上方大面积加(卸)载引起盾构隧道的变形分析

盾构隧道上方大面积加载或卸载会引起隧道结构发生纵向变形,过大的沉降或隆起会使隧道结构发生裂缝或是环缝张开,导致渗漏水甚至破坏。把隧道结构等效为处于土层中的弹性地基梁,利用Boussinesq解计算加（卸）载在隧道下卧土层中产生的附加应力,基于Winkler模型计算隧道结构的变形。结合上海某地铁隧道上方大面积卸载后加载的工程实例,计算隧道结构的纵向变形,判断结构的安全性,并用有限元计算验证理论计算公式的正确性。     

湿陷性黄土-混凝土接触面剪切力学特性及破坏型式研究

对湿陷性黄土-混凝土结构进行直剪试验,研究接触面剪切力学性质,主要考虑法向应力、混凝土表面粗糙度等影响因素下湿陷性黄土-混凝土结构物接触面的剪切力学特性,进而采用数值分析研究接触面的破坏型式.通过直剪试验发现:在两种介质的接触面上剪切应力-剪切位移出现滑移、弹塑性破坏两种型式.接触面粗糙度不同时,结构接触面的抗剪强度峰值也不同,接触面越粗糙,其黏聚力也越大,内摩擦角越小.数值模拟的结果是:在法向应力较小时,剪切破坏模式以滑移破坏为主;法向应力增大后,会在湿陷性黄土内部产生剪切滑动带.在法向应力相同时,湿陷性黄土内部的剪切滑动带的厚度随着接触面粗糙度的增加而增加.湿陷性黄土-混凝土接触面光滑的情况,随着法向应力的变化,土体剪切滑动带厚度约为13～16 mm;接触面为粗糙面时,随着法向应力的变化,土体剪切滑动带厚度约为15～19 mm.     

砌体剪压复合强度的试验研究

为避免现有砌体结构剪压复合作用下较为繁琐的双向控制强度测试模式，采用一种以单向加载替代传统双向加载的改进试验装置，借助试件角度旋转获取了不同应力比下砌体剪切滑移破坏、受拉破坏、受压破坏3种破坏形态；通过数值分析对试验现象进行对比验证，揭示了不同剪压复合应力状态下砌体抗剪强度的破坏规律；以0.2和0.6为界限采用三段式剪压相关曲线构建出不同应力条件下剪压复合强度破坏准则，以0.2为界限提出了砌体剪压复合受力状态下材料应力应变关系. 结果表明:改进试验方法简捷高效误差小，理论计算与试验结果之比的均值为1.07，变异系数为0.180；试验结果丰富了砌体材料本构关系，可为砌体结构破坏准则的完善与数值分析模型的构建提供理论依据.      

考虑材料损伤的加卸载作用对盾构隧道结构力学特性的影响研究

为研究加卸载对盾构隧道结构受力和材料损伤状态的影响，基于混凝土塑性损伤本构、非线性接触理论和Python二次开发，用全周单向受压弹簧模拟地层反力，建立二维管片一接缝不连续模型和三维精细化管片-接缝不连续模型，模拟不同土质中(固结粘性土、硬质粘性土、中等程度粘性)盾构隧道上方不同加卸载水平下的结构变形、材料内力以及材料损伤变化规律，并讨论了螺栓异常工作对结构的影响，得到了不同土质中径向相对位移、接头张开量、材料应力和混凝土损伤因子关于加卸载量的关系曲线，及接头张开量、螺栓应力水平分别在预紧力损失和锈蚀深度两种异常状态的变化曲线.研究结果表明:从结构变形宏观指标给出了3种土质条件下加卸载的荷载安全值分别为510，340和170 kPa;从材料应力水平及损伤程度给出了加卸载的荷载安全值分别为340，170和170 kPa;螺栓预紧力损失对结构的影响主要受拱顶接头张开量控制，螺栓锈蚀对结构的影响主要受螺栓应力水平控制，且锈蚀深度的安全限值为6 mm.     

