承压水开采对天津滨海地铁车站-隧道系统影响的模拟研究

为探索抽水沉降对地铁系统造成的影响,以天津地区软土环境中的地铁车站-隧道系统为例,采用三维渗流-应力耦合数值模拟方法,模拟承压水抽取引起的车站-隧道连接区间沉降情况,研究沉降和差异沉降对整个系统的影响。在一定假设条件下,定量分析地铁车站-隧道系统不同部位的沉降值以及沉降导致的应力集中等现象。结果表明: 1)抽水所在承压水层的压缩量最高, 沉降最大,在向上向下扩展中,压缩量逐渐降低; 2)沉降发生时,车站结构对沉降有一定抵抗,隧道结构抵抗沉降能力较弱,由此引起近站隧道的差异沉降,导致距离车站2 m 附近的隧道顶部产生较大应力集中。     

TAM管注浆止水帷幕作用分析

以澳门轻轨妈阁站项目为依托，建立止水帷幕渗流模型，分析不同深度TAM管注浆止水帷幕对于基坑止水和支护的作用。结果表明:随着止水帷幕深度的增加，坑底渗流速度减小，20 m深的止水帷幕使坑底渗流速度在最终开挖阶段降低了73.7 %；止水帷幕有减小支护结构侧移的作用，20 m深的止水帷幕使支护结构侧向位移在最终开挖阶段降低了94.6 %。     

大型桥梁基础施工对堤防稳定性的影响分析

珠海市洪鹤大桥#3主墩位于既有中珠联围防洪大堤背水侧防护区，桥梁基础施工需在堤防保护区进行筑岛填筑、深基坑开挖。为确保桥梁施工期防洪大堤的安全，针对#3主墩基础施工期间防洪大堤的渗流及整体稳定性进行了分析，并进行了位移和沉降监测。结果显示:桥梁基础施工对大堤稳定性影响较小，大堤不会发生失稳。     

黄土浅层滑坡渗流-力学耦合模型研究

降雨是黄土浅层滑坡最主要的诱发因素。为综合降雨入渗和斜坡地形因素对斜坡稳定性的影响,将传统的黄土分层假定入渗模型进行改进,使之更加适用于坡面倾斜的情况,并与工程中广泛采用的极限平衡方法集成,提出黄土浅层滑坡渗流-力学耦合模型,实现了稳定降雨条件下,黄土斜坡稳定性实时评价预警。与以往模型相比,该模型考虑了坡面倾斜对入渗的影响,具有更广的适用性和准确性。通过实例验证并与有限元模拟结果对比,证明模型达到较高的精度。     

深埋隧道注浆加固围岩非达西渗流场及应力场解析

深埋高水压地质环境下,隧道围岩内部往往伴随出现非达西高速渗流现象,且新奥法理念下的注浆加固围岩是隧道支护体系的重要部分,这2个因素对围岩内部渗流场及应力场的影响不可忽视。为此,建立含有注浆加固围岩的两场耦合解析模型,基于有效应力原理严格推导隧道围岩非达西渗流场及有效应力场解析解,通过与达西渗流的对比说明非达西渗流特征并验证解析解的有效性;根据解析理论对非达西渗流效应及注浆加固对围岩有效应力场的影响规律进行分析。研究结果表明:非达西渗流效应的主要影响范围为隧道开挖半径至3倍注浆半径内围岩,注浆加固范围内围岩有效应力相比达西渗流偏大,尤其是环向有效应力;注浆加固前后围岩力学和渗透性质发生改变,使得环向有效应力在加固边界处突变,指向隧道方向大幅增加,注浆范围内围岩有效应力随着加固后弹性模量的增大而升高,随着加固后渗透系数的减小而有所下降;针对需要严格控制排水量的隧道,注浆设计时建议优先降低注浆范围内围岩渗透系数,其次再适当加大注浆范围。研究结果可为深埋高水压隧道注浆加固设计提供理论依据。     

