基于位移反分析的浅埋偏压隧道有限元模拟分析

为了更加准确地获取有限元模拟分析中围岩的力学参数,以广西隆林~百色高速公路某隧道为例,采用一种基于位移反分析的围岩力学参数选取方法。根据现场实测数据,采用BMP90位移反分析程序进行反分析得到等效弹性模量及侧压力系数,并在进行ANSYS有限元模拟计算时分别选用由反分析得到的等效弹性模量及侧压力系数和规范建议的取值,将最终计算结果与实测数据进行对比,结果发现基于位移反分析的计算结果与实测值较为接近,表明由反分析得到的围岩参数与工程实际更加吻合。研究内容能为隧道工程围岩力学参数的赋值选取提供一定的参考。     

新七道梁隧道量测位移反分析及工程应用

以新七道梁隧道为工程背景,采用平面应变边界元BM P 90程序,将围岩简化成等效连续均质各向同性的线弹性介质,将锚喷支护提供的支护抗力看成边界元上的分布力,根据收敛值和拱顶下沉值推求等效弹性模量和侧压力系数。然后利用反分析得出结果,对围岩的应力与变形进行了分析。     

粘弹塑性位移反分析在石林隧道大变形中的应用

本文利用石林隧道软岩大变形段现场监控量测数据,结合有限差分程序FLAC3D与BP神经网络,对石林隧道围岩大变形段流变参数进行反演分析,结果表明:数值反演分析结果与实测位移基本吻合。其中开尔文弹性模量EK为234.8MPa,开尔文粘性系数ηK为62.5MPa·d,麦斯韦尔弹性模量EM为247.3MPa,麦斯韦尔粘性系数ηM为5782.6MPa·d。因此利用软岩隧道围岩拱顶沉降以及周边收敛的位移监测值所进行的位移反分析,是一种准确获取流变参数非常有效且实用的方法。     

最小二乘支持向量机-粒子群算法在地下厂房围岩参数反分析中的应用

为准确确定地下厂房围岩的弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角、侧压力系数等参数,以正交设计、最小二乘支持向量机和粒子群算法等现代数学方法为基本手段,建立基于位移增量的围岩参数反分析方法。以CCS水电站大型地下厂房为研究背景,通过工程地质条件研究选取8#机组剖面作为分析对象,采用二维弹塑性有限元方法建立地质结构分析模型。以地下厂房洞室群分层开挖多点位移计实测位移增量为依据,对CCS水电站地下厂房区域围岩力学特性及地应力场特征进行反分析。研究结果表明： 主厂房第Ⅵ层与第Ⅰ层开挖和主变室第4层与第1层开挖所产生的位移增量计算值与多点位移计实测值吻合较好,最大相对误差小于10%,说明采用最小二乘支持向量机和粒子群算法相结合的反分析方法在工程上是可行的,且效果较为显著。     

基于施工过程的隧道变形动态预测

基于大营脚隧道拱顶下沉监测数据,结合弹塑性位移反分忻理论,对大营脚隧道围岩的弹塑性参数进行反演分析;运用反演得到地层参数,对其他断面进行有限元模拟计算,并与实测位移进行对比,效果良好通过该方法可以对隧道下阶段的施工变形进行动态的预测.     

隧道围岩反分析与施工数值模拟

结合殷家岩隧道施工,对隧道围岩进行了位移反分析,得到了围岩松动区的弹性模量;应用反分析结果进行数值模拟,预测后续施工步的位移和应力;同时,将预测结果与现场观测进行比较,检验反分析结果。结果表明,利用反分析得到的围岩参数预测后续施工步的位移与现场观测结果比较吻合。     

位移联图反分析法在雪峰山隧道的应用

初始地应力、围岩弹性模量是在岩体工程设计中2个重要参数,采用位移联图反分析法,结合雪峰山隧道具体的施工和监测数据,建立有限元模型对这两个参数进行反分析.在反分析的过程中,对量测的隧道周边变形数据进行了处理,采用适当的方法,考虑了隧道变形的时间效应、空间效应.     