加卸载对盾构隧道材料损伤和结构特性的影响

为研究加卸载对盾构隧道结构受力和材料损伤状态的影响,基于混凝土塑性损伤本构、非线性接触理论和Python二次开发,用全周单向受压弹簧模拟地层反力,建立二维管片-接缝不连续模型和三维精细化管片-接缝不连续模型,模拟不同土质中(固结黏性土、硬质黏性土、中等程度黏性)盾构隧道上方不同加卸载水平下的结构变形、材料内力以及材料损伤变化规律,并讨论了螺栓异常工作对结构的影响,得到了不同土质中径向相对位移、接头张开量、材料应力和混凝土损伤因子关于加卸载量的关系曲线,及接头张开量、螺栓应力水平分别在预紧力损失和锈蚀深度两种异常状态的变化曲线.研究结果表明:从结构变形宏观指标给出了3种土质条件下加卸载的荷载安全值分别为510、340 k Pa和170 k Pa;从材料应力水平及损伤程度给出了加卸载的荷载安全值分别为340、170 k Pa和170 k Pa;螺栓预紧力损失对结构的影响主要受拱顶接头张开量控制,螺栓锈蚀对结构的影响主要受螺栓应力水平控制,且锈蚀深度的安全限值为6 mm.     

三向土工格栅变形及筋土界面特性试验研究

为探讨三向土工格栅的筋土界面特性,以三向土工格栅为研究对象,考虑0和90两种拉拔方向（分别记为TX_0工况和TX_90工况）的影响,开展了一系列室内拉拔试验。通过对格栅试样沿拉拔方向4个断面的位移进行监测,研究了三向土工格栅的拉拔力-拉拔位移关系、分段变形特性、三向土工格栅的筋土界面剪胀（缩）特性、平均摩阻力-相对位移特征以及拉拔方向对筋土界面强度参数的影响。研究结果表明:填砂压实度对三向土工格栅拉拔力和筋土界面剪胀（缩）特性的影响显著;法向应力越高,筋土界面剪缩性越大,而剪胀性越小,达到最大剪缩（胀）量所需的剪切位移也越大;筋土界面摩阻力的发挥是一个渐进的过程,呈弹塑性-软化特征;法向应力高于20kPa时,TX_0工况的筋土界面强度较TX_90工况更高。      

高应力下干砂与饱和砂单剪特性比较

在自行改造、加工的高应力单剪仪试验系统上,对饱和粗砂、干粗砂、饱和细砂、干细砂与钢材、混凝土界面的剪切特性进行了正交试验研究．经过对试验数据的回归分析发现,高应力单剪条件下的剪应力．剪切位移关系曲线段与双曲线模型较一致．干砂界面的初始剪切刚度和界面抗剪强度均大于同基底下饱和砂界面的值．通过对试验数据的方差分析知,相对于土性和基底材料两影响因素,砂的干湿状态对剪切特性的影响比较显著．     

典型人类工程活动诱发黄土滑坡灾害特征与致灾机理

为了揭示人类工程活动诱发的黄土滑坡成灾机理,基于典型工程活动触发黄土滑坡案例分析,采用野外调查、物理模型试验和应力路径试验等方法,分析了堆载触发黄土滑坡剪切带形成过程、卸载触发黄土滑坡演化模式和灌溉诱发黄土滑坡的成灾过程。研究结果表明:堆载和卸载触发的黄土滑坡,垂直节理易演化成裂缝带,剪应力作用下剪切蠕变带逐渐由坡脚向坡体内部扩展,直至发展成贯通的剪切带,坡体整体变形破坏,堆载触发黄土滑坡具有典型浅层、深层双滑带特征;灌溉诱发黄土滑坡主要发育在黄土塬边,长期农田灌溉导致地下水抬升,坡体内形成饱和带,重力荷载作用下发生蠕动剪切破坏,滑坡开始启动,大规模的快速覆盖加载导致坡体前部浅层黄土液化,最终触发黄土泥流远程滑坡。      

