐渐减小,当溶洞水压高于0.8 MPa时,位移出现明显异常;模型试验水压加载阶段真实再现了隔水岩体破裂突涌水过程,研究结果对于岩溶隧道施工过程突水灾害防控具有指导意义。

隧道衬砌渗漏水病害模型试验系统的研制及应用

随着我国隧道通车里程与运营时间的不断增长,越来越多的隧道进入病害高发期,地下水是导致隧道病害最为严重的因素之一,容易诱发衬砌发生渗漏水等病害,为研究隧道衬砌渗漏水病害发生机制,研制了三维地质力学模型试验系统,开展了不同埋深条件下隧道衬砌渗漏水病害模型试验研究。该系统由可拓展模型试验台架、地应力模拟加载装置、地下水模拟加载装置、多场信息实时监测装置和衬砌渗漏水实时量测装置等组成,利用油压千斤顶和多功能加载水泵,采用分级加载方式可对隧道不同埋深进行模拟。将该系统应用于隧道衬砌渗漏水病害模型试验研究,通过对渗漏水量、渗压和位移等信息进行分析,揭示了不同埋深条件下穿越交叉断层隧道衬砌渗漏水病害的演化规律,并对堵排结合治理方案进行了初步研究,验证了排水对降低衬砌渗漏水量的积极作用,试验结果与运营期开元隧道衬砌渗漏水病害工程实例吻合良好,证明该系统稳定可靠,其研究方法及结果可为相关工程提供一定的参考。

淤泥质软土基坑搅拌桩与土钉复合支护结构受力与变形特性

基坑支护对于结构的受力和位移的控制问题一直在设计施工过程中占据重要地位,尤其在软土地质条件下,因为软土自身具有较差的稳定性以及具有流变性等特性。针对淤泥质地质土层基坑的开挖支护结构问题,探讨了搅拌桩复合土钉支护体系在淤泥质地质土层的应用;使用FLAC3D的有限差分程序,结合正交试验方法来探讨影响基坑变形与稳定性的不同因素,同时基于某在淤泥质土地质条件下的基坑施工现场的实际监测结果,深入分析这一支护结构的敏感程度、变形特点与稳定特性,从而来探讨不同干扰因素取值条件下基坑在特定支护情形下的受力特点、变形规律、以及稳定特性。结果表明:搅拌桩和土钉复合支护对基坑以外支护影响较小,且搅拌桩和土钉复合支护轴力呈现两头大,中心小趋势,土钉倾角为30°支护效果最佳。该种支护体系施工工艺简单,并且技术操作相对简单、造价低,具有较高的实践应用价值。

基于可拓理论和层次分析法的洞口仰坡稳定性评价

洞口仰坡是一种特殊而又普遍存在的边坡,其稳定性一直是岩土工程研究的重要内容。基于物元可拓理论和层次分析法,考虑了边坡稳定性的主要影响因素,建立了洞口仰坡稳定性的物元理论模型,对边坡稳定性评价结果进行了可靠性分析。以某隧道洞口仰坡工程为实例进行了稳定性评价,预测的结果与实际检测结果一致。研究结果对类似的工程具有一定的参考价值。

基于数码图像的掌子面岩体结构量化表征方法及工程应用

以隧道掌子面立体数码摄像为基础,针对隧道开挖、支护两道工序,构建隧道掌子面岩体结构量化表征体系,实现隧道轴向岩体结构及径向岩体结构表征的有效整合。针对具体工程,基于控制点测量、掌子面图像对采集、结构面提取、CAD模型再现四道工序,提出了基于数码摄像的二维掌子面裂隙模型构建方法。以测线法为手段,考虑多条测线的全断面布设方法,以单测线RBI指标为基础,以玫瑰花方位角表征测线位置、玫瑰花半径表征对应方位岩体结构RBI量化值,建立了隧道掌子面岩体结构玫瑰花表征体系,实现了隧道径向岩体结构差异性可视化分析。同时,提出了掌子面结岩体结构综合量化指标(Z-RBI),建立了岩体结构六色分类方法,实现了掌子面岩体结构量化及结构类型划分的可视化集成。最后,采用数理方法,以序列掌子面Z-RBI值为基础,初步构建了隧道轴向岩体完整性预测方法,并进行了工程验证。

隧道危石识别及防控研究现状与发展趋势

隧道危石垮塌防控是隧道安全建设面临的重大理论与技术难题,针对危石垮塌机理复杂且缺乏有效的探测技术及方法,难以对其实现有效防控的问题,在系统整理国内外研究资料的基础上,从隧道危石地质调查、危石识别理论、危石监测及控制方法3个方面总结了隧道危石识别与防控的研究现状。在隧道危石地质调查方面,数字罗盘接触测量、近景摄影测量、激光扫描已成为支撑隧道危石地质调查发展的三驾马车,初步形成了基于结构面网络模拟的三维岩体结构信息集成分析方法;在隧道危石识别方面,危石静态及动态识别理论研究取得长远发展,初步形成了静-动结合的隧道危石稳定性判识方法;在隧道危石监测及控制方面,虽然做了一些工作,但尚未形成有效的隧道危石监测及控制技术方法。随后结合笔者团队正在开展的研究工作,系统阐述了现有隧道危石防控理论及技术的不足,并对隧道危石防控对策进行了相关探讨,认为隧道危石防控的研究重点和趋势有以下3点:物-钻-表三位一体的岩体结构探测方法;岩体结构模型跨尺度联合重构方法;隧道危石"点-域"同步监测及靶向控制技术。研究结果可为广大研究者和应用者提供了一个探讨的基本框架,并为本领域研究提供了一定的参考。

盾构下穿河道地层沉降分析与支护力优化确定方法——以济南地铁4号线下穿刘公河为例

随着我国地铁的大力建设,施工中难免会面临下穿建筑物、桩基、管线、河流等情况的出现,因此对盾构施工的参数要求越来越高,施工难度逐渐增加。以济南轨道交通4号线邢村站至唐冶南站区间盾构施工为工程背景,利用ABAQUS有限元软件构建三维数值计算模型,对下穿河道高差过程中的不同开挖面支护力设定以及沉降位移变化进行研究。研究结果表明:全覆土理论下计算所得开挖面支护力对地表及河道的沉降控制效果最好;在不同支护力下,地层水平位移最大值均出现在隧道开挖面附近;隧道中心线上方的地层分层沉降量随着埋深的增加而增大。研究结论在盾构下穿高差地层的工程实际中具有指导意义。

隧道裂隙岩体结构信息解译与危石垮塌空间展布规律研究

裂隙岩体地下工程不同于有着比较明确数学模型的结构工程,作为一种非均质、非连续性介质,其最为凸显的特性即是岩体结构的不确定性,尤其是与开挖历程有密切关联的裂隙岩体隧道工程,所建数学模型分析结果均与工程实际出入较大。为此,充分考虑岩体裂隙的几何形态与展布特征,基于岩体智能分析多元解译系统实现岩体结构信息的自适应提取,耦合超前地质预报实现了断层影响区隧道裂隙网络模型多尺度精细构建;基于3DEC优化模型,开展隧道遭遇断层条件下其影响区内块体垮塌空间展布规律研究,对不同开挖循环内垮塌块体的形状、体积、数量等进行系统分析与数理统计;同时针对不同连通率、DFN密度与节理间距等敏感地质参数,通过108组仿真模拟,揭示不同岩体裂隙组合条件下隧道危石群的空间形态演化规律与响应特征。研究结果为裂隙岩体区域隧道及地下工程修建过程中危石垮塌灾害预测、临灾判识与防控治理提供了科学依据,具有重要理论意义和工程应用价值。