基于蒙特卡罗有限元法分析运营中的厦门海底隧道荷载效应

文中在总结运营公路隧道的荷载特点、概括影响隧道荷载效应各种因素及其统计特征的基础之上,运用蒙特卡罗有限元法对厦门海底隧道海域Ⅳ类围岩下左洞某断面二次衬砌的荷载效应和弯矩的统计特征进行了计算和分析。研究结果表明：厦门海底隧道海域Ⅲ级（Ⅳ类）围岩下左洞某断面的二次衬砌结构最大弯矩发生在仰拱处,最大轴力发生在拱脚处;衬砌拱顶、拱腰以及拱脚和仰拱处的弯矩不拒绝服从对数正态分布;衬砌拱顶、拱腰以及拱脚和仰拱处的荷载效应不拒绝服从正态分布。     

富水软岩隧道变形机理及控制措施研究

以山西某浅埋偏压隧道为依托工程,全面总结分析其工程特性,利用数值模拟手段研究其初期支护结构的应力、应变特征,并提出相应的施工优化方案。研究结果表明:在浅埋偏压地形条件下,隧道支护结构受力极不均衡,左右边墙、地表部位发生较大的水平位移,拱顶、基底处产生较大的竖向位移;而最大轴力值和弯矩值均发生在隧道右侧拱脚处,不利于隧道的整体稳定性;通过采取增设临时支撑、地表注浆等工程措施,提高初期支护结构的整体稳定性。研究成果为类似工程设计施工提供了借鉴意义。     

绢云母石英片岩隧道二衬合理支护时机的确定

绢云母石英片岩隧道在施工过程中容易发生围岩大变形。为了控制变形,通过分析隧道围岩蠕变特性的位移一时间公式,确定绢云母片岩隧道最佳二衬支护时机,利用现场监测资料进行回归分析得出隧道拱顶和边墙的位移一时间公式,确定该类围岩隧道的最佳二衬支护时期为20d。     

压扭性断裂构造作用下花岗岩公路隧道变形特性分析

受压扭性断裂构造的作用和影响,梁河隧道线路几乎与断裂构造带平行,整个隧址区处于断裂构造带影响范围之内。隧道受构造带的影响,岩体裂隙发育、差异风化强烈,岩体的完整性和稳定性差,由此引发包括塌方、失稳、侵限换拱、掌子面大面积变形在内的诸多灾害,对施工进度和安全造成严重影响。本文采用应力和声发射对隧道施工过程中应力的变化规律、围岩活动规律及破坏情况进行监测,并结合现场施工工艺和岩体失稳破坏过程,分析了在施工过程中岩体的应力和声发射事件随时间和空间的变化规律,初步推算出受压扭性构造作用下围岩最大水平主应力的方向和岩体发生破坏和失稳的原因。隧道施工过程中遇到压扭性断裂构造作用时围岩的变形和破坏规律为具有类似地质条件隧道的施工工艺和工法的调整提供了依据。     

软弱围岩中隧道施工弹塑性数值模拟

以某隧道的软弱围岩段实体建模,应用有限元程序对其施工全过程进行二维弹塑性数值模拟,得到了初期支护和二次衬砌等支护构件的受力和围岩位移收敛状况。另外,现场实际量测拱顶下沉和拱腰水平收敛值以及支护受力与计算数据的相互比较表明,两者变化规律吻合较好。说明采用现场动态监控量测与有限元仿真模拟相结合的方法可为隧道衬砌设计和施工的安全可靠性提供科学依据和技术指导。     

隧道超前支护效应数值分析

超前支护是不良地层隧道修建过程中的关键科学问题。以某隧道穿越断层工程实践为依托,建立二维有限元数值模型,对比分析各种超前支护效应,研究了拱顶位移特性、屈服区分布特征。管棚、小导管以及超前锚杆等加固地层可改善掌子面超前核心土受力特征,提高隧道掌子面稳定性,控制围岩变形,塑性区明显减小。超前支护作为从围岩内部加固构件,有效提高围岩的抗剪切能力,促进掌子面拱效应形成。管棚比小导管和超前锚杆能发挥更好支护效应,将掌子面前面荷载传递给初期支护钢拱架。研究成果可直接指导断层破碎带隧道的设计、施工,同时可为其他不良地层地下工程提供参考和借鉴。     