黏土脏污对道砟集料的应力-剪胀关系影响

列车循环荷载下，铁路地基层中的黏土颗粒会逐渐侵入道砟层，降低道床承载性能. 通过开展一系列大型直剪试验，对黏土脏污质污染下的受格栅加筋道砟集料和未受格栅加筋道砟集料的强度及变形发展、应力-剪胀关系进行了研究. 试验结果表明:随着脏污程度的增加，道砟集料在剪切过程中强度及法向变形均降低；干净道砟集料的应力比与剪胀比呈一阶线性关系，而黏土污染的道砟集料塑性增强，在剪应力峰值状态下剪胀比更高而抗剪强度发展缓慢，导致应力比与剪胀比呈二阶多项式关系；高法向压力下，道砟集料具有更低的剪胀比；黏土脏污质的存在会减小道砟集料的变形破坏速率，但降低了集料的抗剪强度，而格栅的加筋作用可弥补由于黏土脏污引起的强度降低.      

大理岩真三轴单面卸荷条件下加卸载试验研究

为了准确地评价巷（隧）道开挖面附近围岩的稳定性,采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对大理岩岩样进行第三主应力单面卸荷加、卸载试验研究. 通过高应力巷（隧）道开挖围岩失稳机理分析,采用不同应力加卸路径模拟能量积聚型和应力集中型两种物理工程破坏模型,进一步分析两种破坏模型的应力-应变曲线规律、破坏特征和强度特征. 研究结果表明:随着卸荷面应力的减小出现扩容现象,主要破坏面在临空面附近,随着轴压的升高,劈裂破坏范围增大,卸荷临界值也增大;随着围压增高,屈服点和峰值点增大,并且屈服点和峰值之间的曲线斜率较为平缓,破坏由局部张拉-劈裂-剪切复合性破坏发展成整体劈裂破坏;同围压条件下卸荷破坏强度是加载破坏强度的80%,岩体卸荷比加载更容易破坏,进而修正了广义Hoek-Brown强度准则.      

混凝土真三轴试验的研究现状

系统的介绍了国内外混凝土真三轴试验的研究现状,包括混凝土的种类、加载设备、减摩措施、试块尺寸、加载路径和破坏形态;分析总结了真三轴试验中存在的一些问题:诸如应变路径和应力应变混合路径下真三轴试验较少,边角效应明显等。为复杂应力状态下混凝土的真三轴试验研究提供了理论基础。     

三类勘察场地地裂缝活动对地铁隧道的影响

以地铁隧道穿越西安三类勘察场地的地裂缝为研究原型,分析了地裂缝的发育特征;运用数值模拟方法,研究了三类场地地裂缝不同活动量值引起的地层应力场、破坏区域和位移场的变化特征,计算了地裂缝的影响区域范围,解析了地裂缝带活动对地铁隧道结构产生的破坏特征,并提出了相应的工程对策。研究结果表明:地裂缝活动造成其两侧地层的竖向应力呈近似反对称的分布形态,地层应力的变化增量随上盘沉降的增加而增大;通过综合分析位于地铁隧道拱顶和拱底埋深处地层的竖向应力变化特征,得到三类场地地裂缝上盘和下盘的主要影响范围分别为0~20m和0~15m,经对比验证,与物理模型试验结果一致;下盘靠近地裂缝的区域发生剪切破坏,且破裂逐渐向上扩展,最终形成一条与地裂缝呈18°夹角的剪切破坏包线,其中间包含的范围为剪切破坏的集中区域;地裂缝活动导致两侧土体发生位移突变,形成2个类似"活动楔体"的变形区域,且该区域范围逐渐扩大;上、下盘隧道的差异沉降随着地裂缝错动量的增加而增大,当地裂缝活动量达到20cm时,造成整体式地铁隧道呈"S"破坏形态;为适应三类场地地裂缝活动引起的大变形,建议地铁隧道结构采用分段设置特殊变形缝加柔性接头处理等措施进行设防。     

