基于渗流场变化的基坑止水帷幕缺陷

止水帷幕存在缺陷一直是基坑工程中的重大风险,若能在基坑开挖前判断出止水帷幕缺陷的位置,便能预先采取加固堵漏措施,可避免基坑开挖时的风险。局部渗漏必然会引起附近渗流场的变化,利用有限元软件ABAQUS分别对缺陷的长度、深度以及土体渗透性与帷幕外侧渗流场分布规律的关系进行研究,得出不同工况下缺陷对渗流场分布的横向和竖向影响范围变化规律,证明了根据流速变化判别缺陷存在及位置、规模的可行性。提出采用声纳法可对土体中渗流场分布进行检测,进而可根据渗流场分布判别出缺陷的规模与位置。通过工程实践,验证了研究结论及声纳法检测技术的准确性,为轨道交通深基坑工程止水帷幕缺陷判别提供指导和借鉴方法。     

基于流固耦合理论下穿库区隧道围岩稳定性分析

以某下穿库区铁路隧道为依托工程,对比分析有无渗流场作用和不同水深条件下,隧道结构应力变化规律以及围岩变形、塑性区和渗流场的变化特性,同时还考虑隧道加固圈厚度和渗透系数对围岩稳定性的影响。研究结果表明:地下水渗流场对围岩变形影响较大,不仅能引起大范围的库底沉降,而且能增大隧道拱顶和拱腰的位移,并且能够减小仰拱的隆起量以及加剧围岩塑性区的范围;隧道的开挖能够对地下水孔隙水压力的分布形成明显的扰动,并且在两拱脚处渗流速度最大,最大塑性区位于横向临时支撑处;注浆加固圈能够改善围岩的受力,隧道最优注浆圈厚度在5m,并且当渗透系数小于围岩渗透系数的1/50时注浆圈加固效果不再明显。     

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.     

渠道水位变化对路堑边坡稳定的影响

随着水利设施建设和路网建设的不断推进,新线建设不可避免与灌溉渠道等水利设施交叉.若渠道位于边坡后缘时其渗漏必会影响边坡渗流场,而不同水位下渗流场有所不同,边坡稳定性也会有所改变.运用geo-slope软件模拟渠道在不同水位下其渗漏对边坡渗流场的影响,从而得出边坡稳定变化规律,可为边坡溜坍的防护和治理工程提供依据,也可为新线选线设计提供参考.     

人工渠道水位下降速率对路堤边坡稳定的影响

随着农田灌溉设施建设和路网建设的不断推进,新线建设不可避免与灌溉渠道等水利设施交叉,若渠道位于路堤坡脚处,可兼作路堤排水沟.暴雨后需尽快降低渠道的水位,水位降低速率不同,其渗流场会有所不同,边坡稳定性也有改变.本文运用GEO- SLOPE软件模拟渠道以不同水位降低速率下的渗流场,从而得出边坡稳定安全系数的变化规律,可为路堤边坡的防护和治理工程提供依据.     

渗流-应力耦合作用下基坑开挖变形性状分析

大量的基坑事故表明,地下水控制失效是引起事故的重要原因之一。以某基坑开挖为工程背景,借助大型有限元软件Midas-GTS,研究了基坑降水和开挖施工过程中其变形性状,主要分析了基坑周围渗流场的分布、基坑周围地面的沉降、围护桩的挠曲变形和基坑底部隆起。计算结果表明,与未考虑渗流应力耦合作用相比较,在考虑渗流应力耦合作用下设计的基坑更偏于安全。     

尾矿坝渗透稳定性分析

尾矿坝是矿山的控制性建设工程之一,渗透作用对坝体稳定性的影响具有特殊性。浸润线过高或渗透作用过强是造成上游式尾矿坝失事的主要原因。本文针对白岩尾矿运用数值模拟方法分析其在现状、加高3.5、7.0及10.5 m 4种坝高工况下,正常水位、洪水水位运行2种水位工况下地下水渗流场及浸润线的变化规律。研究结果表明:洪水位工况较正常水位工况浸润线明显抬高,渗流溢出点升高,发生渗透破坏的可能性增大;正常水位工况下堆积坝越高浸润线抬升越明显。建议后期施工时加强对尾矿坝坝内浸润线的长期监测。     

水-土-结构耦合作用下地铁区间隧道抗震仿真分析

针对济南市地铁区间隧道结构,基于三维比奥固结渗流理论,运用时程分析方法,利用FLAC~(3D)5. 0软件建立了地铁区间隧道三维有限元计算模型,研究了水-土-结构耦合作用下区间隧道的地震反应,以及地下水渗流作用对地铁区间隧道抗震性能的影响。结果表明,考虑地下水渗流后区间隧道位移和内力地震响应规律与不考虑地下水渗流时相同,但区间隧道各点位移、洞顶和洞底的相对位移增大;渗流作用下,隧道的弯矩、剪力有所下降,轴力有所增大。     

