近年日本的隧道施工与抗震设计

根据日本国家TC28委员会提交的一份当前日本地下工程施工技术报告,介绍了当前盾构工法、NATM工法在日本城市隧道施工中的应用。同时还介绍1995年阪神大地震以后,在日本隧道结构中的抗震设计。     

TSP在隧道超前地质预报的应用研究

由于隧道施工经常遇到严重的地质灾害,施工前进行超前地质预报是十分必要的。本文介绍了TSP超前地质预报系统的技术特点和基本原理,结合工程实例探讨了在使用TSP过程中的一些技术问题。结果显示利用工程地质调查结论可以确定合理的探测方案和提高TSP的预报精度。     

高地应力V级围岩相似材料研制及岩体开挖卸载模型试验分析

以黄土、砂为骨料,石膏、水泥为胶结材料,水为调节剂,以正交试验方法配制出V级围岩相似材料,该材料能够很好的模拟隧道Ⅴ级软弱围岩。在此基础上,以钢筒模型试验为媒介,通过千斤顶配合反力架加载,观察不同材料配比下的试验组应力变化斜率、自稳时间、应变大小等方面的差异,结合加载完成后模型开口处岩体变化情况,探索高地应力下Ⅴ级围岩开挖卸载效应。试验结果表明:虽然相似材料会因配比不同改变物理力学性质,但主要是对弹性模量的影响较大;在增大垂直压力作用下,试验中材料自稳时间变长,应力释放也较为彻底,但整体趋势放缓。     

The origin of accretionary lapilli

Experimental investigations in a recirculating wind tunnel of the mechanisms of formation of accretionary lapilli have demonstrated that growth is controlled by collision of liquid-coated particles, due to differences in fall velocities, and binding as a result of surface tension forces and secondary mineral growth. The liquids present on particle surfaces in eruption plumes are acid solutions stable at 100% relative humidity, from which secondary minerals, e.g. calcium sulphate and sodium chloride, precipitate prior to impact of accretionary lapilli with the ground. Concentric grain-size zones within accretionary lapilli build up due to differences in the supply of particular particle sizes during aggregate growth. Accretionary lapilli do not evolve by scavenging of particles by liquid drops followed by evaporation — a process which, in wind tunnel experiments, generates horizontally layered hemispherical aggregates. Size analysis of particles in the wind tunnel air stream and particles adhering to growing aggregates demonstrate that the aggregation coefficient is highly grain-size dependent. Theoretical simulation of accretionary lapilli growth in eruption plumes predicts maximum sizes in the range 0.7–20 mm for ash cloud thicknesses of 0.5–10 km respectively.     

兰新第二双线铁路防风明洞实验段风荷载数值模拟研究

介绍了高速铁路防风明洞的基本作用及设计方法;利用计算流体动力学原理中的数学模型及控制方程,对兰新第二双线铁路防风明洞大风作用下的风荷载进行了分析;通过计算工况的假定以及边界条件的合理设定,采用有限体积法建立防风明洞数值分析模型,并模拟计算了平地路段、浅路堑地段和路堤地段三大类工况和70、60、50、40m/s4种风速情况。研究结果表明：①开孔情况下,明洞各部位所受风荷载随着风速增大而增大;②明洞迎风侧均为正压,平地地段与路堤地段所受正压较接近,最大值出现在风速为70m/s时,迎风边墙正压为3202Pa;③明洞拱顶及背风侧均为负压,浅路堑地段所受负压最大值出现在风速为70m/s时,拱顶负压为-3550Pa;④各地段背风侧所受负压均小于-1500Pa,背风墙脚与背风边墙受力基本相同;⑤各地段各风速情况下,拱顶处负压均为最大;⑥开孔情况下的明洞各部位风荷载,普遍小于不开孔情况;⑦明洞开孔附近有回流风速,并随着外界风速增大而增大。     

青藏高原腹地中新世从造山阶段向造高原阶段的转变及其动力学机制

通过对前人研究的综述,发现青藏高原新生代地质演化与高原东南缘构造演化密切相关.俯冲下插的印度地壳在藏南发生部分熔融并注入青藏高原中部地壳,这些塑性流变的地壳物质在高原东南缘先后沿两个通道流出高原内部：早期为印支通道,开放时间为35 Ma以前并持续到12 Ma;后期为川滇通道,开放时间为12 Ma至今.由于喜马拉雅东构造结与四川盆地之间强烈的挤压,印支通道不断变窄,并在12 Ma被关闭.两个通道的差异,通道的打开和关闭,造成高原中地壳物质流出速率在中新世发生明显变化,在23 Ma以来流出速率小于注入速率,在12 Ma流出速率最小,部分熔融的印度地壳物质不断滞留于高原地壳内部,使得地势相对平坦、面积巨大的青藏高原逐渐形成并分别向南和向北扩展.通过简单的力学分析,本文将高原腹地变形划分为两个阶段：大于35~23 Ma的造山阶段,受控于造山机制;23 Ma至今的造高原阶段,受控于造高原机制.     

