管状填充性椭圆形溶洞的围岩应力弹性解析分析

为分析含管状填充性椭圆溶洞的围岩应力,将实际工况简化为计及椭圆孔洞内压(q)的双向受压无限平面应力问题;以平面弹性复变方法为基础,把z平面椭圆外域保角映射到ξ平面圆外域,利用留数定理推导简化力学模型的2个复势函数φ1(ξ)和ψ1(ξ)的表达式,得到围岩任意一点应力分量(σρ,σφ,τρφ)的解析通式。随后,导出由孔洞内压产生的孔口附加应力场,讨论孔口应力随椭圆形状与围岩侧压系数λ的变化规律。研究结果表明:q产生的附加应力在孔口与x轴、y轴相交处分别有最大值、最小值;圆形孔洞无内压时,孔口应力的最大值随λ的增大而减小,最小值与λ无关。

内压对管状双椭圆洞室围岩应力影响的解析解

以管状双椭圆高水压洞室围岩应力为研究对象,将该问题简化为混合边界的双椭圆孔平面应力计算模型。基于平面弹性复变理论,通过保角映射、Cauchy积分及留数定理等方法,求解了具有单椭圆内压孔的两个平面应力复势函数;采用Schwarz交替算法,推导了具有双椭圆内压孔无限平面内任一点的应力分量表达式。据所得表达式,编制了Matlab计算程序,研究了无限平面含双洞室或双椭圆洞室的4个算例,分析了内压及两孔相对位置对围岩应力的影响。研究结果表明:两洞室均无内压时,水平对称双椭圆洞室的左孔口0°(或右孔口180°)处有最大切向应力;各孔口的最大或最小切向应力均随内压的增大而减小;当两孔中仅一孔含内压时,两孔孔口应力随内压的增大而或增或减,具体视孔壁位置而定。

木钉墙在红粘土基坑支护中的应用

在基坑工程完成后,锚喷支护等临时围护结构都被掩埋在地下,形成地下空间垃圾的同时,影响临近地下空间开发利用。文章尝试用松木钉代替锚杆在浅基坑施工中作为临时支护结构,通过用MIDAS GTS4.0有限元三维模拟计算后,在工程中成功运用,取得不错的经济、社会效果。

悬臂式掘进机在岩溶隧道暗挖施工中的应用研究

以贵阳市轨道交通某区间暗挖岩溶隧道为对象,从悬臂式掘进机的选用背景及目的、施工工艺及方法、优缺点分析及施工优化等方面介绍其在地铁暗挖岩溶隧道中的应用。研究表明,选用悬臂式掘进机可加快施工进度,减少围岩扰动,降低安全风险以及提高开挖质量等,是传统钻爆法施工所无法比拟的。

基于基桩低应变检测基本原理与检测方法的研究

为研究地下车库基桩低应变检测的基本原理与检测方法,采用PDS-PS基桩动测仪、手锤和力棒等设备进行检测,获得反射波波速、完整性类别及反射波波形图等,研究结果表明:低应变反射波法简单易行、操作方便、快速灵活、效率高、耗费少,锤击能量小,属于无损检测;将基桩假定为一维均质弹性杆件模型即L桩长≥D桩径,通过锤击桩顶产生的应力波沿桩身向下传播,遇到桩身缺陷时,会产生反射和投射,通过完整性分析和打印的波形对桩身完整性做出判断;当桩身无缺陷时,Z1=Z2,VR=0,桩身内部不存在反射波,只存在桩底反射波;当桩身存在缺陷时,Z1> Z2,VR与VI同号,即在实测时域曲线上,反射波与入射波同相;当桩身存在扩径等原因而使波阻抗增大时,即Z1<Z2,VR与VI反号,即不在实测实域曲线上,反射波与入射波反相。当桩身存在缺陷时,根据接收到的缺陷反射波与锤击桩顶出发的时间差和声波在基桩内传播速度V来计算基桩内的缺陷位置;在140根基桩中抽取24根基桩进行完整性检测,Ⅰ类桩共有18根,占所测桩数比例为75%;Ⅱ类桩共6根,占所测桩数比例为25%;Ⅲ,Ⅳ类桩共0根;在140根基桩中抽取24根基桩进行检测,其中完整桩共有18根,占所测桩数比例为75%;缩桩共6根,占所测桩数比例为25;扩径桩、离析桩及断桩共0根;从基桩完整性类别和典型桩类别所占比例来看,所检测基桩完整性较好,桩身结构承载力较好,振动反应曲线较为规则,波形清晰、完整、直观。

