轴线倾斜海底管道冲刷速率试验研究

通过物理模型试验研究水流作用下轴线倾斜海底管道的三维局部冲刷问题。利用超声波探头监测管道下部冲刷沿管轴线方向的扩展过程,分析海底管道三维局部冲刷的动态发展机理。由模型沙的冲蚀试验,建立沙床面剪切应力与泥沙表观侵蚀速率之间的关系式,并引入经验公式对沙床面剪切应力放大系数、泥沙表观侵蚀速率以及远场床面剪切应力之间的关系进行表达。由倾斜管道模型试验,在分析冲刷扩展位置随时间变化数据的基础上,结合上述经验公式以及沙床面剪切应力放大系数与管道埋深的关系,建立轴线倾斜海底管道冲刷扩展速率的预测公式。     

基于CFD-DEM方法对海底管道床面冲刷的研究

采用计算流体力学—离散元耦合方法（CFD-DEM）模拟海底管道床面的冲刷过程。经过模型验证,该方法的计算结果与前人的研究具有较好的一致性,证明其可以应用于海底管道周围的冲刷模拟计算。冲刷初期的结果增强了目前对启动阶段粒子运动机理的理解,即管前后压力梯度造成的渗流作用导致粒子运动。对完整冲刷过程的模拟中,发现冲刷分为冲刷启动阶段、间隙冲刷阶段和尾迹冲刷阶段。间隙冲刷阶段管道下方粒子具有较大速度,冲刷坑快速向下方发展。进入尾迹冲刷阶段后,管道后方出现周期性脱落的涡旋,沙丘上的粒子速度更大。同时利用DEM更具直观性的独特优势,首次得到了14个典型位置处颗粒的运动轨迹和运动速度,对于理解冲刷过程中粒子的运动情况具有较大帮助。     

国外海底犁式开沟机技术进展

总结了国外海底犁式开沟机技术进展,海底犁式开沟机可分为"V"型开沟犁和矩形开沟犁两种,"V"型开沟犁开沟截面面积较大,沟槽截面形状为V型,适合与海底管道埋设,其回填方式有专门回填犁回填和回填模块回填两种。矩形开沟犁开沟面积较小,截面狭长且为矩形,多适用于海底电缆埋设。其土壤排出方式有垂向排土和侧向挤压排土两种,沟槽靠重力自动回填。犁式开沟机开沟速度快,造价相对较低,目前正在朝大型化、模块化发展。开沟犁的关键技术包括犁式开沟机的开沟阻力减小方法以及在崎岖海底地形上开沟时的开沟深度稳定性等,这也是目前研究的重点。对国外犁式开沟机技术的总结,对开沟犁设计和海上施工作业有一定指导意义。     

Computational model for the simulation of the shield tunneling process in cohesive soils

A two-dimensional computational model is developed here in order to simulate the continuous advance of the Earth Pressure Balance (EPB) Shield during the tunneling process in cohesive soils. The model is based on the combination of the plane strain “transverse–longitudinal” sections that can incorporate the three-dimensional deformation of the soil around and ahead of the shield face. This model is capable of prediciting the soil response due to the shield tunneling before the event, especially in soft ground conditions. An elasto-plastic finite element analysis that is based on the coupled theory of mixtures for inelastic porous media for finite deformation is used in this work to describe the time-dependent deformation of the saturated cohesive soils. The results of this model are compared with the in situ field measurements of the N-2 tunnel project excavated in 1981 in San Francisco using the EPB shield tunneling machine. Reasonable agreement is found between the observed field measurements and the predicted deformations of the soil using the proposed numerical simulation. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

近水平岩层隧道围岩变形监测及其稳定性分析

介绍了广巴高速公路某近水平岩层隧道新奥法施工过程中现场监测的项目、手段及方法,基于监测结果,分析了近水平岩层隧道围岩变形特点、变形原因,划分了围岩变形阶段。以隧道左线进口段某断面为例进行回归分析,利用位移加速度正负的判据分析评价围岩稳定性。相关监测及分析结果为采取整治措施和后续施工提供科学依据,也为日后分析研究提供参考。     

地铁施工环境影响定量风险指标研究

地铁施工邻近建筑物和构筑物受施工影响的安全风险评价是急需解决的关键技术问题之一。考虑实际工程中地层参数呈区间分布的特点,建议借助于区间分析理论估计建筑物和构筑物对于地铁施工的响应。在此基础上,通过引入风险评价函数定义了风险指标 ,在假定环境响应均匀分布的前提下定义了风险指标 。通过这两个指标可以将建筑物和构筑物受施工影响是否安全分为不可能事件、风险事件和必然事件。将风险事件分为3个等级,并建议了相应的应对措施。举例说明了定义的风险指标在实际工程中的应用。     

隧道开挖对邻近地下管线的影响预测分析

隧道施工会引起周围土体移动,进而对邻近地下管线产生危害。采用Loganathan公式计算隧道开挖引起的管线平面处的土体竖向位移,对地下管线的受力模型进行简化,基于Winkler地基模型,推导出地下管线由于隧道开挖引起的弯矩和变形计算公式。通过相关算例的分析,与连续弹性解和Attwell解的计算结果进行了比较,研究结果表明,提出的方法可以很好地预估地下管线所受的弯矩。     

矩形顶管施工周边地质环境变化规律分析

随着城市建设的发展,作为暗挖法之一的矩形顶管施工技术得到了越来越多的应用。矩形顶管施工大多在建筑密集、市政管线复杂区域,对地面沉降变形非常敏感。研究矩形顶管施工过程中周边水土变化规律,对矩形顶管施工技术的进步具有现实意义。本文以上海轨道交通二号线张江高科站一号出入口工程为例,通过施工过程中孔隙水压、土压力、分层变形、地面沉降等的监测,分析了矩形顶管施工过程中周边水土的变化规律,为在环境复杂区域矩形顶管合理施工提供技术依据。     

隧道衬砌冻胀压力问题研究

冻胀压力的量值和分布不仅取决于围岩的性态和气象条件,而且同衬砌结构的材料、刚度以及施工质量密切相关,从岩石和土层两种围岩中衬砌承受冻胀压力的机理出发,探讨其计算方法.通过计算分析,对寒冷地区隧道衬砌的设计和施工提出了若干建议.     

软弱破碎围岩隧道炭质页岩蠕变特性试验研究

采集贵广铁路天平山隧道典型软弱破碎围岩岩样,在室内开展三轴常规压缩和三轴压缩蠕变试验。基于岩石试验成果,分析炭质页岩的蠕变力学特性,低应力水平条件下岩石仅出现减速蠕变和等速蠕变阶段,在更高的应力水平条件下,岩石并未出现加速蠕变的现象,但围压在一定程度上提高岩石的屈服强度,弹性模量亦有随着围压增加而增大的趋势。据此,建立依托工程炭质页岩蠕变全过程的黏弹塑性应变软化蠕变力学模型,推导该蠕变力学模型在三维应力状态下的本构方程,并确定模型的参数,运用最小二乘法对模型的参数进行辨识。通过与试验曲线对比显示,所建蠕变模型能够描述依托工程炭质页岩的蠕变力学特征,可以用来研究该隧道软弱破碎围岩的蠕变性质和稳定性。