基于蒙特卡罗随机节理的岩体洞室初喷加固效果研究

岩体中的节理一般是满足一定统计规律的随机网络.利用UDEC实现了蒙特卡罗随机节理网络,在此基础上考虑了隧道的开挖和初喷加固.设计了未采取初喷加固方案,采取初喷加固时初喷混凝土黏聚力为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 MPa计算方案和初喷混凝土厚度为10、15、20、25、30 cm计算方案,计算对比不同工况的塑性区、应力和监测点位移值,发现:不采取初期衬砌,隧道的破坏形式主要是洞顶掉块;初喷厚度一定时,初喷接触面材料黏聚力越低块体越易脱落,超过0.4 MPa时则围岩稳定;初喷接触面材料强度一定时,初喷厚度对围岩稳定性有影响,存在临界厚度,过大过小均不利于隧道围岩稳定.这些特征值可以作为同类围岩条件下隧道设计的极限值.     

基于离散元法的某隧道初期衬砌加固围岩机理研究

隧道的衬砌对于隧道稳定性和施工安全具有很大的影响.首先总结了隧道的常见破坏形式和常用计算理论及方法,选择离散元UDEC方法,以某公路隧道为研究对象,设计了未采取初期衬砌,以及初期衬砌接触面黏聚力为0、0.01、0.03、0.05、0.08、0.10、0.12、0.15MPa,内摩擦角为0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°,抗拉强度为0、0.001、0.005、0.010、0.015、0.020、0.025、0.030、0.035MPa等计算工况.经不同工况塑性区和不平衡力计算结果的对比分析发现:不采取初期衬砌,隧道的破坏形式主要是洞顶掉块;采取初期衬砌,接触面黏聚力的临界值为0.08MPa,内摩擦角的临界值为20°,抗拉强度的临界值为0.03 MPa.如果强度低于这些值,则隧道的塑性区扩大,不平衡力较大,表明隧道不稳定.这些可以作为设计参考值.     

岩层倾角与隧道走向间关系对大断面隧道围岩稳定性的影响

针对大断面隧道拱顶围岩的稳定性,运用普氏理论确定大断面隧道拱顶围岩平衡拱高度,获得支护结构拱顶荷栽计算依据,通过分析隧道不同走向条件下岩层节理倾角护对顶平衡拱内层状围岩应力状态的影响,研究θ对隧道拱顶围岩稳定性的影响。结果显示,岩层呈水平产状时,隧道内拱顶围岩易发生掉块,隧道不同走向对隧道内应力重分布无差异性影响;岩层倾斜、隧道走向与岩层走向相同时,拱顶围岩的稳定性随口增大而减小;隧道走向与岩层走向垂直时,拱顸围岩的稳定性随口增大而增大;上三角组合节理条件下开挖隧道,拱顶裂隙呈闭合状态,褶曲轴面下固岩需加强支护;倒三角组合节理情况下,拱顶裂隙呈张开状态,拱顶易发生小型掉块。     

层状地层软岩隧道形变控制措施研究

软弱层状岩体具有自稳性较差,且强度各向异性等特点,隧道修建过程中常出现初支混凝土开裂、型钢拱架或格栅扭曲、支护侵限等大变形破坏现象。以国道318线折多山隧道工程为依托,通过开展有限差分数值模拟对层状地层软岩隧道大变形破坏特征进行了分析。研究结果表明:随着节理强度的增加,层状岩体的横观各向同性性质减弱,塑性区的分布从由节理面控制变为沿隧道轴线对称分布,且塑性区的范围也有所减小;从变形控制角度分析,对围岩整体进行注浆加固及增加支护结构的强度可以有效控制围岩变形,而仅对节理进行加固的效果较差。     

层状围岩节理倾角对隧道光面爆破效果的影响

同种爆破参数对不同类型地层开挖时体现的爆破效果相差明显，运用LS-DYNA软件建立不同倾角下不同层厚节理地层的隧道爆破模型，重点研究不同倾角节理时同种周边眼光面爆破参数下的爆破效果，以探明层状节理隧道爆破规律。结果表明:层状节理围岩下隧道爆破产生的超欠挖明显，且由于重力作用下节理岩块脱落效果及节理面上法向应力较小，超欠挖量随倾角的增大而减小；节理和岩体爆破时吸收的能量也与倾角呈正相关关系，且节理吸收能量约为岩体的15 %～20 %。     

