毛细排水管排水性能试验与路基排水应用研究

传统排水管易堵塞，不能满足铁路路基水害整治措施长效要求。毛细排水管具备反滤和抗淤能力，可长期保持优良的排水效果，将其应用于路基水害整治值得探讨。测试不同毛细排水管的尺寸参数，开展虹吸排水量、覆土通水量和虹吸能力模拟试验，研究毛细排水管包裹层（透排水带）的集水槽宽度、排水孔径等关键参数对排水性能的影响，并应用于邯长线（邯郸—长治）试验段。结果表明：当透排水带排水孔径最大为1.123 mm，集水槽宽度最小为0.508 mm，隔断宽度最小为1.504 mm时，流速为3 L/min，虹吸排水高度20 cm；毛细排水管包裹层毛细排水孔形状对其毛细作用和排水量影响较大，毛细排水孔径越大，排水孔的排列越紧密，则排水性能越好。     

城市轨道交通列车嵌入式空调机组封闭平台结构雨水排放问题分析

针对城市轨道交通车辆空调机组安装结构中的封闭平台结构,利用建筑给排水中暴雨强度的计算方法,推断合理的车辆排水量设计值以及排水管径等主要设计参数,并对车辆不同运行状态下的排水管布置方案对排水状态的影响进行对比分析,以探索城市轨道交通车辆雨水排放结构的最佳方案。     

毛细透排水带排水性能试验研究

探讨毛细透排水带的毛细力,开展室内砂土排水试验,分析砂土中设置毛细透排水带下的流速、含水量以及其防淤堵性能。研究结果表明,路基、边坡等构筑物上毛细透排水带铺设的角度取值范围建议为10°~15°,毛细透排水带加强了砂土的排水能力,在变水头非饱和阶段埋深对排水效果影响微弱,毛细透排水带能够促使其周边土体形成反滤层。该研究成果为毛细透排水带的实际工程应用提供了参考。     

基于流固耦合的海底隧道注浆圈渗流场影响分析

将存在裂隙的岩体视为等效连续介质,建立海底隧道稳定渗流分析计算模型,并对渗流场相关特性进行探讨;结合青岛胶州湾海底隧道工程计算注浆圈对渗流场影响.结果表明:海底隧道防排水应采取“以堵为主,限量排放”的原则;注浆圈堵水效果与其厚度相关,且注浆圈厚度与其渗透系数成正比.但当围岩渗透系数与注浆加固圈渗透系数之比大于100,且注浆圈厚度不小于10 m时,注浆圈渗透系数、注浆圈厚度对隧道涌水量均影响不大;隧道涌水量和控制排水量之差越大,衬砌外水压力越大;为减少涌水量,可以采用注浆圈封堵地下水渗流通道,衬砌外水压力将显著降低.当处于自由排水阶段时,衬砌不承担水压力,隧道涌水量与控制排水量相等.     

考虑降水动态过程的地下工程施工降水优化设计

考虑地下工程施工中降水的动态过程,建立工程降水地下水位从初始水位变化至目标水位过程中排水量及排水时间的具体计算方法;在此基础上,建立考虑降水过程中水位变化阶段动态排水量及降水时间的井群降水优化设计方法;进一步推导降水区域变化时排水量及排水时间的计算方法。所建立的方法在地下工程施工过程中降水区域及水位不断变化时能真正实现降水过程的优化设计和动态控制。通过现场工程应用验证了该方法的可靠性。     

基于Biot固结方程研究地下水位对隧道防水型衬砌的内力影响

地下水位是影响隧道防水型衬砌力学行为的一个重要因素。为了研究地下水位变化对防水型衬砌的影响,基于Biot固结方程考虑17种不同地下水位的工况。利用FLAC3D有限差分法数值模拟,采用均匀连续各向同性渗流模型,得到不同工况下隧道衬砌结构的内力。通过分析衬砌在不同水位下产生的内力,总结地下水位变化对隧道防水型衬砌受力的影响规律。计算结果表明:地下水位在大于隧道半径3倍以上的范围,拱顶、拱肩与拱墙的轴力不随地下水位变化;在地下水位变化的时候,拱顶为最不利位置,拱墙为安全位置。     

时速200km客货共线条件下双线铁路合理站间距研究

分析了影响车站间距设置的因素,建立了以通过能力最大化为目标的客货共线条件下双线铁路合理站间距计算方法,该模型在利用扣除系数计算公式推导出单一越行条件下的最佳车站间距基础上,通过计算不同越行条件下的最佳车站间距,综合考虑开行列车速度组合,得出不同速度列车间越行的加权概率,从而计算出合理的车站间距,并以案例对该模型进行了验...     

