庐山站超大体量高架站房上跨营业线钢结构整体顶推关键技术

针对天桥、连廊和高架站房组成的异形不等高钢结构体系整体跨铁路营业线施工难题,建立该结构体系的数值分析模型,对其顶推全过程进行模拟仿真分析,通过结构物关键部位的风洞试验,考虑极端温差、强风以及极端温差和强风耦合作用下,分析异形不等高结构体系整体跨营业线施工过程受力与变形情况。相应提出的施工方法能够满足异形不等高钢结构体系整体跨铁路营业线施工安全性要求。通过构建异形不等高钢结构体系整体跨越营业线施工风险监测预警系统,实现结构体系跨越营业线施工风险的定量评估和智能化预警。

上海软土地层中运营地铁隧道不均匀沉降的治理方法

针对上海饱和含水软土地层及地铁隧道维修保养的实际工况,提出了革新劈裂注浆的土层微扰动注浆治理方法.利用夜间地铁停运的积累时间,采用适合上海运营地铁隧道实际条件的简易设备和施工操作方法,在地铁隧道内部治理运营隧道的不均匀沉降,选取适合的注浆工艺、材料、设备和参数并通过工程实例,分析注浆设计、施工的过程及其效果.结果表明,所用方法能够减少注浆对地层的扰动,对地层沉降具有良好的补偿效果,可以较好地治理运营地铁隧道的不均匀沉降.

不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征模型试验研究

以兰渝铁路新作坊隧道洞口明挖段不等跨连拱结构为背景,采用室内模型试验的方法,对不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征进行研究。试验结果表明：隧道水平侧压力均小于竖向围岩压力,拱顶处侧压力小于墙脚处侧压力,小洞侧侧压力系数平均为0.55,大洞侧侧压力系数平均为0.65;中隔墙顶部围岩压力均大于拱顶处围岩压力,且大洞拱顶围岩压力约为小洞的1.2倍;隧道结构总体为小偏心压弯构件,大洞所承受的轴力总体比小洞承受的轴力大20%-30%;隧道先后在大小洞靠近中隔墙的拱腰及仰拱处破坏,最终发生整体失稳;靠近中隔墙的大小洞拱腰及仰拱是设计施工时应重点关注的部位;最终获得不等跨连拱铁路隧道的围岩压力分布模式,研究结果可以直接指导新作坊隧道结构的设计与施工,有利于完善不等跨连拱隧道设计施工理念。

不等跨连拱隧道施工全过程的有限元模拟

用同济曙光岩土及地下工程设计与施工分析软件(GeoFBA2D),对某高速公路不等跨连拱隧道的施工全过程进行有限元模拟。得出隧道围岩应力、围岩位移、初衬与二衬的接触压力、中墙内力随施工过程的变化规律。研究表明,大洞的拱顶最大拉应力是小洞的4倍,不等跨效应十分明显;小洞拱顶沉降明显分为三个阶段;小洞的初衬与二衬的接触压力要比大洞大;中墙内力随施工过程变化显著,但最终值很小。结论对隧道设计和施工具有科学指导意义。

不等跨连拱隧道衬砌结构可靠度分析

应用基于神经网络的随机有限元理论,把截面抗压强度条件视为承载能力极限状态,截面受拉开裂条件视为正常使用极限状态,进行高速公路不等跨连拱隧道衬砌结构可靠度分析,得出了衬砌结构可靠度指标的分布规律和衬砌结构的破坏规律。按照抗压强度条件计算,大洞比小洞相应单元的可靠指标小一些,说明大洞破坏的可能性比小洞大一些,不等跨效应明显。隧道的最小可靠指标在大洞的侧墙处,即大洞的侧墙很可能最先被压坏。抗裂可靠指标最小的单元在拱顶,尤以大洞拱顶单元最小,拱顶和拱腰是最容易拉裂破坏的地方。

非等时距灰色预测模型在连拱隧道监测中的应用

针对对门坡连拱隧道采用中导洞上下台阶法施工过程中隧道洞内变形的现场监测信息,采用非等距灰色预测模型对连拱隧道施工过程中隧道围岩的变形趋势进行了预测,并将预测结果与由指数模型和双曲线模型得到的结果进行了对比分析。分析结果和工程实践表明,其预测结果精度高,更接近于实测值,能很好地反映连拱隧道围岩的变形规律。

不等跨连拱隧道衬砌结构可靠度及敏感性分析

应用基于神经网络的随机有限元,把截面抗压强度条件视为承载能力极限状态,进行某高速公路不等跨连拱隧道衬砌结构可靠度分析,得出了衬砌结构可靠指标的分布规律和衬砌结构的概率破坏规律。进行衬砌结构可靠度对随机变量的敏感性分析,得出随机变量的分布类型与变异系数对可靠指标的影响规律。结论对隧道设计与施工具有参考价值。

