节理岩体中隧道开挖与支护的数值模拟

由于节理、断层等不连续面的存在造成岩体变形的不连续性,并且这些不连续面对岩体变形、应力等力学行为造成重要影响。对已有的非连续变形分析程序进行了两点改进,应用改进的程序模拟了节理岩体中隧洞开挖与支护的过程,研究了不同节理倾角岩体的应力分布特性、开挖后隧洞围岩的变形和应力分布规律以及支护后衬砌的变形与应力特点。研究结果表明,节理倾角对节理岩体系统的应力和变形有着直接的影响,并且影响着隧洞开挖后的内空收敛效应;隧洞开挖顺序对围岩的变形和稳定也有重要影响。改进后的非连续变形分析方法和程序可以用来分析复杂节理岩体系统中隧洞的开挖与支护。     

盾构衬砌管片土压力反分析研究

作用在管片上的土压力是影响管片设计的关键因素之一。目前松弛土压力的计算理论存在较多假定,与实际受力状态存在很大的差异,而且由于壁后注浆使得盾构隧道管片土压力实测比较困难,普遍存在土压力实测数据可靠性不高的问题。针对以上问题,建立了一种管片土压力反演分析方法,根据相对易于测定的管片内力实测数据,采用最优化方法反演作用在管片上的土压力的大小和分布。反演计算结果表明,深埋与浅埋条件下隧道土压力有较大的不同,且与目前设计土压力假定的分布也有很大的区别。     

非满配重水钻井井壁筒竖向结构稳定的理论研究

提出了国内广泛采用的悬浮下沉井壁钻井施工法有其深度极限的观点。分析了泥浆中的井壁筒在加入配重水（非满水）后井壁底接触岩石时的受力状态;结合国内悬浮下沉井壁钻井法的工艺特点,建立了泥浆中的井壁筒为有底管状自重压杆的力学模型;以能量法为基础,利用结构稳定理论和流体力学理论原理,推导了非满配重水井壁筒竖向结构稳定临界高度的解析式,并给出了典型算例;强调了工程设计中利用该公式的注意事项,并指出进一步研究这一问题的内容和方法。     

云南元谋超基性岩群地质特征及综合开发探讨

云南元谋超基性岩群中 ,朱布及黑泥坡以辉石橄榄岩为主 ,黑泥坡岩群中还有部分纯橄榄岩 ;白泥湾白铜厂为含镍蛇纹菱镁片岩。朱布、黑泥坡开发镁橄榄石砂、镁橄榄石砖与白铜厂开发水溶性农肥并副产菱镁矿均具良好的开发前景。     

爆破地震波作用下既有圆形隧道衬砌动应力集中系数分析

将爆破地震波进行合理近似简化,采用波函数展开法,推导出无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩和衬砌动应力集中系数的表达式。结合具体算例,分析隧道不同位置上爆破地震波主频、隧道几何参数和隧道围岩和衬砌物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明,爆破地震波主振频率对隧道围岩和衬砌中的动应力集中系数（DSCF）影响较大,隧道不同位置和不同方向应力的动应力集中系数随主振频率的变化趋势不同,低主振频率引起的动应力集中系数较大,不利于隧道的抗爆破振动;隧道几何参数对隧道围岩和衬砌内侧切向应力动应力集中系数影响趋势不同;隧道衬砌弹性模量对隧道结构动应力集中系数影响较大,泊松比次之;泊松比较大的隧道围岩具有一定的抗爆破振动作用,但效果有限。     

