基于物联网的大型地下洞室群施工期动态安全评价与预警方法研究

大型地下洞室群施工过程中受到各种复杂因素的影响,实时准确评价工程安全并及时预警具有重要的工程意义。引入物联网技术,搭建施工信息采集平台,实现洞室群内外部数据的实时动态采集与传输。基于强度折减的思想,以数值模拟为主要手段,提出基于实时数值仿真的地下洞室群施工期围岩劣化损伤折减计算方法,给出施工期任意施工状态下的围岩变形动态预警指标及标准。通过混合使用多层次模糊综合评价方法中的合成算子,提出基于实测性态的地下洞室群安全性实时综合评价与预警方法。发生警情后,基于实时的洞室群交通拓扑网络为每个施工人员提供最佳疏散路径,并通过物联网信息传输平台即时发送至手持PDA。最后,基于Python+VB.net混合编程技术开发大型地下洞室群施工期安全实时评价与动态预警系统,该系统实现了地下工程施工过程的动态安全预警及应急疏散指挥调度,为工程及生命安全提供有力保障。     

地下洞室群安全评价与系统研发

为快速准确对施工期地下洞室群围岩稳定进行动态跟踪分析,基于物联网技术实现地下洞室群监测信息的采集与传输,利用层次分析法和模糊综合评价法,并考虑评价指标、评价标准的动态性确定地下洞室群围岩稳定性安全等级。采用Microsoft Visual C#.Net编程语言、Python语言和SQL Server 2008数据库技术研发了一套地下洞室群围岩稳定性动态安全评价系统.该系统应用于国内某在建大型水电站的地下洞室群,能够准确确定围岩危险区域,实时指导施工过程,规避可能存在的风险,保证了地下洞室群施工安全可靠。     

岩体洞室地基洞室两帮失稳的宏观判据

岩体洞室地基是由岩体、地下洞室、地面建筑共同组成的有机整体,是由地下工程与地表工程共同组成的复杂系统。岩体洞室地基系统的稳定应保证基底岩体和洞室围岩均处于稳定状态,其稳定性判据包括"地基稳定性判据"和"洞室围岩稳定性判据"两个方面。其中,"地基稳定性判据"又包括岩体地基极限承载力计算(不考虑地下洞室的影响)和地基沉降计算(考虑地下洞室的影响)两部分,前者侧重于对岩体地基强度失效破坏模式的判别,以基底荷载是否超过极限承载力为判别依据,后者侧重于对岩体地基变形失效破坏模式的判别,以建筑物的变形是否超过允许变形值为判别依据;而洞室围岩稳定性判据则主要以洞室围岩的应力、应变是否超过允许值为判别依据,可采用解析分析法、赤平投影图解分析法、数值模拟法和考虑地应力影响的宏观判据进行判别。其中,洞室两帮可考虑岩体结构特征及所处的地应力环境,根据洞室围岩的岩性及节理分布特征,分为均质洞室、力学性质相近的岩层组中洞室、被节理切割成块体的洞室、具有软弱夹层时洞室等4种情况,来建立围岩失稳破坏的宏观判据。     

基于岩石强度应力比的大型地下洞室群布置设计方法

分析不同岩石强度应力比条件下典型水电站地下厂房洞室群围岩的破坏模式和变形特征,阐明岩石强度应力比与洞室围岩的承载能力、破坏模式、变形特征之间的关系,并根据洞室群效应及其对洞室群围岩稳定的影响、谷坡地应力场特征、地应力分级标准、大量已建水电站洞室群布置设计统计资料、数值分析成果、既有相关研究成果、工程经验,创建基于岩石强度应力比的大型地下洞室群布置设计方法,提出具体的量化指标和相关计算公式。该方法主要根据岩石强度应力比,结合场址地应力场特征、围岩结构面发育特征等进行地下洞室群的布置设计,较为全面地考虑了影响地下洞室群围岩稳定的主要因素,适用于各种地应力水平和复杂地质条件的地下洞室群布置设计。     

