机械钻井法施工矿山竖井预制井壁漂浮法安放工艺技术

结合河北遵化铁矿Φ5.6 m、深286 m矿山竖井工程,介绍了钻井法施工矿山竖井采用漂浮法安放预制井壁的工艺原理,以及相邻两节井壁连接时的测量方法、工艺控制和井壁安放完成后井筒垂直度的测量技术等。     

竖井内爆炸动力响应分析

系统地分析了内爆炸条件下冲击波在竖井内的传播和反射规律,并基于经典弹性理论,建立了动力平衡方程,推导出了竖井井壁动力响应的计算表达式,得到了竖井侧墙最大径向位移和最大内力分布。计算表明：竖井侧墙最大径向位移出现在竖井中间的某处位置,具体与点源爆炸物高度有关,随着爆炸高度的增加,最大径向位移出现的位置也在向井口方向移动,但是幅值大小有所减小。     

地铁竖井开挖设计优化及施工

地铁施工中一般采取先竖井继而横通道后开马头门进行正线施工的施工工序。广州轨道交通五号线广州火车站站竖井的开挖方案将原设计优化为在竖井下扩大直接开马头门，在确保结构稳定的同时缩短了工期，减少了二衬背后回填混凝土。     

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...     

新疆沙雅县新垦农场竖井排灌工程地下水资源量构成分析

从传统的均衡法和先进的数值模拟法相结合的角度,讨论了新垦农场现状条件和实施竖井排灌工程后地下水资源量各子项的构成情况,这对正确认识与评估实施结然力克水库替代工程的合理性和可持续发展问题具有重要意义。通过均衡法计算在结然力克水库替代工程实施后地下水补给资源量为1968.49×10~4m~3/a,数值模拟方法计算地下水补给量为2 022×10~4m~3/a,因而以竖井排灌的方式开发1 000×10~4m~3/a的地下水是有补给保证的。     

新疆沙雅县新垦农场竖井排灌工程地下水资源量构成分析

从传统的均衡法和先进的数值模拟法相结合的角度，讨论了新垦农场现状条件和实施竖井排灌工程后地下水资源量各子项的构成情况，这对正确认识与评估实施结然力克水库替代工程的合理性和可持续发展问题具有重要意义。通过均衡法计算在结然力克水库替代工程实施后地下水补给资源量为 1968．49×10 4 m 3／a，数值模拟方法计算地下水补给量为 2022×10 4 m 3／a，因而以竖井排灌的方式开发 1000×10 4 m 3／a的地下水是有补给保证的。     

紧邻已有建筑物基坑支护综合施工技术研究

城市基坑附近建筑物一般都比较密集,与已有建筑物距离越来越近,随着基坑深度越来越大,对基坑支护设计与施工提出了越来越高的要求。以某规模较大的与已有建筑物距离很近的深基坑为背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法对基坑支护的综合施工技术进行了研究,为类似工程优化设计和合理施工提供一定的借鉴。     

溪洛渡水电站出线竖井爆破振动效应研究

对溪洛渡水电站左岸出线竖井开挖爆破的振动速度进行了现场测试。运用萨道夫斯基公式对测试数据进行回归分析,得到了竖井爆破掘进中地震波传播衰减公式。利用该式预测距离井底高程差为18.2～24.5 m处范围内测点的振动速度,并与实测数据进行对比。结果显示,竖井爆破振动的传播存在高程放大效应,水平振速放大系数约为1.49～2.24,垂直振速放大系数约为1.78～2.73;通过考虑高程效应对萨道夫斯基公式进行了修正,得到考虑高程因子的衰减公式,线性关系显著,对存在高程放大效应的爆破振动预测具有借鉴意义。运用动力有限元分析方法对竖井结构在爆炸冲击波荷载作用下的结构响应进行数值模拟,数值模拟结果与现场测试结果的对比表明,当相对高差不大时,两者整体趋势比较吻合,距离井底0～15 m,振动速度快速衰减,振动速度峰值衰减幅度超过总体幅度的60%;距离井底超过30 m,衰减不超过总幅度的10%。采用岩石-混凝土强度破坏准则对竖井构筑物在爆炸冲击荷载作用下的稳定性进行了强度校核,为竖井后续施工安全提供了参考。     

地铁联络通道冻结施工的三维数值模拟

冻结法在地铁联络通道施工中得到了广泛的应用,冻土墙的设计温度和厚度是工程安全的重要前提,为了直观了解冻土墙的力学特性,掌握联络通道内土体开挖对冻土墙的影响,保证工程的安全,对施工过程进行了三维数值模拟,得出了有价值的结论,并把计算结果与实测进行了比较,可供工程实践参考.     