双连拱隧道开挖及支护全过程仿真分析

文中采用弹塑性有限元方法,全过程模拟双连拱隧道的开挖及衬砌过程,分析了隧道围岩及衬砌结构的应力和变形规律。由于双连拱隧道的围岩稳定性及其应力和变形状况与施工工序有着密切的联系,文中比较分析了不同施工程序情况下隧道围岩的应力、变形的变化规律以及衬砌结构的受力与变形规律,从而提出合理的开挖程序、支护程序及最佳的支护时间,其结论对双连拱隧道设计和施工具有科学指导意义。     

古石背隧道岩溶段的综合治理

溶洞洞穴的存在易造成隧道围岩塌陷压垮二衬或悬空造成开裂等病害,给隧道施工、运营安全造成威胁。针对古石背隧道施工在隧道拱顶、侧面、拱脚、仰拱底部等位置出现岩溶洞穴的情况,根据溶洞对隧道不同影响和施工条件,采用了清除充填物、回填片石夯实或砼、注浆加固填充物、钢筋砼护拱、钢筋砼板跨越、封闭地表塌陷、疏排地表水等综合治理措施,施工结果表明治理是成功的。     

采用套拱加固石拱桥

采用套拱加固石拱桥,在拱顶打开一个检查孔,对套拱拱顶进行混凝土灌注,能使套拱拱顶的混凝土得到满灌,并使套拱拱顶的混凝土与原拱圈紧密地结合成一体,成为两者共同受力的整体,起到了加固拱圈,提高拱桥承载力,延长石拱桥使用寿命的目的。     

基于马尔可夫链修正的神经网络隧道围岩变形预测

将神经网络预测模型与马尔科夫链结合,应用于公路隧道围岩的开挖变形预测问题中。选取菠萝山隧道YK2+805断面监测点进行研究,利用量测的连续16天拱顶位移进行BP神经网络样本训练,建立菠萝山隧道拱顶位移值预测的BP神经网络模型,运用马尔科夫链对拱顶位移预测值修正。结果表明,基于马尔科夫链修正的BP神经网络预测模型预测效果良好,平均预测精度高于单一BP神经网络预测模型精度,与GM-MC模型精度一致或更优,能够满足工程实际要求。     

重力式方块码头的抗震动力性能分析

以抗震性能相对较差的带有卸荷板的重力式方块码头为研究对象,首先对其在静力荷载作用下的变形和等效应力及稳定性进行了初步分析,然后对其在规范拟静力地震作用下和基于动力时程的强震记录下的水平地震惯性力、水平和竖向变形、最大等效应力、抗滑移和抗倾覆稳定性进行了对比分析。结果表明强震作用下除了码头的抗倾覆和抗滑移验算外,对结构的水平残余变形和竖向沉降变形同样要给予密切的关注,按当前规范给出的标准进行抗震设计,罕遇地震下会存在一定的风险。     

小净距隧道开挖空间效应分析

依托某隧道的设计及施工,建立小净距隧道的三维计算模型,对小净距隧道IV级围岩段台阶法开挖进行数值模拟计算,对其开挖过程中位移场、应力场、喷射混凝土初期支护随空间变化规律进行分析,结果表明：小净距隧道施工过程中存在先行洞和后行洞相互扰动的现象,量测断面的位移主要产生于隧道开挖至量测断面及通过后;边拱和仰拱所受弯矩大,在拱腰位置出现较大的正负弯矩容易造成初期支护混凝土开裂。     

背压对等径角挤压坯料变形的影响

采用有限元方法研究了背压对1100Al等径角挤压的影响．分析了坯料的变形、等效应变分布、最大主应力及变形载荷的变化．模拟结果表明,通过在出口通道施加背压,提高了坯料充填模具外侧拐角的能力,使得坯料横截面上等效应变分布更加均匀;坯料在变形过程中的最大主应力降低;但变形载荷随背压的增加不断增加．分析得出,施加适当的背压有助于提高坯料的变形均匀性,降低坯料表面的开裂倾向．     

