基于概率神经网络和层次分析法的硐室群施工风险评估

地下硐室群施工风险研究尚处于起步阶段,为快速准确评判风险因素,预防施工安全事故,利用概率神经网络(PNN)和层次分析法(AHP)建立风险评估模型,并研发硐室群施工风险评估软件。通过统计分析硐室群施工风险因素,设置工程地质、自然、设计施工和管理4个一级风险因素,23个风险控制指标,建立针对硐室群施工的风险指标体系。收集典型样本数据后,基于PNN对施工风险等级进行评判,同时采用AHP定量分析风险因素权重,迅速捕捉风险点,采取风险控制措施并优化施工方案。运用研发软件对重庆轨道交通18号线歇台子站硐室群施工进行风险评价,得到风险概率等级为Ⅳ,在施工过程中需要重点监测和控制地下水、围岩等级和支护及时性等带来的影响,实例评价结果与现场情况相吻合,验证了该评估软件的有效性和实用性。研究表明：针对硐室群施工建立的指标体系和评估方法能有效预测风险级别,实时指导施工过程,确保地下硐室群施工安全。     

列车动荷载对下方引黄隧洞的影响分析

以神华新建准池铁路风洼梁隧道上跨万家寨引黄入晋工程南干线6#隧洞立体交叉为背景,重点考察了铁路隧道运营期间,风洼梁隧道中货运列车振动荷载对下方引黄隧洞结构的影响。通过建立"列车-轨道"动力相互作用系统、"隧道结构-地层"三维模型进行分析,运用动力学瞬态分析的完全FULL法,分别研究了在列车时速40 km、80 km、120 km工况下的引黄隧洞结构的动力响应。计算结果表明:风洼梁隧道运营后的列车振动荷我的动力作用对下方引黄隧洞结构产生的影响较小,基本可忽略不计。     

考虑施工荷载作用的软弱地层深基坑稳定性研究

临时盖板结构系统稳定性对地铁深基坑的安全起重要作用。依托福州长乐机场城际铁路祥谦站—首占站明挖区间深基坑工程,分别考虑限值施工荷载作用于两种厚度临时盖板,对临时盖板结构系统及基坑稳定性开展数值分析。结果表明,具有更大厚度的临时盖板在限值施工荷载作用下具有更强的抗变形能力,500与800 mm厚临时盖板在限值施工荷载作用下最大竖向变形分别为15.81与11.32 mm;在限值荷载作用下临时盖板对基坑结构造成的变形均小于3 mm,表明其可安全地作为普通车辆与渣土车辆通道或吊车及TBM运输通道。     

列车动载影响下偏压地铁基坑稳定性分析

以深圳地铁5号线民治站为工程背景,通过把列车动载转化为等效土柱压力和路基一起作为超载作用在基坑边上,进行列车动载影响下偏压基坑稳定性分析。由于动载影响,基坑的稳定安全系数有不同程度的降低,说明在基坑开挖过程中列车动载影响不容忽视。对偏压基坑支护设计参数进行了验证,现场测试表明,基坑稳定性能够得到保证。     

地下工程建设对城市地下水环境的影响分析

研究目的：研究地下工程在施工和运营的过程中对地下水环境的影响，为地下工程的建设规划及地下水环境保护提供科学依据。研究结果：在总结地下工程建设对地下水环境影响基础上，以西安市城市轨道交通2号线为例，利用经验公式计算施工期车站基坑降水对地下水的影响，并采用数值模拟的方法预测地铁运营后对地下水流场的影响。地铁施工期的基坑降水只发生在张家堡站，中心水位下降6．3m，降水量为10454．15m^3／d，影响半径441m，对地下水流将产生一定的影响；地铁建成运营以后的地铁线路阻挡了地下水的径流，造成“迎水面”水位壅高，“背水面”水位降低，通过模拟水位变幅在0～1．7m。     

地下工程建设对城市地下水环境的影响分析

研究目的:研究地下工程在施工和运营的过程中对地下水环境的影响,为地下工程的建设规划及地下水环境保护提供科学依据.研究结果:在总结地下工程建设对地下水环境影响基础上,以西安市城市轨道交通2号线为例,利用经验公式计算施工期车站基坑降水对地下水的影响,并采用数值模拟的方法预测地铁运营后对地下水流场的影响.地铁施工期的基坑降水只发生在张家堡站,中心水位下降6.3 m,降水量为10 454.15 m3/d,影响半径441 m,对地下水流将产生一定的影响;地铁建成运营以后的地铁线路阻挡了地下水的径流,造成"迎水面"水位壅高,"背水面"水位降低,通过模拟水位变幅在0～1.7m.     

