考虑空间协同作用框架式抗滑桩的计算方法

基于空间协同作用的框架式抗滑桩力学分析模型考虑了桩、梁、岩土之间的相互作用及桩间土拱效应, 运用空间协同分析机理对框架式抗滑桩结构的内力和变形规律进行分析, 较好的弥补了当前主要采用桩土效应对多排抗滑桩进行受力分析的局限性.根据框架式抗滑桩受力模型的基本假定, 采用分段计算方法, 以框架式抗滑桩的滑动面为分界将桩体结构分为两段, 综合运用土拱效应、平衡协调原理及弹性地基梁方法, 分别建立框架式抗滑桩上下部分的受力计算方程, 给出该模型受力计算的数学解析方程组求解法, 并采用MATLAB对方程组进行编程计算, 结合工程实例的实验结果进行对比分析该数学解析法的正确性.      

上软下硬地层浅埋大跨度车站拆撑安全性分析

对于复合式衬砌隧道,初支受力最危险的时期就是为保证二次衬砌的完整性而分段拆除临时支撑的阶段。依托青岛地铁某暗挖车站,采用现场实测数据分析和数值模拟相结合的方法,对比拆撑前后围岩与初支变形情况,进而对6 m范围内交替拆撑,并以6 m为工作单元间隔拆撑的拆撑方案安全性进行分析。实测数据表明,地表沉降、拱顶沉降及净空收敛在拆撑前后增长量及影响均较小,数值计算结果与实测数据吻合较好,可知初支的安全性受支撑拆除的影响较小。研究结论为实现信息化施工提供了依据,也为今后类似工程积累了相关经验。     

热力暗挖隧道工程施工新技术

本文通过在北京第三使馆区热力浅埋暗挖隧道工程施工中所采用的大管棚支护,插筋喷砼补强护面处理,地面深孔注浆及隧道结构防水和降水等技术,介绍了在松散软弱土质地层进行浅埋暗挖施工的一些成功经验,在此撰文以供工程之参考。     

地裂缝场地地铁隧道施工C RD工法优化研究

以西安地铁6号线区间隧道浅埋暗挖施工穿越地裂缝场地为研究工程背景,考虑地裂缝场地的特殊性构建了基于传统CRD工法的施工优化工法,并对传统CRD工法和优化CRD工法施工开挖过程进行了三维动态的有限元数值模拟,结合现场监测试验数据,对比分析了两种工法下地裂缝场地地表沉降变形规律和地铁隧道受力变形特征。结果表明:两种CRD工法下地表沉降变形均呈反S型,大致可分为开挖前微小变形、开挖时急剧下沉变形及开挖后平稳变形等3个阶段;与掌子面距离越近,地面沉降速率越大;与传统CRD工法相比,优化CRD工法通过适当增加锁脚、锁腰锚杆数量,提高初支喷混强度,达到简化临时支护、扩大下台阶施工面、方便临时支护施作拆除和提升初支闭合、临时中隔壁拆除速度的目的,整体施工速度提升1.37倍,地表最大沉降量降低52.96%,影响范围减少22.17%,隧道拱顶最大沉降量降低54.53%;优化CRD工法具有施工速度快、影响范围小以及地表与结构沉降控制好等优点,不仅可以提高工程效益,而且可以保障施工安全性和隧道建成使用的可靠性。研究结果可为西安市及其他地裂缝发育区地裂缝场地地铁隧道暗挖施工提供科学参考和借鉴。     

近距离下穿在建地铁隧道施工爆破变形及控制方法研究

近距离爆破下穿尚未完成二衬的区间隧道是一种较为特殊的工况,涉及初支破坏、既有隧道下沉等诸多问题。以青岛地铁2号线近距离（250 mm）下穿刚完成初支的3号线隧道工程设计及施工为实例,通过在施工时采用自进式管棚、拱顶部位掏空、辅助中孔掏槽、对既有隧道施加张拉力、限载限行等多项措施,并根据类比给出合理的爆破振速控制指标,控制爆破振速及隧道变形。运用有限元分析软件MIDAS-GTS进行三维模型数值分析,揭示在建隧道爆破施工对既有隧道变形及内力变化规律。经过理论计算与实测分析,采取的各项措施能够达到预期的效果,3号线初支结构未见异常,其研究成果对特殊条件下的爆破下穿设计与施工具有参考价值。     