震区滑坡应急治理技术——以四川省理县林业局后山滑坡为例

依托四川省理县林业局后山滑坡工程,在应急勘查水文、地质等环境的基础上,开展了滑坡体稳定性计算,提出了"裂缝封填+排水沟+抗滑桩+片石挡土墙"的综合治理方案,有效防止了依托工程产生大规模变形。此外,为确保其整体稳定性,对各单项工程进行了优化和细化设计,保障了受威胁区人民的生命财产安全的同时,也为类似滑坡治理工程施工提供技术依据。

钢板桩围堰止水性能试验及其应用研究

受水荷载作用后,钢板桩围堰结构易产生渗水或大变形,导致施工难度增大,甚至引发工程事故.通过开展钢板桩围堰止水性能试验,对比分析了钢板桩在无止水材料、含沥青类材料或含膨胀性止水材料三种情况下的止水效果,结果表明:在透水层厚t=50 cm时,若钢板桩锁扣处无止水材,其换算透水系数为0.1~1 cm/s;若在锁口处涂抹止水材料,钢板桩整体换算透水系数小于1×10^(-6)cm/s,但钢板桩锁口处局部透水量有一定区别.结合某钢板桩围堰工程实际应用,针对钢板桩止水施工中可能遇到的问题,给出并实施了具体措施.

层状地层中矩形隧洞围岩应力及位移

为从理论上探析层状地层中隧洞围岩应力和位移求解问题,基于Покровский当层法理论,将层状地层转化为均质地层,再利用复变函数将坐标平面z上均质地层中矩形隧洞映射为复平面ζ的单位圆。首先,针对浅埋隧洞,阐述计算其应力及位移的方法;其次,针对深埋隧洞,通过求解解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),得出层状地层中深埋矩形隧洞围岩应力,进而获得围岩应变和位移;最后,针对某具体矩形隧洞,借助MATLAB软件求解其解析函数Φ(ζ)和Ψ(ζ),研究围岩侧压力系数、边界力和隧洞高宽比等对隧洞围岩应力的影响。

基于支持向量机的软岩隧道大变形预测模型及应用

为软岩隧道支护设计提供数据支撑及防止大变形导致安全事故,基于对具有小样本、非线性、高维度等特点的实际问题预测具有明显优点的支持向量机理论,构建软岩隧道大变形预测模型,并通过最小二乘法的优化获得最优模型;依据实际隧道工程案例,对不同核函数扩展常数及不同惩罚参数C的预测模型分别和隧道实际变形进行对比分析,获得σ和C的建议值分别为1.0和50。经实际工程检验发现,隧道拱顶、左右拱肩及左右拱腰5个特征点的隧道围岩变形预测结果,与隧道实际变形趋势基本一致,且预测曲线可较好地呈现隧道收敛及持续变形的部位,并根据预测趋势提出主要的变形控制措施。根据预测趋势,对软岩变形提出了早预报、预加固、少扰动、留空间、勤量测的控制措施。

运营隧道原型-模型衬砌应力理论模型及应用

为研究运营隧道原型与模型应力关系,视隧道衬砌为薄板结构,通过复变函数保角代换计算连拱隧道衬砌应力,基于相似理论原理建立原型-模型衬砌应力理论分析模型,结合模型化简、误差分析对其进行优化及合理性验证。研究表明:原型-模型衬砌应力理论表达式相差一个常数,此常数可通过相似条件、围岩物理力学性质及边界条件给出;经保角变换及模型化简,可间接给出复杂连拱隧道三个方向的衬砌应力,后由坐标转换给出θ→0和β→0、θ→π和β→π、θ→π/2和β→π/2等高应力区原型-模型衬砌应力的理论关系;经分析,原型与模型衬砌应力实测值、实测值、理论值均随时间增加,且变化趋势一致,最大误差约为5.02%;经应力反演,理论值与实测值较为接近,可实时掌握隧道衬砌应力大小及变化趋势,为后期运营监测提供理论依据。

