地下衬砌洞室群在平面P波多角度入射下的动应力

采用波函数展开法,给出了半空间中衬砌洞室群在平面P波多角度入射下动应力集中问题的一个级数解析解,在满足一定的精度要求下,对无穷级数进行了截断数值计算。衬砌分为刚性衬砌、无衬砌、柔性衬砌3种。计算结果表明:不同的入射角度对动应力集中系数具有重要的影响;洞室间距对动应力集中系数也有重要影响,当洞室之间距离较近时,洞室之间的相互作用对地下洞室群的动应力集中具有显著的放大作用,动应力集中系数可能达到单个洞室的2倍以上;衬砌刚度对动应力集中问题也具有显著的影响,其中,刚性衬砌的动应力集中系数最大,无衬砌次之,柔性衬砌最小。

地下衬砌的变几何应力分析

根据地下衬砌边砌筑边受载的特点，针对空间轴对称的衬砌结构和荷载的情形，给出了变几何应力的解析解。文中讨论了采用Ｆｏｕｒｉｅｒ级数和Ｆｏｕｒｉｅｒ－Ｂｅｓｓｅｌ级数展开的方法求解在任意轴对称荷载作用下有限长空心圆柱问题的过程和步骤。最后，将地下衬砌的变几何与不变几何的应力分析结果作了比较。

地下衬砌洞室群在平面SV波入射下的动应力分析

采用波函数展开法给出了半空间中衬砌洞室群在平面SV波入射下动应力集中问题的一个级数解析解,在满足一定的精度要求下,对无穷级数进行截断数值计算,衬砌分为刚性衬砌、无衬砌、柔性衬砌三种,计算结果表明:洞室间距对动应力集中系数具有重要影响,当洞室之间距离较近时,洞室之间的相互作用对地下洞室群的动应力集中具有显著的放大作用,动应力集中系数可能达到单个洞室的2倍以上;衬砌刚度对动应力集中问题也具有显著的影响,其中,刚性衬砌的动应力集中系数最大,无衬砌次之,柔性衬砌最小;随着入射波频率的增大,动应力集中系数的空间分布逐渐趋于复杂化.

柱面SH波在地下圆形衬砌洞室周围散射解析解

采用波函数展开法给出了半空间中柱面SH波在圆形衬砌洞室周围散射的解析解,并对解答的精度进行了分析。通过数值算例分析了入射频率、波源与洞室的距离、洞室埋深、衬砌刚度等对洞室衬砌动应力集中因子的影响。研究表明,柱面波在地下衬砌洞室周围的散射与平面波情况有着显著的差别,衬砌动应力集中因子和波源与洞室的距离密切相关;柱面波在全空间衬砌洞室周围的散射与半空间情况有着显著的差别,半空间地表对动应力集中因子有着重要影响。

地下圆形衬砌隧道对沿线地震动的影响(II):数值结果

利用地下圆形衬砌隧道对入射平面P波和SV波散射级数解答,定量分析了入射波长、入射角度、隧道直径、衬砌刚度等因素对沿线地表位移放大作用的影响。计算结果表明,当入射频率较低时,地下隧道的存在对地表位移幅值影响不大;而当入射频率较高时,地表位移幅值可以达到无隧道情况的4.5倍以上;衬砌情况下地表位移幅值可以高出非衬砌情况的87.8%。建议在地铁的规划设计中考虑地下隧道的建设对隧道沿线设计地震动的影响。

地下圆形衬砌隧道对沿线地震动的影响(I):级数解

利用波函数展开法,给出了地下圆形衬砌隧道对入射平面P波和SV波散射问题的一个级数解答,当衬砌与半空间介质相同时,该解答退化为文献中的无衬砌隧道的解答。级数解答为进一步定量研究隧道对入射平面P波和SV波的放大作用以及入射波长、入射角度、隧道直径和衬砌刚度等参数对隧道沿线地震动的影响奠定了理论基础。

