冻土隧道冻胀力计算方法研究

鉴于应力场、温度场、渗流场3场耦合计算冻土隧道冻胀力的方法非常复杂,根据弹塑性力学及有限元理论提出冻土隧道冻胀力半理论半经验的计算方法,即以地温测试确定冻结圈范围、以原样力学测试确定冻结与非冻结状态围岩的物理、力学参数为先导,而后进行自重应力场与温度应力场双场耦合的数值计算方法,并通过模型试验验证此方法是可行的。     

珠三角地区典型软土卸荷力学特性研究

通过珠三角地区3种典型土层,即：淤泥质土、粉细砂以及红粘土进行室内常规三轴试验与真三轴卸荷力学试验,分析探讨了不同应力路径条件下土体的力学特性,得出了侧向卸荷条件下土体的抗剪强度指标大幅度降低,且有效应力指标降低幅度大于总应力指标,粉细砂抗剪强度指标降低幅度明显大于淤泥质土与红粘土的研究结论,并以此提出珠三角地区超大软土深基坑工程设计与施工应充分考虑土体卸荷力学效应的建议。     

隧道衬砌外水压力确定的渗流场-应力场耦合模型研究

论述了国内外计算隧道衬砌外水压力的折减系数法和渗流场计算方法。分析了公路隧道围岩渗流场-应力场的耦合机理,并以此建立了计算外水压力的数学模型。同时提出了一种简化模型来表示两场的耦合本构关系,并给出了计算公路隧道衬砌外水压力的有限元方法步骤。     

考虑卸荷效应的大跨径隧道分析方法的工程应用

以卸荷非线性岩体力学为基础,借助目前基于加载岩体力学理论所编制的计算软件,对福州鹤上隧道进行更符合围岩实际情况的三维有限元模拟,并利用现场的实测资料,分析验证文中提及的计算理论及其实现方法的合理性、可行性,从而为今后类似工程项目的模拟和施工提供更具指导性的依据。     

FLAC3D流固耦合渗流模型探讨

FLAC3D有限元软件内置4种渗流模型,直接决定计算结果正确与否。渗流场在三维空间中分布复杂,难以根据计算公式定量选用何种模型,不同文献渗流模型选择标准也不相同。为了找到简单、快速、合理的选择方法,有必要对4种渗流模型进行受力分析。以一100 m×100 m×10 m各项同性弹性立方体为例,基于4种渗流模型设计4种工况。通过对比和分析各工况下总应力和孔隙水压分布情况,主要结论如下： 1）模型A、模型C外荷载均由土颗粒骨架承担,其余2种模型流体也参与受力; 2）流体分担外荷载的比例与刚度系数和时间有关; 3）FLAC3D流固耦合过程正是通过调整刚度比、打开和关闭力学-流体进程来实现的。目前我国流固耦合计算基本基于FLAC3D有限元软件,文中结论适用于基础、隧道、基坑等工程,可供相关从业人士借鉴参考。     

深基坑开挖降水对邻近地铁隧道的影响

深基坑开挖降水引起周围土体沉降变形问题是基坑工程的重要研究内容。基于比奥固结理论,以邻近长沙地铁5号线区间隧道的某在建基坑为工程实例,采用修正摩尔库伦本构关系,利用有限元分析软件Midas GTS NX建立三维数值分析模型,进行基坑降水速度对邻近地铁区间隧道影响的敏感性分析、不同工况的施工阶段分析、应力渗流单向耦合分析、完全应力渗流耦合分析与实际监测结果的对比分析。研究结果表明:基坑降水速度增加引起基坑支护结构内力非线性增长;完全应力渗流耦合作用下基坑开挖引起周边地层的位移比应力渗流单向耦合分析结果更符合实际监测结果,该地铁隧道最大变形控制结果满足相关规范要求,分析结果可为类似工程提供参考。     