隧道施工引起的松砂土层与地表结构响应

通过4组离心试验，模拟相对深度(埋深-直径比)分别为1.3和2.0的隧道在砂质土层中施工，分析了土层与地表建筑的位移与变形规律；通过抽取模型隧道内部的液体模拟隧道施工导致的土层体积损失，并设计了2层铝制框架结构模型，利用粒子图像测速技术测量了隧道施工引起的土层与结构移动数据，分析了地表与建筑筏板基础的水平与垂直位移、深部土层的移动与剪切变形、框架结构剪切变形与分类，以及结构剪切变形的修正系数与相对抗剪刚度。研究结果表明：隧道相对深度从1.3增加到2.0时地表沉降槽宽度从3.4 m增加到5.6 m,地表建筑的最大沉降从32.3 mm增加到49.5 mm,但变形程度有所降低；隧道施工影响下地表框架结构的变形主要表现为剪切变形，弯曲变形所占比重可以忽略不计；隧道施工引起松砂土层发生收缩变形，导致地表土层体积损失率始终大于隧道体积损失率，且隧道越深，差异越大；较浅隧道试验中建筑筏板基础与土层间存在较大间隙(27 mm),而较深隧道间隙几乎为0,从而增大了建筑筏板基础对地表土体水平移动的约束范围；建筑的剪切变形修正系数随隧道体积损失率的增加逐渐降低，且浅隧道的变化速率更大；2种隧道相对深度的建筑...     

导致直接剪切实验强度偏高的原因及改进办法

对次生红粘土、粉质粘土和全风化泥岩进行了直接快剪实验和三轴不排水剪切实验，并对实验结果进行了分析．实验结果显示，直接快剪实验获得的岩土体的抗剪强度指标——粘聚力和内摩擦角明显高于三轴实验结果．分析其原因，在于直剪实验中法向力与剪切力(剪切面)不垂直，使试样的应力状态改变，从而导致直剪实验获得的岩土体抗剪强度指标偏高．最后，根据力的平衡原理，提出了直剪仪加载装置的改进办法——改一端加载为两端加载．     

双层混凝土复合梁静动态弯拉破坏模式分析

针对无砟轨道层间损伤的问题,开展了双层混凝土在共同受力下协同工作性能的研究.从细观视角出发,运用图像处理技术获得试件表面骨料的分布状态,建立了双层混凝土复合梁的二维细观模型;对混凝土4点弯拉试验进行模拟与验证,探究了加载应变率对混凝土梁弯拉破坏模式、弯拉强度及应力位移关系的影响.研究结果表明:从力-位移曲线和破坏模式两者来看,数值模拟结果和试验结果都较为接近,说明运用细观尺度计算模型模拟混凝土开裂过程的方法是可行的;高加载应变率1×10~(-2)/s、1×10~(-1)/s下,双层混凝土之间的交界面处会出现较大损伤;在1×10~(-3)/s、1×10~(-2)/s、1×10~(-1)/s加载应变率下,最大承载应力分别为1.50、6.41、14.40 MPa,混凝土裂纹由沿薄弱交界面周围扩展的单一裂纹型式转变为复杂的多裂纹型式,且裂纹宽度急剧增加,损伤破坏扩展至整个受拉区.     

复合式路面层间界面剪切滑移特性

依托南大梁高速公路复合式路面试验段, 测试了不同糙化界面的露骨率和构造深度, 并钻取芯样进行45°剪切试验。结合45°剪切试验测试结果与层间剪切过程力学特性, 将层间剪变特性曲线划分为弹性阶段、破坏阶段、剪切强度衰减阶段和残余阶段, 采用界面构造深度、剪切强度峰值、剪切强度峰值对应层间相对滑动位移和残余剪切强度等指标评价层间剪变特性, 分析了界面糙化方式、防水黏结材料类型和用量、温度和加载速率对复合式路面层间剪变特性的影响。测试结果表明: 凿毛界面构造深度(1.17mm) 大于喷砂界面构造深度(0.37mm), 结合不同糙化界面下剪切过程的层间力学特性差异, 凿毛界面较喷砂界面所成型复合试件具有更优的抗剪性能; 防水黏结材料相同时, 凿毛界面层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移(0.19~0.79mm) 较喷砂界面(0.16~0.33mm) 更大, 且防水黏结材料对残余剪切强度和剪切强度峰值的影响大于层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移的影响; 整体而言, 温度对层间剪变特性影响显著, 5℃时层间剪切强度峰值为40℃时的7.0~10.0倍, 测试条件对层间剪切强度影响较大, 50mm·min-1加载速率时测试层间剪切强度峰值为5mm·min-1加载速率时的1.9~3.5倍。可见, 凿毛糙化方式更有助于提高复合式路面层间剪切强度, 且复合式路面层间剪变特性需采用多指标予以评价。      

