偏压、错台小间距隧道施工位移场动态模拟分析

采用三维非线性有限元法,对偏压、错台的浅埋小间距隧道在不同开挖顺序下的动态施工过程进行了模拟。通过对位移场的分析,研究了其施工力学特性。由于两隧洞之间的相互影响,并行小间距隧道对围岩的扰动程度大于两独立隧道作用的叠加;相互影响对中间岩柱的作用最为明显,对洞周、地表影响相对较弱。两洞开挖顺序不同,最终位移场的分布规律相同,但量值上存在一定差异。研究给出了在偏压、错台情况下的两洞开挖的合理顺序。     

基于因子分析的LM-BP网络的盾构施工地表沉降预测

盾构施工引起的地表沉降量的预测与评价具有很强的随机性和不确定性,用常规的数学模型难以准确表达。本文采用因子分析法对影响盾构施工引起地表沉降的9个因素进行了主因子的提取,得到4个主因子。以此数据集对BP神经网络进行训练,并用Levenberg-Marquardt(LM)算法对BP神经网络进行了优化,建立了基于因子分析的LM-BP神经网络预测模型。结合工程实例将预测结果与LM-BP神经网络模型的预测结果进行比较分析,表明本预测模型具有较高的准确性,符合实际工程的需要。     

Unravelling a long-term multi-event thermal record in the cratonic interior of southern Finland through apatite fission track thermochronology

Apatite fission track thermochronology (AFTT) has been applied to the Precambrian basement rocks of southern Finland in an attempt to detect within the long-term thermal history, thermal manifestations in the cratonic interior of tectonic events at the craton margin. The likely subtle magnitude of these manifestations means that AFTT is a useful technique for such a study due to its low temperature sensitivity. A total of 10 samples have been analysed, generating AFTT ages, length statistics and thermal models. Ages range from 313 ± 22 to 848 ± 60 Ma and mean track lengths range from 11.0 ± 1.6 to 13.3 ± 1.8 μm. The data suggests the presence of thermal overprinting of an earlier cooling event. Thermal modelling produces similar results for all samples and typically contains the following major events: (1) two phases of Late-Proterozoic cooling, (2) Late-Silurian re-heating, (3) Cenozoic cooling. The first phase of Late-Proterozoic cooling is interpreted to be due to aulacogen inversion as a result of stress propagation from the collisional tectonics of the Sveconorwegian orogeny. The second phase is discussed in relation to passive margin formation and possible asthenospheric diaper induced relief and exhumation. The Late-Silurian re-heating coincides in time with a proposed Caledonian foreland basin. The Cenozoic cooling is interpreted to represent the latest exposure resulting from North Atlantic Margin formation induced uplift and associated denudation.     

盾构切刀顺次破岩机制的数值模拟研究

在对盾构切刀顺次破岩实际工况提出合理简化的基础上,从岩土细观角度出发,采用颗粒离散元法建立了切刀破岩的二维数值模型,研究了两把盾构切刀顺次作用下的破岩机制和影响因素,并通过试验对切刀破岩过程中切屑堆积现象及破岩力学特性进行了验证。研究表明,刀具尖端的破坏作用最为明显;切削岩石时切削力随着切削行程不断波动,水平切削力大于垂直切削力;不同于单刀切削,切刀顺次作用时前刀刮过的岩面留下了大量残余裂纹,使得后刀所受的切削力减小;从切削性能来看,随着切削深度的增加,岩石破碎块度不断增大,切削力和裂纹数迅速增加,说明切深与切削力密切相关;切削试验观测到了切屑在前刀面堆积和切削力的波动现象,与数值模拟具有较好的一致性。     

江底盾构隧道施工期外水压分布规律的现场试验研究

重庆主城排水过江盾构隧道工程是国家重点环保工程之一,也是目前长江上最大的岩质盾构隧道。隧道采用泥水盾构机施工,其主体结构在施工期及运营期将承受0.6 MPa的高水压。研究高外水压力对隧道的影响具有重要意义,结合隧址区的地形地质及水文条件对施工期作用在盾构主体结构上的水压力进行了现场跟踪测试,探求施工期外水压力的分布规律,为盾构隧道的掘进控制提供参数,并为类似工程提供有益参考。     