隧道锚与隧道上下毗邻协同施工力学行为分析

为确定隧道锚与隧道上下毗邻协同施工最佳的施工工况,依托翁开高速四坪隧道工程,利用数字模拟手段对围岩竖向位移、塑性状态和初支内力进行分析,对比分析了三种不同工况下的围岩位移、塑性状态和初支内力的情况。结果表明：采用先施工主隧道再施工隧道锚,围岩的竖向位移最大;当采用先施工隧道锚再施工主隧道时,围岩的竖向位移最小还能有效减小塑性区范围,随着土体黏聚力的增大总体位移值和塑性区范围减小;上、中台阶支护连接部位内力较大,因此,应适当采取初支加强措施,保证在施工阶段支护的稳定性。     

岩溶区运营公路隧道衬砌受力特性模型试验分析

岩溶区隧道的修建改变了原有地下水平衡,溶洞的存在会使水压力集中作用在隧道衬砌上产生集中应力,严重威胁到隧道的正常运营与安全。以广东省岩溶地区运营公路隧道为工程依托,基于室内隧道模型试验,研究岩溶区运营公路隧道在不同溶洞空间分布形态大小特征、不同节理倾角、强降雨条件下衬砌的受力特性,以隧道衬砌表面应变、孔压、土压力和衬砌周边围岩位移的试验测试数据为分析依据,得出结论:沿经过隧道衬砌中心位置走向为45°和135°的溶洞对隧道衬砌不良作用大;溶洞的直径对于隧道衬砌受力特性影响最小,其作用主要是通过与围岩节理面倾角和溶隧间距(溶洞与隧道)的组合来体现;溶洞与隧道距离约在该距离为1.5倍隧道直径时,隧道衬砌的安全性最差;围岩的节理面倾角对隧道衬砌安全性的影响较为复杂,主要表现为以围岩沿节理面方向运动发生的附加应力作用和地下水沿节理面渗流所发生的孔压调节作用。     

V级围岩条件下超大断面隧道的适宜喷层厚度研究

为了研究V级围岩条件下超大断面隧道的适宜喷层厚度,以深圳某隧道工程V级围岩四车道段为依托,首先基于隧道所处地质条件、自身断面形式和试验加载设备条件,分别建立了20,30,40 cm喷层厚度的室内相似模型,对自重应力场工况下不同厚度喷射混凝土可承受的最大竖向(围岩)应力、位移变化规律和破坏失效特征进行了分析。随后建立了数值仿真模型,并参照模型试验过程,在模型上边界施加竖向应力,分析了不同喷层厚度初支的最大竖向(围岩)应力和极限位移,对室内模型试验结论进行了验证,并进一步优化了喷层厚度。结果表明:随喷层厚度增加,最大竖向(围岩)应力增大,但增量逐渐减小,20,30,40 cm厚度喷层,依次为5.0,5.7,6.0 MPa;20 cm厚度喷层的失效模式不同于30 cm和40 cm厚度喷层,其以拱底位移为断面最大位移,而30 cm和40 cm厚度喷层则以拱顶位移为断面最大位移;在支护结构的变形能力上,30 cm厚度喷层要显著优于20 cm和40 cm厚度喷层,对应失效前极限位移为127,80,82 mm;结合数值模拟、综合喷层结构的支护能力和变形能力,V级围岩条件下超大断面隧道喷层厚度优化为26～38 cm,最优值为32 cm。     

