浅埋隧道冻结法施工地表冻胀融沉规律及冻结壁厚度优化研究

浅埋隧道对地表冻胀、融沉变形有严格要求。针对珠机城际轨道交通项目联络通道冻结壁设计改进问题,基于热-力耦合理论,利用有限差分数值计算方法对冻结法施工全过程进行模拟,通过比较研究不同厚度冻结壁模型引起的地表冻胀、融沉变形及隧道管片变形规律,实现冻结壁厚度的优化设计。研究表明:(1)该数值模型可有效模拟地表冻胀、融沉变形,利用已查明数值误差对计算结果进行折减可得到较为准确的实际变形预测值;(2)不同模型地表冻胀、融沉规律大致相同,但变形量及影响范围随冻结壁厚度减小呈递减趋势,当冻结壁厚度为2.5 m及以下时变形基本满足规程要求;(3)土体冻胀、融沉变形并非简单的互逆过程,融沉变形通常大于冻胀变形,平均超出量达40%,应特别注意;(4)冻结壁厚度越大相应产生的冻胀力越大,通过优化冻结壁厚度可有效控制隧道管片附加应力及变形的产生,保护已建隧道结构安全;(5)综合选定2.5 m为冻结壁改进厚度,成果直接应用于4#联络通道冻结法施工,经现场监测表明该优化方案有效、可行,对类似工程冻结壁厚度设计具有较好的推广应用价值。     

干耦合超声波检测及波初至的自动拾取

目前岩石力学参数测定,受限于探头及数据采集设备,多在实验室环境完成,同时,传统超声收发探头对接触面平整度要求较高,需要对岩石表面打磨处理,且需要涂抹导声糊。这些都极大限制了超声测量系统的应用范围。为实现对岩石钻孔内的长效监测,对声波发射、接收机制及岩石内超声信号的频域特性进行分析,通过AIC算法拾取波前初至,利用小波去噪和改进AIC法(NAIC)求波初至到达精确时间,研究了基于干耦合岩石内部参数测量系统,在岩石内部实现了超声信号的发射接收、信号瞬态触发、高速采集,并将最终结果通过无线方式传输至数据记录仪。分别对Φ50 mm×100 mm花岗岩及砂岩岩样进行了超声波传输参数测量,Φ114mm×280mm花岗岩岩样测量距离分别为150、200mm,利用NAIC、STA/LTA、MER、ETA 4种算法对该数据进行处理,并与第三方仪器测定结果进行比较。结果表明:基于干耦合声波测速采集系统,对不同工作接触面适应性较好,数据误差在规范允许范围内。小波降噪适用于背景干扰少、频率范围集中的超声接收信号,在到时拾取方面,除STA/LTA外其余3种算法在去噪后的到时拾取精度均得到有效提高,其中尤以NAI...     

砂性土细颗粒起动临界水力坡降计算方法

地下水渗流作用下内部不稳定砂性土将发生潜蚀现象,潜蚀作用引起的土体渗透破坏会对土工建筑物或地基造成不良影响。考虑土体有效应力和细颗粒应力折减,建立渗流场中细颗粒受力模型,根据极限受力平衡状态得到潜蚀过程中砂性土细颗粒起动临界水力坡降计算公式,并通过DEM-CFD耦合方法以及现有试验数据进行验证。结果表明:砂性土中细颗粒以滚动方式起动,起动临界水力坡降受渗流水流、土体特性以及颗粒自身特性共同影响;砂性土表层细颗粒起动临界水力坡降受埋深影响较大,埋深1 cm的细颗粒最高、最低起动临界水力坡降相差10.169%,埋深10 cm时差异减少至1.061%。该计算方法与数值模拟和渗流试验结果的最大标准误差分别为6.038%、11.211%,可以较为准确地预测砂性土细颗粒起动临界水力坡降。     

植入式光纤传感器在隧道结构中的边界效应研究

为探究植入式光纤传感器与隧道衬砌的应变传递的边界效应,分别从理论、试验和现场应用3个方面进行研究,并在实际工程中进行了验证。构建了光纤在混凝土衬砌中的应变传递模型,进行光纤应变传递机制分析,计算了光纤应变传递效率,并与数值计算结果对比,验证了力学计算模型的准确性。使用钢筋混凝土梁模拟隧道的混凝土衬砌,在其表面植入分布式光纤,进行了2组试验。对试验梁进行分级加载并使用BOFDA技术对光纤进行测试。试验结果表明:植入式光纤传感器存在边界效应,结构两端为光纤的低效率应变传递区,不能完全传递试验梁的应变;试验梁中部为光纤的高效率应变传递区,能够完全传递试验梁的应变。基于以上研究成果,在北京市新机场线地铁暗挖隧道CRD工法区间,采用植入式工艺在隧道衬砌内布设了分布式光纤传感器,进行了工程应用研究。监测结果表明,边界效应对工程监测结果影响很小,分布埋入式光纤布设工艺是可行的。该研究可为分布式光纤技术在地下工程结构监测中的应用提供参考。     