Estimation of fundamental periods of shear‐wall dominant building structures

Shear‐wall dominant multistorey reinforced concrete structures, constructed by using a special tunnel form technique are commonly built in countries facing a substantial seismic risk, such as Chile, Japan, Italy and Turkey. In spite of their high resistance to earthquake excitations, current seismic code provisions including the Uniform Building Code (International Conference of Building Officials, Whittier, CA, 1997) and the Turkish Seismic Code (Specification for Structures to be Built in Disaster Areas, Ankara, Turkey, 1998) present limited information for their design criteria. In this study, consistency of equations in those seismic codes related to their dynamic properties are investigated and it is observed that the given empirical equations for prediction of fundamental periods of this specific type of structures yield inaccurate results. For that reason, a total of 80 different building configurations were analysed by using three‐dimensional finite‐element modelling and a set of new empirical equations was proposed. The results of the analyses demonstrate that given formulas including new parameters provide accurate predictions for the broad range of different architectural configurations, roof heights and shear‐wall distributions, and may be used as an efficient tool for the implicit design of these structures. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

软土地区双线区间盾构隧道施工对周边地表以及建筑物沉降的影响

研究盾构隧道施工对周围地面以及建筑物沉降造成的影响,是软土地区盾构隧道安全施工和正常运营的基础课题。为了分析宁波轨道交通5号线同德路站—石碶站区间双线盾构隧道施工对周边地表和建筑物的影响,本文在建立盾构隧道动态施工过程三维有限元模型的基础上,基于地表以及建筑物沉降数值模拟结果与现场监测值的对比,分析了隧道开挖对隧道周围地表沉降与建筑物沉降的影响。结果表明,掘进完成时,开挖方向沉降槽往上行线隧道方向偏移、呈现倒梯形形态,横断面影响区域为距离双线隧道轴线中心小于3倍隧道直径;上行线在下行线开挖后并不会增加地表沉降,但增大了沉降槽宽度;下行线到达前产生的沉降占最终累计沉降的67%;当盾构掘进面刚到达建筑物时、建筑物的倾斜方向与盾构掘进方向一致,当盾构掘进面离开建筑物时、建筑物将沿着盾构掘进的反方向倾斜;建筑物两侧沉降值较中部沉降值降低了83%;双线贯通后建筑物沉降呈“U”形分布,最大沉降量发生在远离隧道一侧距建筑物中心0.5 m处。     

基坑开挖对涉支护结构下穿盾构隧道变形的三维模拟与影响规律研究

依托某大厦基坑支护工程项目,研究深厚软土地层中基坑开挖对涉支护结构下穿盾构隧道变形的影响规律。采用三维有限元数值模拟分析隧道顶部支护桩的长度对支护结构变形和隧道隆起的影响,并将数值模拟结果与现场监测结果进行对比。结果表明：深厚软土地层中基坑开挖对下穿盾构隧道产生了较大的隆起变形;因下穿隧道的影响,隧道顶部支护桩嵌固深度的减小对支护结构的变形和下穿隧道的隆起会产生重要影响,当支护桩底与隧道顶的竖向间距S＞4 m或支护桩边缘与隧道边缘的水平间距S1＞4 m 时,支护桩的踢脚位移和下穿隧道的隆起变形迅速增加。研究成果可为类似工程提供应用参考和理论支撑。     

湍流度随高度的变化及其对城市宏观地形的依赖

分别构建广州主建成区垂直比例尺为1﹕2 000、1﹕1 000和1﹕500的3个建筑物模型,利用大型边界层风洞,在西北和东南两风向下,基于中性流模拟分析了复杂城市地形下湍流度随高度的变化及其对宏观地形的依赖。结果表明：风廓线指数α与不同高度的湍流度之间的关系密切,利用现有模型,根据4类粗糙度边界层和不同垂直比例尺,可确定相应的湍流度随高度变化模型的主要系数,预测精度高。城市地形下最大湍流度面发育在0~0.2 h之间狭窄的范围内。用湍流度形态指数β来表征湍流度随高度的变化,无论城市屋脊还是平坦地形,随着风程区的延伸,廓线的指数α升高,湍流度形态指数β降低。表明同一高度湍流度值具有由迎风区、丘顶区向背风区增高,沿风程逐渐增大的规律,对地形部位和风程的依赖性强,与来流翻越简单地形时的特征一致。