层状岩体地下洞室施工阶段围岩精细化分级

围岩分级方法在实际应用中存在结果处理复杂、围岩分级量化数值范围交叉及围岩分级精度较低等问题，为了对层状岩体地下洞室施工阶段的围岩进行精细化分级，基于HC分类法，重点考虑层状岩体的层厚与产状对围岩稳定的影响，通过有限元软件Midas GTS对25种由正交试验方法得到的代表性工况进行了数值模拟，并将位移计算结果进行了极差分析。结果表明：层状岩体隧洞位移分布方向主要取决于结构面走向与洞轴线夹角α及结构面倾角β,而位移分布范围的大小主要取决于岩层厚度h;对层状岩体隧洞稳定性影响的大小排序为，饱和单轴抗压强度R_c>结构面走向与洞轴线夹角α>张开度W>层状岩体层厚h>结构面倾角β,因此，层状岩体隧洞围岩分级时，应充分考虑结构面产状的影响；饱和单轴抗压强度R_c、结构面走向与洞轴线夹角α均与层状岩体隧洞的稳定性近似呈正比，张开度W则与层状岩体隧洞的稳定性近似呈反比；层状岩体层厚h=0.6 m时，层状岩体隧洞稳定性最差，结构面倾角β=60°时，层状岩体隧洞稳定最差。基于HC分类法提出了基于隧道相对变形的修正分级区间，并分别采用了模糊物元...     

考虑层间黏聚力的水平层状围岩隧道顶板力学模型计算

水平层状岩体力学性质不仅受岩层组合和结构面控制,而且与层间黏聚力密切相关。水平层状围岩隧道在施工过程中对层间黏聚力考虑不当时,极易造成设计支护参数不合理,导致拱部掉块落石、离层、弯折,甚至局部坍塌、超欠挖等工程问题,严重影响工程安全、施工质量和建设进度。目前水平层状围岩隧道顶板一般简化为锚固梁和简支梁模型,但未考虑层间黏聚力。根据水平层状围岩隧道开挖的不同阶段,将隧道顶板分别简化为开挖初始阶段的锚固梁模型和施工扰动后的简支梁模型,并利用顶板梁体模型的协调变形条件,得出梁模型的层间黏聚力计算公式。以大梁峁隧道为工程依托,分别应用考虑层间黏聚力和不考虑层间黏聚力的梁模型进行隧道临界开挖跨度计算。结果表明：考虑层间黏聚力和不考虑层间黏聚力对水平层状围岩隧道临界开挖跨度影响较大。考虑层间黏聚力时,锚固梁模型临界开挖跨度为3.36~4.75 m,简支梁模型临界开挖跨度为2.74~3.88 m;不考虑层间黏聚力时,锚固梁模型临界开挖跨度为0.14~0.30 m,简支梁模型临界开挖跨度为0.12~0.24 m。结合大梁峁隧道工程现场,隧道开挖跨度3~6 m时,拱顶会出现平顶现象,产生离层和掉块,因此考虑层间黏聚力的水平层状围岩隧道顶板力学模型更符合工程实际情况。     

卢浦大桥引桥T梁设计

本文介绍了卢浦大桥引桥 T梁构造形式、跨径布置 ,并对不同跨径、不同桥宽的 T梁进行了设计分析     

板簧模型对车架强度计算的影响分析

轻型载货汽车钢板弹簧对车架的支持往往简化为对车架的弹性约束，由于悬架系统的工作特点，当车架受力变形时，可以带动车轮在地面上有微小的滚动，从而实现整个钢板弹簧的协调变形，为车架提供支持力，利用前后置处理软件MSC／PATRAN（V8．5）和有限元求解器MSC／PATRAN ADVANCED－FEA（V8．5）能够对轻型载货汽车钢板弹簧的模拟方式进行若干情况的分析和比较，得出能较好模拟真实结构的建模方式。     

盾构掘进机刀盘研制实例

刀盘是盾构机中的重要部件，具有开挖地层、稳定开挖面、搅拌碴土等功能，处于盾构机与地质状态紧密关联的最前沿。文章通过对刀盘研制实例的剖析，简单介绍了刀盘设计的基本方法、刀盘的制造工艺以及刀盘样机在工业性试验中所取得的成果。     

港珠澳海底沉管隧道近陆域段管节防护设计

沉管隧道的回填防护根据功能需求,在纵向上可按照普通段、航道段及近陆域段3个分区进行防护。近陆域段防护需要考虑的影响因素多,且安全风险高,是沉管隧道工程防护设计的重点。以正在建设的港珠澳跨海通道工程中海底沉管隧道近人工岛陆域段的回填防护为研究对象,针对近陆域段采用柔性与刚性2种防护方案进行研究比选,提出适合项目特点的护坦潜堤式柔性防护方案,并详细分析了柔性防护方案的设计细节,通过防撞、防锚及稳定性方面的计算分析以及工程实践,证明这种防护方式是科学合理的。     

