Propagation characteristics of elastic wave in layered medium and applications of impact imaging method

It is an important subject to probe the structure in the medium by various kinds of detection methods in the geotechnical engineering. Based on the propagation theory of elastic wave in half-space layered medium, the propagation characteristics of elastic wave in layered medium with different elastic parameters are discussed using dynamic analysis of finite element method. It is known that the S-wave velocity, density and thickness of layer are related to the properties of the elastic wave including waveform characteristics, spectral characteristics and time-frequency characteristics. We pay special attention to the structure with low velocity interlayer. The impact imaging method is applied to the grouting construction of the immersed tube tunnel. Data acquisition and analytical method are introduced in detail. The grouting effects can be qualitatively evaluated by comparing the characteristics of elastic wave before grouting with those after grouting. Finally, a quantitative evaluation is obtained according to the relationship between energy response of elastic wave and impedance ratio.     

桥梁预应力孔道压浆质量检测现状及新技术研究

分析现有预应力孔道质量检测方法的优缺点及使用范围,结合弹性波全长法检测技术,提出全长法压浆质量普查、超声波缺陷专项检查相结合的检测方法,并经过缺陷处置,形成了完整的孔道检测及处理方法体系,弥补了孔道检测方面的不足。     

岩溶路基注浆质量瞬态瑞雷面波法检测数值模拟

为探讨瞬态瑞雷面波法用于铁路岩溶路基注浆质量检测的有效性,根据现场典型的地质断面特征,分别建立了无溶洞发育的两层介质起伏界面模型和有溶洞发育的两层介质起伏界面溶洞模型.通过改变数值模型中局部介质的物性模拟岩溶路基注浆前后的变化.用瞬态激振力模拟现场锤击振动,对比分析注浆前后地表检测点频散曲线的变化特征.研究结果表明:无溶洞发育时,注浆后频散曲线主要以波速提高为主;有溶洞发育时,注浆后频散曲线不仅波速提高,而且注浆前频散曲线的"之"字形扭曲现象消失,与现场检测结果基本一致.     

水平旋喷桩在长春轻轨暗挖区间的应用研究

采用数值模拟及现场监测等方法对水平旋喷桩在长春轻轨暗挖区间的应用进行了试验研究,并对试验段内水平旋喷桩工效做了统计分析。试验表明:在水平旋喷桩保护下,初支结构受力、变形及地表沉降数值都较小,水平旋喷桩能有效加固地层、保障施工安全,是隧道施工的有效辅助措施。     

公路类圆形隧道应力分布的时变反分析

隧道开挖过程中,隧洞围岩的应力应变场是时间和空间的函数.由应变构建的时变本构模型,运用位移反演方法,依据各步开挖后拱顶及水平收敛和深部测线量测位移,对隧道开挖引起的时变应变分布进行辨识.通过构造应变分布函数直接反演洞周应力分布的时变过程,尝试用增量法实现动载荷动态分布参数的反分析.     

波纹管注浆质量检测中的弹性波声时特征研究

采用弹性波注浆质量检测仪对某高速一批波纹管的注浆质量进行试验检测,并运用概率方法,将弹性波重复穿透浆体的声时极差值作为随机变量,通过SPSS软件对这一原始样本进行正态分布检验。检验结果揭示了弹性波在波纹管注浆中的传播规律以及声时极差样本服从正态分布情况下检测结果的可靠性,这样大大减少了工作量,进一步完善了波纹管注浆检测评价体系。     

瞬态波在非均匀损伤混凝土介质中的传播与反演

研究瞬态波在非均匀介质中的传播,根据波的响应反演介质的损伤.首先将连续的非均匀损伤介质区域分层处理成均匀损伤区域,利用波谱系数传递矩阵和快速傅里叶变换,对瞬态波在2种典型损伤度模型中的传播进行了实例计算,得到了相关的声学参数,然后在此基础上结合用Newton迭代法、Tikhonov正则化以及L曲线准则得到了与真实损伤度...     