不衬砌地下洞室在能源储存中的作用与问题

能源的地下储存是关系到国家经济发展和安全的战略措施之一,对我国这样的石油和天然气储备较缺乏的国家尤为重要。利用不衬砌地下洞室储存油、气等能源具有战略上的迫切性、巨大的经济意义和技术可行性。文章对不衬砌地下洞室在能源储存中的作用作了分析,并讨论和分析了不衬砌地下洞室在能源储存中的密封措施及关键指标等相关问题,并对作者正在进行的试验研究作了简要介绍。

地下圆形衬砌动载等效简易模型及内力极值解

基于能量守恒讨论动荷载的不同等效静力形式,给出地下圆形衬砌动载作用下的拟静力等效简易力学模型,基于自由变形法推导给出瞬间动载的模型内力极值理论解。对比既有地下结构衬砌顶爆及侧爆冲载的试验结果、初步考察建议模型的适用性及参数效应。对比发现,各种爆冲荷载的等效形式中,三角形荷载的等效选型结果对模型试验结果的适应性较好,初步满足解析解与数值模拟值的对比验证。模型参数效应明确,内力极值解方便工程应用。

大型地下洞室衬砌质量及背后空区的一种检测技术

陆地声纳法用于大型地下洞室的厚层钢筋混凝土衬砌的检测有如下优点:它是弹性波反射法的一种新方法,弹性波不像雷达波那样会受多层钢筋网的屏蔽;可在衬砌表面用锤击震源激发和接收极宽频的反射波,可将测线上各测点的时间曲线汇成时间剖面图像,并可通过反射波的频谱、相位、振幅及波的叠加分析等探查衬砌厚度、衬砌背后空洞、空区,尤其是可探出混凝土中因振捣不好而产生的不饱满、不密实部位。实践证明,这种方法很适合于检测厚层钢筋混凝土衬砌。

基于提高隧道衬砌和防水质量的衬砌台车优化应用

隧道施工工装设备不够完善,施工工艺不够合理,导致隧道施工时或运营后衬砌混凝土后成空洞,密实度不够,厚度不达标,容易开裂、漏水等质量通病。为有效提高铁路隧道工程质量,通过研究改进(无)门式衬砌台车整体结构体系,引入桁架式大净空新型衬砌台车,优化部分工装结构,在加强衬砌台车整体刚度以及支撑稳定性的同时,扩大衬砌台车下方作业空间,更利于通风,减少人员投入,提升台车使用效率,确保衬砌质量以及防水效果。

地下洞室衬砌外壁形状变异性对内壁动应力集中因子峰值的影响

采用波函数展开法及边界离散的方法给出平面SH波入射下地下衬砌洞室(衬砌内壁为圆形、外壁为任意形状)动应力集中的半解析解,利用蒙特卡罗方法随机模拟产生30组半径变异系数为0.05的衬砌外壁形状样本,通过对衬砌内壁动应力集中因子(DSCF)峰值的统计分析,研究衬砌外壁形状变异性对内壁DSCF峰值的影响。研究表明:洞室衬砌外壁形状变异性对内壁DSCF的峰值大小有重要影响,柔性衬砌情况的影响远大于刚性衬砌情况的影响。柔性衬砌和刚性衬砌样本峰值的最大值比圆形洞室峰值分别增大178.15%和31.98%;柔性衬砌和刚性衬砌样本峰值的变异系数分别可达衬砌外壁半径变异系数的9.84和2.57倍。

地下超高性能钢纤维混凝土隧道衬砌抗爆性能模拟研究

针对超高性能钢纤维混凝土（UHPSFRC）隧道衬砌的抗爆性能,运用有限元软件LS-DYNA建立了超高性能钢纤维混凝土隧道衬砌在内爆荷载作用下的三维有限元模型,比较了UHPSFRC隧道衬砌与普通混凝土隧道衬砌抗爆性能的异同,研究了爆源位置、隧道埋深、钢纤维掺量等参数对UHPSFRC隧道衬砌抗爆性能的影响。结果表明：与普通混凝土隧道衬砌相比,UHPSFRC隧道衬砌抗爆性能更为优异;偏心爆炸情况下隧道衬砌主要表现为局部破坏,并且局部破坏程度要明显大于中心爆炸情况;与深埋工况相比,浅埋隧道衬砌在爆炸荷载作用下的损伤破坏更为严重;在一定范围内钢纤维掺量越大,隧道衬砌抗爆性能越好。