水泥基浆材室内试验及其边坡加固应用研究

边坡常伴随崩塌、滑坡和泥石流等灾害,严重危害着工程周围群众的生命财产安全,研究边坡加固意义重大。将注浆液压入破碎边坡内部,通过对软弱岩土体的加固可提高边坡稳定性。通过室内试验,确定了5种水泥基注浆材料的最佳配比、物理力学性能和初凝终凝时间。在推导了注浆压力和注浆扩散半径的公式后,结合溆怀高速边坡加固工程实践,提出并实施了具体注浆加固方案。最后,通过数值模拟和现场检测对注浆加固效果进行了验证。结果表明：注浆改善了土层物理力学性质,提高了土体强度及承载力,水泥黄砂粉煤灰注浆加固切实可行,效果显著。

微差松动爆破法在地铁车站暗挖施工中的应用

减少对周边环境的扰动是城市地铁施工控制的关键工序之一。通常,矿山法是喀斯特地层地铁暗挖施工时较可靠的工法,但需严格控制爆破扰动。基于爆破方式、围岩岩性、周边环境及排渣要求等,选定采用微差松动爆破工艺对贵阳某暗挖地铁车站进行施工。通过对所采用的微差松动爆破工艺进行爆破参数设计,确定了该暗挖地铁车站的围岩单循环钻爆参数,并结合地面质点震动速度验算了爆破震速的影响范围,研究结果可为喀斯特地层地铁隧道或车站施工提供技术参考。

地磁场对铁磁井盖周边应力分布模型研究

为研究地磁场对井盖周边应力分布,将井盖及周围破坏路面视为圆筒形状,基于J-A力磁理论对该模型进行理论解释,再依据单因素试验方法对σγ、L及Bq之间关系进行探究,研究结果表明:(1)地磁场、应力及破坏域L之间存在一定数值关系,且井盖周边应力的分布特性与破坏域L和磁场有关,即σγ、L、Bq;(2)结合应用统计数学思想,给出Bσ=Bq-BL三者间显著性效果检验的单因素法,建立起井盖周边沥青混凝土破坏后井盖产生的力学特征检测模型。从而得出地磁场存在,对铁磁井盖周边路面破坏与磁场的存在有关。

基于深度学习的盾构隧道施工地表沉降预测方法

针对现有盾构隧道施工引发地表沉降预测方法中存在的难以同时挖掘数据之间的非线性特征关系和双向时序信息的问题,通过融合卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆(BiLSTM)与自注意力机制(SA)提出一种基于深度学习的地表最大沉降预测方法(CNN-BiLSTM-SA)。该方法首先利用CNN提取网络输入数据之间的非线性特征关系,利用BiLSTM网络提取输入数据的双向时序信息,然后引入SA机制为CNN提取的特征分配相应的权重,有效捕获时间序列中的关键信息,最后通过全连接层输出最终地表沉降预测结果。以湖南万家丽路电力盾构隧道工程为依托构建地表沉降数据集,并选用ANN、RNN、LSTM、BiLSTM模型开展对比分析。研究结果表明:评估指标CNN-BiLSTM-SA的平均绝对误差(MAE)、均方根(RMSE)、决定系数(R2)、平均绝对百分误差(MAPE)均为最优,具有更好的地表沉降预测性能。

低动应力下岩石分数阶Burgers本构模型

动荷载下岩石变形特性是岩土工程界的常见问题之一。为研究岩石低动应力下变形特性,基于分数阶微积分构建分数阶黏壶,将分数阶黏壶替换Burgers模型中Maxwell常值黏壶,建立了可反映低动应力荷载作用下岩石变形规律的分数阶Burgers模型(Fractional-order Burgers Model,FBM)。将动荷载分解为一个静力荷载和一个平均应力值为0的循环荷载,基于流变力学理论给出了静力作用下基于分数阶Burgers模型的岩石流变本构方程,再根据黏弹性力学理论,考虑岩石损伤、裂隙及塑性变形对动荷载下岩石储能柔量和耗能柔量造成的影响,引入储能和耗能柔量变化量,构建了循环荷载下基于分数阶Burgers模型的岩石动态响应本构方程式,最后将已获得的岩石流变本构方程式与动态响应本构方程式叠加,即得到一种新的岩石本构方程。与已有的试验结果相比,改进Burgers模型可较好地描述低动应力状态下岩石减速、等速2个阶段的变形特征,且模型参数可运用数值方法简便得到。