车辆荷载对无缝线路稳定性的影响分析

应用几何非线性有限元理论,通过建立无缝线路轨道稳定性分析有限元模型,对不同车辆荷载作用下的无缝线路进行了温度臌曲失稳过程分析.详细比较了多种车辆类型对无缝线路稳定性的影响.结果表明:车辆荷载对无缝线路稳定性的影响是明显的,不考虑车辆荷载对无缝线路稳定性的影响来分析其稳定性是有缺陷的.     

山岭地下复杂群洞开挖施工对环境影响的数值模拟研究

基于新建京张线八达岭地下车站超大跨及群洞的特点,采用大型非线性有限元软件ABAQUS模拟大规模复杂洞室的开挖全过程,对深埋群洞11种结构断面的整个开挖过程进行模拟分析,并且对开挖断面和开挖顺序进行优化,以尽可能地减少对围岩的扰动,特别是地表沉降控制,在计算过程中将地表沉降位移结果作为对环境的影响指标。计算结果表明:在地下群洞开挖过程中,由于群洞埋深较大的原因对地表的影响不大,引起的地表位移为3.5 mm,在允许的范围内,说明设计方案比较合理,对设计施工具有指导意义。     

溶洞分布部位对隧道稳定性影响的数值分析

定量研究不同分布部位的溶洞对隧道围岩位移场、应力场、塑性区分布规律及支护结构受力特征的影响,从而确定对隧道稳定性最不利的溶洞分布部位。以宜万铁路某岩溶隧道为工程背景,利用有限差分软件FLAC3D研究隧道周围无溶洞以及溶洞位于隧道侧部、顶部和底部4种工况下隧道围岩稳定性及支护结构受力性状,得出溶洞位于隧道侧部时对隧道稳定性最不利。     

浅埋暗挖地铁站厅施工过程的三维数值模拟分析

针对广州地铁5号线某车站西侧站厅隧道超浅埋、地层上软下硬的特点,利用FLAC3D软件对站厅隧道及与之相交的斜通道平直段的施工全过程进行三维数值模拟计算。通过对3种不同施工方案所引起的地表沉降、拱顶下沉、塑性区分布情况的对比分析,确定最优的施工方案,指导工程施工。     

京沪高速铁路CFG桩复合地基沉降性状分析

针对京沪高速铁路典型地质条件的CFG桩加固路段,采用FLAC3D有限差分程序,模拟路基的填筑过程,将桩和土按不同的材料考虑,计算CFG桩加固后路基的沉降,并与实测沉降比较,验证了计算模型的可行性。利用该模型分析了不同桩长、桩间距对沉降的影响,并根据其路基沉降量,得到了该路段CFG桩的合理桩长与桩距。     

连拱隧道爆破荷载效应分析

针对连拱隧道设计、施工中存在的问题,采用三维有限差分程序FLAC3D2.0,对连拱隧道进行了爆破荷载数值模拟分析,分析结果表明:在相同条件下,爆破振动受围岩弹性模量E的影响较大,围岩越弱、振动越强烈,反之,围岩越硬、振动越小;爆破应力波最初以冲击波的形式向外传播,随着波阵面不断向外传播,冲击波发生衰减,逐渐从强冲击波衰减成弹性波和地震波,围岩越好、衰减速度越快;爆破振动对隧道的危害主要由一次齐爆最大单响装药量确定;爆破对临时支护的影响较显著,应采用有效措施保护中墙。     

十字型叠合承压板的数值分析与应用研究

研究目的:拟采用锚固防护的边坡失稳很大程度是由于锚固不及时造成的,而目前锚固工程中的承压结构多为现浇而成,这样不可避免地拖延了防护加固时间。为避免边坡因此而失稳,特对十字型叠合承压板进行研究。研究方法:通过理论分析和三维数值模拟,研究其内部应力状况和附加应力分布规律,用以指导和完善承压结构设计;结合现场试验,验证工程的可行性和有效性。研究结果:十字型叠合承压板模拟的边界条件简单,模型应力状况和附加应力分布规律清晰、直观,便于指导合理配筋及结构设计;现场试验表明结构设计合理,强度满足要求,在附加应力影响范围内,板体没有发生破坏,可及时发挥锚固作用。研究结论:十字型叠合承压板是锚固工程中一种新型承压结构,它具有便于预制、方便运输、安装简便、工期较短和造价低廉等优点,具有应用和推广价值。     

