沉管隧道横向地基刚度分布模式初探

为解决沉管结构横向设计计算中的地基刚度取值问题,基于HS本构模型,通过理论推导研究地基刚度随应力水平的变化关系,得出沉管隧道横向地基刚度分布的近似解析解。结果表明： 1)沉管横向地基刚度分布模式与地基初始刚度、结构刚度、地基应力水平和上部荷载有关; 2)在软弱地基情况下,沉管横向地基刚度为W形分布模式; 坚硬地基情况下,底板跨中可能会与地基发生局部脱开,脱开段地基刚度为水平分布; 3)通过算例分析,地基刚度分布近似解析解与数值模拟结果能够较好地吻合,可为沉管结构计算提供依据。     

土岩交错地层隧道爆破施工的振动响应及空洞效应分析

以汕湛高速揭博段水墩隧道为工程背景,运用数值模拟计算的方法,建立上软下硬地层下爆破振动的有限元计算模型,对爆破荷载作用下上部初期支护和围岩的振动响应及空洞效应进行研究。结果表明： 1）掌子面下部基岩爆破施工的振动荷载主要通过支护结构传递给拱顶围岩,而掌子面上部前方围岩（未成洞区）和后方围岩（成洞区）振动分布并不对称,其中成洞区围岩的振动速度和振动范围远大于未成洞区,说明上软下硬地层隧道爆破振动存在空洞效应; 2）成洞区单向约束是造成振动加剧的根本原因,围岩振动的纵向最不利位置为掌子面后方约2 m处,径向为软硬交界结构面与隧道外轮廓的切点处; 3）振动方向以径向为主,即拱顶围岩振动以竖向振动为主,初期支护拱脚以水平振动为主; 4）距离掌子面1倍(洞径)范围的拱顶围岩及初期支护拱脚是控制爆破振动的关键部位。     

特大跨度四线深埋隧道施工工法研究——以乌蒙山2号出口车站隧道为例

针对特大跨度四线铁路隧道,其开挖面积相当于6倍普通单线铁路隧道,开挖成洞难度大,尚无成功先例。以六（盘水）沾（益）铁路乌蒙山2号出口四线车站隧道工程为背景,通过数值模拟和现场监测,开展特大跨度隧道施工工法研究。研究结果表明： 1）通过“撑索转换”,即利用“外锚”替换“内撑”,实现拱部临时支撑的安全拆除,降低拱部支护体系转换过程中的施工风险,并且突破传统软岩隧道施工中拆撑步长、跳拆等限制,提高了拆撑安全性及灵活性,同时为后续施工提供了较大的工作面。2）通过“以索代撑”,即利用锚索取代临时横撑,避免临时撗撑拆除风险,使得开挖更加灵活。3）采用三台阶“撑索转换”及“以索代撑”施工工法,实现了特大跨度隧道台阶法施工。     

明挖公路隧道基坑钢支撑轴力监测与数值模拟分析

为研究深基坑开挖过程中钢支撑轴力的变化情况,以沈阳市南北快速干线隧道深17.8 m基坑工程支护体系中横向钢支撑为研究对象,对基坑开挖过程中的轴力变化值进行现场实时监测,并采用有限元软件MIDAS/GTS对不同工况下的钢支撑轴力进行模拟研究,得出各道钢支撑的轴力云图及变化规律。结果表明： 1）随着基坑开挖深度的增加,坑壁主动土压力逐渐增大,使得每道钢支撑轴力在短期内均呈线性增长趋势; 2）同一断面钢支撑全部架设完成后轴力有所衰减,其原因之一是连续墙后的土体发生了流变现象,使得土体应力重新分配并达到新的平衡。     

