风化砂岩公路隧道渗流-应力耦合数值模拟

以江西省宜春市宜遂高速公路风化砂岩高且隧道工程为例,利用有限元分析软件Midas/GTS三维模拟了高且隧道的施工和开挖过程,将所得结果与现场监测数据进行比较,研究了渗流-应力耦合对隧道稳定性的影响,比较了耦合与非耦合条件下隧道稳定性的变化。结果表明,在渗流-应力作用下,隧道稳定性受到明显影响,渗流主要发生在隧道仰拱和边墙处,各施工阶段断面孔隙水压力在拱底处最大,在拱顶处最小;对比非耦合条件,在耦合条件下隧道拱顶、拱底和水平收敛值均有所增加,孔隙水压力对不同岩性的隧道拱顶沉降有很大影响。

巷道围岩弹塑性解析解及工程应用

基于统一强度理论和非关联流动法则,合理考虑中间主应力、围岩塑性区弹性应变和剪胀特性等影响,建立了巷道围岩弹塑性应力和位移解析解。研究结果表明:中间主应力和围岩剪胀特性对围岩特征曲线和支护压力的影响显著,考虑中间主应力的影响能充分发挥围岩的强度潜能;不考虑塑性区体积变化所得支护压力较小,设计偏危险;巷道支护设计应考虑围岩剪胀特性的重要影响。

高速公路通道软基低强度混凝土桩处理试验研究

在国内首次采用低强度混凝土桩复合地基加固高速公路通道深厚软土地基,解决通道地基处理中的二次开挖、桥头跳车等问题。介绍了在杭宁高速公路通道地基低强度混凝土桩处理中进行的桩土应力、桩土表面沉降、分层沉降、侧向变形等项目的现场测试成果,并以此对路堤荷载作用下低强度混凝土桩复合地基的性状及其处理效果进行分析。

深埋圆形隧道弹塑性位移统一解及其比较分析

基于统一强度理论和非关联线性流动法则,考虑塑性区的真实弹性应变,推导了深埋圆形隧道弹塑性位移统一解。位移统一解合理地考虑了中间主应力效应和围岩剪胀特性的影响,具有广泛的理论意义。经与文献简化位移解析解比较分析知,围岩塑性区的弹性应变对隧道位移影响显著,简化解析解所得结果偏小,简化解析解和文中统一解之间的差异与中间主应力效应和围岩剪胀特性密切相关;考虑中间主应力的影响,能更加充分发挥围岩的强度潜能;隧道支护设计应考虑围岩剪胀特性的重要影响。

路堤荷载下低强度混凝土桩复合地基性状分析

目前在柔性基础下复合地基的设计中仍沿用刚性基础下复合地基的设计理论,因而造成实测值与设计值相差甚远.本文通过某高速公路软土地基处理中进行的现场试验,对路堤柔性基础下低强度混凝土桩复合地基的性状进行了分析研究.测试的项目包括桩土应力、桩土表面沉降、分层沉降、侧向变形等.研究结果表明:在柔性基础下这种复合地基可发挥桩间土的承载能力,其桩土应力比的变化趋势为先减小后增大;另外,实测的沉降量比按刚性基础下复合地基理论计算的沉降量要大.

底角锚杆抗剪特性研究

现场工程试验表明在巷道底板基角部位以某种角度打入底角锚杆可有效控制巷道底板变形。针对不同类型锚杆进行剪切实验,结果表明,无缝锚杆的抗剪性能要高于管缝锚杆的抗剪性能;锚杆内填充不同材料后对抗剪性能影响较大;加筋后能大幅提高锚杆抗剪性能,注浆次之,空心锚杆最小;锚杆加钢筋后,不仅能提高杆体本身的强度,同时在受剪过程中出现的荷载双峰特性能使锚杆具备二次承载特性,并具备较大的变形范围。结果为研究底角锚杆的力学特性、防治底臌作用机理和参数优化设计提供了实验依据。

边坡变形破坏预测的混沌与分形研究

运用非线性科学理论和方法，对边坡变形破坏预测方法进行了研究，得出了反映边坡系统动态特性的关联维数Ｄ２ 和Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ 熵Ｋ２ 的计算公式．实例分析表明，滑坡变形失稳过程具有混沌和分维特性，可以用分形理论来研究滑坡预测问题．