顺层高边坡开挖松动区的数值模拟研究

开挖顺层岩石高边坡,往往需要进行预加固,因而合理确定坡体开挖松动区范围就成为核心问题。根据坡体开挖后的应力和位移状态,给出开挖松动区的明确定义,即变形已经超出弹性变形的范围,出现塑性破坏的区域。介绍确定高边坡开挖松动区的数值分析方法。采用合理的计算模型,利用三维显式有限差分数值分析软件FLAC3D,对重庆万梁高速公路沿线某顺层高边坡分级开挖进行数值模拟,根据开挖后坡体塑性区的分布和变化对开挖松动区进行了分析。通过对该顺层高边坡失稳实例的分析,表明该分析坡体开挖松动区的方法是可行和合理的。     

盾构法地铁隧道施工数值模拟

以南京地铁1号线许府巷站—南京站区间隧道为背景,采用有限差分程序FLAC3D,对盾构在富水饱和粉细砂、粉砂夹细砂地层中掘进施工进行数值模拟,考虑了隧道开挖、地下水位、土仓压力、同步注浆等因素影响,并将计算结果与实测地表沉降数据进行了对比分析。     

地铁车站站后折返区间浅埋暗挖开挖过程的模拟研究

运用FLAC^3D软件，结合北京天坛东门地铁车站站后折返区间具体工程条件，折返区间在采用双侧壁导坑法开挖的情况下，对不同的局部开挖顺序进行了数值模拟研究，得出了先同时开挖双侧洞，待支护、建筑完后，再开挖中洞的方法，对地表沉降影响及周围土体扰动均比较小为最优方案，为此类工程设计提供了理论依据。     

顶进框架桥沉井后背墙设计与施工

沉井在桥梁基础、盾构隧道工程中应用比较多,但在顶进框架桥中的应用比较少。把沉井应用到顶进框架桥后背墙的制作中,取得了良好的效果,并对沉井后背墙进行了力学分析以及变形监控,在此基础上对沉井后背墙的设计与施工提出了建议。     

高水压隧道渗流场分布的复变函数解析解

研究目的:在进行高水压山岭隧道支护结构设计时,合理地确定衬砌上作用的水压力是结构设计的关键。本文以深圳市东部过境高速公路的莲塘隧道为工程背景,对高水压隧道渗流场分布进行理论研究。莲塘隧道位于莲塘水厂西南部地段的丘陵地区,并处于深圳断裂带的主要影响带内,断层及节理裂隙发育,岩体破碎。由于临近深圳水库,且地处深圳水库常年水位以下,若采用下穿方案,隧道将长期处于高水头作用之下。因此,对隧道及围岩中的渗流场进行研究对隧道衬砌结构设计与防排水设计有直接的指导意义。研究结论:本文分别采用有限差分岩土软件FLAC3D和经典解析解Harr解对高水压隧道渗流场进行了验证计算。通过计算对比,分别得到了本文解析解和有限差分数值解和Harr解的渗流场分布等值线图,通过比较,最终证明了本文解析解在高水压深埋隧道渗流场计算中的正确性。     

西安地铁隧道盾构开挖面支护力安全范围分析

研究目的:本文以西安地铁2号线某区间隧道工程为依托,根据具体的地质情况,运用FLAC3D数值仿真模拟软件以隧道开挖面上方地表点和洞顶点沉降为衡量标准,确定施工中开挖面支护力的安全范围,从而防止隧道穿过埋深变化较大的地点时地表出现过多的沉降和隆起。研究结论:(1)盾构隧道的开挖面存在最小支护力和最大支护力,即支护力具有合理的安全范围。当支护力超出范围时,隧道周围土体易发生破坏,或埋深较浅时地表出现较多沉降和隆起现象。(2)隧道埋深大于1.5倍洞径后,地表点已不能有效反映隧道周围土体变形,应该用隧道洞内测点来监测控制土体变形。(3)开挖面支护力的安全范围随埋深的增加而增加。当埋深较浅时,支护力的安全范围很小,可采用地面堆载的方式来等效达到增大隧道埋深的目的,扩大支护力安全范围,降低施工难度。