复合地层高承压水洞桩法暗挖车站施工可行性研究

在复合地层、高承压地层中采用洞桩法成功案例较少。本文针对某城市中心主干道下方修建地铁车站的方案,对采用洞桩法暗挖车站的可行性进行分析。结合工程水文地质条件,站位避开张夏组灰岩段,上部导洞置于(5)3-4硬塑状黏土层,通过先施工上导洞内承压水井降水和边桩增加注浆加固帷幕的措施,可满足暗挖施工的无水环境;该方案的三维数值模拟结果表明:地表最大沉降19.6mm,车站上方既有结构最大差异沉降7.5mm,周边环境变形满足规范要求,实践证明在该复合地层中采用洞桩法施工切实可行。     

柔性基础下群桩复合地基荷载传递规律及计算

复合地基沉降及荷载传递规律的研究是复合地基理论中一项非常重要的研究内容,然而对群桩复合地基的沉降及荷载传递规律的研究,在理论上很不成熟。在采用文[1]推荐的竖向变形模式及文[2]推荐的径向变形模式的基础上,利用弹性理论及桩-土位移协调条件建立了桩及桩周土的控制微分方程,并由此推导出了柔性基础下群桩复合地基加固区内桩及桩周土压缩量计算的解析式,同时得出了桩、桩周土中竖向应力及桩侧剪应力计算的解析式。通过算例将该方法所得结果与有限元结果进行了对比,同时也与模型实验结果进行了比较。算例及模型实验结果均表明：该方法对分析柔性基础下群桩复合地基的荷载传递规律及加固区的变形具有足够的精度,且该法计算工作量小,便于工程应用。     

某隧道初期支护变形及中空锚杆注浆效果分析

以四川某隧道为研究对象,结合现场地质调研、空心包体地应力测试、初支与围岩接触压力监测等分析手段,对初期支护变形破坏的原因进行分析。分析结果表明:初支变形破坏主要是由地表水下渗、不利地应力条件、地层岩性等因素造成。同时采用FLAC3D,分析开挖后隧道上部粉砂质泥岩夹层对拱顶变形的影响,以及中空锚杆注浆前后初支受力变形情况。模拟结果表明:最大竖向位移及压应力出现在拱顶区域,且位移随着夹层距离的增加而减小,在6.5 m时出现陡降,最大水平位移在右拱腰处;锚杆注浆后拱顶位移减小约10%,边墙位移减少约4%。本文可为类似工程变形破坏原因分析及施工处治方法选择方面提供参考。     

铁路站场岩溶地基加固补强技术与效果分析

针对某病害站场路基,根据其变形规律对其基础进行补勘,分析病害原因,在此基础上提出岩溶地基加固补强方案：①补注浆加固岩溶地基和基岩顶面土体;②高压旋喷加固补强原复合地基;③低压注浆加固垫层及其以上3～5 m路基填土层;④侧向补注浆帷幕加固地基;⑤建立路基变形监测系统,评估加固补强效果。加固补强后地基沉降量和复合地基承载力特征值的理论计算值分别为12.4 mm和455 kPa,满足设计要求。现场监测结果表明,补注浆加固岩溶地基及其顶面土体后,站场路基变形减缓;旋喷桩和低压注浆加固区竣工后,路基呈均匀性沉降变形,变形速率急剧变小;竣工6个月后,路基变形趋于稳定,综合验证了加固补强方案的正确性和有效性。     

开挖卸荷对下卧初支隧道的纵向变形的影响研究

结合目前已有的分析方法,对下卧初支隧道的纵向变形进行了施工前的预测,并获得了不同的结果。但现场的监控量测证明了开挖卸荷导致下卧既有初支隧道的纵向变形出现了不同的时空分布规律,并印证了时空效应对下卧初支隧道纵向变形的影响是不容忽视的。基坑开挖卸荷的速度和方式是直接影响既有隧道纵向变形的关键因素之一。通过对下卧隧道纵向变形的实测数据分析研究,总结了实例工程的经验和教训,为今后的类似工程提供了参考。     