位移联图反分析法在雪峰山隧道的应用

初始地应力、围岩弹性模量是在岩体工程设计中2个重要参数，采用位移联图反分析法，结合雪峰山隧道具体的施工和监测数据，建立有限元模型对这两个参数进行反分析。在反分析的过程中，对量测的隧道周边变形数据进行了处理，采用适当的方法，考虑了隧道变形的时间效应、空间效应。     

多位移反分析浅埋偏压隧道初期支护荷载分布研究

为了直接求解浅埋偏压隧道支护结构承受的围岩压力荷载,确保隧道支护结构施工稳定性,解决监控数据难以直观反馈施工优化的技术难题,采用拱顶沉降与水平收敛相结合的多位移反分析法,建立平面有限元模型,引入应力释放率与荷载偏压参数,结合浅埋偏压隧道特点,运用影响值加载原理,推导了围岩偏压分布公式。结合工程实例,对比同断面压力盒数据表明,利用多位移反分析法推导的偏压围岩分布公式可靠,计算结果可靠,公式系数的调整能有效配合并指导施工变更,以期为相似地质条件下隧道监控量测反馈施工再设计提供参考。     

隧道围岩收敛变形监测及稳定性研究

采用大型数学软件Matlab对监控量测数据进行回归分析等数学处理,找出监控量测数据之间的相关性并模式化为量测曲线和数学方程,使经过数学处理后的数据能有效反映围岩发展趋势及最终位移量。根据得到的岩性参数进行水平划分,得到各水平参数并进行正交组合进而得到试验方案。通过采用数值模拟软件Midas/GTS模拟各试验方案下围岩的最终位移量,由此得到神经网络的训练样本数据库。然后通过Matlab编制的岩性参数反演程序进行反分析,得出该段岩体的等效岩性参数。最后利用Midas/GTS正演计算,得到隧道在开挖支护后围岩的应力-应变分布和最终位移值,以此来评价围岩稳定性。     

基坑土层等效m值反演分析

工程勘察报告尚不能正确提供各类土层的水平基床系数,而现有规程和指南给出的基坑土层水平反力系数的比例系数m值参考范围较大,致使设计中对m值的选取存在很大的随意性。通过假设及简化分析,提出一个综合考虑土体重度、基坑开挖深度、土层水平反力系数和抗剪强度指标的基坑土层等效m值计算公式,并利用水平位移实测数据,通过非参数回归方法反演确定系数Δ1、Δ2,以修正等效m值计算公式。以昆明市某浅埋公路隧道工程为例,对该反演方法进行分析验证。验证结果表明,该方法不仅能缩小规程或指南给定的m值取值区间,还可以根据基坑开挖深度不断地修正基坑土层等效m值,实现基坑动态控制。     

蒙华铁路三荆段深埋软弱围岩隧道荷载研究

《铁路隧道设计规范》中的深埋围岩压力公式没有考虑隧道拱部围岩本身的承载作用以及超前预支护作用,荷载计算结果偏大。为验证深埋隧道初期支护结构实际承受的围岩压力荷载,以蒙华铁路三门峡至荆门段现场监测数据为依托,通过分析围岩变形监测资料,探讨蒙华铁路隧道围岩及结构在隧道开挖过程中的变形行为,并采用拱顶沉降与水平收敛相结合的位移反分析法,建立荷载-结构法平面有限元模型,反演推导围岩压力荷载。分析结果表明:双线隧道反分析得出的围岩荷载为同级别按规范计算值的70.7%~76.5%;单线隧道反分析得出的围岩荷载为同级别按规范计算值的88.8%~93.1%。研究成果对蒙华铁路隧道现场施工和优化支护结构设计起到了很好的指导作用,希望能对以后类似隧道工程的设计和施工提供参考。     

双层连续梁桥等效线性化方法隔震分析

为了在现行桥梁设计软件上进行连续梁桥的隔震分析,模拟铅芯橡胶隔震支座在地震、温度荷载作用下的非线性,研究了采用等效线性化方法进行桥梁隔震分析的步骤与精度。假设支座初始刚度,加载计算支座的相对位移,并得到支座水平刚度,经过反复迭代得到铅芯橡胶隔震支座的等效刚度。在此基础上将体系简化成线性系统按弹性方法进行计算,以安装了铅芯橡胶隔震支座的双层连续梁桥为例,分别计算等效模型和非线性模型在水平地震、均匀升温、横向风荷载和制动力作用下的响应,并讨论了等效线性化方法计算时的相关问题。与非线性分析结果比较,等效线性化法可以模拟水平地震和温度荷载作用下支座的非线性,结果满足桥梁工程的精度要求。隔震支座在横向风荷载和制动力荷载作用下一般不会屈服,使用第一刚度计算即可。     