盾构法隧道的纵向沉降问题

盾构法隧道纵向沉降问题,包括施工阶段和长期运营中的不均匀沉降问题已日益引起工程界关注,本文对其的产生原因、预防措施及工程对策进行了阐述和讨论。

浅埋偏压条件下不等跨双连拱隧道设计技术

研究目的:不等跨连拱隧道因其结构特殊和施工工序复杂,在设计中存在很多技术性问题。本文以遂渝二线与兰渝铁路并行的新作坊隧道为工程背景,对浅埋偏压条件下不等跨双连拱隧道的设计关键技术展开研究。研究结论:通过对不等跨连拱隧道的中隔墙结构设计、施工工法以及防排水等关键技术进行研究,并结合新作坊隧道工程实践,得出:(1)在不等跨连拱隧道施工过程中,中隔墙一直受到动态非对称力的作用,中隔墙的稳定直接关系到整个隧道结构的稳定与安全;(2)"中导洞+右洞+左洞"的三台阶施工工法更加适合该隧道施工;(3)以"加强排水,防堵结合"为原则的中隔墙防排水技术,可有效解决中隔墙顶部渗漏水问题。

二向不等地压条件下高水压区隧道稳定性分析

研究目的:处于高水压富水区的隧道,由于地下水的渗流作用,对围岩结构产生了渗流体积力,从而改变了隧道开挖后次生应力状态,进而改变了隧道周围的非弹性变形区域,易发生塌方并引起突水事故。本文研究地下水渗流作用下隧道围岩的应力分布规律、塑性区和破裂区影响因素,以便为高水压富水区的隧道维护提供决策依据。研究结论:(1)考虑渗流体积力、岩体应变软化和扩容,以及侧压系数等重要因素,应用弹塑性力学理论,推导出二向不等压条件下考虑渗流、应变软化和扩容的圆形隧道围岩的应力和位移分布规律,给出了隧道围岩不同分区范围与孔隙水压力、岩体应变软化系数和扩容系数,以及侧压系数之间的关系。(2)孔隙水压力、侧压系数、岩体应变软化和扩容对隧道围岩破裂区的影响程度比对塑性区的影响程度明显。在考虑侧压系数时,渗流场、岩体应变软化和扩容特性沿不同方向对隧道塑性区和破裂区的影响表现出各向异性的特点。(3)本文研究结果可以为高水压富水区隧道围岩稳定性分析等方面提供理论依据,对高水压富水区隧道支护结构的设计以及预注浆范围的确定具有一定的工程实用意义。

基于多Sink节点的煤矿巷道无线传感器网络路由协议

针对传统的单Sink节点无线传感器网络应用于煤矿安全监控系统中时,远离巷道口的传感器节点无法及时、准确地将巷道深处的监测数据传输到巷道口Sink节点的问题,提出一种适用于长带状结构煤矿巷道的基于多Sink节点的无线传感器网络路由协议。该协议引入多Sink节点的无线传感器网络结构和非均匀成簇的思想,采用基于多Sink节点的功率控制算法和非均匀成簇算法,对各个Sink节点的最优通信半径、发射功率、簇首的选择和非均匀竞争半径的计算进行优化。仿真结果表明,该路由协议在连通度、延时和网络生存期上具有优势,可有效降低无线传感器网络整体能耗,延长网络生存期。

某不等跨分岔隧道力学特性与三维空间压力拱分析

为揭示不等跨分岔隧道反向施工变形受力特性,建立三维仿真模型,分析不同开挖步下,不等跨分岔隧道的竖向位移、水平位移与纵向位移特性,并分析其应力特性,进而分析中夹岩的变形受力特征,并首次从三维压力拱角度,分析不等跨隧道反向施工下压力拱三维特性;最后根据现场监测与施工情况,分析其效果。研究结果表明:围岩竖向位移呈现树杈型;开挖匝道与大跨段右半导坑时,竖向位移较小,当反向开挖左半导坑时,大跨段拱顶上方竖向位移急剧变大;塑性应变较大值与应力集中位置对应,即位于隧道拱脚、小净距与大跨段相接的过渡段(即端头墙)、中夹岩柱靠近匝道段一侧;中夹岩由于受到匝道与主车道隧道不等跨反向开挖的影响,呈现明显的不对称受力与变形,应对其采取不对称支护。由于掌子面的空间效应,隧道开挖至特征面前4 m处时,特征面开始出现压力拱;向特征面后开挖4~8 m处时,对应力拱影响最大;继续开挖后,影响逐渐变小;压力拱三维形状呈现由半喇叭型向圆三角型转变。