公路隧道快速参数化建模及自动分析平台研究

为解决公路隧道有限元分析对工程人员的有限元软件使用能力和专业力学理论要求高、建模过程繁琐、耗时较长等问题，通过对公路隧道力学模型和设计施工特点等进行分析研究，建立公路隧道数值建模的通用数据结构；以Python语言为二次开发和界面设计工具，基于PyQt5和Matplotlib图形模块，搭建公路隧道快速参数化建模平台；以ABAQUS为核心计算平台，利用其强大的二次开发能力，研制集成前、后处理和计算分析于一体的公路隧道自动建模与分析平台，并通过三心圆公路隧道算例对研制的参数化建模与自动分析平台的完整性、可用性和正确性进行测试。研究结果表明： 该快速参数化建模与自动分析平台极大地简化了公路隧道的有限元建模分析流程，降低了工程人员的建模难度和使用代价。     

考虑流固耦合效应的双模盾构施工对地表变形的影响

为研究考虑流固耦合效应的盾构施工对地表的影响,文中以穗莞深城际西宝区间大直径双模盾构在复杂地层中施工为背景,采用midas GTS NX软件建立三维有限元模型,探究渗流作用下TBM模式在硬岩中掘进时的地表变形规律。结果表明,对于位于裂隙发育、富水性及透水性中等的硬岩隧道,隧道开挖引发的地下水渗流会加剧隧道周围及地表的位移变化,因此,在计算盾构施工对围岩及地表带来的影响时,应当考虑流固耦合效应。     

某高速公路隧道施工初期支护参数分析与监测

针对某高速公路台阶法施工过程中具代表性的初期支护形式,建立了隧道工程有限元分析模型,考虑了初期支护力学参数的合理取值,采用有限元软件MIDAS/GTS进行了施工模拟分析,通过对比施工监控量测数据,对隧道初期支护参数进行了分析验证。     

基于改进BP神经网络的隧道位移反分析研究

通过LM算法改进的BP神经网络位移反分析理论及数值模拟获得隧道位移反分析模型,基于现场勘测位移数据反演出围岩关键物理力学参数,将反演结果与该隧道区段的岩石试验所得参数进行对比,符合度高达97.3%,说明LM-BP神经网络位移反分析模型能较好地反映隧道中围岩物理力学参数与隧体形变之间的非线性模糊特性。此外,将该反演模型运用到与样本位置相距5m、10m、15m的区段进行力学参数反演,得出模型可靠性较高的区段范围,可在一定程度上通过反分析模型及该区段的岩石力学参数反推工程后续施工的围岩位移变化特征。     

软弱围岩隧道施工过程围岩参数反演及仿真分析

本文结合软弱围岩隧道施工实际,利用数值分析软件FLAC3D和数学分析软件MATLAB进行围岩参数反演计算,确定出隧道围岩力学参数;基于反演计算得到的围岩参数建立数值仿真模型,可预测隧道围岩的变形和受力。     

隧道围岩特性参数反演与开挖方法数值分析

以隧道围岩收敛变形数据,运用系统识别灵敏度分析理论进行隧道围岩特性参数反演。采用反演的隧道围岩特性参数进行隧道施工不同开挖方法的有限元数值仿真分析比较。说明台阶法是较为合理和安全的施工方法。     

浅埋偏压小净距隧道洞口段施工异常分析及处治

以湖南省汝城至郴州高速公路上的黄毛岭隧道工程为依托,结合现场监测和数值计算,对浅埋偏压小净距隧道洞口段施工异常及其处治对策进行了研究.分析了隧道洞口施工异常段各监测指标的变化趋势,并对其变形和开裂原因进行了综合分析.基于有限元理论,建立了浅埋偏压小净距隧道洞口段施工数值模型,比较分析了3种不同施工方法所呈现的力学特性,指出采用CD法施工可有效控制围岩变形,保证后续施工安全.最后,结合上述研究结果,提出了一系列的有针对性的浅埋偏压小净距隧道洞口段施工异常处治对策,实践证明其是可靠的.可为日后类似工程的设计、施工提供重要参考.     

