考虑浆液稠度变化的盾构壁后注浆扩散模型

盾尾脱离管片后,在土体与盾构隧道管片间形成一个环形柱状空隙,对盾尾空隙进行壁后注浆是控制地层应力释放和地层变形的重要手段。以幂律型浆液为研究对象,建立恒定注浆速率条件下盾构隧道壁后注浆渗透扩散模型,分别推导浆液渗透扩散区内稠度时空变化与空间稠度不变时的压力时空分布方程及因注浆造成的管片压力计算公式;结合具体工程算例,分析浆液压力与注浆时间、浆液扩散半径之间的关系,讨论注浆压力、幂律型浆液水灰比和注浆时间等因素对管片所受压力的影响。并对浆液扩散区内稠度时空变化与空间稠度不变的计算结果进行相应的比较,说明盾构壁后注浆考虑稠度时空变化的必要性。研究成果为盾构隧道壁后注浆参数的选择提供一定的计算依据。     

基于可靠度理论的铁路隧道洞门极限状态设计方法

针对铁路隧道洞门结构稳定性极限状态功能函数具有非线性及其参数具有随机性的特点,提出了基于可靠度理论的铁路隧道洞门结构设计方法.通过分析铁路隧道洞门的极限状态,建立了其极限状态方程.基于可靠度理论,以时速140 km/h的单线电气化铁路隧道端墙式洞门可靠指标计算为例,根据采用同样方法对3种设计时速共16种形式、22种类别隧道洞门的可靠指标计算结果,确定各极限状态下的目标可靠指标,建立极限状态设计式,求解并优化抗力分项系数.研究结果表明:铁路隧道洞门主要有抗裂、抗压、倾覆、滑动和地基承载力不足5种极限状态;极限状态方程中基本随机变量的统计特征是铁路隧道洞门可靠度设计是否准确的关键,可靠指标的确定是洞门结构极限状态设计的核心;建立的极限状态设计方法可直接用于铁路隧道洞门结构设计.      

坐标法计算断面面积的改进研究

工程领域中经常需要利用到坐标法计算断面面积,本文提出了二维直角坐标系下改进型的凹凸多边形有向面积通用计算公式,采用矢量法和数学归纳法进行了证明,并将计算结果与工程中的填挖属性相关联.改进后的公式从理论上可提高工程辅助设计的计算效率.     

断层错动及地震作用下隧道力学特性研究

依托国外某穿越走滑断层的高速铁路隧道,利用FLAC~(3D)建立三维有限元模型,通过在断层两侧施加强制位移,研究在走滑断层错动作用下的隧道衬砌力学特性,并基于此对隧道在地震波作用下的动力响应规律进行动力分析,最终得到依托隧道的抗错动及抗震加固长度。结果表明,在走滑断层错动作用及地震动作用下,衬砌内力及应力在断层破碎带与上下盘交界面处达到峰值,并随着监测断面沿轴线方向远离断层时逐渐趋于稳定。随着断层错动量的增加,衬砌内力与应力逐渐增加;随着输入地震波方向与隧道轴线夹角的增加,衬砌内力与应力逐渐减小。最终得出,断层错动0.1 m时,断层两侧隧道加固长度为3.7D(D为隧道内径);断层错动0.25 m时,隧道加固长度为4.5D;断层错动0.5 m时,隧道加固长度为5.2D。     

基于流固耦合原理隧道穿越富水断层带设防长度研究

基于隧道渗流场的流固耦合原理,引入隧道穿越富水断层带设防长度概念,对隧道穿越富水断层带的加固范围进行研究。以广东揭阳某隧道穿越F2断层带开挖为依托工程,分析FLAC3D中内置的几种渗流模型在高富水断层带隧道开挖中应用的区别;通过数值模拟的方式,以隧道开挖后最终变形量及衬砌应力为控制标准,研究隧道穿越高富水断层带时的设防长度影响因素,并获得不同断层倾角下隧道穿越富水断层带时的设防长度。最终得出断层倾角小于42°的情况下,设防长度为1.5倍的隧道宽度。     

TBM施工隧道仰拱预制块的受力分析

运用计算软件ANSYS,采用围岩—结构模式,对TBM施工隧道仰拱预制块进行模拟动态施工的受力计算研究。计算结果表明,围岩初始应力场对仰拱受力有明显影响,随着竖向压力的增大,仰拱中心的内、外侧应力均增大;随着水平压力的增大,仰拱中心内侧应力减小、外侧应力基本不变;减小复合衬砌结构中初期支护厚度以及变刚性接头为柔性接头均会改善仰拱受力。试验数据对受力计算结果的验证表明,计算所得仰拱内力分布及变化趋势与试验结果一致。     

小净距隧道施工开挖及地震响应耦合分析

通过数值计算,主要模拟在建或刚建成的小净距隧道,围岩应力状态受施工开挖的影响还未寻找到新平衡时遭受地震动力作用。考虑施工力学与地震动力学的耦合分析,有助于对施工应力场下小净距隧道的动力响应充分研究,对小净距隧道选线及震后的加固都有一定的指导意义。     

软弱围岩斜井转正洞工法动态施工力学行为分析

斜井施工将引起斜井转正洞交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生变化.文章结合八苏木隧道土卜子斜井工程,采用有限差分软件FLAC3D对小包法施工全过程进行三维数值模拟分析.分析结果表明:斜井施工对隧道的纵向影响主要位于巷道右侧6m范围内,横向影响主要位于斜井与正洞锐部交角处;对围岩应力与横向位移影响较大,巷道右侧6m内正洞整体向斜井一侧偏移,产生偏压现象;对斜井与正洞锐部交角处岩体扰动较明显,其塑性区基本贯通.     

结构可靠性设计分项系数研究

通过分析可靠指标β的几何意义及分项系数的基本概念，构造虚拟极限状态曲面，探讨了在目标可靠指标βnom下结构极限状态设计表达式中分项系数的计算方法，讨论了变量相关且服从一般分布情况下分项系数的计算方法。并通过算例验证了所论方法的正确性。     

单线铁路隧道洞门结构分项系数的研究

根据隧道洞门结构的计算特点,建立了隧道洞门可靠度计算的极限状态设计式,分析了在已知目标可靠指标βnom的情况下,用分位值法计算洞门结构分项系数的基本原理和过程。通过计算实例,对分项系数的影响因素及其概率意义进行了探讨。