盾构掘进破坏孤石诱发地层塌陷的灾变机制研究

孤石地层因勘察、施工处理困难,使得隧道穿越该地层时面临风险。针对因盾构掘进破碎孤石后造成地层空洞,并最终引发地层塌陷的现象,利用研发的随机多边形生成方法,在离散元软件PFC2D中建立隧道孤石地层开挖模型,研究隧道掘进破碎孤石诱发地层塌陷的灾变机制及其影响范围。研究结果表明： 根据孤石所在不同方位可以定性判断地表突然塌陷位置; 当孤石粒径大于临界粒径或隧道埋深小于临界埋深后,孤石切削不当将引发地层塌穿型坍塌; 在相同孤石粒径时,孤石形状的改变对地层位移影响甚微。     

灰色灾变预测方法在城市轨道交通安全中的应用

作者运用灰色灾变预测方法对硬件故障率异常的时分布进行了预测,算例表明,预测精度很高,可为合理高效安排检修提供依据。     

一种基于灾变的单亲遗传算法

遗传算法存在着计算时间过长和易导致早熟收敛等缺点。单亲遗传算法不使用基本遗传算法常用的交叉算子,简化了遗传操作过程,且不要求初始群体具有广泛多样性,计算速度较快。但单亲遗传算法使用加快收敛速度的选择算子时,仍容易导致早熟收敛现象。模拟自然界中导致生物大规模灭绝的灾变现象,引入灾变的概念来保证解空间的多样性。提出灾变发生时机的判定方法。将此算法应用在旅行商问题上,实验结果证明了该算法的有效性。     

公路桥隧结构区域分布传感监测技术及病变和灾变早期识别(下)

实时有效地对公路桥隧进行早期精准监测,捕捉结构病变和灾变信息,追踪结构早期损伤并分析损伤演化过程,进而把握维护管理、制订对策的最佳时机,才能达到制订高效、科学的桥隧结构长寿命维护管理策略的目的。为此,研究分析桥隧结构病变和灾变监测技术面临的挑战,介绍适合于桥隧结构病变和灾变早期监测的区域分布传感理念、技术和理论方法。区域分布传感理念是通过结构关键区域的具有一定标距的宏应变分布感知及损伤覆盖,获得与变形转角、应力荷载以及动力特性等有直接映射关系的宏微观结合信息,达到结构损伤精准探测以及结构局部、整体各项参数全面识别的目的。依据相应理念,首先详细介绍具体的结构参数识别方法,并基于宏应变模态的损伤早期识别方法进行分析,进而依据早期精准监测的技术需求,针对拉索断丝、支座老化、水下结构冲刷、边坡滑坡、隧道收敛变形、不均匀沉降、围岩变形等典型病变和灾变,结合实际工程案例介绍具体的桥隧病变和灾变早期监测技术方案。     

高地应力构造破碎带隧道大变形灾变机制及控制技术研究

玉磨铁路万和隧道3号斜井小里程段穿越高地应力构造破碎带地层时,发生严重的初期支护混凝土开裂侵限,钢拱架扭曲变形.通过对现场应力环境和地层条件的调查,结合初期支护位移监测数据分析变形分布特征及演化规律;从应力释放、塑性流变、松动效应和支护抗力4个方面探讨隧道产生大变形的灾变机制;进而提出在应力释放至一定程度时采用滞后注浆加固围岩和增设第2层钢拱架2种变形控制方案.现场应用情况表明:隧道大变形病害得到治理,拱顶沉降未发生二次增长,说明2种支护措施能有效控制围岩松动效应的影响、加速支护结构变形的稳定.研究成果对同类地层的工程病害治理具备一定的参考价值.     

疲劳破坏主裂纹的分形分析

通过实验分析得到的在不同应力循环次数下疲劳破坏试件的主裂纹.发现形成疲劳破坏断口的主裂纹随着应力循环次数的增加,主裂纹形成、发展并具有分形行为;当循环次数增加到一定值时,主裂纹的分形维数随着循环次数增加而减小;当发生疲劳破坏时,主裂纹的分维数近似等于1,对应的应力循环次数是灾变点.     

灰色灾变预测方法在城市轨道交通安全中的应用

实现城市轨道交通的智能化和高可靠度,需要有高可靠性硬件的支持,设备的日常维护十分重要。文中列出了可能影响轨道交通安全的主要因素,经过分析得出结论,其中硬件设备的偶然性失效处于首位,检测维修失误也是不可忽视的一环。运用灰色灾变预测方法对硬件故障率异常的时分布进行了预测,算例表明,预测精度很高,可为合理高效安排检修提供依据。     

岩溶隧道断续节理掌子面突水判据及灾变过程

为了给岩溶区隧道掌子面突水灾害的预警与防治提供理论支持,针对岩溶隧道掌子面断续节理防突岩体,从断裂力学角度分析了地应力和岩溶水压力等自然营造力作用下断续裂纹的压剪起裂属性以及分支裂纹尖端应力强度因子随水压和支裂纹扩展长度的变化规律,推导了断续节理岩体发生轴向张拉贯通破坏突水的临界水压力。运用两带理论和推导的临界水压力公式,建立了基于最小安全厚度的岩溶隧道掌子面断续节理防突层失稳突水判据,并分析了掌子面前伏岩溶水压力、断续主裂纹长度、断续裂纹排距及裂纹与最大主应力夹角等对防突层最小安全厚度的影响规律。采用可考虑流固耦合效应和岩体结构特征的三维离散元数值分析方法,研究了岩溶隧道近接前方高压富水溶腔顺序开挖中掌子面防突层岩体位移场、渗流场等演化规律及其临突特征。数值模拟结果表明：随着岩溶掌子面的不断推进,掌子面防突层岩体挤出位移逐渐由单一卸荷引起向卸荷和前伏岩溶水压共同影响过渡;掌子面各测点位移及位移增加幅度均持续增大;掌子面挤出位移和掌子面水流速度在突水通道即将形成时出现激增和突升现象,具有明显的突水前兆特征。     

广东某高速公路路堑边坡滑坡灾变过程及工程对策

为客观分析路堑边坡滑坡的变形破坏机制，定量评价其防治措施的工程效果，基于数值模拟分析与现场宏观迹象调查评估相结合的方式，以广东怀阳高速TJ1标K4+905～K5+080段左侧路堑边坡滑坡为研究对象，反演了该路堑边坡开挖失稳产生滑坡的灾变全过程，剖析了其防护加固工程失效的根本原因，揭示了其历次滑动破坏的灾变机理。最后，提出了该段路堑边坡滑坡的根治工程对策，并评估分析了其整治工程效果。