土质心墙坝水力劈裂影响因素的研究

分析研究了心墙与坝壳的泊松比、弹性模量以及心墙倾斜度等因素对心墙水力劈裂的影响 .研究结果表明 ,心墙泊松比对心墙水力劈裂影响较大 ,提高心墙与坝壳泊松比都有利于心墙防止水力劈裂 .另外 ,坝壳与心墙的弹性模量比愈大 ,心墙愈易产生水力劈裂 ,斜心墙比直心墙更利于防止水力劈裂 .

基于统一强度理论和稳定蠕变准则的软岩巷道最优支护

巷道最优支护可以实现新奥法安全经济的最佳支护状态,根据软岩流变控制原则和统一强度理论,合理考虑中间主应力与强度准则选取的影响,推导两种稳定蠕变准则下巷道最优支护力和围岩允许最大位移的理论解答,给出公式适用条件、应用步骤,并进行两个工程实例验证,分析中间主应力、岩石长期强度及围岩抗剪强度参数等对巷道最优支护力与围岩允许最大位移的影响规律。结果表明:本文理论解答可退化为文献已有结果,具有较好的可比性;所得公式表达简洁,参数易于确定,具有良好的工程应用前景;两种稳定蠕变准则的巷道最优支护参数的变化规律一致且整体差异较小,但应力偏张量第三不变量准则相应解答的适用范围更广;中间主应力效应和强度准则选取对巷道最优支护参数的影响显著,Mohr-Coulomb准则的结果过于保守,难以发挥围岩的强度潜力;岩石长期强度是巷道最优支护设计的关键参数,围岩黏聚力相比内摩擦角对巷道最优支护参数的影响更为明显,应充分考虑岩石强度参数的变异性。所得结果可为软岩巷道的最优支护设计与施工提供理论指导和建议。

分形在边坡预测中的应用

本文应用分形几何理论研究了边坡的演化特征和预测方法，寻求了反映边坡系统动态特性的关联维。通过实例计算和分析，表明边坡变形失稳过程具有很好的分维特性，分形分维方法为边坡预测研究提供了新的途径。

岩石三轴压缩声发射测试装置改进及其信号分析

为了获取圆柱状岩石样品在三轴压缩过程中的声发射活动特征,克服常规压力室加载结构和岩样外形对声发射传感器安装的限制,对岩石三轴压力室底盘进行结构改造。采用新结构的底盘能够较为全面地采集石灰岩三轴压缩变形中完整的声发射信号。借助Matlab软件自备的时频分析方法进行声发射参数特征及声发射频谱及时频变换分析。从得到的频谱分布点图与时频变换三维图可以看出>230 kHz的中低频段幅值较大,而>230 kHz的高频段幅值较低;在中低频段有相对集中的主频,约175～190 kHz及75～90 kHz。频谱分析结果表明,加载初期的声发射信号低频低幅值成分较多,而在破坏前高频(低幅值)和低频(高幅值)的幅值都有所增加。

考虑开挖面空间效应的隧道支护设计新方法

隧道开挖面的空间效应对选择合理的支护时机十分重要。本文利用位移释放系数来确定隧道前期变形,提出了考虑开挖面空间效应的隧道支护设计新方法,给出了其具体应用步骤,并得出因素影响特性。研究结果表明:中间主应力、围岩剪胀特性及不同施作距离对支护的起始作用位置及围岩稳定变形均有显著影响,但支护压力间的差异却相对较小,因而隧道支护设计既要依据支护压力,还要保证对围岩变形的有效限制作用。

姚桥矿深部软岩巷道底臌控制对策研究

大屯矿区姚桥煤矿进入深部开采后,出现各类非线性力学破坏现象,严重影响巷道的正常使用。其中7009溜子道围岩由于受到动、静荷载扰动,地应力场,以及在原不耦合支护作用下,巷道底板变形严重。从巷道围岩力学性质、矿物成分组成以及原支护形式的特征出发,分析了导致巷道底臌的主要因素并进行底臌机理的研究。结合有限差分法三维数值模拟优化支护设计参数,并使用锚索加固顶板,以减轻对底板的应力集中;采用45°和60°底角锚杆切断底部剪切滑移线。通过工程实践表明,巷道底臌得到了有效控制。