应用多传感器多模型融合技术提取滑坡综合信息

大型滑坡监测时往往会在同一个滑坡体的不同部位布置多个监测点，以了解和控制其整体变形状况。但目前的滑坡预测预报模型只能一次使用一个监测序列。为了充分利用滑坡各个监测点的监测信息进行滑坡预测预报，论文提出了利用多传感器多模型融合技术，从滑坡体多个监测序列中提取滑坡综合监测信息的数学方法。     

Modeling visco-elastic–plastic deformation of soil with modified Merchant model

Eighty-four to ninety-eight percent of land subsidence in Shanghai City is caused by the visco-elastic–plastic deformation of sediments. Numerical experiments are done on the sediments with visco-elastic–plastic deformation in Shanghai to verify the modified Merchant model (MM model) and land subsidence model based on the modified Merchant (LS-MM) model. There are two advantages of the MM model and the LS-MM model. One is that only a few parameters are involved. There are three parameters in the MM model and four parameters in the LS-MM model. The other one is that both models can describe elastic, elastic–plastic and visco-elastic deformation in addition to visco-elastic–plastic deformation. The corresponding models are developed by setting proper values of the three parameters of μ, α ₁ and α ₂. The two advantages make the LS-MM model flexible and applicable to the simulation of the large regional land subsidence with visco-elastic–plastic deformation and other different kinds of deformation. The results can be improved by variable parameters, especially specific storage.     

山地冰川流动模型探讨

近30 a来冰川动力学模型有了快速发展, 在南极、 格林兰冰盖预测中取得一系列重要成果, 对山地冰川的研究也初见端倪. 从冰川流动的力学过程出发, 利用本构方程、 理想冰川假设、 浅冰层近似(Shallow ice approximation)假设完整地推导了理想冰川流动的物理过程, 揭示了冰川流动的机理, 建立了气候变化和冰川自身重力引起的理想冰川物质和能量再分配的温度耦合三维流动模型. 结合山地冰川的冰床形态, 将理想冰川与实际冰川相结合, 使理想冰川流动模型更好地近似山地冰川的流动.     

Development of the distinct lattice spring model for large deformation analyses

This study develops the distinct lattice spring model (DLSM) for geometrically nonlinear large deformation problems. The formulation of a spring bond deformation under a large deformation is derived under the Lagrange framework using polar decomposition. The results reveal that the DLSM's stiffness matrix under small deformations is the tangent stiffness matrix of the DLSM under large deformations. The formulation of the spring bond internal force under a given configuration is also presented and can be used to calculate the unbalanced force. Using these formulations, three nonlinear solving methods (the Euler method, modified Euler method, and Newton method) are developed for the DLSM with which to tackle large deformation problems. To investigate the performance of the developed model, three numerical examples involving large deformations are presented, the results of which are also in good agreement with the analytical and finite element method solutions. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于因子分析的BP神经网络在岩体变形模量预测中的应用

岩体变形模量是研究岩体变形特性的重要参数,它对工程岩体稳定性评价与优化设计具有重要意义。本文提出了基于因子分析的BP神经网络预测岩体变形模量的方法。以西藏某水电站为例,在现场调查、室内外试验的基础上,建立了48组包括密度、吸水率、纵波波速、单轴抗压强度、岩块变形模量以及泊松比等因素的数据库,采用因子分析法对6个影响因素进行分析,可得3个公共因子,该3个公共因子作为神经网络的输入参数,采用BP神经网络进行预测。结果表明:利用因子分析法可降维输入数据,消除BP神经网络中由于输入数据太多而影响数据处理速度的缺陷; 把因子分析法和BP神经网络结合进行岩体变形模量的预测,可使预测精度提高; 该研究思路不仅对岩体变形参数的预测是一个有益的尝试,而且对类似岩土工程问题的预测也有借鉴意义。     

Imbricate thrust stack model for the formation of glaciotectonic rafts: an example from the Middle Pleistocene of north Norfolk, UK

In this article, we present a glaciotectonic model for raft emplacement based on a study of large-scale and small-scale deformation structures associated with the accretion of chalk rafts at three Middle Pleistocene sites on the north Norfolk coast, eastern England. Detailed structural measurements taken from the three localities indicate an overall sense of ice movement and raft emplacement towards the south/southeast, suggesting a source area for the rafts located to the north of the present Norfolk coast in the offshore area of the North Sea. Provenancing of the chalk rafts, based on analysis of the foraminifera, also indicates a northern nearshore provenance for the chalk. Mechanisms for the detachment, transport and accretion of the rafts are explored, and it is concluded that pressurized pore water played an important role in all three phases. An imbricate thrust stack model of glaciotectonic raft generation is presented, with the structural history of raft emplacement explained by the geometric relationships between the large-scale basal shear planes and associated deformation structures within adjacent preglacial and glacial sediments.     