基于层状岩体卸荷演化的锦屏I级地下厂房洞室群稳定性与调控

 锦屏I级水电站地下厂房洞室群开挖支护设计与施工控制以及整体稳定性等问题十分突出,施工期已经明显呈现出高应力、低强度应力比条件下围岩的卸荷变形与破坏特征。根据锦屏I级地下厂房层状岩体力学特性,采用考虑卸荷演化的层状岩体本构模型及其数值模拟方法,反演获得初始地应力场以及层状岩体力学参数。在此基础上,对锦屏I级地下厂房洞室群进行三维数值模拟分析,获得一些对高应力下锦屏I级水电站大型地下洞室群施工期围岩稳定与支护安全等方面的认识,提出洞室群围岩应力释放调控、松弛区承载力调控以及变形开裂调控等适时工程调控措施与建议。研究结果表明,洞室群整体开挖完成后的现场监测结果和围岩稳定现状等证实了所提出的认识和调控措施的合理性,表明层状岩体本构模型及其数值模拟分析方法能够较好地反映高应力下层状岩体中大型地下洞室群施工期的工作性状。     

低地应力区地下洞室围岩变形破坏有限元数值模拟研究

低地应力状态对相关工程岩体变形破坏和稳定性有重要影响,以西安市黑河水利地下工程泄洪洞为例,采用弹塑性二维有限元法通过对低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏进行了数值模拟研究。模拟结果表明:低地应力区洞室围岩变形破坏主要发生在垂直方向,水平方向的规模和程度均不及前者,同时总结分析了低地应力区地下洞室开挖后围岩变形破坏规律及其特征。该项研究工作将有利于进一步研究低地应力区地下洞室围岩变形破坏机理与稳定性,它对保障地下洞室工程的顺利进行起到积极促进作用,具有重要的理论研究价值和现实意义。     

猴子岩水电站地下厂房岩爆综合预测研究

中国西南地区在建的猴子岩水电站地下厂房,具有高边墙大跨度的特点。且位于高地应力区,实测最大主应力值高达36.43 MPa。地下厂房区域的灰岩坚硬完整、脆性程度高,具备高储能条件,在施工开挖扰动因素下有可能发生岩爆动力地质灾害。依照岩爆综合预测研究的思路,结合前期猴子岩水电站地下洞室群岩爆倾向性研究,开展岩爆趋势预测研究。建立三维有限元计算模型,根据实测地应力资料进行初始地应力场拟合,模拟猴子岩水电站地下洞室群分步开挖过程,选择王兰生二郎山隧道判据进行岩爆趋势预测。通过分析主厂房、主变室、尾调室三大洞室分步开挖过程中的岩爆趋势预测情况可知:猴子岩地下洞室群开挖过程中主要发生轻微岩爆,个别区域可能发生中等岩爆,与实际情况相比仍有一定差异。同时,归纳已有的多种岩爆预测判据,结合大量工程资料,对岩爆判据的适用性进行系统探讨。研究表明,单一判据在工程中有较大的局限性,预测结果与实际情况有较大偏差;而五因素综合判据则能较准确地反映工程的岩爆情况。     

以二滩工程为背景的洞群开挖系统分析

采用三维有限差分FLAC3D程序,以二滩工程地下洞群的结构形式为背景,考虑了几种主要不同因素的影响对围岩稳定性进行了大量计算工况的准三维数值模拟。对毛洞开挖时主厂房边墙关键点的最大水平位移和主厂房的塑性区进行了系统分析,得到若干规律性结果,可供大型地下洞室群稳定分析时作为参考。运用本文提供的方法对八个大型工程的位移做了预测分析,表明此方法的有效性。     

层次分析法确定影响地下洞室围岩稳定性各因素的权值

在研究大型地下洞室围岩稳定性时,综合考虑了围岩强度和刚度、洞室高度和埋深、水平向地应力及其相互间距等影响因素,采用FLAC3D软件进行了16个工况的数值模拟计算,建立了影响地下洞室稳定性的层次分析法模型,对影响稳定性的各个指标因素进行判断矩阵的构造、特征向量的求解以及一致性的检验。这种分析方法可以从总体上对各因素进行排序,为将来预测地下洞室围岩稳定性提供必要的依据。     

