波形钢腹板内衬混凝土部位抗剪性能

基于非线性有限元数值模拟方法, 建立了考虑内衬混凝土的波形钢腹板精细化数值有限元模型, 基于试验模型的挠度与应变验证了有限元模型的有效性, 研究了波形钢腹板内衬混凝土部位的抗剪性能。分析了内衬混凝土波形钢腹板的抗剪机理、内衬混凝土与波形钢腹板抗剪能力的比例关系, 提出了波形钢腹板内衬混凝土部位的抗剪强度设计公式, 并验证了公式的有效性。研究结果表明: 数值模拟极限荷载为4 560 kN, 试验极限荷载为4 744 kN, 误差为3.8%, 并且数值模型和试验模型均显示了典型的斜向损伤区域, 因此, 数值模型是可靠的; 内衬混凝土受压杆与波形钢腹板受拉杆形成“X”桁架, 共同提供抗剪承载能力; 波形钢腹板的抗剪效应与荷载基本呈现线性关系, 内衬混凝土抗剪效应呈现出加载初期与后期发展较快, 加载中期基本保持不变的三折线的趋势; 抗剪计算公式计算结果与模型试验测试结果吻合, 计算值和测试值最大比值为1.1, 因此, 计算公式可靠, 可用于波形钢腹板内衬混凝土部位的抗剪性能分析。     

临江破碎地层基坑涌水综合分析方法研究

岩溶破碎地层是地铁基坑水害的常见地质条件,复杂的水文地质条件是灾害频发的主要原因。以南京上元门车站为例,运用水文地质资料、地球物理探测及连通试验手段对南京上元门车站基坑岩性、岩溶裂隙发育特征及相对富水性进行深入研究。根据薄弱地层围岩及裂隙类型,可将基坑划分为4个区域,并提出针对性的治理措施,形成临江破碎地层基坑涌水综合分析方法。最后通过选择适当的注浆材料和配套工艺对临江破碎带进行综合治理,取得较好的治理效果,验证了此方法的可行性,同时实现了临江破碎地层治理的信息化施工。实践表明,该方法能有效减少注浆治理的盲目性,大大降低治理成本,保证注浆治理的效果。     

大断面隧道装配式约束混凝土施工体系研究与应用

为解决大断面隧道软弱围岩控制难题及人力施工效率低、安全性差的问题,结合约束混凝土支护研究成果,研发拱架智能安装系列设备、装配式约束混凝土拱架（FCC拱架）及相应的配套装置,形成大断面隧道装配式约束混凝土施工体系。开展FCC拱架机械施工过程力学模拟试验,对拱架机械施工过程中的变形及受力进行实时监测,明确拱架机械施工过程力学特性,提出增设肩部节点区抗弯护板的加强措施,进行装配式约束混凝土支护机械化施工现场试验,分别对隧道围岩收敛变形、围岩与初支接触压力、加强后的拱架内力分布特征与规律进行了研究。结果表明：在FCC拱架自重及机械施工双重影响下,拱架肩部节点区变形产生突变,发生明显的应力集中,为受力变形关键部位;加强后的FCC拱架现场举升安装过程中未见有明显的变形;现场试验段围岩偏压现象明显;上台阶围岩变形及受力呈现三阶段波动增长,以拱顶及拱肩部位波动最为强烈;拱架受力整体呈现"上大下小"的特点,最大应力值出现在拱顶外侧,其次左拱肩部位;机械化施工能够有效提高施工效率及装配化水平,保障施工安全可靠,有效控制大断面隧道围岩变形,可为类似工程建设提供借鉴。     

连拱隧道中墙稳定性及合理宽度研究

沪蓉西高速公路分岔连拱隧道中墙结构的稳定性及合理宽度确定是设计施工中的首要问题.针对连拱隧道设计采用的整体式直中墙和复合式曲中墙2种结构,建立了不同的三维数值模型,采用三维弹塑性损伤有限元分别进行了研究.分析了不同埋深、不同中墙宽度情况下连拱隧道的稳定性及中墙变形受力情况、损伤区和屈服区分布.研究表明2种中墙内的损伤区和塑性区主要分布在中墙上部和底部,并随埋深增大和中墙宽度减小而增大,该部位是薄弱部位,应重点加固,相同条件下直中墙的受力和稳定性比曲中墙好,设计中应该优先选用直中墙.最后建立了中墙完好宽度与埋深和中墙宽度的多元线性回归预测模型,该模型可以根据埋深和中墙宽度预测中墙的完好宽度,从而确定中墙合理宽度.     

