鹤上大断面小净距隧道施工方案优化分析

结合福州国际机场高速公路鹤上大断面小净距隧道工程实际,建立了大断面小净距隧道施工动态有限元分析程序,对隧道施工方案的优化进行了数值模拟分析。分析中模拟了双侧壁导坑法、中隔壁法和上下台阶法3种施工方案,对拱顶下沉、地表沉降、中间岩柱应力、围岩稳定性等进行了对比分析,并结合鹤上隧道围岩实际情况,在隧道出口Ⅴ级围岩段,改双侧壁导坑法为中隔壁法,顺利完成了施工,对降低施工成本、加快施工进度均起到了较好的作用,研究结果可为类似条件下大断面小净距隧道的设计、施工提供借鉴与参考。     

桩土共同作用下桩长对结构抗震性能影响分析

桩基础是松软深厚地基上高层建筑的主要基础形式,其长度直接影响高层建筑的抗震性能。尽管桩基础有较广的应用范围,但桩长与结构整体抗震性能的相关性研究还颇为少见。根据上海某高层建筑地基基础结构数据建立软土地基上桩基础高层建筑平面动力有限元计算模型,以横观各向同性材料模拟软土地基,弹性阻尼人工边界模拟地基半无限体,薄膜单元模拟桩土间接触滑移性能,并考虑桩-土-结构共同作用,采用上海地铁某车站地震监测数据作为地震波输入,在其他条件不变的情况下选择各种桩长进行计算,根据计算结果分析讨论在该模型条件下桩长选择对上部结构以及桩基础整体抗震性能的影响,提出优化方案。     

对经典小变形固结理论固结系数的辨析

针对经典固结理论中固结系数的两种不同定义,探讨了其根源和潜在影响。对体元体积变化率的计算方法不同是导致产生两种小变形固结系数的主要原因。根据有限变形理论分析,Terzaghi(1943)和Terzaghi & Fröhlich (1936)提出的小变形固结系数分别具有拉格朗日坐标和欧拉坐标的背景,均不同于Terzaghi(1923)最早得到的形式。在Gibson大变形理论研究中涉及的小变形固结系数是按Terzaghi & Fröhlich定义的,在此前提下所得的大、小变形法结果差异的定量结果可能具有一定局限性。从应用角度看,两种固结系数之间的差别与荷载大小和土体的结构性等因素有关。     

基于图像相关分析的土体剪切带识别方法

提出了一种基于数字照相量测和图像相关性分析技术的土体剪切带识别方法。首先,在模型试验中,用数码相机采集土体全程变形图像序列;接着,在图像全局观测范围内粗略搜索到剪切带发生的大致区域;然后,布置跨越剪切区域的多对测点线,进行局部范围精密搜索,识别出剪切带的准确位置与形状, 并确定剪切带的边界点。与在模型上描画网格线等传统方法相比,该法操作简单,量测准确,适用于模型试验中岩土材料的剪切带识别及其厚度、倾角、带内变形和演变过程等特性的试验研究;最后,给出了一个大型砂土剪切试验中的应用实例。结果表明,基于图像相关分析的识别土体剪切带的方法是可行而有效的。     

Jaumann率型一维大变形本构关系的双曲线模型

鉴于Jaumann率型本构关系难以得到应力应变全量之间的严格解析形式,采用有限元法研究了一维大变形过程中Kirchhoff应力和Green应变之间的变化规律。首先,基于虚功原理推导了完全拉格朗日描述的大变形有限元方程,然后提出了模拟大变形本构关系的双曲线模型和割线模量处理方法。算例分析结果表明,双曲线模型能够较好地拟合大变形本构关 系。大变形计算本构关系应当考虑初始孔隙比的影响。     