基坑开挖引起复合地基下方既有双线地铁隧道位移的计算方法

为快速分析基坑开挖时复合地基及“双洞效应”对下方既有双线地铁隧道竖、横向位移的影响,首先，基于Mindlin位移解和Winkler地基模型,推导出复合地基中桩的侧摩阻力作用下单线隧道的竖、横向附加荷载,从而计算得到单线隧道竖、横向位移。然后，采用迭代法计算得到的“双洞效应”引起的隧道竖、横向位移叠加得到双线隧道总竖、横向位移，并与前人理论计算结果、监测数据对比验证。最后,分析桩参数、隧道位置改变对桩侧摩阻力和“双洞效应”引起隧道竖、横向位移的影响。研究结果表明: 1）与前人理论计算结果相比,本文理论计算结果与实测数据更吻合,且提高原有2阶段分析方法运算效率28%以上; 2）桩侧摩阻力和“双洞效应”对隧道竖、横向位移的影响是不可忽略的; 3）仅考虑上方基坑开挖对既有双线隧道位移的影响时,在施工条件和规范允许情况下,应尽量减少预先设计的两隧道之间距离,并合理选取复合地基中桩的长度; 4）迭代法比一次性法更加合理、精确，特别是计算横向“双洞效应”引起隧道横向位移时，应尽量采用迭代法计算。     

基于温度应力等效的基顶当量回弹模量换算方法

在水泥混凝土路面温度应力计算中采用的基顶当量回弹模量,是基于基顶弯沉等效为原则换算得到的,这种换算原则并不能真实反映基层对路面板温度应力的影响规律。利用有限元法对温度应力进行了大量计算,在此基础上建立了以温度应力等效为原则的基顶当量回弹模量换算方法。与有限元解比较,结果表明该换算方法的精度完全能满足工程计算的需要,其成果可供规范修订时参考。     

列车荷载作用下立体交叉隧道的响应分析

以内昆铁路疏解线新梅花山隧道和六沾线乌蒙山隧道近距离立体交叉隧道为背景,研究列车运营期间,列车振动对隧道结构的影响。采用激振函数模拟列车竖向振动荷载,并通过对围岩-隧道体系进行模态分析,得到体系的振型和频率,以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式积分法,分别研究在各种列车荷载工况作用下,立体交叉隧道的动力响应,确定在列车振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及相应的位移和应力。     

利用能量法的边坡强度参数反演研究

强度参数反演是获取岩土工程参数的重要手段之一。传统的位移反分析方法需要对岩土体进行位移监测,耗费较多的时间和资金。本文在极限分析上限定理的基础上进行安全系数的求解。并分析边坡的几何及参数连续性,将边坡破坏断面两侧的断面的安全系数视为1。通过做出不同断面的c—φ曲线,其曲线的交点即为反演所得的参数值。结果表明,其结果与试验值符合较好,效果较好。     

水中悬浮隧道交通荷载模拟方法研究

为研究水中悬浮隧道交通荷载的合理模拟方法以及交通荷载对隧道结构的影响,借鉴铁路、公路交通荷载的模拟方法,综合考虑车辆轮载、路面不平度、行车速度以及外部激励荷载等影响因素的共同作用,提出水中悬浮隧道交通荷载的模拟表达式。通过数值模拟计算,分析悬浮隧道交通荷载的变化特征,并研究不同交通荷载模拟方法对悬浮隧道结构振动位移响应的影响。结果表明:文章提出的交通荷载模拟方法计算结果符合移动振动荷载的波动性和周期性特征。在对结构振动位移响应影响方面,固定均布荷载相当于静载,移动集中荷载和移动振动荷载时的位移变化幅值相对固定均布荷载时的大且影响相似,但移动振动荷载时的振幅稍大,体现了交通荷载中动荷载部分对结构振动位移响应的影响,更适合用来模拟悬浮隧道中的交通荷载。     

基于互联网技术的公路隧道围岩常规位移监测分析平台

信息化是当前隧道施工管理的必然趋势,针对公路隧道监控量测信息化建设要求,采用PHP编程语言,结合Mysql的数据存储功能、最小二乘法及回归模型的分析原理,研发基于互联网技术的公路隧道围岩常规位移监测分析平台。该平台实现了在网络上对公路隧道监测断面数据的录入存储、回归分析、围岩稳定性判别及隧道围岩最终位移变形量与二次衬砌时间预估等功能。通过网络访问该平台,可使不在现场的参建人员及时掌握隧道监测数据及分析结果,可为支护结构的调整和变更提供更有效率的依据,进而提高公路隧道的管理效率。