穿越破碎带隧道掌子面力学模型及最小安全厚度研究

隧道穿越断层破碎带的稳定性及安全防护问题是目前隧道建设的难点。针对隧道掌子面前方存在破碎带松散岩土体的典型工况,基于隧道围岩以及掌子面的力学特性,采用理论计算、数值模拟、工程实践相结合的手段,提出了掌子面稳定岩体的最小安全厚度计算方法,并对隧道掌子面前方破碎带的预加固及处治方案进行了探讨。首先,建立了破碎带-岩板力学模型,将掌子面的岩体等效为受荷载作用的岩板,对受破碎带压力的岩板最小安全厚度展开计算分析,得到了岩板厚度与岩层倾角、破碎带有效高度的关系表达式,并对帷幕注浆处理参数进行了优化;随后基于理论计算结果,与某隧道穿越破碎带施工中因未控制掌子面岩体厚度而导致隧道失稳的典型案例展开对比分析;最后结合Comsol Multiphysics软件开展数值仿真模拟,分析了不同岩层倾角、隧道埋深、注浆预处理参数等因素对掌子面岩板最小安全厚度的影响。结果表明：理论计算、工程实际与数值模拟结果具有较好的一致性;正常施工时掌子面最小安全岩板厚度随破碎带有效高度的增大而增大,随岩层倾角增大而减小,故应在达到安全厚度之前对破碎带进行预支护;在选用帷幕注浆方法对破碎带进行预处理时,最小安全岩板厚度随着岩层倾角的增大而减小,此时在注浆过程中需要保留较大的安全厚度,同时控制注浆压力。     

沉管隧道基槽爆破开挖作用下邻近地铁隧道力学响应

为确保邻近地铁隧道在沉管隧道基槽爆破开挖过程的安全性,通过现场实测评价地铁隧道运营现状,借助数值分析法探索地铁隧道对沉管基槽爆破开挖的力学响应特征,并制定既有隧道结构的安全判据和沉管基槽爆破振动安全距离。研究表明： 既有地铁区间隧道现状累计最大沉降为1.89 mm,近半年最大沉降速率为0.01 mm/d,均小于规范规定的控制值,隧道结构现状处于稳定状态;沉管隧道基槽爆破振动引起的地铁隧道结构最大振速为0.359 cm/s,远小于振速安全阈值（2.0 cm/s）,说明地铁结构受爆破振动影响较小,且爆破振动的安全距离为25 m; 基槽开挖应力扰动后引起的地铁隧道累计最大沉降为3.16 mm,小于位移预警值,隧道结构处于稳定状态。     

功能梯度材料的无网格局部Petrov-Galerkin方法

无网格局部Petrov-Galerkin(MLPG)法是近几年发展起来的一种无网格方法,它不需要任何背景网格和积分网格,较适合处理非均匀材料.文中将MLPG方法应用于功能梯度材料的三维问题,对功能梯度材料的力学行为进行了分析,编制了相应的计算程序,得到了满意的结果.     

自行车工况模拟训练器的机构设计

设计了一款用于模拟自行车在上坡、下坡、平道工况的模拟训练器.运动员能够能在室内训练中体验实际比赛中赛场的上坡、下坡、平道的阻力变化和心理感受,达到室外场地训练的效果,增强运动员的适应性.提出了一种"摇杆-滑块"机构的坡度模拟方法,通过摩擦传动,磁粉制动器后轮加载的阻力模拟方式,完成了道路工况模拟训练器的结构设计、加载阻力设计.     

强夯法处理湿陷性黄土路基的试验研究

通过试验的方法研究某高速公路湿陷性黄土路基的特性,并结合室内击实路基土试样的三轴剪切试验和现场强夯路基土的湿陷性系数的对比试验,研究确定路基土的物理力学特性、黄土路基的湿陷性和强夯法加固湿陷性黄土路基的效果,研究结果对湿陷性黄土地区工程具有参考价值。     

路基拓宽工程中桩承式加筋路堤处理的数值分析

为掌握拓宽路堤荷载作用下桩承式加筋路堤的工作特性及其处理效果,建立了三维有限元分析模型,采用土水耦合单元模拟地基土,三维薄膜单元模拟土工格栅,并基于接触单元考虑桩土界面的状态非线性,从土拱效应、土工格栅的拉膜效应以及桩土作用等方面验证了桩承式加筋路堤的工作机理。计算结果表明:土工格栅最大拉力发生在原坡脚位置的桩帽边缘处,外侧桩帽边缘的格栅应力逐渐减小;桩承式加筋路堤可使地表不均匀沉降由50.0 cm减小为8.3 cm,超孔隙水压力由63.7 kPa下降为11.0 kPa,并避免了老路基顶面出现的反坡现象,但在老路基处仍出现了较大的地基沉降和超孔隙水压力,故应充分重视老路边坡位置的地基处理。     

大跨隧道双侧壁导坑法施工力学行为研究

结合某城市道路,对大跨隧道双侧壁导坑法施工进行了弹塑性数值模拟,探明了施工过程中国岩深部位移、围岩稳定性,以及衬砌结构的受力特性.研究表明,围岩等级较高,围岩条件差的情况下,采用双侧壁导坑法在技术上是可行的,并且能够很好的控制施工过程中围岩的稳定.     

环氧沥青混凝土性能灰关联分析

通过对不同试验条件的控制,以马歇尔稳定度为基本评价指标,对环氧沥青混凝土性能影响因素进行灰关联分析。本次试验主要涉及的条件因素为环氧含量、油石比、空隙率、拌和保温温度、拌和保温时间。采用灰关联的分析方法,得到不同因素对环氧沥青混凝土的马歇尔稳定度的影响程度结果为环氧含量>油石比>拌和保温温度>拌和保温时间>空隙率,从而为环氧沥青混凝土的设计施工提供指导。     

Zr基大块非晶合金的动态力学性能

采用熔体喷铸的方法制备了板状非晶合金Zr55Al10Ni5Cu30,研究了Zr55Al10Ni5Cu30的动态力学性能.实验结果表明:在玻璃转变温度以下,大量原子仍处于"冻结"状态,原子运动微弱,内耗较小;在过冷液相区合金由非晶态向粘流态转变,原子解冻为自由原子的过程中,需要克服较大的摩擦力,模量变化急剧,内耗较大,并在玻璃转变温度下这种损耗将达到极大值;由于非晶合金Zr55Al10Ni5Cu30本身的粘弹性成分较大,由储能模量、损耗因子确定的玻璃转变温度相差将近50℃.     

公路隧道通风中射流风机纵向最小间距研究

射流风机纵向最小间距的确定对于风机正常经济的运行起着十分重要的作用。通过对射流风机工作原理和隧道内流态进行分析,依据射流力学的有关原理找到了影响射流风机纵向最小间距的因素和计算方法。确定射流风机纵向最小间距的计算方法通过工程类比和CFD软件数值模拟验证,符合真实情况,可为今后射流风机纵向最小间距的确定提供指导。