砂土宏观力学特性与细观结构的相关性试验研究

通过无标点变形量测系统分析桩周土变形场,确定剪切破坏区和显微细观观测点.应用MiVnt系统分析加荷过程中土细观参数变化,细观参数(1+e)/e3、颗粒偏心度与基础位移的相关性最强;随荷载增大,1#,2#点孔隙比下降呈负相关关系,引起剪缩特征,3#点呈正相关关系而剪胀应力松弛;1,2,3#点颗粒定向性均增高呈正相关性,表明颗粒分布有序性减弱,土体具有非稳定性的承载形式.     

地铁隧道近距离穿越对上部框架结构的影响

利用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,通过变化上部框架结构的层数,柱距,独立基础的埋深,隧道的位置等因素研究隧道开挖对上部框架结构的影响．当隧道中心线与框架结构的纵向柱列平行时,本文研究的所有工况的纵向柱列的相邻柱沉降差及整体倾斜比较接近,即上述因素对纵向柱列的影响很小,但对横向柱列的影响不能忽略;当上部框架结构为一层时,白重引起的沉降不满足规范要求;纵向柱列各柱底沿坐标轴2方向的最大位移均超过了层问侧移限值;柱底水平位移会改变柱的受力状态,使一层柱底产生向着隧道中心线方向的弯曲变形,角柱呈双向弯曲变形;沿坐标轴1、2方向相邻柱的最大位移差通常使基础梁被拉长或压短,在基础梁内产生轴向拉力或压力,从而改变基础梁的受力状态;隧道开挖使柱底沿坐标轴2方向往复运动,柱底发生剪切破坏;增加结构空间刚度对横向柱列的影响明显,而对纵向柱列的影响很小;隧道开挖使一层柱顶外侧的拉应力进一步增加,角柱拉应力增加量最大．     

高速公路隧道围岩稳定性研究

隧道围岩的稳定性对高速公路的建设和运营起着重要的作用。本文首先介绍了隧道围岩变形破坏的四种机制,包括结构面控型、强度-应力控制型、混合类型和特殊类型四种类型。其次,着重分析了影响隧道围岩稳定性的多种因素,包括岩石性质、岩石硬度、岩石完整程度、岩体结构、结构面特性、初始应力状态以及地下水作用特点等。为提高隧道围岩的稳定性和高速公路的安全运营提供指导意义。     

重复荷载下高铁24m箱梁模型试验研究

对高速铁路中广泛应用的预应力混凝土简支箱梁进行了多级重复荷载下的模型试验．试验的主要测试结果包括2种加载方式下梁的裂缝宽度和裂缝分布展开情况,荷载-挠度曲线和弯矩-转角曲线,混凝土和普通钢筋的应变分布等．研究结果表明：混凝土首先在跨中底板出现裂缝,然后慢慢向腹板扩展．在纯弯段,裂缝间距分布比较均匀．在施加荷载超过开裂荷载不多的情况下卸载,裂缝在预应力筋的作用下能够闭合．箱梁的最终破坏现象是混凝土顶板的压溃爆裂,跨中极限位移为跨径的1/55．重复加载下的荷载位移曲线的包络线有3个拐点,分别对应于混凝土开裂,钢筋屈服,预应力筋屈服;而重复荷载下的弯矩转角曲线在整个过程中有一个拐点,对应于预应力筋的屈服．