非均质软弱围岩隧道注浆加固圈分布特性

基于随机分布理论和流-固耦合理论, 考虑注浆过程中围岩物性参数的动态变化和浆液黏度时变性, 推导了流-固耦合作用下非均质软弱围岩的浆液扩散方程, 并运用多场耦合软件COMSOL Multiphysics建立了小导管注浆浆液在非均质软弱围岩中的扩散模型, 系统研究了注浆参数与小导管布设等对浆液扩散与注浆加固圈形成的影响。研究结果表明: 浆液在非均质软弱围岩内以类椭圆形向四周扩散, 扩散形态随注浆压力、注浆时间与围岩参数等动态变化而不断变化, 最终趋于稳定; 在注浆过程中, 增大注浆压力和延长注浆时间在一定程度上可提高浆液的渗透能力并改善围岩的渗透性, 而适当的增大小导管布设长度或减小导管布设角度有利于注浆加固圈的形成; 为达到最优注浆效果, 洞头山隧道小导管预注浆加固压力宜设为1 MPa, 注浆时间宜控制在400 s, 小导管布设角度不宜小于30°, 布设长度应大于2.5 m; 经现场监测验证, 隧道围岩28 d抗压强度提高至2 MPa, 围岩渗透系数降至10-5 cm·s-1, 后续台阶法施工开挖拱顶沉降均小于3 cm, 围岩整体性和连续性得了显著提高。      

杨河隧道的变形控制标准与支护措施的关系

杨河隧道地质构造复杂,洞身出现长段落炭质片岩,岩体自身强度弱、稳定性差,遇水化泥,极易坍塌。隧道掘进后,围岩变形严重,导致初期支护钢拱架扭曲、坍塌,安全控制及施工难度大。根据实测变形时态曲线和围岩压力时态曲线,应用蠕变模型反演了岩石流变参数,分析了隧道炭质片岩地段施工大变形的机理和特征;提出了炭质片岩分级标准对应的防治措施。研究取得了复杂炭质片岩条件下软弱围岩大变形控制技术突破,形成了复杂炭质片岩条件下控制隧道大变形的快速施工方法。     

基于宾汉体浆液的海底隧道劈裂注浆机理研究

基于流体流变方程和平板窄缝模型,推导出宾汉体浆液劈裂注浆扩散半径计算公式,并提出了求解方法．计算表明,注浆压力差随浆液流变参数的增大呈线性增大,要达到一定劈裂长度,水灰比越小所需注浆压力越大;裂隙宽度的减小使所需注浆压力差迅速增大,并使扩散半径迅速减小,这种影响随着水灰比的增大而减小．结合厦门翔安海底隧道全风化花岗岩地层HSC（High Strength Concrete）水泥注浆试验,证明了这一理论的计算结果符合工程实际．     

隧道地震反应分析

针对北京地铁隧道,采用弹性地基模型,以EI地震波为地震荷载,进行了平面有限元动力计算分析。该计算结果既可为相似的隧道设计提供一定的参考依据,也可为地下结构的抗震设计规范的修订提供一定的计算数据。     

基于岭回归-马氏距离的隧道围岩分类预测方法的研究

基于岭回归与马氏距离判别法的基本原理,选取岩石质量指标RQD、完整性系数Kv、单轴饱和抗压强度Rw、纵波波速Vp、弹性抗力系数Ko和结构面摩擦系数f作为评价指标,通过岭回归分析确定其权重系数,根据权重系数的大小剔除权重较小的指标,最终采用Rw,Ko和f建立马氏距离判别模型,并利用广东省某隧道工程进行模型检验。结果表明：岭回归-马氏距离判别法预测结果与实际相吻合,从而验证了岭回归-马氏距离判别法用于围岩分类预测是可行的。最后,运用建立的岭回归-马氏距离判别模型对东深供水改造工程隧洞围岩进行预测,经计算分析发现,所选洞段围岩判别结果与《水工隧洞设计规范》（SL279-2002）的分类结果一致,进一步证明了该方法用于隧道围岩分类预测的合理性及有效性。     