西江特大桥桥墩冲刷防护设计与施工关键问题分析

以中江高速公路西江特大桥桥墩冲刷防护工程为实例,系统地分析了该工程冲刷防护方案设计、施工组织、质量控制中的关键问题。重点阐述了袋装砂、级配石、块石三层防护结构的设计方案及其优化,总结了基于抛投试验的冲刷防护施工组织,并对施工后各结构层的厚度、标高与设计要求进行了对比分析,验证了各结构层袋装砂、级配石、块石的抛填厚度和顶面标高均满足设计标准。     

东海大桥陆上段基础持力层均匀性分析设计

东海大桥陆上段约长 2 .4km,为 4～ 6跨一联的 PC连续梁桥 ,基础持力层取 71-2 层 ,即灰黄色粉砂层 ,根据地质钻孔资料综合分析 ,认为持力层以上的 71-1,即草黄色砂质粉土较均匀 ;71-2 层的标准贯入度 N63 .5及比贯入阻力 Ps的变异系数 δ较大 ,反映了持力层较大的不均匀性 ,在沉桩施工中则出现相应不规则的断续分布、突发性较大变化。对此 ,设计采取了相应的应对措施 ,并与管理、施工等有关部门密切联系协作 ,及时妥善处理     

SolidWorks软件在自卸车货箱设计中的应用

基于SolidWorks系列零件设计方案及自卸车货箱结构特点对其进行参数化驱动,从而自动生成指定规格的自卸车货箱图纸,实现自动化设计。     

沥青路面土基模量季节变化影响分析

通过铺筑室内土基足尺试验,模拟南方气候条件的变化控制地下水位,实测得到1年内各个月份的土基模量值,用弹性层状体系理论计算了典型路面结构各个时期内各计算点处的应力、应变、变形,进而对常用的路面设计指标弯沉、疲劳、车辙进行了损伤分析,将计算结果与考虑最不利季节模量的计算值进行了对比分析,得出对于我国半刚性路面,土基模量的季节性变化对弯沉和疲劳损伤影响较大,而对于车辙损伤的影响较小的结论。     

盾构刀盘形式对砂卵石地层扰动状态的影响

盾构刀盘形式的选择是砂卵石地层盾构掘进面临的关键问题。为解决这一问题,以兰州地铁1号线一期工程为背景,综合运用现场调查、实验室试验、三维离散元数值模拟、现场原位监测等方法,对砂卵石地层土压平衡盾构施工颗粒流动和地表沉降的机制进行了研究。1)通过室内大直径(300 mm)试样三轴压缩试验获得了砂卵石地层的应力-应变曲线,基于试验结果和EDEM离散元三轴数值试验,标定了离散元数值模拟需要的参数。2)基于Solidworks软件建立了面板式刀盘盾构和辐条式刀盘盾构三维机械模型。3)将盾构三维机械模型导入离散元软件EDEM中,建立了砂卵石地层盾构掘进过程的三维离散元模型;将模拟结果与现场监测数据对比,揭示了面板式刀盘和辐条式刀盘土压平衡盾构掘进对砂卵石地层扰动状态和地表沉降的影响机制。面板式刀盘土压平衡盾构掘进,刀盘前方、上方的"强烈扰动区"范围为(0.3~0.5)D(D为刀盘直径);辐条式刀盘土压平衡盾构掘进的"强烈扰动区"范围不足面板式刀盘的1/3,且扰动程度轻。     

发动机挺柱火焰淬火稳定性控制

发动机挺拄火焰淬火是采用火焰对挺拄底而加热后再进行油冷淬火的一项新工艺。因火焰稳定性控制是保证该工艺质量的关键，所以采用二级减压方法对火焰气体流量进行控制。挺柱经火焰淬火后，淬透层为5～7mm，底面硬度≥63HRC，杆部硬度为93～104HRB，满足了技术要求，解决了盐浴淬火工艺挺柱全淬、裂纹变形的问题，产品不合格率仅为1％