库水位等速下降时岸坡地下水浸润线的计算

在边坡稳定性计算中,地下水对边坡稳定性起着决定性作用,其中浸润线位置的确定尤为重要。从一维非稳定渗流运动的基本微分方程出发,建立库水位下降作用下坡体内浸润线计算模型,通过拉普拉斯变换,推导浸润线计算方程,并拟合得到简化公式。通过Visual-Modflow程序对简化公式的验证分析表明,简化公式可满足工程精度要求。     

一种新型排水结构的排水性能试验研究

目前边坡和支挡工程中最常用的排水结构(PVC排水管)服役一定年限后,易发生堵塞,排水功能失效。为研究一种排水效率高、不易堵塞的新型排水结构(排水钉),在室内开展了历时4个月的PVC排水管和排水钉的排水对比试验,系统研究两者的排水性能和抗淤堵性能;同时开展排水钉设置间距和设置长度对自身排水性能的影响试验,并分析排水钉的反滤机制。结果表明:排水钉能持续保持良好的排水性能,而PVC排水管排水性能则逐渐下降,包裹PVC排水管的土工布发生了一定程度的淤堵,使流速最大降幅达35%;砂土中排水钉的有效排水半径约为1.0 m,排水钉置入边坡应穿过最危险滑动面至少1.5 m;排水钉周围形成天然的反滤层,能发挥排水、挡土和防淤堵的作用。     

一维对流弥散方程的显式差分法求解及其收敛性分析

对一维对流弥散方程的特点进行全面分析,在稳定渗流场中,认为差分格式中的流速项系数和弥散系数是随空间节点的位置而改变的,给出了不同渗流方向下相应的差分格式,推导了对应的收敛条件,并考虑了边界浓度衰减的影响,引入边界衰减因子,最后将该方法运用到实际工况中。从计算结果中发现,在满足收敛条件的情况下,能够计算出浓度在时间和空间的变化数值,最终计算结果是收敛的,而不满足相应的收敛条件时,其计算结果是不收敛的。所介绍的方法能够求解一维对流弥散方程的解析解,简单实用,且能够方便了解每一迭代步内的浓度空间分布情况。     

客运专线区间路基与双块式无碴轨道接口设计研究

根据无碴轨道在路基面实施超高的要求,基于方便施工、简化设计的原则,经分析计算,合理地将直线及曲线地段路肩相对内轨面的高差统一为固定常数,提出不同超高条件下客运专线区间路基顶面具体参数。同时,在简要介绍直线地段线间各种排水方案的基础上,阐明选择原则及建议方案。曲线地段线间排水的集水井方案,提出采用小汇水面积暴雨径流公式推理排水管管径与集水井间距的计算方法,并提出采用硬质聚氯乙烯(PVC U)管时管壁厚度计算公式及变形等检算要求。对双块式无碴轨道技术条件下,区间路基顶面超高形式、不同部位排水技术方案进行探讨。     

考虑注浆圈情况下的任意形状隧道渗流场研究

对于水下隧道目前多采取"堵水限排"的处理方法,通过注浆和设置排水衬砌来减小隧道渗水量和降低衬砌所承受的水压。为了适应各种工程建设的需要,非圆形的隧道在工程实际中很常见,但目前对于考虑注浆圈情况下非圆形隧道的渗流场研究却很少。结合复变函数中的保角变换方法,推导毛洞在注浆圈和衬砌共同作用下水下任意形隧道渗流场的解。并通过FLAC~(3D)本例解相比较,证明了本文的有效性,为实际的工程需要提供了一种快速、准确的方法。     

盾构隧道长期渗水对地表沉降及管片内力的影响

以上海地铁盾构隧道为例,建立盾构隧道渗流模型,设置不同渗流程度及水位边界条件,分析长期渗流条件下隧道周围土体的孔压分布规律、地表沉降规律和管片内力变化规律.分析结果表明:渗流越严重,孔压降低越明显,地表沉降越大;孔压、地表沉降和管片内力的变化规律一致,且在保持地下水位不变的条件下,三者达到稳定状态的时间几乎相同;渗流使管片内力发生明显改变,管片内力的改变量与渗流的严重程度和地下水位变化情况密切相关;在渗流严重且没有外部水源补给情况下,长期渗流使地下水位不断下降,导致隧道拱腰处的管片内力增加量最显著,对地铁盾构隧道的安全运营造成严重威胁.     

三维离散机构在盾构隧道渗流稳定分析中的应用研究

基于极限分析上限定理,利用三维离散破坏机构对渗流作用下盾构隧道开挖面稳定性进行研究。通过将渗流效应等效为孔隙压力做功,提出三维离散破坏机构下的渗流稳定性分析方法,推导相应的孔隙压力功率公式。结合开挖面附近的孔隙压力分布方程,计算三维离散破坏机构中总孔隙压力功率,根据内外功率互等原理进一步推导渗流条件下开挖面临界支护力的表达式,通过优化计算得到临界支护力的最优上限解。利用数值模拟及已有算例对得到的临界支护力结果进行验证,证明了本文方法的有效性。利用该方法研究水位高度、开挖面透水性等因素对临界支护力的影响,并初步分析隧道破坏范围的变化情况。本文还提供了计算图表,便于工程上快速计算及分析。     