宁波软土地区基坑数值计算中HS模型参数试验研究

土体HS模型已成为软土基坑数值模拟中较为常用的本构模型之一,但由于其模型参数较多,很多参数无法从勘察报告中直接获取。为了解决模型参数的取值问题,选取宁波地区典型的2种土样（淤泥质土、粉质黏土）,开展标准固结试验、三轴固结排水剪切试验以及三轴固结排水加载-卸载-再加载试验,获得土体应力-应变关系。根据曲线确定宁波地区典型土层的HS模型参数Erefoed、Eref50、Erefur、c′、φ′ 和Rf,以及模型参数之间的关系。并将试验结果与上海软土地区、天津软土地区取得的模量关系进行对比分析。最后对宁波新典路过街通道深基坑工程进行三维有限元分析,计算结果与实测数据较为接近,从而验证HS 模型及试验获取的HS参数在宁波地区基坑开挖数值计算中的适用性。     

地铁列车振动荷载作用下隧道底部土层孔隙水压力及变形特性研究

为研究地铁列车振动荷载长期作用下隧道底部土层的孔隙水压力及变形特性,以北京地铁7号线2期（东延）工程为背景,利用ADINA有限元计算平台建立典型隧道区间断面的有效应力分析模型,进行上限速度行车荷载作用下饱和场地土层-隧道体系水土耦合动力响应分析,研究典型位置处孔隙水压力时程变化规律,并预测地铁振动荷载作用下引起的沉降量。同时,对北京地铁7号线粉细砂进行土工室内试验,进一步研究隧道底部土层在地铁行车荷载作用下的孔隙水压力及竖向变形发展规律。结果表明： 1）在长期列车振动荷载作用下,隧道底部土层孔隙水压力逐渐增大,且增大值随土层深度的增加而减小; 2）土体的累积超孔隙水压力比和累积应变量随着荷载幅值的增加而增大; 3）与非均等固结条件相比,均等固结条件下的超孔隙水压力比较大,但累计应变量小; 4）列车振动引起的超孔隙水压力和应变均较小,超孔隙水压力在列车停运期间足以消散完毕。     

基于CFD的三体船侧体布局阻力研究

三体船构型复杂,主体与侧体间的兴波干扰影响因素较多,很难通过理论方法对其阻力性能进行准确预报。采用软件STAR-CCM+模拟三体船周围粘性流场,对一艘三体船模进行数值计算。计算中进行了侧体、主体以及三体船9种不同侧体布局详细模拟,求出了侧体与主体间的兴波干扰值,得到较佳的布局方案。通过计算结果与模型试验对比分析,验证了计算的可靠性。     

沉船油舱含水油料蒸汽加热参数优化

本文采用蒸汽加热方式,降低沉船油舱重质燃油与原油的粘度,以便于顺利抽油。利用数值模拟的方法,分析了在相同的蒸汽加热功率,不同体积的重质燃油与原油,在温升达到可泵送温度的的条件下,其温度场的变化情况与所需的加热时间。     

一种不对称稳性曲线积分计算方法

当有初始横倾时,稳性曲线是不对称的,但负值横倾角区间的函数值与正值横倾角区间的函数值的关系无人探求。当对不对称稳性曲线在始于负值的横倾角区间进行积分计算面积时,以前的做法是直接求出负值横倾角区间的函数值,再进行数值积分。本文经过推导证明,在用数值积分对不对称稳性曲线下的面积进行计算时,自变量为负值的区间的积分可转化到正值区间进行计算,并推导出了转化公式,并且得到结论：不对称稳性曲线是一个奇函数和一个偶函数的线性组合。按照推导出的公式,可在NAPA软件中编程方便地实现美军标DDS079-1破舱稳性衡准的计算。     

基于CFD法的自升式平台火灾事故模拟研究

碳氢化合物泄漏引起的火灾事故是海洋平台作业过程中的主要威胁之一,往往伴随着人员伤亡、环境污染、平台停产等灾难性后果。以某400ft水深自升式平台为例,采用DOW火灾指数分析法确定了火灾危险区域,并基于计算流体力学方法,在对湍流模型、燃烧模型、辐射模型等关键技术进行研究的基础上,对钻井区域发生火灾后的温度、热辐射、CO浓度分布变化进行了瞬态分析,最后对风速和燃烧速率的影响进行了讨论,为探索自升式平台火灾扩散机理提供了一些参考。