软土地区超深圆形竖井的坑底隆起特性与机制

依托上海某超深圆形竖井工程,收集了施工期坑底土体隆起的实测数据,总结了坑底土体隆起的竖向分布模式、演变规律和主要影响因素;建立并验证了轴对称数值模型,探讨了开挖卸荷、降水、地下连续墙和土体力学特性对坑底土体隆起的影响规律,探明了坑底土体的隆起机制。土体隆起是开挖卸荷、降水和地下连续墙约束作用下土体力学响应的综合结果,其中开挖卸荷和墙体挤压会引起隆起,降水和墙体的负摩阻力会抑制隆起。开挖卸荷存在主要影响深度,卸荷回弹主导了该深度范围内土体的隆起,而土体剪切变形则控制了该深度范围外的土体隆起。土体流变以及负孔隙水压的消散共同导致了土体隆起的时间依赖性。软土地区小直径超深竖井的坑底隆起沿深度方向减小近似线性,最大值位于开挖面中心处;土体隆起随开挖先缓慢增加后近似线性快速增大,而在非开挖阶段,土体隆起随时间有缓慢增大趋势。     

城市地铁隧道施工对管线的影响研究

结合深圳地铁大剧院-科学馆区间隧道非降水施工对管线的影响问题,阐明了该工程的施工方案,给出了管线安全性的评价标准。在此基础上,首先利用土工离心模型试验,模拟了隧道开挖对管线的影响,然后,利用三维弹塑性有限元法模拟了隧道施工过程中管线的动态响应。通过离心模型试验、数值模拟分析、现场量测的地表沉降值的对比分析可知,三者的数据基本吻合,论证了分析结果的合理性和可靠性,并对施工期间管线的安全性做出了评价,为该工程顺利实施提供了理论依据和指导作用,并取得了一些有意义的成果。     

活动逆断层错动引起的隧道响应分析

地震发生时,活动断层错动常常会导致上覆土层的变形破裂,进而对土层中的隧道结构造成严重破坏。本文运用有限元方法模拟60°活动逆断层错动下的覆土-隧道体系的破坏过程,探究隧道结构响应规律。结果表明,对于下盘隧道,靠近断裂带时承受巨大的弯矩和剪力,当隧道与断层保持一定安全距离后,所受弯矩、剪力迅速减小。为了保证使用安全,下盘隧道需要与断层保持30 m以上的安全距离。对于上盘隧道,在断层错动下受到很小的弯矩、剪力,但是会产生很大的位移。进一步研究揭示了土层参数（弹性模量、剪胀角）对隧道响应的影响。对于弹性模量取值较大的土层,土层发生贯通破裂时的断层错动量较小,隧道承受较小的峰值荷载。对于剪胀角取值较大的土层,破裂带倾角较小,隧道承受较大的峰值荷载。     

纵横波时差耦合作用下地铁车站地震响应分析

以北京实测地震波作为输入,运用二维显示有限差分程序对北京地区常见的3层3跨矩形断面结构地铁车站进行了动力模拟分析,探讨了纵横波时差耦合作用下车站结构加速度、位移放大效应及动应力变化规律。计算结果表明地震纵横波时差耦合作用导致浅埋地铁车站结构受力变形过程为：首先纵波作用使得结构产生较大的竖向加速度,导致结构产生一定的正应力;继而纵横波时差耦合作用使得结构产生较大的水平加速度,此时结构内力达到最大,容易使得结构产生较大的拉应力;最终随着地震动力作用逐渐减小至消失,结构内力减小,恢复稳定。在地震动力作用下,地铁车站侧墙、中柱等结构的加速度自下而上均发生放大效应,且竖向加速度的放大程度远高于水平加速度。因地震纵波产生较大的竖向加速度,并且具有较强的放大效应,需重视距离震源较近地区的地下结构竖向抗震性能;而纵横波时差耦合作用下,结构的内力往往能达到最大值,是地下结构发生破坏的主控因素。     

地铁隧道冻结法施工融沉控制方案及实施

区间联络通道现已成为双线隧道建设必不可少的一部分,具有排水、防火、连通两隧道以及在隧道发生事故时作为“逃生通道”的作用。为准确掌握厦门滨海区隧道联络通道冻结法施工过程中温度场的发展规律,开展了厦门地铁六号线马集区间段2^#联络通道冻结法施工全程监测与分析,并采用Diana有限元程序建立与放射状布置冻结孔完全相同三维数值模型分析了冻结施工过程中温度场随时间的变化规律,将数值分析结果与代表性点实测数据进行了对比。结果表明：各测点温度的变化趋势大体一致,测位点越深冻结效果越好;泄压孔压力初始时大小差异主要是由孔点所处的固有土压不同所致;距冻结管越近土体温度降速越快,冻结土强度越高,形成冻结壁后冻结效率相应提高;数值分析所得温度场是非对称的;该数值模拟方法具有便捷性、较好的可行性和较高的可靠性,可作为今后类似工程冻结施工温度场的预测方法。     

