钢纤维陶粒混凝土抗氯离子侵蚀性能的研究

在近海水文环境下,混凝土全地下结构以及重要建筑的基础通常需要面临地下海水水质的中、强等腐蚀,因此提高建筑基础混凝土结构的耐酸碱性能对于其安全性显得尤为重要。文章以基体强度等级（LC20、LC30、LC40、LC50）、钢纤维体积率（0%、1%、1.5%、2%）、侵蚀制度、氯盐溶液浓度（NaCl浓度3%、7%）为试验变化参数,研究不同因素对钢纤维轻骨料混凝土（SFRLC）损伤程度的影响规律,并根据该影响侵蚀规律建立SFRLC的氯离子侵蚀模型,分析SFRLC抗氯离子侵蚀性能的作用机理;根据氯离子侵蚀的试验结果和性能衰减规律,提出SFRLC的寿命预测评估模型。     

基于GIS的东营市浅层地下空间质量评估

利用GIS的空间数据管理和分析功能,在GIS平台上对东营市中心城区浅层地下空间资源进行了评估。首先就东营市区的工程地质特征和城市地下空间资源开发及需求状况进行了调查和分析,在此基础上系统地研究了影响东营市地下空间资源质量主要因素,建立东营市地下空间资源评价指标体系,并给出了相应指标值,在GIS平台上运用所建数学模型对东营市地下空间资源质量进行了综合评估,划分出不同质量等级的地下空间单元。初步将其浅层地下空间资源质量划分为3个等级和1个特殊区,其所占地下空间资源总量分别为79.2%、8.8%、8.5%、3.5%。     

中国城市地下空间地质结构分类与地质调查方法

城市地下空间开发和利用是顺应城市发展规律的合理抉择,也是我国近年来城市建设的热点区域。中国幅员辽阔,各类城市分布在不同的地貌区域内,具有不同地质背景和地质结构条件,在进行大规模城市地下空间开发和利用之前,要根据不同的地质地貌条件对各类城市地下空间结构进行初步分类,建立我国城市地下空间工程地质结构的分类体系,用于指导未来我国各类城市地下空间开发利用的工程实践。在考虑到不同城市所处地貌位置、区域构造特征、岩石圈深部结构特点、现今地震活动情况、地下岩土体结构、地下水埋深等多种参数,对未来中国可能进行大规模地下空间开发和利用的49座城市进行了分类。将地貌位置作为一级划分单元,对处在同一地貌部位各类城市所处大地构造环境、壳幔特征、基底结构、表层断层活动性以及潜在震级大小进行区分;同时对表层岩土体类型和岩土体立体结构进行分类。城市地下空间分类是基于对地下空间的精细化探测。本文还总结了现今对地下地质结构的调查方法,包括地面调查、钻探、地球物理勘探和建模方面的新技术和新方法,但对于在复杂地质环境下及深层地下空间开发中结构系统的全要素精细探测仍需要发展新的方法和理论,对不同类型城市地质结构模型的构建理论和描述方法也有待突破,城市地下空间地质结构分类体系和分类方法仍需进一步完善。     

基于荷载结构法和强度折减法的人防工程安全性评估方法

科学有效地对既有人防工程结构进行安全评估，已成为保证城市地下安全的关键。为了克服现有安全评估方法的不足，提出了基于荷载结构法和强度折减法的安全评估方法。利用荷载结构法，将土体对人防工程衬砌的作用转化为荷载以及地基弹簧作用，采用混凝土损伤塑性模型模拟衬砌结构损伤情况，通过荷载增大法和刚度折减法得到衬砌的安全系数值K1；采用强度折减法对土体-衬砌进行有限元建模分析，得到结构或围岩土体破坏时的安全系数值K2。结构的整体安全系数K为两者的较小值。利用上述方法分析了裂缝工况、水位变化等不同因素对结构安全系数的影响。结果表明：荷载结构法和强度折减法均可用于人防工程结构的安全评估；结构的安全系数主要受裂缝和水位的影响，裂缝越深，对结构的安全越不利，安全等级越低；当地下水位高于结构底部且内部渗水时，水位越高，结构越安全；结构内部不渗水时，水位越高，结构安全系数越小。人防工程结构安全的定量评估有利于工程后续处置，研究成果为地下结构安全评估提供了新途径。     