白山隧道塌方处治技术及其监测结果分析

白山左线隧道施工中,针对塌方发展过程和塌方机理,实施了一套基于"地表排水、围岩注浆、衬砌增强、基底防降"的塌方综合治理方案。文章分析了方案实施后的地表沉降、拱顶下沉、拱腰和边墙水平收敛的位移变化规律,以及初期支护背后水压力、初期支护与围岩的接触应力、锚杆轴力、型钢拱架应力及二次衬砌混凝土应力的发展趋势。结果表明:在软弱围岩地段,拱墙二次衬砌的施作显著改善了初期支护与围岩的接触应力,有效地减小了地表沉降及隧洞周边位移;同时,拱墙二次衬砌能有效地分担锚杆和型钢拱架的的部分荷载,改善仰拱二次衬砌的受力状况;塌方综合治理方案效果较好,保障了该隧道剩余塌方段的安全施工。

雷山县民族村寨建筑元素初探——以治安村、陶尧村为例

以雷山县治安村、陶尧村为例,调查民族村寨建筑,用图纸标记、视频、录音、拍照等形式记录,并整理成册,收集第一手资料,对建筑元素进行了提炼和分类,为民族村寨的改造、修缮提供参考和积极的建议.

伊利诺伊理工学院与贵州大学学生培养方案比较研究——以土木工程专业为例

合理选择培养方案是做好高等教育的重要因素之一,文章从土木工程专业培养目标、课程设置、考核制度及课堂教育差异化对比分析了美国伊利诺伊理工学院与贵州大学土木工程专业培养方案的异同,并得出以下结论:高等教育应以学生为中心,强调学生的综合素质和能力的培养。不仅要关注对学生知识体系的构建、积累和灌输,还要培养学生对知识和权威的质疑、批判精神,以及对知识的拓展和创新的能力。高等教育注重学生个性的发展及自由选择权,学生可根据自己的兴趣与爱好选择专业或转换专业。课程考核应注重学生学习过程表现,最终成绩应根据期中与期末测试成绩、平时作业成绩、平时小测试成绩及课堂表现等综合评价。美国高校课堂自由、随性,强调知识是动态的,教师应在有限的、固定的时间内,让学生既要完成素质教育,又要顺利结业。

不同层理方位影响下板岩各向异性巴西圆盘劈裂试验研究

通过电镜扫描试验,发现板岩具有明显的变余层理构造和板劈理构造,因而可采用巴西圆盘劈裂试验揭示其力学特征。对7种不同层理角度下的圆盘进行劈裂试验,得到圆盘的3种破坏形式:<45°为纯拉伸破坏,=45°～75°为剪切拉伸破坏,>75°为剪切破坏。同时,板岩受内部层理构造的影响,其抗拉强度随值从0°变化到90°而逐渐降低;垂直于各向同性面的弹性模量和泊松比受层理角度影响不大,且前者比各向同性面的弹性模量值略小。

基于RHT模型的层理分布与爆破损伤关联耦合性分析

在层状围岩隧道钻爆施工中,层理往往会影响爆破效果,导致超欠挖、支护结构受力与设计不符、围岩稳定性不可控等不利后果,为此,基于某白云岩隧道掌子面特征及室内试验结果,通过数值模拟手段,利用RHT模型开展层理数量及分布对岩体爆破损伤关联耦合性影响分析。研究结果表明:用“接触”方式模拟层理能较好反映应力波在层理的反射、透射等力学行为特征,在特定条件下,应力波会在层理处形成应力波叠加,使得局部岩体的应力峰值变大,产生拉伸效应并激发裂纹;当冲击荷载超过层理强度阈值时,层理会被破坏而失去反射和透射作用;利用相邻层理间距的差值ΔH与损伤占比Dp作为拟合参数来揭示层理疏密程度与岩体爆破损伤的相关性,得到拟合公式Dp=6.54−0.12ΔH;当炮孔半径为R时,层理与炮孔距离小于18.3R时,层理对岩体爆破损伤演化的影响较小,大于18.3R时,层理对岩体爆破损伤演化的影响较大。