Macro-and Micro-Properties of Two Natural Marine Clays in China

In this paper,macro- and micro- properties of natural marine clay in two different and representative regions of China are investigated in detail.In addition to in-situ tests,soil samples are collected by use of Shelby tubes for laboratory examination in Shanghai and Zhuhai respectively,two coastal cities in China.In the laboratory tests,macro-properties such as consolidation characteristics and undrained shear strength are measured.Moreover,X-ray diffraction test,scanning electron microscope test,and mercury intrusion test are carried out for the investigation of their micro-properties including clay minerals and microstructure.The study shows that:(1) both clays are Holocene series formations,classified as either normal or underconsolidated soils.The initial gradient of the stress-strain curves shows their increase with increasing consolidation pressure;however,the Shanghai and the Zhuhai clays are both structural soils with the latter shown to be more structured than the former.As a result,the Zhuhai clay shows strain softening behavior at low confining pressures,but strain hardening at high pressures.In contrast,the Shanghai clay mainly manifests strain-hardening.(2) An activity ranges from 0.75 to 1.30 for the Shanghai marine clay and from 0.5 to 0.85 for the Zhuhai marine clay.The main clay mineral is illite in the Shanghai clay and kaolinite in the Zhuhai clay.The Zhuhai clay is mainly characterized by a flocculated structure,while the typical Shanghai clay shows a dispersed structure.The porous structure of the Shanghai clay is characterized mainly by large and medium-sized pores,while the Zhuhai clay porous structure is mainly featreed by small and medium-sized pores.The differences in their macro- and micro- properties can he attributed to different sedimentation environments.     

三维地层信息管理系统设计

本文基于作者提出的数字地层的概念，旨在建立城市真三维地层动态信息管理模型，形成从地层调查、分析设计、施工监控到工程维护的一整套集成化系统。文章着重探讨了地层三维数据库建立的方法和技术，并进一步说明了专家系统、基于数据库知识发现的KDD技术在地层信息管理系统中的作用。该系统的建立和推广应用将会产生巨大的经济效益，对城市建设的可持续发展也将起到积极的作用。     

机场飞行区地下穿越工程管理与建造要点

中国民航业的快速发展致使许多机场出现了开发利用地下空间的需求,尤其是地下道路穿越既有飞行区的需求。因此,文章在调研分析了多个国内外机场飞行区地下穿越工程的基础上,从管理、规划和建造方面总结了机场飞行区地下穿越工程的建设要点。在管理方面,需要制定贯穿下穿越工程全过程的安全管理体系,并实施安全风险管理,严格执行不停航施工和禁区施工的规定。在规划方面,需要充分考虑机场功能区的空间组织和布局,采用近期与远期相结合、地上与地下相协调、开发与保护相统一的原则,实现机场飞行区不同功能区的有机、高效连接。在建造方面,需要以机场飞行区的运营要求为基础制定下穿越工程的变形控制标准,采用精细化设计、微扰动施工和高精度监测等控制技术,实施分区域、分阶段、分级的扰动控制,实现机场安全运营和经济的平衡。上述管理和建设要点可为其他飞行区的下穿越工程提供借鉴和参考。     

克里金算法与多重分形理论在岩土参数随机场分析中的应用

岩土参数的空间分布特征由于存在取样数据之间自相关和互相关的特性,未知点的岩土参数属性可通过特定的方法内插或外推,经典的数理统计方法难以确定周围的数据样本点以及相应的插值系数。首先介绍地统计学中基于距离加权的普通克里金（ordinary kriging, OK）算法、泛克里金算法（UK）和协克里金算法（CK）。由于基于滑动距离加权的OK算法无法度量局部空间的奇异性,将引入多重分形理论弥补该缺陷。以2010上海世博会的世博轴区域（长525 m,宽80 m）为工程背景,区域内共有42个取土钻孔,以典型的粉质黏土层3个重要的物理力学指标,即黏聚力、内摩擦角和压缩模量验证以上算法。对于岩土参数黏聚力和内摩擦角,预测精度由高至低为多重分形联合模型（MK）、协克里金模型（CK）、泛克里金模型（UK）、普通克里金模型（OK）;对于岩土参数压缩模量,相应的顺序为泛克里金模型和普通克里金模型位置互换。研究结果证明,在岩土参数空间场的分析中,辅助信息有助于提高数据预测精度,并且多重分形联合模型有助于分析空间局部的奇异性。     

岩土工程可靠度分析的神经网络四阶矩法

针对岩土工程的功能函数强非线性且难以显式表达的特点,提出了基于人工神经网络的四阶矩法,充分利用了基本随机变量的统计信息。首先利用神经网络对结构的隐式功能函数进行拟合,求得基本随机变量在均值点处的功能函数值及其偏导数,然后利用泰勒级数展开的方法由基本随机变量的前四阶矩求得功能函数的前四阶矩,并借助于Pearson系统获得功能函数的更高阶矩。在此基础上,通过最大熵原理确定以功能函数各阶矩为约束的功能函数的概率密度函数,最后由一次积分得到结构的失效概率。通过数值算例和工程实例不同方法的对比分析,表明基于神经网络的结构可靠度分析四阶矩方法是可行的,有效的,能够满足岩土工程可靠度分析的要求。