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。

浅埋不等跨隧道围岩压力计算方法与影响规律研究

为研究不等跨隧道围岩压力,构建不等跨隧道破坏模式,基于极限上限法推导不等跨隧道围岩压力,并进行验证对比;分析不等跨隧道围岩压力分布特征,最后就相关影响因素做参数分析。结果表明:两隧道内侧围岩压力比外侧大;小跨洞竖向围岩压力大于大跨洞相应侧的值;两洞不等跨时的围岩压力比等跨时的大。随着相对跨度增大,两隧道之间的围岩压力差异增大,且大跨洞将承受更多的围岩压力。在浅埋条件下,埋深对围岩压力的影响较大。大跨隧道围岩压力随着小跨隧道埋深增大而逐渐减小;小跨隧道围岩压力则随着埋深增大而增大。竖向平均围岩压力随着两洞净距的增大呈现先增大后减小。围岩压力随GSI、m_(i)、σ_(ci)值(Hoek-Brown准则相关参数)的增大而减小。不等跨隧道应结合其相对跨度大小、两洞埋深等条件,根据所受围岩压力不同而采取不对称支护。

高速公路隧道洞口段仰坡沉降变形监测分析与预测

通过对非等步长序列数据的处理,运用传统等步长GM(1,1)模型的建模原理,建立非等步长序列的GM(1,1)模型,对高速公路隧道洞口段仰坡沉降变形进行预测和模拟。结果表明,该模型预测精度高,预测结果可靠。与传统模型相比,该方法更适用于实际监测,更具有实用价值,进一步推广了灰色系统理论在工程中的应用。

二向不等围压和内压作用下椭圆形洞室的计算

采用复变函数保角变换与曲线坐标建立了椭圆形洞室在二向不等围岩压力和均匀内压力联合作用下的应力与位移计算方法,给出了椭圆形洞室围岩应力、位移解析计算式。

不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法

针对软弱围岩条件下大跨度多连拱隧道施工过程中荷载转换和施工工序复杂,施工风险高等问题,介绍观音岩四连拱隧道设计施工方法,提出“先主后辅”的施工工序,并应用数值模拟及现场监测手段,分析四连拱隧道多洞施工、主辅洞开挖相互扰动下,围岩与结构的反应、现场施工工序的可行性以及支护结构的安全性。结果表明:1)采用先开挖主洞后开挖辅洞的施工工序是安全可行的;2)多连拱隧道施工,洞室受到的开挖扰动次数越多,结构受力越复杂,建设过程需重点关注先行洞室受到后行洞室施工扰动带来的安全风险;3)相邻洞室间的施工扰动影响要远大于不相邻洞室。现场实施效果表明,隧道施工过程中围岩变形稳定、支护结构安全,不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法可行。

基于Hoek-Brown的双向不等压隧道支护估算及工程应用

现行隧道塑性区分析中常基于轴对称荷载建立分析模型,忽略侧压力带来的影响。增加了对围岩侧压力的考虑,基于Hoek-Brown准则推导了双向不等压圆形隧道的塑性半径及应力计算式。依托滇中引水工程板凳山隧洞的监测数据,结合滑移剪切模型对隧道的极限位移和极限支护应力进行计算。结果表明:在确定围岩材料参数的条件下,塑性边界上的径向应力为恒值;环向应力在θ为0~30°范围内与侧压力成正比,在θ为30°~90°范围内与侧压力成反比,当θ取30°时环向应力为最大值,最终形成蝴蝶状的曲线。隧洞塑性区范围随着侧压力系数的降低呈现出上下端部小,中间部分大的椭圆形,在λ<0.38后,塑性区不再是可完整包裹开挖截面的椭圆形。基于滑移剪切模型对隧洞极限位移和极限支护应力进行计算,完善具有滇中红层特性的隧洞支护特征曲线。根据以上的计算结果对支护方案进行修正,并通过监测结果验证了方案的合理性。

青山水库泄洪隧洞出口消力池研究

无压泄洪隧洞在运行过程中,弯道的存在往往导致水流在隧洞中尤其是出口位置分布不均匀,为消能设施布置带来一定困难。青山水库泄洪隧洞出口位于第二弯道后,原布置方案出口水流偏向严重。通过1:40水工模型试验对出口消力池进行多方案比较研究,提出在消力池末设置不等高斜坎的工程方案,水流不均现象得到明显改善,为设计提供技术依据。

非等高连体双塔高层建筑风致效应研究

基于风洞试验,对某非等高连体双塔高层建筑的风致效应特性进行了研究,得到了各塔楼的平均风压分布及测点的风压时程。然后,对该高层结构的风荷载及其风致动力响应进行了研究,为该类双塔结构抗风设计提供了设计依据。结果表明,风向角、结构高度与重现期风速对结构表面风压分布与动力响应的影响较大。双塔之间的相互影响导致临近表面风场发生变化,从而引起风压发生显著变化。1^(#)塔楼结构的风致动力响应最大值满足中国相关规范的要求。