地铁深基坑渗流应力耦合研究

研究目的:武汉地区深基坑事故中,九成以上是因为地下水控制失效造成的。其中,承压水含水层在长江一级阶地中普遍存在,且含水层厚度很大,承压水头很高,成为武汉地区深基坑工程的一大特点。针对武汉长江一级阶地地铁深基坑,研究其降水与开挖施工过程中引起的地面沉降以及基坑稳定等影响与变化规律具有重要的现实意义。研究结论:对深基坑降水与开挖的流固耦合效应进行了分析,建立了渗流场与应力场耦合计算模型。使用FLAC3D对武汉长江一级阶地深基坑降水与开挖施工过程进行了渗流应力耦合模拟;计算结果表明,地表沉降形成了二次函数曲线分布形态的沉降凹槽;地下连续墙以下渗流速度最大,容易发生渗透破坏;相较于不考虑流固耦合计算,考虑耦合的计算结果与工程实际规律更为吻合,能更好地的预测与信息化施工。     

高水压隧道修建过程中渗流场变化规律试验研究

以圆梁山隧道毛坝向斜高水压地段为工程背景,自行研制高水压隧道渗流场试验装置系统,通过室内模型试验,分析隧道修建过程中渗流场的变化规律及作用在二衬背后的水压力作用系数。结果表明:围岩边界不透水时,初始渗流场为静水场,围岩边界透水时,初始渗流场为非静水场;隧道开挖后,水压力等值线是以隧道为中心的圆环形状,无注浆圈时在围岩内的分布较均匀,有5m注浆圈时,等值线在注浆圈内密度较大,在注浆圈外较稀疏;注浆的施作,明显减小了隧道内的排水量,增加了注浆圈外表面的水压力作用系数,注浆圈承担了较大的地下水压力;衬砌施作后,有注浆圈时,衬砌背后的水压力有明显的折减现象,在排水孔断面上的分布呈"葫芦"状,衬砌背后水压力作用系数最小,围岩内和注浆圈外表面的水压力作用系数几乎相同,衬砌背后的水压力在排水系统与水沟连通的位置处最小,在仰拱处较大,在其他位置分布较均匀;隧道排水比越大,衬砌背后的水压力作用系数越小。     

不同冻融状态下风积沙改性土力学特性研究

风积沙改性土的冻融特性对寒区高等级线路工程施工及运营具有重要的工程意义。为确保风积沙在不同冻融状态下改性土力学特性,对不同配比的风积沙改性土样品施加冻融循环作用,并对冻融作用后的风积沙改性土进行单轴抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验,研究冻融循环作用下不同配比风积沙改性土的强度变化规律,并根据改性土强度的变化规律指导现场施工。本文研究结果可为寒区风积沙改性土的工程应用提供参考。     

砂卵石强透水地层泥水平衡盾构隧道开挖面极限支护压力研究

以兰州市轨道交通1号线穿河段泥水平衡盾构隧道为工程背景,针对砂卵石强透水地层盾构隧道开挖面稳定性问题,应用FLAC 3D建模分析渗流作用下隧道开挖面的极限支护压力。结果表明:隧道开挖后围岩渗流场发生改变,产生水压力差,造成地下水沿洞周渗出,孔隙水压力等值线呈漏斗状分布;渗流作用下开挖面极限支护压力为107 k Pa,岸堤经泥水盾构下穿后沉降量较小。最大沉降现场监测值与数值计算值误差为11.1%,表明计算模型合理,计算结果可靠。     

不衬砌水工隧洞围岩稳定性数值模拟分析

针对高渗压作用不仅会改变岩土体的应力状态,同时可能会使岩体劈裂、破坏岩体的原有结构的现象,基于流固耦合分析理论,利用快速拉格朗日有限差分法对隧洞围岩稳定性进行分析。从考虑渗流效应时围岩开挖稳定性、内水作用下围岩力学特性方面开展研究,得到围岩开挖后应力场、位移场分布特征,开挖卸载对渗流场的反馈,内水作用下隧洞的破坏特征和水力特性演变趋势。研究结果表明:对隧洞施工过程中采取安全措施,富水条件下的隧洞工程防排水提供一定的理论参考。     

