TBM机载锚杆钻机摆动结构拓扑优化研究

为解决TBM机载锚杆钻机推进梁的摆动结构作业时因受力复杂而导致的安全性问题，提升其力学性能和稳定性，首先，通过对摆动结构进行静力学分析，确定其作业时应力集中和应力分布极度不均的薄弱部位； 然后，基于子模型法将摆动结构的薄弱部位切割出来，扩大其设计空间，再运用拓扑优化方法进行优化设计，得到该部位全新的拓扑结构形式; 最后，对比分析优化前后摆动结构的受力、变形情况及振动频率。结果显示： 优化后危险工况下摆动结构的应力集中现象明显改善，一定程度上提高了该结构的刚度和强度，同时有效改善了结构的振动特性，提高了结构的稳定性。     

引水隧洞突涌段变形特征及控制关键技术研究

深埋引水隧洞突泥突水洞段注浆固结圈与初期支护结构作为协同承载结构,其荷载分担与变形控制对结构和施工安全有重要作用。为研究深埋引水隧洞突涌洞段围岩与支护体系稳定性,以滇中引水狮子山隧洞为工程依托,通过现场对围岩-支护监控量测与第二层型钢拱架受力监测,结合施工工况动态分析围岩-支护体系受力与变形,研究总结突涌段施工变形控制关键技术。研究结论:(1)深埋隧洞突涌洞段拱顶累计沉降17.4 mm,达预留值的17%左右;拱肩、拱腰累计收敛106.6 mm、98.1 mm,达预留值100%左右。(2)突涌洞段理论预测极限位移150 mm;现场监测评价设定阈值uo=100 mm,当达到2/3时,应采取加强措施。(3)最佳开挖方法为微台阶法。各级台阶长度控制在3 m左右,按“快挖、快支、快封闭”原则组织施工。(4)超前预支护管棚结构起到提高固结体刚度作用,较固结体提高约13倍。(5)双层支护结构强度、刚度增加,承载能力明显提高,施工安全性也得以提高。     

深基坑围护结构侧向变形空间效应分析

在考虑纵向空间效应的基础上,运用FLAC3D对深基坑开挖过程进行三维数值模拟,对围护结构侧向变形空间效应进行了定性描述和具体分析。另外,从长边和短边空间效应入手,讨论了基坑沿纵向和深度方向上的空间效应分布规律及其影响因素,提出侧向变形分布不均匀系数,并根据不均匀系数大小对支护参数和支护形式需要调整的范围进行计算。     

基于MEC-BP神经网络的基坑水平位移反演分析

随着城市地铁建设快速发展,地铁车站基坑的变形要求越来越严格,基坑土层设计参数的选择面临着极大挑战.利用思维进化算法(MEC)优化BP神经网络的初始权值和阈值,结合有限元数值模拟,提出基于基坑水平位移的土层参数反演分析方法.采用文献算例对该方法进行验证,并与不同反演方法进行对比.研究结果表明:1)MEC-BP神经网络对多工况水平位移的反演分析结果与文献结果基本一致,验证了该方法的有效性和实用性;2)MEC-BP神经网络的收敛速度快于遗传神经网络(GA-BP),其反演结果优于常规BP神经网络、GA-BP方法和修正高斯-牛顿法(G-N);3)采用标量误差函数Ferr进行寻优,可以提高MEC-BP法水平位移反演分析结果的稳定性和准确性.     

大型综合体深基坑分期开挖关键技术

我国正处于城市建设的大力发展时期,在城市建设进程中,通过推进城市地下空间的综合开发利用,将为城市带来巨大的经济效益。光谷广场地下综合体在建设过程中,针对大型综合深基坑支护稳定、地表建筑物结构安全、既有枢纽交通不中断、复杂地下管线迁改、市区施工环保达标等问题,提出并应用了基坑开挖可视化交底、围护桩干法灌注、多层深基坑不平衡支护、围护结构爆破拆除等多项关键技术,显著减少了大型基坑工程开挖对周边建筑物的影响及对周边交通的影响(不中断交通),实现了各类管线的顺利迁改,为以后城市地下交通枢纽综合体设计及施工积累了丰富经验,为今后城市地下立体多元化交通建设发展奠定了基础,为城市地下空间开发提供了实践依据。     

盾构静-动态泥浆渗滤成膜及支护效率控制方法

近年来，泥水盾构在越江跨海隧道中被广泛应用，隧道开挖面“泥浆-土水”相互平衡作用是工程安全的关键。盾构泥浆能否成膜、动态掘进泥膜是否存在、动态泥膜如何发挥支护作用等问题受到广泛关注，理清这些问题是保障开挖面稳定的基础。对此，基于多相流理论提出了泥浆“渗滤-成膜-生长”瞬态力学模型，探明了泥浆的流体特性和地层的水力传导性质的时空变化规律，揭示了盾构停机静态成膜和掘进动态成膜机制，并通过静、动态成膜2个实例计算验证了理论方法的适用性。研究结果表明：盾构静态停机状态下通常为全断面泥膜，泥浆以面力形式进行支护，盾构掘进时表现为动态局部泥膜，泥浆压力可较长距离前向传递，以渗透力的形式发挥作用；盾构掘进时开挖面泥膜分布为多辐扇形的局部泥膜，可分为泥膜渐变区和无泥膜区，无泥膜区域靠近先行刀臂，随着刀盘转速的增加，泥膜的厚度和泥膜面积逐渐减小；实际工程中，可以从泥浆材料和掘进参数两方面提升泥浆的支护作用，一方面根据地层-泥浆粒径比和泥浆黏度双控指标进行泥浆配置，另一方面宜降低盾构刀盘转速，同时适当增加掘进速度，充分发挥局部泥膜的支护作用，提高泥浆的支护效率和开挖面的稳定性。研究成果对泥水盾构施工安全有一定的指导意义。     

软岩隧道超前小导管支护与工程应用研究

为研究超前小导管不同参数对其支护效果的影响,提高软岩隧道施工的安全性,以城开高速鸡鸣隧道K61+168~K61+209段为依托工程,重点研究了不同超前小导管管径、外插角、环向间距对隧道上方地表沉降、管身最大弯矩以及拱顶拱腰沉降影响的变化规律,并基于RODBC包和Pearson检验,利用R软件对各因素进行了相关性分析。研究结果表明:当管径增大时,地表沉降最大减幅4.4%,拱顶、拱腰沉降变化幅度分别为-4.09%、-2.5%,管身最大弯矩增幅133.3%;当外插角增大时,地表沉降最大减幅7.8%,拱顶、拱腰沉降变化幅度分别为-25.89%、-22.98%,管身最大弯矩增幅121.1%;当环向间距增大时,地表沉降最大增幅11.14%。通过相关性研究可知外插角对地表沉降影响最密切,环向间距的影响次之,管径的影响最小。因此,利用超前小导管对软岩隧道支护时,应综合考虑各个参数,找到最安全经济的支护参数,提高隧道施工安全性。