盾构施工对盾尾浆液压力波动变化的影响

为探明盾构隧道同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的原因,通过对珠海马骝洲隧道工程进行现场测试及施工参数统计,获得了盾构掘进过程中管片外荷载的变化规律与注浆滞后时间;将盾尾视为充满高压液体的密闭容器,盾构推进视为改变容器的边界条件,推导了盾尾体积应变与浆液压力的关系式;并用钱江隧道及Sohpia隧道的监测结果对其适用性进行了验证. 研究结果表明:造成同步注浆过程中管片壁后浆液压力不稳定变化的因素主要包括浆液注入口压力的波动变化,管片脱离盾尾过程中浆液的扩散及施工过程中同步注浆相较于盾构行程的滞后效应;马骝洲隧道注浆相较于盾构推进的平均滞后时间为86 s,当盾尾间隙体积变量为1 × 10–4时浆液压力变化值达到了0.218 MPa,盾构机从静止到掘进的短时间内滞后效应会使管片壁后浆液压力急剧降低的现象得到了验证.      

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.      

隧道软弱下卧地基注浆加固试验

注浆法是提高软土地基承载力和控制其压缩沉降的传统加固方法,由于其过程不可控性与加固效果的不确定性,在应用于加固运营地铁隧道下卧土时,须考虑加固过程的扰动及长期效果。通过现场试验,研究注浆加固的工艺参数对饱和软土扰动和加固效果的影响,以获得安全合理的精细化注浆工艺参数,对处理软土地铁隧道长期沉降问题具有现实意义。     

层状围岩隧道受力特征分析及支护参数确定

当隧道在层状围岩中通过时,根据隧道轴线方向与岩层的空间关系不同,往往引起偏压等问题,从而使支护受偏压荷载。目前《公路隧道设计规范》中建议的隧道复合式衬砌设计参数主要针对普遍地质情况,而对于层状岩体中的公路隧道支护参数没有具体规定。采用数值分析的方法,建立相应的计算模型,系统分析了不同倾角情况及隧道轴线与岩层走向不同夹角下层状岩体隧道的受力特征,提出了不对称支护参数设计理念,并初步确定了不同岩层倾角下隧道的支护参数。     

公路隧道穿越充填型溶洞注浆处治技术研究

以西南地区典型岩溶公路隧道为例,针对侧穿与正穿2种隧道与溶洞穿越模式,采用前进式注浆工艺,并对充填物注浆前后物理性质的变化、注浆压力和注浆量的P-Q-t曲线进行分析,同时利用数值分析软件分析了注浆加固前后隧道拱部的变形情况,最后给出了公路隧道穿越大型充填溶洞加固注浆技术的关键点.     

电磁波CT法岩溶路基注浆质量检测标准

为探讨岩溶路基注浆质量电磁波CT检测标准,对南广铁路岩溶路基试验区段的64个剖面进行了电磁波CT测试,对粘土层、卵石土层和溶洞等地下介质注浆前后电磁波吸收系数的差值进行了分析.结果表明,在注浆合格的岩溶路基中,粘土层注浆前后电磁波吸收系数的差值均小于0.1 dB/m,卵石土层约为0.20 dB/m,溶洞均大于0.4 dB/m,且主要分布在0.6~1.2 dB/m之间;南广铁路岩溶路基电磁波CT检测注浆合格标准为:卵石土层和溶洞注浆前后电磁波吸收系数差值分别大于0.2和0.4 dB/m.      

高阶交错网格有限差分法的地震波场数值模拟

基于地震波波动方程和有限差分法,针对多种不同的复杂地质模型,进行高阶交错网格地震波场模拟仿真研究.首先对地震波波动方程原始形式进行推演,得到一阶速度应力弹性波方程,然后用时空二元高阶交错差分网格的方法对其进行离散化,最后对三层背斜模型、断层模型和含油模型进行了数值模拟实验,获取相应的波场快照和地震道图像进行对比分析,并讨论了差分阶次对于仿真精度的影响.仿真结果表明：算法计算精度准确,计算效率高,适合于模拟非均匀介质、复杂构造和复杂地质体的地震波场.     

地质雷达在黄土隧道中做超前地质预报的应用研究

超前地质预报是根据地表和已开挖隧道的地质调查和各种探测方法取得的资料,以及地质推断法预测开挖工作面前方一定长度范围内围岩的工程地质和水文地质条件。隧道施工时应根据设计图纸和现场具体情况做好地质超前预报工作,并及时反馈预报结果,以便修改支护参数或开挖方式,确保施工和营运的安全。