轨道交通简支梁钢筋混凝土圆墩地震反应分析

结合郑州市第一条城市轨道交通高架桥的工程实例,通过建立有限元计算模型,对简支梁不同墩高的钢筋混凝土圆形桥墩进行结构动力特性分析、E1地震作用下的多振型反应谱分析以及E2地震作用下基于纤维模型的弹塑性非线性时程地震反应分析,研究不同墩高桥墩的抗震性能和地震响应变化规律。结果表明,桥墩在地震作用下满足抗震设计要求,希望为城市轨道交通桥梁钢筋混凝土圆形桥墩抗震设计提供参考。     

渗流场作用下高填方路堤侧滑变形数值模拟研究

本文研究在路堤两侧水位差引起的地下水渗流场作用下高填方路堤的侧滑变形特征,以绵阳至遂宁高速公路某高填方路堤为例,应用有限差分法分析渗流场对路堤基底介质应力场的影响,并结合现场监测数据分析路堤侧滑变形所处阶段.研究结果表明:应用有限差分法可合理模拟地基中位移场和渗流场的耦合作用;随着地基入渗的地下水量增加,渗流场的影响增大,路堤侧滑稳定性必须考虑渗流场的作用;在路基两侧水位差引起渗流时,路堤坡脚应进行深层水平位移监测.     

水下砂卵石地层盾构隧道越江段注浆压力研究

近年来,江(海)底盾构隧道建设日益增多,对于水下段而言,由于地层渗透性强、埋深浅等因素影响,盾尾同步注浆压力的合理控制显得尤其重要,而探明盾构隧道在施工过程中孔隙水压力的分布对工程实践意义重大。本文依托常德沅江过江隧道工程,结合工程现场地形、地质、气候以及水文条件,采用FLAC^3D有限元分析软件对盾构施工扰动下的地层孔隙水压力分布进行系统分析。研究结果表明:(1)综合考虑各种因素确定渗流场中削减边界为20 m,即模型构建时沿开挖方向前后多取20 m长度,可使模拟结果更能真实反映越江隧道围岩各处孔隙水压力的变化规律;(2)盾构隧道掘进过程中,拱顶、拱底和左右拱腰处的动水压随掘进距离的变化趋势大致相同,拱底动水压量值最大,左右拱腰次之,拱顶最小,并根据区间动水压力变化规律给出满足岸边段和水下段要求的注浆压力。     

降雨对小净距大跨度隧道开挖松动区的影响

小净距大跨度隧道在洞口段易受到浅埋偏压作用,隧道开挖会造成上覆岩土体出现大范围松动区,在降雨条件下更易出现地表塌陷与拱顶塌方。本文改进了围岩切向应力扰动系数公式,依托广州龙头山双洞八车道隧道工程,利用有限差分软件FLAC 3D对隧道洞口段在是否考虑降雨2种条件下开挖产生的松动区进行分析。分析结果表明:运用工程实际采用的双侧壁导坑法模拟开挖,隧道围岩产生的松动区范围较大且在拱顶上部产生交汇区域,中部核心土开挖时影响较小;考虑降雨渗流场之后开挖,在流固耦合作用下左右2个隧道围岩松动区面积增长分别约为30%,42%;隧道围岩松动区不对称分布和雨水渗流作用加剧了隧道偏压变形,并导致上部地表沉降最大增长33%左右。     

降雨量与边坡溜坍定量关系的探讨

通过降雨条件下边坡中地下水的变化规律及渗流对边坡稳定性的影响 ,引进累计实效降雨量概念 ,结合边坡溜坍机理分析、现场调查及室内外试验 ,对成渝线降雨量与边坡溜坍的定量关系进行探讨。     

水压力作用下公路隧道衬砌受力特性研究

贵瓮高速公路建中隧道在施工过程中二衬出现大量渗漏水的情况,本文借助有限差分软件FLAC~(3D)建立流固耦合模型,在固体场与渗流场共同作用下,对不同水压力作用下二衬的受力特性进行了数值模拟分析,得到了二衬内力及安全系数随水压力的变化规律。计算结果表明,在一定的水压力下,二衬的安全系数已低于规范要求。为保证施工安全及顺利进行,建议对可能出现高水压力的施工段采取提高排水控制量及对二衬进行优化等措施。     

隧道衬砌外水压力计算方法研究现状与进展

隧道工程中地下水作用在衬砌上的外水压力是进行衬砌设计的一个重要因素 ,如何确定外水压力是隧道工程界迫切需要解决的一个问题。以往的相关研究可大致分为折减系数法、理论解析法、理论解析与数值解析相结合法、数值解析方法 (渗流、渗流与应力耦合方法 )等几种。对于隧道工程 ,这些研究还不能完全满足实际工程的需要 ,有待于进一步研究