山区城市环境下节理围岩小净距隧道施工力学研究

以重庆东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥渝中区连接隧道为依托工程,在室内岩石力学试验的基础上,结合工程地质分析和公路隧道设计规范,选取比较符合工程实际的节理围岩参数,且基于二维离散元软件UDEC建立节理围岩小净距隧道数值模型,并对其施工力学效应进行研究,详细分析隧道围岩的位移及应力变化特征、隧道开挖对上覆建（构）筑物的影响等。此外,还对隧道施工支护方法进行优化分析。     

小间距隧道围岩力学参数正交设计反演

根据西康高速公路18标长哨段的隧道围岩收敛位移现场监测结果,利用正交设计理论,对该区段小间距隧道围岩变形特性及塑性区大小影响较敏感的力学参数进行了反演分析,获得了比较接近工程实际的围岩综合力学特性参数,即千枚岩的弹性模量、泊松比、凝聚力和内摩擦角,有效地克服了千枚岩难于取样和难以进行力学参数试验的困难。利用反演分析所获得的力学参数对长哨小间距隧道的施工过程进行了数值仿真,分析了该隧道施工期间围岩的应力与变形规律,给出了围岩稳定性评价,为小间距隧道工程设计与施工提供了具有一定参考价值的重要资料和信息。     

新建公路近距离上跨既有铁路隧道力学效应影响分析

以西双版纳新建公路上跨既有玉磨铁路南联山隧道工程为依托,基于有限元软件ANSYS建立隧道结构三维力学模型,模拟公路路基施工前、施工中和运营期的各种工况,分析隧道结构位移、应力、内力和安全系数等变化规律;采用监控量测验证计算分析的准确性.结果 表明:新建公路路基施工引起隧道结构最大附加位移0.3mm,最大附加拉应力0.3...     

盾构隧道施工引起的超孔隙水压力变化规律研究

对现场实测盾构隧道施工引起的孔隙水压力值进行分析研究,总结出超孔隙水压力产生和消散的规律。在国内外流固耦合计算调研基础上,建立能够模拟盾构隧道动态掘进的三维弹塑性固结有限元模型。采用该模型对单条盾构隧道施工引起的超孔隙水产生和消散规律以及土体固结沉降规律进行充分研究,其结论与现场实测规律一致,也证明本文所建立的盾构隧道三维弹塑性固结耦合有限元模型的适用性,并总结得出近间距盾构隧道在淤泥质粘土和粉质粘土中的合理开挖面间距。     

模型隧道新型浆液抗浮试验研究

盾构法隧道掘进施工时同步注浆浆液的各项物理力学指标对隧道抗浮稳定性的关系密切,该文通过室内材料试验和力学试验及模型隧道抗浮试验,在取得与隧道上浮稳定相关的试验数据的基础上,研究了隧道结构同步注浆材料特性和隧道抗浮稳定性的变化规律,为进一步研究实际隧道掘进施工时的稳定性,隧道衬砌结构设计的合理性,以及优化隧道掘进施工参数提供了依据。     

泾河特大桥主桥力学行为分析

依托泾河特大桥主桥工程,基于空间杆系有限元理论,建立了连续刚构桥梁整体分析的力学模型,分析了其施工及成桥运营阶段的静力力学行为,并简要分析了前几阶段的自振特性,验证了其设计的合理性,可为同类桥梁的设计和施工提供一定参考。     

基于Hoek-Brown准则的小净距隧道节理围岩稳定性研究

结合重庆东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥渝中区连接隧道小净距段施工,采用Hoek-Brown 强度准则估算出节理岩体的力学参数,建立基于Hoek-Brown 强度准则的有限元分析模型,对隧道施工过程中节理围岩的位移、应力和塑形区特征进行研究,获得隧道施工过程中围岩位移变形较大点以及应力集中区域,并提出监控量测和加强支护的范围。