双块式无砟轨道排水方式优化设计

针对国内广泛应用的CRTS双块式无砟轨道线间排水措施开展优化设计研究。结果表明：(1)受桩板结构影响，部分路基地段无法设置集水井，可采用在底座内预埋横向排水管的方式，排出线间积水；(2)考虑配筋设计要求，排水管外径建议为100 mm,直线地段每块底座(13 m)设置一对横向排水管，曲线地段线路外侧每块道床板对应底座内设置一根横向排水管，预埋排水管数量可按每双线公里152根计列，各种管材均能满足最大降雨量时的排水要求；(3)综合对比聚乙烯管、球墨铸铁管和不锈钢管三种管材，推荐采用耐久性好、性价比高、强度大、环境适应性好的不锈钢管；(4)有限元软件分析结果表明，结构变形和动力学指标满足规范要求。     

运营期隧道地下水位变化情况估算

对于隧址区地下水位较高的隧道,通常采用堵水限排的方式处理地下水,而在隧道水长期排放的过程中难免对地下水位降深造成影响,超过一定限度必将引起隧址区生态环境的恶化。而隧道整个运营期较长,对隧址区地下水位实时掌控是有必要的。基于对比分析、地下水动力学方法及达西定律确定运营期隧道围岩涌水量及透过初衬涌水量计算方法,根据渗流连续性得出地下水位高度反分析计算方法,在隧道排水量、围岩渗透系数和初衬渗透系数已知的情况下即可求得地下水位高度。通过案例分析及与实际工程的对比确定了该方法的有效性。该方法能为运营期隧道隧址区地下水位高度估算提供参考,从而为隧址区地下水平衡保护提供依据。     

基于流固耦合的富水区隧道注浆圈优化研究

分析地质复杂的富水山岭隧道的渗流问题,并基于渗流场流固耦合理论,研究采取注浆加固措施,注浆圈对渗流场的影响。通过理论分析、公式推导、数值分析的方法,并结合工程实践,在分析富水区隧道渗流场的基础上,得到以下几个结论:(1)建立富水区深埋隧道渗流简化模型,推导了渗流场下,隧道涌水量、注浆圈外水压力和衬砌外水压力的推导公式;(2)详细分析了注浆圈对涌水量、衬砌外水压力的影响,涌水量和衬砌外水压力之间的影响,FLAC3d数值分析建立模型,通过数值计算,验证了公式推导的正确,这可对类似工程提供有效的指导和借鉴。     

地铁车站新预筑法施工中顶管间距的优化设计

基于土拱效应理论,建立新预筑法顶管施工中顶管土拱效应模型.根据模型中土拱轴线的受力,推导出土拱轴线支座约束反力与模型几何参数之间的关系式.将此关系式与拱顶和拱脚的强度控制条件方程联立,得到求解顶管间距的方程组.给出验算土拱能体稳定性的判别式,验证顶管间距计算值的合理性.以采用新预筑法施工的沈阳地铁新乐遗址站1号风道为例.采用上述方法计算得到的顶管间距为3.28 m;通过调整切管位置和钢管半径可以优化没计顶管间距,从而减少管材消耗,节省施_上时间,降低地表沉降.     

地铁隧道开挖与失水引起地表沉降的数值分析

结合深圳地铁大—科区间隧道开挖与失水工程实例,根据有效应力分析方法,建立弹塑性渗流 应力耦合分析理论模型。采用VOF(VolumeofFluid)方法来跟踪非稳定渗流场的动态自由水面。开发相应的数值模拟分析程序,对实际隧道工程的动态开挖过程和失水过程进行仿真模拟,对失水过程中的不稳定渗流场进行详细分析,得出动态变化的地表沉降曲线。结果表明,计算值与现场测量值能够较好地吻合。     

各向异性渗流深埋隧洞衬砌外水压力解析研究

基于渗流力学基本理论，进行各向异性深埋隧洞渗流场解析研究。由稳定渗流场基本微分方程结合深埋隧道渗流场边界条件，利用坐标变换法将地层从各向异性转换为等效各向同性，运用保角变换将渗流方程转化为Laplace方程；将围岩渗流区域进行分区计算，得到围岩的渗流量计算公式；考虑衬砌为各向同性渗流，根据围岩与衬砌分界面上的渗流量相等得到衬砌外水压力的解析表达式，在此基础上考虑注浆圈及其对衬砌外水压分布的作用，得到了带注浆圈隧道衬砌水头和渗流量的解析解；通过与各向同性解析解和数值算例的计算结果对比，验证了公式的正确性。分析围岩水平与竖向渗透系数、注浆圈参数、衬砌参数、作用水头高度和隧道半径等因素对衬砌外水压力的影响，并考虑了各向异性渗流情况下衬砌外水压力与隧道渗流量的关系曲线。