浅埋三孔隧道围岩位移场解析解研究

隧道围岩应力和变形分析是隧道设计的重要内容.随着交通路网的不断发展,同时受地理环境的限制,多孔小净距隧道不断被采用.但对于浅埋三孔及以上孔洞隧道围岩位移场解析解在数学处理上,仍存在一定的困难.采用复变函数法研究浅埋三孔平行隧道围岩的平面弹性解析解,为求解浅埋多孔隧道围岩的弹性解析解打下基础.该解法利用Schwarz交替...     

深埋非圆形隧道开挖围岩的弹性和黏弹性位移解析

为研究深埋非圆形隧道开挖引起围岩的弹性和黏弹性变形解析解,首先通过复变函数的方法,得到了围岩中位移的弹性解.之后,根据弹性-黏弹性对应原理,采用Burgers黏弹性模型,通过拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换,得到围岩位移的黏弹性解.最后以Ⅳ级围岩中铁路双线隧道为例,通过搜索边界映射点的方法,得到其映射函数.给出了隧道附近的...     

基于应变软化模型的隧道洞群施工步序优化

夹层围岩受到隧道洞群各洞室施工的多次扰动,其强度不断降低。FLAC3D应变软化模型能有效模拟施工扰动而导致的围岩力学参数降低的过程。文章基于摩尔-库仑准则,提出围岩安全度概念,定量评价夹层围岩受力状态;综合考虑夹层围岩安全度及各洞室变形,定量评价洞群各施工步序的优劣,得出最优施工步序。     

复杂地质条件下水底矿山法隧道的围岩位移分析

研究目的:长沙市湘江大道浏阳河隧道为双向四车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由小净距隧道、分离式隧道和明挖隧道组成。根据暗挖段隧道现场监测成果,结合施工措施和开挖工序进行全面分析,为长沙地区水底隧道工程提供了典型参考案例。研究结论:核心土开挖后布设测点造成的总损失量较大;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩对控制隧道拱顶沉降取得较好的效果;临时支护的拆除对拱顶沉降和围岩收敛的影响较小,采用三台阶和CD法施工浅覆土Ⅴ级围岩水底隧道,能有效控制沉降。     

软岩隧道围岩的应力应变分析

根据千丘榜隧道实际施工中围岩的力学情况,建立有限元模型,采用不同加载方式,不同应力场,对软弱围岩在隧道施工中隧道围岩位移进行数值模拟和分析.结果表明:围岩在开挖后,整个围岩的初始应力被破坏,围岩的竖向位移及仰拱底围岩竖向位移随着侧压力系数的减小而增大,拱腰处围岩水平位移则随着侧压力系数的减小而减小.     

考虑地层应变软化的盾构下穿密集建筑物沉降分析

针对砂质地层中盾构连续下穿密集建筑物变形问题,考虑应变软化效应,依托南宁地铁5号线五一立交站—新秀公园站区间隧道工程,通过ABAQUS的VUMAT用户接口编程实现基于摩尔-库伦的应变软化本构模型,采用数值计算分析盾构连续下穿密集建筑物的地表变形及建筑物不均匀沉降规律.结果表明:应变软化本构模型能较真实地反映砂质地层的变...     

基于反应位移法的地铁车站抗震分析

随着地下结构建设规模的不断扩大,地铁车站的抗震问题已逐步成为地铁建设中新的焦点,而与工程设计相应的地震响应计算方法仍不够成熟。运用反应位移法对典型地铁车站结构进行地震响应计算分析,并评价其抗震性能,最后得出基于反应位移法计算的地下车站与地震中车站破坏形式比较相符,运用反应位移法计算抗震可以满足设计要求。     

圆形隧道围岩应力和位移的统一塑性解

Mohr-Coulomb(M-C)准则、广义Matsuoka-Nakai(M-N)准则和外接圆Drucker-Prager(D-P)准则在岩(土)体工程中应用广泛,但这3种准则对中间主应力效应的处理是不同的。本文对比分析平面应变状态下上述3种强度准则的表达式,进而建立圆形隧道围岩应力和位移的统一塑性解,研究隧道围岩分析的强度准则效应。研究结果表明:本文所得统一塑性解涵盖已有解,且应用非常方便;隧道围岩应力和位移的强度准则效应显著,M-C准则过于保守,外接圆D-P准则应用需谨慎,应优先选用广义M-N准则。     

基于局部应力应变法的高周疲劳寿命预测

考虑应力梯度、尺寸、表面加工等影响因素,修正了应变-寿命曲线,建立了一种高周疲劳寿命预测的新数学模型。实例表明,该模型用于高周疲劳寿命估算精度较好。     

基于总安全系数法的隧道围岩压力代表值研究

研究目的:由于地质条件的千变万化、施工水平的差别、支护参数的不同,即使围岩条件相同,围岩压力在时空上也具有变异性,导致实际围岩压力难以确定,而采用总安全系数法设计时,仅需要寻找围岩压力的最不利情况。为此,提出深埋隧道采用围岩压力代表值作为设计支护力的理念,并对其计算方法与合理性展开研究。研究结论:(1)采用"围岩压力代表值"作为设计支护力,为解决安全系数设计法中实际围岩压力难以确定的问题提供了思路;(2)当埋深不小于10～15倍洞径时,建议采用无支护状态下隧道(等效为当量圆)顶部45°位置处塑性区边界至开挖轮廓线范围内的围岩自重作为围岩压力代表值;当埋深小于10～15倍洞径时,可取弹塑性有限元计算的拱部90°范围内的平均塑性区自重作为围岩压力代表值,该计算结果具有合理的安全性与经济性;(3)当软弱围岩的两端为较好围岩时,荷载具有空间效应,导致围岩压力代表值低于理论计算值,具体折减值与隧道洞径、软弱围岩的长度等因素有关,超前注浆加固圈具有明显的承载作用,可以显著降低围岩压力代表值;(4)本研究结果可为完善隧道支护结构的量化设计方法提供思路。     

