考虑地层变异性的新建隧道下穿引起既有盾构隧道纵向变形的随机分析方法

沿盾构隧道纵向的地层变异不可避免,现有对于新建隧道引起既有盾构隧道纵向变形计算的解析模型大多将隧道下卧土体视为均质地基,忽略了地层变异性。本文针对新建隧道施工引发的既有盾构隧道纵向变形问题,构建考虑地层变异性的盾构隧道纵向力学解析模型,基于随机场理论,结合蒙特卡罗模拟策略提出隧道下穿引起既有盾构隧道纵向变形的随机分析方法。依托1个工程案例,基于所建立的盾构隧道纵向变形随机分析方法,开展新建隧道下穿施工影响下既有盾构隧道纵向变形随机分析,并与实测结果进行对比。最后,分析地层刚度变异系数和水平波动距离对既有盾构隧道纵向变形的影响规律。研究结果表明:地层变异性对盾构隧道纵向变形的影响不可忽略;地层刚度变异系数对既有隧道纵向位移均值和离散程度影响较敏感,地层刚度变异系数对可靠度指标的影响较显著。

考虑两端实际约束的隧道施工诱发邻近桩基响应解析解

隧道施工不可避免地会对邻近桩基产生影响,对既有桩基响应进行分析时大多将桩顶和桩端假定为自由或固定边界,这与桩基实际约束条件不符。为反映桩基两端的实际约束状态,并考虑桩基剪切效应,将桩基简化为Vlasov地基中具有广义弹性约束的Timoshenko梁,建立隧道−土体−桩基简化计算模型。基于弹性地基梁理论,采用两阶段法推导邻近隧道施工时任意边界约束条件下桩身横向附加变形和内力的解析解。通过本文解析解与边界元和有限元数值解进行对比,验证解析模型的可靠性。最后,给出桩基两端实际约束的简化计算方法,并进一步分析桩顶及桩端约束条件对桩基横向变形和内力的影响规律。研究结果表明:桩顶转动弹簧刚度K_(θ0)对桩顶横向变形的影响较小;当1×10^(4)<K_(t0)<1×10^(6) kN/m时,桩顶横向变形随桩顶水平弹簧刚度K_(t0)的变化最显著;当K_(t0)<1×10^(3) kN/m且K_(θ0)<1×10^(3) kN·m/rad时,桩顶近似为自由端;当K_(t0)>1×10^(7) kN/m且K_(θ0)>1×10^(7) kN·m/rad时,可按桩顶固定简化计算;当桩端水平弹簧刚度K_(tn)<1×10^(3) kN/m时,可按桩端自由简化计算;当K_(tn)>1×108 kN/m时,可按桩端固定简化计算。采用本文方法可较准确地预测隧道施工影响下邻近桩基的响应特性,对于现场施工具有重要指导意义。

非均质地基中盾构隧道的纵向变形分析

盾构隧道沿纵向将不可避免地穿越多种地层,地基的非均质性和非连续性是广泛存在的。针对非均质地基中盾构隧道的纵向变形问题,将盾构隧道视为非均质Winkler地基中的Euler-Bernoulli梁,建立非均匀地基中盾构隧道纵向力学性能分析的非均质Winkler地基-EB梁模型,基于中心差分原理,推导得到解析模型控制方程的显式有限差分解。通过与既有研究成果的对比,验证解析模型的可靠性。而后,基于所建立的解析模型系统分析2类典型非均质地基条件下地基变异性对盾构隧道纵向变形和内力的影响,进一步讨论软硬地层渐变时隧道的纵向力学特性。研究结果表明:不同地基条件下所推导的有限差分解与既有有限元结果较为吻合,证明所建立的解析模型及其解答是准确可靠的;相邻地基刚度的差异会显著影响盾构隧道的纵向变形和内力,软硬地层交界面处隧道变形和内力会产生明显变化,且隧道剪力在此达到最大值,易产生环间错台等病害;对于软硬突变地层,隧道最大差异沉降随软弱地基刚度的减小线性增大,而最大弯矩和剪力的变化呈现出一定的非线性;对于含软弱层的软硬交替地层,软弱层相对刚度和相对长度均会显著影响隧道的纵向变形和内力,隧道最大差异沉降和最大弯矩及剪力随软弱层相对刚度和相对长度的变化具有明显的非线性特性;相比于软硬地层的突变,地层的渐变使得隧道剪力显著减小,有利于改善盾构隧道的纵向力学性能。