大直径盾构隧道扩挖地铁车站的力学性能研究

日益复杂的地铁建设环境使得地铁线路布置困难、施工风险加大,同时对施工方法也提出了更为严格的要求。采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站是解决复杂环境下地铁建设的一种新思路。以北京地铁14号线高家园站为背景,提出了在外径10 m的大直径盾构隧道基础上采用CRD(Cross Diaphragm)法扩挖地铁车站的两种方案,利用“地层-结构”相互作用有限元法模拟了车站扩挖施工过程,研究了结构体系的受力转换规律。结果表明：在扩挖施工中,结构受力转换频繁;结构体系的最大轴向应力位置由管片环转移到初期支护,最大剪应力位置转移到封顶块管片;管片环由受压状态为主转向受剪状态为主,初期支护、中隔板、梁柱及临时支撑以受压状态为主;封顶块管片和顶梁上部翼缘处的应力较大,应对这些位置进行加强处理。     

盾构机穿越江河浅覆土层最小埋深的研究

盾构机穿越江、海、湖泊等浅覆土层时,由于隧道衬砌所受浮力作用,上部覆土厚度极为重要。针对传统上覆土层厚度计算方法中没有考虑土体自身剪切强度对抗浮作用发挥的问题,提出了一个新的覆土厚度计算方法,并通过算例对所提的计算方法与简化计算方法进行对比分析。说明了新的计算方法比传统计算方法更符合实际。最后,通过有限元数值计算浅覆土层的应力、应变情况,进一步验证了该计算方法的合理性。     

考虑荷载工况组合的盾构衬砌横向受力分析

在盾构隧道衬砌受力分析中需要按最不利的荷载组合方式进行验算,这无疑加大了工程设计人员的工作量。正是基于这种状况,提出了考虑荷载工况组合的衬砌受力分析。首先建立了盾构隧道衬砌的结构分析模型,根据施工过程对荷载进行分类,依据规范对不同的工况进行荷载组合,得到衬砌内力包络图。并编制相应的计算程序进行了验证,对一典型盾构隧道截面进行了实例分析。     

1999年8月11日日全食期间的重力吸引效应研究

对1999年8月11日日全食阴影扫过欧洲期间,设在Annelles,Uccle,Walferdange和Bondy弹簧和超导重力仪的记录进行了分析.为了确定月亮对太阳万有引力可能的遮挡效应的极限,对超导和弹簧重力仪记录进行了比较.同时也对LCR和阿斯卡尼亚重力仪观测结果进行了讨论.结论是如果日食重力吸引效应存在,它应在超导重力仪±1 nm/s2(0.1×10-8ms-2)的观测精度范围之内.研究发现在以上情形下,弹簧和超导重力仪都在它们的精度范围内工作,并且日食引起的异常环境干扰可能使重力信号有重大的改变.     

软土地层浅埋圆形隧道非达西渗流场解析研究

软土在低水力坡降下的渗流会偏离达西定律,即为非达西渗流模式。假设孔隙水渗透服从指数渗流模式,采用镜像法原理推导了浅埋单孔和双孔圆形隧道非达西渗流场的解析解。结合算例,对浅埋圆形隧道非达西渗流解析解与达西渗流解析解进行了对比分析与验证,并对非达西渗流指数、隧道周围土体与衬砌渗流系数比值对隧道渗流场的影响进行了讨论。结果表明：非达西渗流指数、渗流系数比值对隧道渗流量和周围土体孔压均有较大的影响;随着渗流指数逐渐增大,土体内水头损失加快,隧道周围土体孔压及渗流量逐渐减小;随着土体与衬砌渗流系数比值逐渐增大,衬砌排水能力增强,隧道渗流量逐渐增大,隧道周围土体孔压减小更大。