土-地下结构体系地震反应的简化分析方法

基于Penzien提出的土-结构动力相互作用分析的集中质量模型,考虑等价土体的层间剪切刚度与阻尼效应,提出了土-地下结构动力相互作用体系地震反应分析的简化分析方法,选取具有不同地震动特性的Taft波、汶川地震什邡八角波和松潘波作为基岩水平向输入地震动,采用该简化方法和二维有限元法对土-地铁地下车站结构体系的地震加速度反应特性进行了对比分析,结果表明：简化方法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应大于二维有限元法计算的地铁地下车站结构峰值加速度反应,两者的差异与输入地震动特性有关,但其随地铁地下车站结构高度变化的总体趋势较为一致;随着输入地震动强度的增大,其差异程度也有所加大。该简化方法可合理反映土-地下结构体系的动力相互作用效应,可作为地下结构抗震设计分析的一种辅助方法。     

冻融与酸雨侵蚀共同作用下混凝土损伤分析

进行了快速冻融和酸雨侵蚀作用下的混凝土室内模拟试验, 研究了冻融和酸雨侵蚀作用下混凝土的质量损失和相对动弹性模量变化规律. 试验结果表明, 混凝土在冻融-酸雨复合环境下的损伤大于冻融作用下的损伤. 通过分析研究, 建立了冻融循环和酸雨侵蚀共同作用下不同水胶比混凝土的质量损失与冻融循环次数的函数关系及冻融与酸雨腐蚀共同作用下混凝土损伤演化方程, 为冻融环境混凝土结构耐久性设计与评估奠定了基础.     

基于地表冲击荷载作用下的城市地下空间结构动力响应分析

由于地震效应、重载车辆的震动效应或由于不同爆炸物引起的强烈冲击效应,都会给城市地下空间结构带来较大的影响。通过土体的混凝土改进剑桥动力本构模型和混凝土塑性损伤本构模型,建立地表爆炸冲压荷载简化计算模型,对城市地下空间结构在TNT当量100 kg的炸药爆炸冲压荷载作用下进行了动力分析,研究了结构埋深、土体刚度对结构动力响应的影响,分析了远场爆炸地震波作用下地下空间结构的动力响应。计算结果表明,地下空间结构中部顶板产生了轻微的拉伸损伤;当埋深小于5 m时,结构动应力响应较大;结构覆盖土刚度越小,土对爆炸能量的吸收作用越显著;由于爆炸产生的地震波频率高,其对结构动应力的影响较小。研究结果对地下结构的抗爆设计具有一定的参考意义     

城市地下空间开发的战略需求

开发利用城市地下空间资源是城市可持续发展的必然选择,也是我国城市发展进入新时代的重要标志。本文从我国城镇化发展态势及面临的问题出发,剖析我国地下空间的战略需求及其驱动因素。同时进一步从不同发展阶段城市人均地下空间需求的角度出发,通过层次分析法确定影响地下空间开发需求的因子,并通过对未来我国城市对地下空间的需求等级划分以及不同等级城市人口容量的研究,推算不同等级城市的人口总量和人均需求量,并对我国中远期城市地下空间需求进行了预测分析。     

静力弹塑性分析在某竖向混合结构中的应用

Pushover分析方法是逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法,其分析结果直接受到水平侧向力形式的影响。空冷凝汽器支架结构属典型的钢-混凝土竖向混合结构,扭转作用明显,地震作用下结构受力复杂。根据该类结构的特点,提出了考虑高阶振型影响的侧向力分布形式,用sap2000有限元分析软件对该混合结构进行静力弹塑性分析,结果表明混凝土管柱为该竖向混合结构的抗震薄弱部位,结构具有较好的变形及耗能能力。     