基于围岩变形速率比值法的隧道监测预警研究

基于围岩变形速率比值法对隧道的施工开挖及长期监测预警进行了研究,归纳出5种现场存在的围岩变形规律,得出了合理的监测预警评价方法。当围岩变形速率与本断面围岩变形速率最大值的比值v/v0=50%左右时,可以认为变形速率略有降低;当v/v0=33%左右时,可以认为变形速率减小,有可能趋于稳定;当v/v0=20%左右时,可以认为围岩接近趋于稳定;当v/v0=5%~10%左右时,可以认为围岩稳定。将这一方法在青岛胶州湾海底隧道左线ZK4+950中应用,得出了较为理想的结果。     

一种基于能力谱法的位移抗震设计方法

近几十年里提出的基于位移的抗震设计方法，直接从结构的性能目标出发，以位移为前提，受到了土木工程界的热切关注，然而，目前国内外学者提出的基于位移抗震设计方法，大多使用具有有效刚度和阻尼的等效弹性结构来代替非弹性体系的地震反应，并需要经过反复迭代计算，使得计算步骤档当烦琐，本文在Fajar改进的能力谱法的基础上，利用《公路工程抗震设计规范》（JTJ004－89）中的加速度反应谱获得了地震需求反应谱，并采用具有5％屈服后刚度比的双线性力－位移模型来得到抗震结构的能力谱，使用该方法不同线性置换结构和迭人过程即可完成结构的抗震设计，给出了单自由度桥墩的设计过程说明了本文所提方法的一种简便且有效的方法。     

基于模态应变能法的梁桥结构损伤识别研究

基于模态应变能法的基本理论,得到适用于梁桥结构损伤识别的指标。以某连续梁桥为例,假定结构存在不同位置和不同程度的损伤,通过ANSYS软件进行有限元分析,得到结构前5阶模态;编制相应Matlab程序对该连续梁桥进行损伤识别。结果表明:基于模态应变能法构建的损伤指标能够准确地对损伤进行定位、定量。     

基于高精度模态应变能法检测结构损伤的研究

在模态应变能、完备模态应变能及高精度模态应变能法的基础上,提出了一种新的结构损伤诊断方法--高精度完备模态应变能法.本方法考虑了结构参数修改量高阶项的影响,同时将高阶模态对单元模态应变能变化的影响做近似处理,且用低阶模态表示.这样仅用低阶模态就可以准确进行结构的损伤定位和损伤程度评估,克服了现有方法精度不足且需要完备模态的缺点.数值仿真结果表明,在结构多种损伤情况即能够得到较满意的诊断精度,具有实际应用价值.     

基于解析法的涡流制动电磁机理研究

以国家863项目——“车辆涡流制动技术研究”中磁悬浮涡流制动试验台为研究对象,着重研究涡流制动过程的电磁机理。以Maxwell方程为出发点,根据推导出来的轨道涡流制动特性方程,分析了速度、励磁电流和气隙对制动力的影响,并用试验台的试验数据对方程进行了验证。     

基于过程设计法的大跨度隧道围岩松动区发展分析

以广州一大跨度单洞四车道隧道为工程依托,应用FLAC 3D有限差分软件对围岩松动区的发展进行数值模拟,并与现场实测数据作了对比分析。结果表明:洞周各处围岩首次出现松动均在离其最近的隧洞开挖之后;分部开挖时,不相邻的左右分部彼此先后开挖对另一方松动区的影响很小,相邻的上下分部后开挖部对先开挖部松动区的影响远大于先开挖部对后开挖部的影响;最终松动区的大小趋势为拱顶拱底拱肩拱腰拱脚;隧道围岩偏压使得围岩厚度大的一侧松动区要大于另一侧。     

基于位移矩阵法的地铁车辆闸瓦钎拆卸工装设计

根据位移矩阵法设计出了摇杆滑块机构的闸瓦钎拆卸专用工装,并介绍其工作原理。根据设计尺寸在Adams中建立运动学仿真模型。仿真结果显示结构能够可靠到位,并实现所有设计功能。     

基于单元模态应变能法的桥梁结构损伤识别研究

桥梁结构损伤识别是对桥梁结构进行安全性评定的一个重要环节。本文首先根据桥梁结构损伤前后动力特性分析,导出由于单元损伤引起的结构模态振型的改变系数;然后,运用结构局部损伤因子法建立单元损伤敏感的指示因子,推导出单元损伤前后的单元模态应变能的变化,并对损伤单元与未损伤单元之间的关系进行了研究。最后,以单元模态应变能的变化率作为损伤定位的判别参数,对桥梁结构损伤定位的识别方法进行了研究,并以一座装配式预应力钢筋混凝土系杆拱桥作为工程实例,通过其在不同损伤情况下计算结果和实测结果的分析和讨论,说明该方法能够比较准确地对结构损伤进行定位识别,同时也证明本文研究方法的正确性和有效性。     

隧底围岩软化对鹰鹞山隧道衬砌结构开裂影响的数值分析

裂缝是隧道衬砌结构的主要病害之一,其中隧底围岩软化也会导致衬砌开裂。本文应用数值模拟方法,模拟分析隧底围岩不同软化程度和软化厚度的条件下,隧底围岩软化对隧道衬砌结构开裂的影响规律。结果表明:隧底围岩软化越严重,隧道衬砌结构拉应力越大,最先破坏位置为边墙最大跨处,与现场观测基本吻合。