三维多孔介质中应力与渗流的摄动—有限元分析

提出了一个较为实际的石油藏的三维力学模型。以已有的三维介质中应力与渗流耦合同问题的变分原理为基础，用摄动法证明了当油藏厚度变化为小量时，三维问题可简化为平面应变问题，并可采用不同厚度的平面应变单元进行有限元分析，所得的解即是该三维问题的零阶摄动解。     

富硫化氢隧道注碱固硫机理与数值模拟（双语出版）

隧道工程穿越区域性含油气地层或煤系地层经常会遇到硫化氢和瓦斯等有毒有害气体。在隧道掌子面前方围岩体内部预注碱液是从根本上去除硫化氢的方法，利用碱液与硫化氢在围岩内部发生化学反应，从而达到固硫的目的。通过分析隧道围岩气-液两相流渗流机理和渗流场-化学场耦合机理，基于Van-Genuchten模型建立考虑硫沉积条件下的围岩气-液两相流渗流场-化学场耦合运移方程，给出解耦方法和计算流程，引入碱液有效饱和度的定义并推导有效饱和度方程。通过对比分析考虑耦合与不考虑耦合条件下、不同注碱压力条件下和不同钻孔布置条件下碱液饱和度、压力和流速分布，研究了围岩注碱固硫和瓦斯抽采的运移规律。研究结果表明，在围岩渗透率较低，硫化氢浓度较高的条件下，隧道掌子面内碱液饱和度在考虑耦合作用时明显低于不考虑耦合作用，应考虑硫沉积堵塞围岩孔隙而造成孔渗结构损伤的影响。注碱压力较小时，碱液饱和度分布局限于隧道掌子面范围内，随着注碱压力的增加，碱液饱和度向隧道围岩深部扩散，碱液压力在5~10 MPa时，碱液均匀向围岩四周扩散，有利于吸收硫化氢和驱替瓦斯，应根据围岩物理力学特性，采用中、低压注入碱液，提高固硫效率。加密钻孔间距可显著提高隧道掌子面内碱液压力和流速分布，验证了同等条件下，小间距钻孔布置具有较高的渗流能力和瓦斯驱替能力，实际工程中应根据围岩地质条件，通过数值模拟和现场试验，综合对比钻孔布置的经济性与注碱固硫的效率来确定钻孔间距和数量。研究成果可为富硫化氢和瓦斯隧道的灾害治理提供参考。     

长江中下游护岸渗流研究

通过现场观测和室内试验的方法,观测地下渗流的规律.根据渗流系数的变化,通过关系曲线寻找浸润线与渗流系数之间的变化规律,推导出盲沟的深度和密度公式.     

无砂混凝土护坡的渗流分析

地下水是危害路基的重要因素,在介绍均质路基渗流方程的基础上,推导了设置不同材料护坡的渗流方程。推荐无砂混凝土之类强透水性材料护坡,更利于路基地下水的排出。     

胶州湾海底隧道穿越破碎带渗流有限元模拟

水下隧道最小覆盖层分析是设计过程中关系安全和经济的重要因素。以青岛胶州湾海底隧道工程为背景,建立不同覆盖层厚度的海底隧道渗流有限元计算模型,分别就隧道穿越f3-1破碎带时的涌水量、渗流速度、孔隙水压力以及注浆圈参数选取开展研究和讨论。研究表明： Park公式与有限元涌水量计算结果较为吻合;覆盖层厚度较大时,渗流最快区域出现在拱脚;覆盖层厚度较小时,拱脚和拱顶中心均渗流较快;边墙和底板的孔隙水压力变化梯度随覆盖层厚度的增加而增大,拱顶规律相反,并且覆盖层厚度超过22 m后孔隙水压力变化梯度基本保持不变;从可靠性和经济性两方面综合考虑注浆圈厚度和渗透系数参数选取,本文给出了注浆圈参数建议取值范围为： 注浆圈厚度为4～6 m,渗透系数为1×10-7～2×10-7 m/s。