软土地下工程抗震数值模拟的若干关键问题

针对我国地下工程建设项目抗震安全性能设计和评估的需求,并基于目前缺少完善的地下结构抗震分析方法和专门的地下结构抗震设计规范的现状,重点阐述了采用有限元方法进行地下工程数值模拟和分析时需要特别关注的三方面问题：计算范围、土一结构动力相互作用和边界条件。着重分析了有限元网格的划分、土一结非线性接触问题和不同边界条件的适用性,以及这些建模条件对计算结果可靠性的影响。对基于数值手段开展地下工程抗震安全性能的计算、分析和评价,制定地下结构抗震设计规范或规程,可提供有益参考。     

临江地下结构主被动联合抗浮方法及应用

临江场地的地下水位受外江水位影响,具有长期水位较低、短期汛期水位极高的特点。临江场地内的地下结构,若仅采用抗拔桩或抗拔锚杆等常规被动抗浮措施进行抗浮,将抗浮设防水位取为地表高程显然是偏危险的,但按50年一遇和100年一遇水位采用常规被动抗浮措施进行抗浮设计又显然是不经济的,成本极高。基于此,提出抗浮范畴临江结构的定义及其“排水廊道+常规抗浮措施”的主被动联合抗浮的方法。根据临江承压圆湖公式,考虑越流效应,给出了临江排水廊道简化计算分析方法并进行了有限元验证。临江地下结构利用排水廊道进行防洪渡汛,保证汛期地下结构水荷载稳定,消除汛期高水压对结构产生的极端水荷载,而对于平时非汛期水位的作用则利用常规抗浮措施进行考虑。廊道只在汛期高水位时起防洪渡汛作用,排水减压不会引起环境影响问题,同时其耐久性也容易保证。最后介绍利用此方法进行抗浮的实际工程。     

基于震害统计的城市地下空间地震安全性评价

建筑物的地震安全性是城市规划和建设过程首先要回答的问题。我国城市地震安全性评价的方法理论多针对地上建筑物,而对地下空间的地震安全性研究较为薄弱,严重滞后于城市发展对地下空间的需求。活断层是诱发地震、导致建筑物破坏的的直接因素。考虑到空间关系上,地下空间与断层之间的交互关系为相交或相离。因此,本文将地下空间分为两类:与断层相交的地下空间称为跨断层地下空间,远离断层的地下空间称为远离断层地下空间。本文尝试将断裂带同震地表破裂、地震峰值加速度、地震烈度等地表地震安全性评价考量的要素与地下空间埋藏深度建立联系,并在此基础上总结基于震害统计的地下空间地震安全性评价方法。最后,本文选取地下空间利用需求较高的深圳和北京地区为实例进行介绍。     

城市地面塌陷灾害风险评估研究

随着城市化进程不断加快,城市地下空间安全问题引起广泛关注。本文以影响地下空间安全的典型灾害-地面塌陷为例,开展可能性风险评估研究,为降低地面塌陷灾害损失提供理论支撑。城市地面塌陷成因复杂,为了保证评价过程和结果的客观全面,通过调研对塌陷引发因素进行了总结,从管道因素、病害体因素、环境因素三个方面建立风险发生可能性评价指标体系,并使用AHP-熵权法-灰色关联法组合评价,建立地面塌陷风险评价模型。将该模型应用于郑州市典型地下空洞工程案例进行评估分析,结果表明:地面塌陷风险评价结果与实测结果相符,证明了评估模型的科学性,同时为城市地面塌陷预防提供了决策参考。     

偶极子在城区渗流场的结构物模拟中的应用

城区渗流场中地下阻水结构物众多,由于结构物的角点为奇异点,而且结构物的尺寸跟整个城区渗流场的尺寸相比非常小,这导致现有的计算方法难以对城区渗流场进行模拟分析。针对城区渗流场的这些特点,通过引进流体力学的复势、偶极子等理论,采用抽注水井对结构物进行模拟。通过控制井流量的大小,以形成强弱程度不同的阻水效果,而单元尺寸可以以井点间距为尺度,用较少的节点和单元即可对地下结构物进行处理,达到简化计算的目的。抽注水井法是一种简化的模拟算法,它忽略了结构物附近局部区域流场失真的情况,强调在宏观上与真实流场接近。     