地铁隧道下穿人防洞室裸洞群施工技术

本工法结合地铁区间隧道下穿市区既有人防工程裸洞群、最近处隧道顶板距人防洞室底不足1m、开挖中极易坍塌的施工难题,采用了对既有人防洞室稳定性进行检测、并根据检测结果制定了加固方案,通过现场爆破工艺试验和数值模拟分析,确定了保护人防裸洞群的隔震、减振技术、加固技术及隧道洞室稳定控制技术,针对地铁区间下穿人防洞室群的平顶直墙结构,通过数值模拟分析,确定了先边洞后中洞的开挖方法,提出了边跨半封闭的框架结构临时支撑设计,既保证了安全,又加快了施工进度,并为后续类似地下工程施工提供参考。     

南京郊区化水平评价

在界定郊区和郊区化概念的基础上，主要从工业和人口两方面对南京的郊区化水平做出评价．通过分析，以期能对南京郊区化的发展有一个整体的全新认识，从而有助于新时期南京市的城市规划和管理工作的顺利展开。     

江南园林意蕴之现象学体验

从现象学的角度,以体验者的观察感知与舒尔茨的建筑现象学理论相互博弈,逐步展示江南园林的点点滴滴意蕴,规避对造园具体手法的详细认知,由体验出发,结合现象学理论,再辩证地回归园林体验,以实现对江南园林意蕴本质感知.     

自动扶梯逆行故障成因与分析

对自动扶梯突然反转而导致逆行故障的类别和成因进行了分析,讨论了逆行速度及症状,分析了逆行概率及风险,并针对逆行提出了一些对策。     

住宅的多样性——日本集合住宅的借鉴

以西安目前住宅市场发展的现状及其存在的弊端为例 ,说明我国目前住宅需求的多样化和设计手法的单一化之间的矛盾 ,论述了与我国有着相似文化背景的日本在解决不同住宅需求时采用形式多样、功能各异的集合住宅的理念 .试图以此借鉴 ,使我国建筑设计界了解日本集合住宅的发展演变过程 ,吸取他们的经验 ,为我们在住宅多样化研究和设计时提供一种不同的思路和方法 .     

关于运城市区排水的思考

通过了解运城市区的气候特征、地表水含量及排水现状,总结出市区排水工程存在的主要问题,并提出了市区排水工程规划思路,以期建设一个功能齐全、配套完善的市区排水系统,实现市区洪水、雨水、污水的安全有序排放。     

西安建筑科技大学城市规划专业硕士研究生学位论文选题分析

本文通过对西安建筑科技大学建筑学院城市规划专业1999-2004年硕士研究生的95篇毕业论文的选题进行整理分析,找出其中的趋势、规律,分析热点问题并试图提出建议。     

巷道围岩塑性区的德鲁克-普拉格准则解

考虑到巷道围岩屈服与中间主应力有关,运用德鲁克-普拉格准则推出了圆形巷道塑性区半径及应力的解析解。结果表明,在考虑中间主应力的情况下巷道围岩塑性区增大,证明中间主应力对塑性区具有一定影响。因此,该理论成果弥补了以往理论未考虑中间主应力的不足,也为巷道围岩塑性区的理论分析提供了一种新的理论计算方法。     

浅析步行街的建筑工效学——上海市吴江路步行街建筑工效学调研

从建筑工效学的角度对上海市吴江路休闲步行街进行了调查研究，根据调查结果，分析了其在建筑工效学上的一些特点与不足之处并进行了探讨，以期对步行街的建筑工效学设计提供准确的参考。     

桩体刚度对复合地基支承路堤失稳破坏模式的影响研究

在已有研究基础上,对理想塑性、脆性拉裂两种破坏后性状对应桩体的抗弯、抗剪承载力的进行了分析比较,脆性拉裂破坏后性状可以更好地反映桩体弯曲破坏后抗弯及抗剪承载力的降低。对于复合地基支承路堤的有限差分数值模拟表明,路堤荷载、桩体材料弹性模量不同时桩体受力以及路堤失稳时桩体的破坏模式并不相同,当桩体弹性模量、路堤荷载较大时,桩体发生受拉弯曲破坏,需考虑桩体的脆性拉裂破坏后性状以描述桩体抗弯、抗剪承载力的降低以及不同位置桩的连续破坏。     

镇江市大市口广场设计构思浅析

通过对镇江市大市口广场总体设计布局及功能分区设计构思的分析,强调城市广场功能的多样性,以满足不同阶层人们的娱乐、休闲及活动,以人的需求为准则,体现“以人为本”的设计原则。