考虑衬砌屈服的深埋水工隧洞应力解析解

采用统一强度理论,根据不同工况下不同的应力状态,正确选择第1主应力,推导考虑衬砌屈服的深埋水工隧洞应力解析解。当选取不同的统一强度理论参数b时,可得到一系列有序的应力场公式、临界压力公式和塑性区半径与内水压力的关系,能适用于更多的材料和结构。通过工程算例,比较本文方法与传统方法的不同,说明考虑第1主应力的变化是正确的,更符合工程实际,并得出统一强度理论参数对衬砌和围岩应力的影响特性,最后根据临界压力给出了公式的适用条件。该结果为水工隧洞的弹塑性应力分析提供理论依据,对工程设计有一定的参考价值。

深部巷道破坏过程相似模拟实验研究

地质力学模型实验是根据一定的相似原理对特定工程地质问题进行缩尺研究的一种方法,其研究的对象主要是岩体,如何有效模拟岩体的结构性特征和产状是地质力学模型实验设计中需要考虑的一个重要方面。此外,物理模型实验还存在周期长、费用高、材料不可重复利用等不足。为此,结合中国深部煤岩的赋存特点,利用自行研制的YDM-C型岩体工程与地质灾害模拟实验装置,提出了物理有限单元板模拟岩体产状及结构性特征的新方法,并可通过回收上一次实验中尚未破坏的物理有限单元板,留待下次实验继续使用来缩短实验周期,降低实验成本。实验结果表明:YDM-C系统能较好地满足模型边界的相似条件;使用板状结构单元可以很好地模拟岩体产状;所构建的物理模型能够很好地满足实际工程地质状况;再现了实际工程中的破坏现象和过程。

两向不等压圆形隧道塑性统一解及其应用

针对两向不等压作用下的圆形隧道,综合考虑地应力分布、中间主应力效应和围岩剪胀特性,基于统一强度理论和非关联流动法则建立了理想弹塑性围岩的各种塑性统一解,包括塑性区应力、塑性区位移、塑性区半径和围岩特征曲线,继而对所得解答进行讨论与应用。研究结果表明:所得塑性统一解为系列化的有序解答,合理反映了3种因素影响且表达简洁,具有一定理论意义和良好工程应用前景;两向不等压与中间主应力显著影响围岩塑性区范围、洞壁位移和特征曲线,不同方位角处应构筑不同承载性能的支护或选择不同支护施作时机;洞壁位移和围岩稳定变形随剪胀系数的增加而增大。

应用型土木工程专业实验教学体系的探索与构建

应用型人才培养是高等教育发展的必然,实验教学是高等教育应用型人才培养的重要环节。该文论述了应用型土木工程专业实验教学的重要性及目前教学中存在的主要问题。对照《专业规范》,通过对兄弟院校的调研分析,提出了应用型土木工程专业实验教学体系的基本框架。

高层建筑物地基工程勘察实例分析

本文以徐州市华电大厦地基的岩土工程勘察为研究实例 ,论述了高层建筑地基岩土工程勘察所需进行的技术工作方法 ,通过对该建筑物地基土各土层的物理力学性质的现场原位测试和室内土工试验结果的分析 ,根据规范计算法和应用静力触探资料法 ,探讨了本工程实例正确选择桩尖持力层及桩型的问题。本工程实例的研究与分析 。

坝基析出物分析中的几个问题

大坝坝基排水孔口出现的胶状析出物，主要是坝基环境下水—岩石、水—混凝土间相互作用的结果，析出物中硅、铝成分含量丰富或含有丙凝凝胶时，它是评价坝基软岩和丙凝帷幕性状变化的重要依据。

马芜高速公路软土地基处理方案分析

在软土地基上修建高速公路,其地基处理方案的优劣或正确与否,直接关系工程的质量与效益。介绍了马芜高速公路软土地基的处理方案,根据工程的实际情况和地质条件,对设计采用的处理方案进行了分析讨论,在此基础上提出改进意见和建议。