南昌典型地层土压平衡盾构掘进参数演化规律及地层可掘性分析

为评价土压平衡盾构在南昌典型地层施工时的掘进效能,依托南昌地铁3号线绳金塔站—六眼井站区间盾构隧道工程,基于土压平衡盾构在全断面砾砂、全断面中风化泥质粉砂岩和砂-岩复合地层掘进时的施工记录数据,分析土压平衡盾构主要掘进参数在这3种典型地层中的演化规律,并引入贯入度、场切入指数和掘进比能等地层可掘性指标建立主要掘进参数间的相关关系,进一步基于此开展这3种典型地层的可掘性评价。研究结果表明:1)盾构在全断面砂层和全断面岩层掘进时主要掘进参数相对稳定,而在砂-岩复合地层掘进时总推力和刀盘转速明显增长;2)盾构由复合地层向全断面岩层掘进时,刀盘转矩逐渐减小,且在全断面岩层内刀盘转矩和总推力具有良好的线性正相关性;3)盾构由全断面砂层向全断面岩层掘进时,贯入度逐渐减小且其振荡性显著减小,场切入指数在复合地层和全断面岩层内具有相似的分布特征,但变化趋势相反,3种地层的掘进比能基本相近;4)在砾砂层和复合地层内,场切入指数与贯入度间存在显著的相关性,但在全断面岩层内相关性较弱;5)砾砂层的贯入度最大且场切入指数和掘进比能最小,表明土压平衡盾构在该地层掘进效能最优;6)整体上,相比于砂-岩复合地层,全断面砾砂和全断面中风化泥质粉砂岩地层的可掘性更好。

考虑横向性能的盾构隧道纵向非线性等效抗弯刚度计算模型

纵向等效抗弯刚度是采用等效连续化模型进行盾构隧道纵向结构分析的关键参数,其在纵向轴力和弯矩耦合作用下具有明显的非线性特征。在既有盾构隧道非线性抗弯刚度理论的基础上,考虑盾构隧道的横向变形特征,建立考虑盾构隧道横向性能的纵向非线性等效抗弯刚度计算模型,基于椭圆积分严格推导纵向轴力和弯矩耦合作用下盾构隧道在环缝完全闭合、半张开和完全张开3种变形模式下的纵向等效抗弯刚度,并根据中性轴位置方程得到各弯曲模式的临界轴力和弯矩判据,通过与既有解析模型计算结果、模型试验数据和数值计算结果的对比验证了所提出的模型的可靠性。采用该模型开展了纵向轴力和弯矩耦合作用下盾构隧道横向性能对其纵向刚度的影响分析,讨论了理论模型构建时非严格椭圆积分推导的计算误差,并基于该模型提出了附加荷载作用下盾构隧道横纵向变形的耦合分析方法。研究结果表明:该模型的解析推导是准确可靠的;盾构隧道的纵向等效抗弯刚度与其横向刚度密切相关,且为正相关;在压弯状态下盾构隧道纵向等效抗弯刚度随横向刚度的增大而得到明显提升。提出的模型构建了轴力和弯矩耦合作用下盾构隧道横、纵向刚度的匹配性,为盾构隧道横、纵向结构耦合分析搭建了桥梁。

大直径泥水盾构始发钢筋混凝土反力架设计及现场监测

泥水平衡盾构穿越软弱地层时,盾构安全始发至关重要,是盾构法施工的重难点问题之一。本文依托武汉市轨道交通12号线凌吴村站~国博中心南站区间越江隧道,介绍了大直径泥水平衡盾构始发钢筋混凝土反力架的结构设计及施工步序,并采用ABAQUS有限元软件验证了结构的合理性。现场监测结果表明,反力墙变形随时间基本呈现先增大后减小的变化趋势,最大变形为4.1mm;反力架底部沿水平方向位移较大,最大位移为3mm;反力架右侧竖向位移普遍大于左侧竖向位移,右侧腰部发生最大竖向位移4mm。现场应用效果表明,该反力架能够较好满足始发时盾构机稳定推进的要求,可为类似工程盾构始发反力架的设计提供参考和指导。

回收轮胎聚合物纤维混凝土高温损伤超声特性研究

为了研究回收轮胎聚合物纤维(RTPF)和高温作用对混凝土损伤超声特性的影响,对不同温度(20℃、105℃、250℃、400℃、600℃)作用后不同掺量(0 kg/m^(3)、0.6 kg/m^(3)、1.2 kg/m^(3)、2.4 kg/m^(3)、4.8 kg/m^(3))的RTPF混凝土试件进行超声检测,分析超声波通过混凝土试件的声速、波形、频谱及其能量分布的变化规律。结果表明:高温作用后混凝土中超声波声速降低,波形发生畸变,主频幅值降低,超声波能量向低频段聚集;RTPF混凝土抗压强度的变化趋势和超声特性反映的混凝土损伤演化趋势相同;温度达到RTPF熔点后,掺量为1.2 kg/m^(3)的RTPF混凝土的抗压强度最大,声速最大,低频段的超声波能量占比最小;SEM测试表明高温后RTPF发生软化和熔化,提高了混凝土的透气能力,减小了孔隙蒸气压力,减小了混凝土高温爆裂损伤。研究成果可为RTPF混凝土高温损伤机理研究提供参考。

肝硬化腹水的中医治疗思路探讨

我国古代并无肝硬化腹水之说,其属于中医"鼓胀"范畴,是"风""痨""臌""膈"四大难证之一。鼓胀病因胶着难除,病情缠绵难愈,被认为是医学上的难治性疾病。从鼓胀的病名、病因病机、治则治法三个方面详细探讨,并附典型医案予以分析,以期对肝硬化腹水的中医治疗提供思路,供同仁借鉴。