深埋隧道衬砌稳定可靠度的Kriging插值法与遗传算法协同优化求解法

首先利用遗传算法(GA)的全局优化能力,解决了Kriging插值预测算法中相关参数的精确求解问题。针对衬砌结构力学状态表征量与基本参数是高度非线性关系而无法明晰表达的难题,建立了基于Kriging插值预测法的状态表征量等代显式通用模型。以抗拉强度控制参量为例,提出了采用拉丁抽样等代显式通用模型的具体隧道工程衬砌结构力学状态方程构造程序。基于以状态方程为约束条件建立的可靠度指标计算模式,构建起Kriging与GA协同优化的隧道衬砌稳定可靠度求解方法。实例应用对比表明,该方法与精确解的相对误差为4.8%,计算工作量仅为其2.5%。与目前已有的同类方法相比,具有明显的优越性。     

饱和土中圆柱形衬砌对瞬态弹性波的散射

基于Biot波动理论,运用Laplace变换和波函数展开法,得到瞬态弹性波入射条件下饱和土体及圆柱形衬砌的位移应力表达式.利用饱和土体与衬砌结构的连续条件和衬砌结构内边界上的应力自由条件确定表达式中的未知系数.利用Laplace逆变换的数值方法给出了问题的数值解.研究了衬砌结构的动应力集中系数的波型特性及材料剪切模量和衬砌厚度对动应力集中系数的影响.结论表明随着阶数n的增大波型明显衰减;土体较衬砌结构软时动应力集中系数越大;衬砌结构厚度越大动应力系数越小.     

隧道斜交穿越地裂缝的模型试验研究

西安地区由北向南间隔分布有十多条近东西走向的地裂缝,建设中的多条地铁线路与地裂缝呈斜交状态。为了揭示地铁隧道斜交穿越地裂缝时受地裂缝活动而产生的力学性状变化,采用50:1几何相似比尺的物理模型试验仪,在合理模拟围岩地层、衬砌结构、应力条件、地裂缝与洞轴线交角及其错动位移基础上,开展了斜交地裂缝活动条件下隧道衬砌结构与围岩相互作用的物理模型试验研究,并与正交地裂缝活动下的测试结果进行了对比分析。表明斜交地裂缝活动对地铁隧道的影响范围更大,各变形缝均有明显的沉降差发展;邻近斜交地裂缝的衬砌结构易处于“悬臂梁”受力状态,衬砌结构不均匀沉降使其产生旋转位移,围岩土压力变化使衬砌结构内力产生显著变化;随着地裂缝错动位移的发展,上盘内拱顶和下盘拱顶、拱底出现围岩作用的加强,而上盘拱底出现围岩作用的松弛。与隧道正交穿越地裂缝的情况比较,斜交穿越地裂缝时围岩土压力和衬砌结构内力变化更大,易出现拉裂破坏。     

冻融作用下带构造柱砖墙抗震性能试验研究

以4榀相同特性的带构造柱砖墙为研究对象,分别进行0、40、80及120次冻融循环试验和低周反复荷载试验,来研究冻融环境对砌体结构抗震性能的影响。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,裂缝出现更早,发展更为迅速,破坏程度更加严重,承载力、刚度、耗能、延性均出现明显的衰减。本文从宏观和微观两个方面对遭受冻融作用砖墙进行了损伤机理的分析。     

Blast-resistant Analysis for a Tunnel Passing Beneath Taipei Shongsan Airport–a Parametric Study

This paper covers the blast-resistant analysis for a tunnel passing beneath Taipei Shongsan airport. It briefly discusses the overall analysis process to obtain the maximum lining thrust caused by a bomb explosion for use in the structural lining design. Because there have not been any established common standards or practices governing the design of such a structure, a series of parametric studies have been carried out in order to evaluate the significance and sensitivity of several parameters on the lining thrust. The parameters evaluated are: intensity of blast loading, size of crater, dynamic undrained shear strength, dynamic Young’s modulus, and soil-damping ratio. It was concluded that a designer should adopt dynamic soil parameters, obtained from good ground investigation and soil testing, as favorable dynamic soil properties can result in a more economical analysis. For parameters (e.g. bomb type) that are beyond the control of the designer, an additional protective layer over the tunnel structure may be considered in order to minimize the impact of the explosion, instead of designing a more costly rigid structure.