汶川地震内外动力耦合及灾害实例

内动力和外动力地质作用是地质灾害形成过程中不可缺少的两种作用, 但是, 以往的地质灾害研究偏重于外动力作用, 对于外动力与内动力耦合作用的形式, 由于缺少直观的实例, 只能根据经验感觉进行判断和定性的研究。四川汶川M_S8.0级地震在给人们带来灾难和损失的同时, 也给人们认识内外动力耦合作用形式提供了机会。本文在龙门山地区地震地质和地质灾害调查的基础上, 总结了山区地震地质灾害形成过程中内外动力耦合作用的主要表现形式, 主要包括活动断裂和风化作用的耦合、岩土体结构与变形破坏形式的耦合、地震力与地形地貌的耦合以及地震力与地下水的耦合等。采用实例剖析了地震滑坡形成过程中各种地质作用及其产物之间的相互联系, 对于认识地震地质灾害形成机理和发育规律具有一定的指导意义。      

吕梁山地区中-新生代隆升演化探讨

对吕梁山地区中—新生代隆升时限及其演化的认识,是恢复鄂尔多斯盆地沉积东界的基础,也是探讨华北克拉通演化和破坏等科学问题的有机组成部分。本文以改造盆地与盆山耦合的研究思路为指导,通过对研究区及邻区前中生代地质演化、中生代原始沉积面貌、中生代构造变动与岩浆活动以及新生代以来与相邻地堑发育耦合关系等的分析,并结合裂变径迹测年与热史模拟,认为吕梁山地区在中生代鄂尔多斯盆地发育的主要时期是大型沉积盆地的一部分,与鄂尔多斯盆地经历了同步沉降—抬升过程。晚白垩世以来是吕梁山地区主要的隆升期,可进一步分为缓慢隆升（100～21±2Ma）、加速隆升（21±2～8Ma）及强烈隆升（8Ma以来）3个隆升演化阶段。吕梁山地区中—新生代以来的隆升演化,与相邻鄂尔多斯盆地的抬升消亡及其周边断陷盆地的发育从属统一的区域动力学环境,主要与滨太平洋构造域的活动和演化息息相关,同时受更广阔的区域地球动力学环境的影响。     

地基-非线性结构相互作用空间效应的超谐和亚谐共振研究

建立了考虑空间效应的无质量基础-地基-结构相互作用模型,将模型简化为三个自由度体系,得到了考虑结构水平侧移和扭转位移相耦合的振动方程,用多尺度法研究了体系在强激励下的超谐共振和亚谐共振行为,通过算例分析得到了一些不同于线性体系的结论,为结构非线性分析提供了更深刻的理论依据。     

山西榆次地裂缝灾害评价的GIS与ANN耦合技术研究

现代地裂缝在世界许多国家普遍存在,已成为当今世界范围的一种主要地质灾害.本文详尽分析了山西榆次地裂缝灾害的各个致灾因子的基础上,利用地理信息系统(GIS)技术建立了地学信息的各个子专题层图;然后采用以工程技术手段模拟人脑神经网络结构和功能特征的人工神经网络(ANN)技术,构建出地裂缝灾情非线性评价模型,榆次地裂缝灾害进行了非线性评价,为榆次城建、环保和国土规划等部门的正确决策提供了重要的科学依据.     

西昆仑—塔里木—天山岩石圈深地震探测综述

沿新疆地学断面走廊域实施了3种深地震探测方法：近垂直深地震反射剖面、宽角反射与折射深地震测深剖面和移动式宽频地震观测,揭露出西屁仑-塔里木-天山岩石圈的结构与横向变化,发现了塔里木大陆地块与青藏高原西北部西昆仑造山带碰撞的地震学证据,揭示出天山与塔里木、天山与准噶尔,以及昆仑山与塔里木之间的岩石圈尺度盆山耦合关系。阶段成果发表后引起国内外学者广泛注意,本文结合相关资料对这些新成果进行了系统综述,旨在对比研究青藏高原南北两缘不同的碰撞变形之深部过程。     

化石群落与层序地层的耦合关系研究——以塔里木盆地西部中新生代有孔虫群落与层序地层关系研究为例

本文研究的是大陆边缘海以底栖有孔虫为主的化石群落与层序地层的关系。海平面变化是控制化石群落演替和识别划分层序的主要因素。化石群落在一个完整海水进退旋回中呈机会种群落、平衡种群落、终极种群落演替变化,在化石丰度、多样度、均衡度、成壳类型等方面分异显著,与层序地层的三级层序的海进体系域、凝缩期沉积、高位体系域具有密切的耦合关系。化石群落的演替变化是对海洋环境变迁的能动反映。因此,化石群落的研究可以帮助识别和优化层序、沉积体系域和层序界面,从而为层序地层的准确识别划分提供新的思路。