土与结构物半模直剪试验的颗粒流数值模拟*

使用自主改造的半模直剪仪进行土与钢板、石板的半模直剪试验,竖向荷载分级施加,分别为50kPa,100kPa,150 kPa,200 kPa。应用颗粒流离散元程序——PFC2D对土与结构物在不同法向应力条件下相互作用的半模直剪试验进行数值模拟,研究土与结构物相互作用时接触面土体变形及剪应力的变化情况。分析得出土与结构物相互作用时,土体会呈现出硬化现象。随着法向应力的增加,土的剪应力会升高。在土与结构物的接触面上,形成了一定厚度的剪切带,说明土与结构物的相互作用并不只局限于接触面,而对接触面以上一定厚度内的土体也有影响,但影响范围不大,约为5倍的粒径。土与结构物相互作用时,结构物的性质对土体剪应力的变化影响不大。     

PHC管桩抗剪试验研究

针对国内PHC管桩在水运工程中应用广泛但受剪承载能力计算方法尚未明确统一的情况,对3根直径800 mm、壁厚110 mm的PHC800B110-5型管桩进行抗剪试验研究.通过观察受剪状态下的裂缝开展、挠度变形、破坏状态,分析剪跨段桩身最大主应力、最大剪应力和主应力角度;研究试验桩的受剪破坏过程,得到试验桩的抗裂剪力和极限剪力.从试验结果可知,管桩在开裂之后到发生破坏仍然具有一定的承载能力.     

黄骅港淤泥动力特性的三轴试验研究

针对波浪作用的具体特点,对黄骅港海床表层淤泥进行了动模量、动变形及动强度试验。给出了该淤泥的动模量和阻尼比随固结压力和动剪应变的变化关系。通过分析该淤泥的动强度曲线发现,对于一定的固结压力对应于长振次(>1 000)的破坏动剪应力差别很小,可能存在一个门槛动剪应力,在该应力下即使长振次振动也不会发生破坏。该淤泥在波浪作用下的固结不排水剪切动强度约为静固结不排水强度的50%。     

整体卸荷式板桩挡土结构三维有限元数值模拟分析*

整体卸荷式板桩挡土结构是深厚软土地区高桩码头良好的接岸结构形式,采用有限元数值分析方法得到不同桩排距、后排桩间距和开挖深度条件下该类挡土结构前后排桩受力和变形特征并进行研究。结果表明,增加前后排桩间距可以减小桩基的水平变形,并使前后排桩的桩力分布更加合理;改变后排桩间距使前排桩水平和竖向位移均逐渐增大,前后排桩端部弯矩和剪力都增大;开挖深度的增加使结构水平位移增加。     

导弹战斗部冲击下舷侧梁的动力响应及失效模式分析

根据理想刚-塑性材料模型假设,同时考虑梁的剪切、弯曲及拉伸,分析了均匀矩形截面简支梁中部在中低速、大尺寸、大质量、平头弹体正冲击下的动力响应,得到了梁的初始塑性变形模式及梁的塑性变形过程,并根据有效塑性应变失效准则,分析了简支梁的失效模式,得到了冲击过程中梁的临界失效挠度及吸能量,讨论了梁截面的形状及跨长对梁变形吸能能力的影响.     

三峡库区某短加筋挡土墙数值模拟分析

在特定工况下,采用短加筋挡墙是不得已的选择。本文采用Plaxis数值模拟软件,对三峡库区某短加筋挡墙受力与变形特征进行了数值模拟和参数分析。研究结果表明：短加筋挡土墙体与被挡土体之间存在明显的位移突变现象;短加筋挡墙水平位移在挡墙中部偏下的位置最大,呈“腰鼓状”鼓出;筋材与挡墙中打设的锚杆连接后,能明显改变筋材的受力和变形情况,加筋效果更接近于正常设计加筋土挡墙。