竖井变形破坏机理与对策研究

在竖井变形破坏工程调查基础上，从徐淮地区地质背景和工程动力特性出发，论述了人类工程活动与地质环境相互作用的关系；提出了该地区竖井非采动变形破坏的区域性、滞后性和层控性三大特点。根据竖井破坏形态、时、空展布特征和动力学过程，并依据不同特征提出了徐淮地区竖井变形破坏“三因素综合破坏”观点，即地质体薄弱部位、负摩擦力和水平荷载的综合作用。还进行了竖井变形破坏动力学过程的物理模拟实验和三维线弹性、弹塑性数值模拟分析，对矿区初始地应力场和竖井与围土（岩）二次应力场，即地层失水沉降作用下，或水平地应力作用下，或失水沉降与水平地应力及重力共同作用下，研究土体浅部和深部变形时土岩与井壁的相互作用，揭示了徐淮地区竖井变形破坏的机理。另外，在系统科学理论指导下，结合徐州张小楼千米竖井工程实例，从六个方面开展了竖井变形破坏规律及对策研究，为防治竖井失稳提出了可靠的途径。     

地铁隧道盾构施工侧穿建筑物独立基础的动态响应分析

隧道施工引起隧道周围地表发生变形并可能危及周围地面建筑设施安全,因此,施工前需要了解隧道施工对周围建筑物的影响。本文以北京地铁10号线2期盾构隧道穿越某大厦为典型实例,用FLAC3D 程序进行了数值模拟研究。首先根据测量的数据对建筑物的现状进行了分析,研究了由于盾构施工所引起的土体位移场的变化趋势,模拟了在盾构隧道开挖的不同阶段,建筑物基础的动态响应,预测了独立基础的不均匀沉降。并且对在建筑物与隧道间施打隔离桩加固的施工方案进行了分析,提出了盾构隧道穿越独立基础建筑物的安全评价方法。当考虑盾构隧道施工对建筑物地基基础影响的问题时,应综合考虑建筑物地基基础现有的变形和由于盾构施工诱发的基础附加变形,在两者的共同作用下,保证基础的变形在规范规定的限值以内,才能保证建筑物在隧道施工的过程以及使用过程中的正常使用。为日后有关盾构隧道穿越建筑物问题提供了参考。     

地震作用下平行地裂缝场地隧道动力响应分析

以西安地铁3号线小寨区间近距离平行地裂缝的特殊工程场地为工程研究背景,基于有限差分原理的FLAC3D数值模拟方法,研究地震和地裂缝场地沉降耦合荷载作用时地铁隧道地震动力响应问题。结果表明：地表峰值加速度在地裂缝附近取得最大值,且PGA放大系数由地裂缝向两侧逐渐衰减;地裂缝隧道场地水平地震土压力增量随着输入地震波峰值加速度PGA的增大而增大;上盘的水平土压力增量明显大于下盘,且曲线在地铁隧道处存在一个峰值;隧道结构中,左拱腰处水平土压力相比右拱腰及拱顶处水平土压力较大,且拱底与左拱腰处水平土压力一致;隧道拱顶处水平土压力增幅量明显,且隧道处水平土压力增量随输入地震波PGA的增大而增大,左拱腰处的水平土压力地震响应大于右拱腰,但增幅小于右拱腰。     

北京地铁浅埋暗挖施工对既有桥桩的影响分析

在隧道施工影响下,建（构）筑物的上部结构及其桩基础、地层、隧道施工四者处于一个共同作用的完整体系中,每一部分的工作状态都是四者协同工作、相互影响的结果。因此,应综合考虑各影响因素。首先,岩土体是隧道与桩基相互作用的重要媒介。地铁隧道浅埋暗挖施工时必然扰动地层,地层将施工产生的变形传递到临近桩基导致桩基承载力的降低,荷载变化通过桩基向上传递使上部结构产生沉降和变形。当变形超过一定程度时,将影响上部结构的正常使用和安全。因此,在施工影响下,对既有桩基进行分析和控制以确保上部结构的安全是隧道施工穿越既有桩基的关键。在对上部结构-桩基-地层-隧道施工四者相互作用关系、桩基变形机制以及注浆加固机制进行详细论述的基础上,采用2D－Sigma有限元软件模拟北京地铁5号线雍和宫站－和平里北街站区间过桥段浅埋暗挖施工对既有桩基的影响,得出桩基变形的一般规律。同时比较分析注浆前后桩基的不同响应,提出注浆加固地层的必要性及相关的工艺参数。最后,将桩基变形的预测结果与现场实测结果进行对比分析,两者规律基本一致。研究表明,注浆加固地层对减小桩基变形、确保上部结构安全是非常有效的,这将对以后的地铁施工具有指导作用。     

高铁路基动应力数值模拟和现场试验研究

以武广高速铁路无砟轨道路基典型断面现场动测为工程背景,基于FLAC3D软件建立了相邻2个转向架荷载下的无砟轨道路基三维有限差分模型,采用激振力函数模拟列车的动荷载作用.将数值模拟与现场实测结果进行对比,验证了该模型的可行性,并用该模型分析了无砟轨道路基的动应力特性.实测和模拟结果表明:基床表层顶面轨下位置动应力响应比中线处大;动应力响应在基床表层范围内最为强烈且衰减较快;列车荷载速度对动应力影响不显著.