加权函数组合预测边坡变形模型的研究

边坡变形监测是边坡监测的主要内容之一,其变形预测问题是边坡工程中主要技术难题之一。考虑边坡位移变形预测模型的局限性,如神经网络预测方法需要大量的实测数据作为学习样本,灰色系统模型要求原始数据序列必须满足指数规律,且数据序列变化速度不能太快等。建立了边坡变形反向传播神经网络预测模型,同时给出了灰色GM(1,1)边坡预测模型。提出边坡的神经网络与灰色系统加权函数组合预测模型,采用动态规划解法,将原模型转化为多阶段决策问题,使组合预测误差的平方和最小,得到组合权重,这样得到的变形预测结果的精度将大大提高,弥补了单一方法的局限性,满足工程预测的需要。通过边坡实例加以验证,加权函数组合预测模型的预测结果精度有一定提高,能够与实际监测数据相吻合,达到准确预测的目的。     

A new model of edge-to-edge contact for three dimensional discontinuous deformation analysis

A robust contact theory can be regarded as key to three dimensional discontinuous deformation analyses (3D-DDA). Not only must this theory provide an efficient algorithm to judge the type and location of contacts but also it must be able to present comprehensive formulations for every kind of contact (open, sliding and locked contact). There are six types of contact in three dimensional discontinuous deformation analyses (vertex-to-vertex, vertex-to-edge, vertex-to-face, edge-to-edge, edge-to-face and face-to-face) that can be converted to vertex-to-face and edge-to-edge contacts. This paper presents a new model of edge-to-edge contact to three dimensional discontinuous deformation analyses (3D-DDA). This new model considers both kinds of edge-to-edge contact (cross-over and parallel edge-to-edge contact) and presents a criterion for inter-penetration. Sub matrices of normal and shear spring and friction force are derived by geometrical analysis and penalty method. This new model is implemented in a 3D-DDA computer programme, and the example results demonstrate the validity of the model.     

深基坑施工变形预测VAR建模与应用分析

在实际施工过程中,基坑变形发展与多种因素有关,很难用力学模型进行定量分析,而根据已有的监测数据建立模型预测未来一段时间内的变形发展趋势,进而对当前施工方案进行评价、调整,方法更可靠。首先,分析深基坑施工实际监测数据的发展规律,由经济预向量自回归测VAR模型（vector auto regression,VAR）建立基坑施工变形预测VAR模型,并结合监测数据进行模型精度评价和预测比分析。根据分析结果,模型精度排序为：VAR模型＞新陈代谢模型＞神经网络模型＞GM(1, 1)模型,模型预测比排序为：VAR模型＞新陈代谢模型＞神经网络模型＞GM(1, 1)模型。     

Paterson气体介质高温高压流变仪轴向变形数据的校正方法

轴向压缩(拉伸)变形实验是测量岩石力学机制参数和模拟岩石变形过程中显微织构演化的主要手段。Paterson气体介质高温高压流变仪可以完成应力测量精度高(±0.1MPa)的轴向压缩(拉伸)变形实验,是模拟研究中、下地壳岩石流变行为的最佳仪器。由于样品组装中采用的活塞发生变形、封套铁筒承担部分加载力和样品截面积随压缩变形增大等因素,我们从仪器记录的数据文件计算出来的应力、应变数据被称为名义应力和名义应变,均与真实值之间存在误差。因此必须针对每一个造成误差的因素进行逐步校正,方能获得真实应力和真实应变数据。因此撰写本文,逐步介绍针对上述要素的三种校正:样品变形量校正、强度校正和截面积校正。以便于促进大家对Paterson气体介质高温高压流变仪的实验方法了解,更好地利用Paterson气体介质高温高压流变仪进行构造变形研究。另外以部分大理岩数据为例演示校正过程并讨论每步校正前后相应因素造成误差的大小。