城市地下空间资源评价三维建模方法研究与实践:以上海市为例

城市地下空间开发利用是智慧城市发展的重要组成部分。构建城市地下空间三维地质模型和属性模型,能够立体直观地展示地下构筑物、河道、水系等,进一步与三维模型融合后,可以更好地展示地下空间资源质量。本文以上海市中心城区地下空间资源评价为示范,设计了三维地质结构和属性模型一体化建模方法,构建了上海市中心城区地下空间三维地质模型,实现了三维地质模型与地下构筑物模型的自动融合。最后根据上海市城市地下空间资源开发利用适宜性评价模型,实现了城市地下空间资源评价的三维建模。本文成果已经应用于上海市中心城区地下空间总体规划、局部规划以及工程建设项目中。     

城市地下空间资源探测方法研究及应用

地下空间资源探测是科学合理开发利用地下空间资源的基本前提,国内各大城市相继开展了地下空间资源调查评价工作,但对地下空间资源探测方法尚未开展系统梳理。在北京城市地下空间资源调查评价工作的基础上,对地下空间资源开发利用2个阶段,即建成区和待建区地下空间资源探测对象和探测方法分别做了阐述,指出建成区的探测对象是已开发利用的地下空间资源,可以采用遥感技术解译建筑物高度,利用建筑物竖向影响深度推算已利用开发地下空间,利用物探手段(电法、磁法、重力、地震)较精确地圈定已开发利用空间;对于待建区,调查对象主要是影响地下空间资源开发利用的地质条件,可以通过相应的地质工作开展调查。最后列举了应用实例,以期为城市地下空间资源探测工作起到借鉴作用。     

Evaluation of urban underground space resources using a negative list method: Taking Xi’an City as an example in China

Utilization of urban underground space has become a vital approach to alleviate the strain on urban land resources, and to optimize the structure and pattem of the city. It is also very important to improve the city environment, build livable city and increase the capacity of the city. Based on the analysis of existing evaluation methods and their problems, a method for evaluating underground space resources based on a negative list of adverse factors affecting underground space development is proposed, to be primarily used in urban planning stages. A list of the adverse factors is established, including limiting factors, constraining factors and influencing factors. Taking Xi’an as an example, using a geographical information system platform, a negative list of adverse factors for the underground space resources in Xi’ an City are evaluated, and preventive measures are proposed. Natural resources, exploitable resources, and the potential growth of exploitable underground space resources are evaluated. Underground space assessment in the different development stages of the city, collaborative utilization and safety evaluation for multiple subsurface resources, environmental impact and assessment, as well as evaluation methods based on big data and intelligent optimization algorithms are all discussed with the aim of serving city planning and construction.     

模糊聚类分析在地下工程地质环境质量评价中的应用

城市工程地质环境质量评价方法主要有积分值法、指数模型法、敏感因子模型法、基于层次分析法的模糊综合评价法、和灰色聚类评价法。鉴于各评价因素数值空间分布的不连贯性和地质环境特性的不确定性,本文讨论模糊聚类分析法在于地下空间开发有关的地质环境质量评价中的应用。     

软土地下结构的地震土压力分析研究

在软土室内动力试验和有限元有效应力动力反应分析基础上,采用一种能够全面考虑软土振动孔压上升及消散、震陷、土-结构动力相互作用等因素的软土地下建筑物抗震稳定分析方法,对上海地铁一号线典型地铁车站结构进行地震土压力计算分析。据此对各类常用地震土压力简化计算方法进行评价,为今后改进地震土压力计算方法、提高软土地下建筑抗震设计水平提供了依据。     

综合电参数在采煤地区拟建城市区地质结构识别及其评价研究

贵州黔西北地区煤矿资源丰富,因由于煤矿开采导致城市地下地质结构变化而引发安全问题。城市地下空间是城市未来发展的重要增长极,拟建城市规划区地下空间地质结构的识别及评价工作极为重要。文中提出基于电场理论、采空区氧化还原环境及煤区地质规律,综合电阻率、电流、自然电位等多个电参数对采煤区拟建城市区地质结构快速识别的方法,并对强风化层、老窑采空区、煤矿采空区等地质结构特征进行评价,取得成果与实地踏勘、已有工程一致,可为城区建设场地地质灾害危险性评价和地下空间开发利用提供重要依据。该方法具有无损、高效、绿色、低成本等优势,值得进一步研究推广。