裂隙岩体内嵌入式挡土墙施工技术与数值分析

为了解决城市道路路堑开挖影响临近建筑物安全问题,介绍英国道路嵌入式挡土墙施工技术.根据围岩性质和裂隙特点,确定挡土墙工程数值分析方法.采用位移反演方法计算了围岩力学参数,应用FLAC3D软件对工程进行了数值模拟.初步探讨了嵌入式挡土墙设计要点.研究表明,由于挡土墙在施作过程中增加了水平荷载和稳定基础,改变了挡土墙受力状态,减小了对周边建筑物的影响.对城市内影响临近结构物的路堑开挖施工,该挡土墙施工技术提供了一种很好的解决方案和施工方法,对深基坑开挖支护也有很好的借鉴意义.     

交通隧道高强约束混凝土拱架性能研究与应用

在交通隧道,尤其是大断面交通隧道建设过程中常面临开挖扰动剧烈,围岩控制困难,传统支护强度不足,易出现支护构件破断、拱架屈曲失稳、拱顶冒落掉块等问题.约束混凝土拱架是一种高强、高刚、稳定性好的新型支护形式,能够满足此类隧道的围岩控制要求.目前针对交通隧道约束混凝土拱架的研究均为单榀小比尺试验,无法模拟现场拱架之间的协同承...     

隧道主动支护体系全过程信息化动态设计与智能决策方法研究

隧道支护体系全过程信息化动态设计,是真正体现隧道设计施工一体化的理想设计方式。针对传统支护设计存在的针对性不强、统一性不高、安全冗余度偏大等问题,利用信息化、智能化等手段,研究支护体系全过程信息化动态设计与智能决策方法技术路线及关键内容。首先,给出涵盖地质、支护、施工等全过程全要素信息的样本数据库构建方法;其次,综合对比分析Bagging、Random Forest、Extra Trees等6种机器学习算法模型的适用性,明确智能设计决策算法优选类型;再次,提出基于支护变形指标的支护结构安全度量化评价方法;最后,制定支护优化智能决策反馈规则。研究结果为隧道支护体系全过程信息化动态设计与智能决策真正进入工程应用奠定了基础。     

溶液型浆体在岩溶裂隙中运移的动力学研究

从浆液扩散理论的基本假设出发,综合考虑岩溶区被注介质和浆液扩散特征,在总结前人研究成果的基础上,推导出浆液在贯通岩溶裂隙或者管道中扩散时所须满足的动力学通用控制方程。在考虑溶液型浆体特性、被注介质特征和扩散过程的前提下,对通用动力学控制方程进行合理简化,获得适用于溶液型浆体在岩溶裂隙和管道网络中扩散的动力学控制方程。基于有限体积法理论,借助于HQUICK、Central Difference、Crank-Nicolson和Adams-Bashforth等离散格式对控制方程完成数值离散工作,然后采用压力泊松方程法对其完成数值求解工作,从而为研究岩溶区浆液扩散过程的软件开发和数值模拟工作提供理论基础,开创采用计算流体动力学理论方法对溶液型浆液在岩溶裂隙和管道介质中的扩散研究的新途径。     

小间距隧道爆破动力响应分析

基于复线隧道施工爆破对既有隧道稳定性冲击问题,结合沪蓉线庙垭分岔隧道工程实例,研究了其小间距段施工爆破的振动监测方法、爆破动力特性及其减振控制技术。通过对隧道爆破围岩和衬砌质点振动速度波的频谱分析及其振速预测数学模型的改进研究,分析了隧道振速峰值纵向衰减规律、衬砌振速主频、横断面振速分布规律及爆破掌子面附近振动情况,并以小间距既有隧道中墙迎爆侧破坏为基准,从循环进尺、微振起爆、掏槽结构等方面提出了相邻隧道爆破减振技术措施。研究结论可为类似工程的爆破设计、施工及监测提供参考。     

雪峰山公路隧道地应力场反演及工程应用

初始地应力场主要由自重场和构造场产生,它是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一.根据雪峰山公路隧道实测地应力资料,充分考虑岩体自重与构造应力的影响,采取三维有限元回归分析方法,通过对实测点地应力值用逐步回归分析方法求出回归系数,得到计算区域的初始地应力场.研究成果表明: 计算结果与实测值吻合较好,所拟合的初始地应力可作为工程设计与施工的依据.