双向八车道连拱隧道中墙临时支护优化分析

在连拱隧道中,中墙作为隧道的主要承载结构一直是设计和施工的重点。同时由于隧道地质条件和施工组织的复杂性,中墙常受到地层偏压和施工偏压两种偏压的共同作用,致使中墙内部力学状态十分复杂。施工偏压和地层偏压对中墙的影响机理互不相同,在施工过程中采取的控制措施也各不相同。利用有限元数值计算法对金鸡山双向八车道连拱隧道Ⅴ级围岩的6种施工方案进行了模拟,分析和阐述了中墙偏压产生的原因和影响因素;并结合6种施工方案的数值计算结果,对地层偏压、施工偏压对中墙影响过程进行了分析,结果表明地层偏压主要对中墙上部产生影响,而施工偏压不仅对中墙上部产生影响,而且还对中墙下部产生影响;最后,根据两种临时支护形式下中墙最终水平位移的计算结果,给出了控制中墙偏压的最佳临时支护形式。     

大直径超长桩承载特性有限元分析

以贵州晴兴线朵冲特大桥100m深的钻孔灌注嵌岩桩为依托,利用Abaqus有限元数值分析,研究了大直径超长嵌岩桩的承载力变化规律.通过有限元模拟分析发现,大直径超长嵌岩桩荷载-沉降曲线为缓变型,其极限承载力应按桩顶沉降值控制,且桩身轴力曲线图显示桩身轴力自上而下逐渐减小,80m以下桩身轴力几乎为零,嵌岩段不受力.因此,大直径超长灌注桩在设计时宜按摩擦桩设计,不一定非要嵌岩.     

断续节理扩展算法在隧道围岩稳定分析中的应用

利用虚节理力学性质参数弱化函数,在 Jennings 强度准则基础上 提出了应用于非连续变形分析计算的断续节理强度形式;然后,将虚节理力学性质参数弱化规律和断续节理强度表达式运用于非连续变形分析计算程序中,实现了对断续节理扩展过程的模拟算法 ;并通过剪切试验计算结果与室内试验结果的比较,验证了该算法的正确性。利用该算法对节理岩体中金鸡山隧道进行了围岩稳定性分析,分析结果客观反映了节理展布特征对隧道围岩的变形影响和节理岩体隧道围岩位移分布特征,表明了断续节理扩展算法在隧道围岩稳定性分析方面具有良好的应用前景。     

Grasselli节理峰值抗剪强度公式再探

 确定节理峰值抗剪强度公式面临的首要问题是获取节理表面形貌并合理的评价其粗糙度。常用的方法是节理粗糙度系数(JRC)评价方法,但JRC的评价结果是基于二维剖面线获得的,该方法低估了节理面的粗糙度且具有较大的主观性。节理面形貌测试表明,节理面微元有效剪切倾角 与≥ 的微元面积的总和与节理总面积的比值呈高次抛物线关系。基于42组不同形貌节理的直剪试验结果,将节理的峰值剪胀角与形貌参数相联系,提出新的能够考虑剪胀效应的节理峰值抗剪强度公式。新峰值抗剪强度公式符合莫尔–库仑摩擦定律的形式,具有明确的物理含义。所需要的参数均由节理面形貌测试确定,因此能够预测节理的峰值抗剪强度。最后,对已有的节理峰值抗剪强度公式进行比优统计分析并建议公式的使用范围。     

盾构隧道结构病害状态综合评价方法研究

为了定量化评估运营盾构隧道健康状态,需要考虑结构病害对其安全性、耐久性和适用性的综合影响。将盾构隧道常见病害成因分为管片错位、衬砌材质劣化以及渗漏水等6个子系,对每个子系构建了病害故障树;从工程应用角度出发,从故障树中选取了23个可定量化因素作为评价指标,通过层次分析法建立了三层病害评价指标体系;对体系中单一评价指标的定量化分级方法进行简述,并给出所有指标的建议分级标准,采用改进的层次分析法-乘积标度法确定了各评判指标之间的相对权重;确定了基于Cauchy分布模型的隶属函数的关键参数。本方法修正了单因素诊断指标的片面性,考虑了多种病害对隧道结构综合作用,对"亚健康"的隧道结构的健康状态也能进行有效的定量化评价。     

地下压气储能圆形内衬洞室内压和温度引起应力计算

地下压气储能岩石内衬洞室内,不断变化的气体内压和温度引起的应力场是关乎洞室稳定性、耐久性的重要因素,由此提出了一种计算气压和温度引起应力变化的解析方法。将内衬洞室考虑成由密封层、衬砌和围岩组成,首先建立了洞室温度和气压求解的控制方程;利用拉普拉斯变换和叠加原理得到每个循环内洞室温度和气压随时间的变化;采用热弹性模型得到内压和温度引起的应力场。基于解析方法,给出了典型循环周期内洞室应力变化情况;接着通过一个热-力以及洞室气体耦合求解的数值模型以及不考虑密封层和衬砌的温度场解析方法来验证本文方法;最终探讨了温度对总应力的影响程度,以及不同换热系数的影响。结果表明：本文方法是可行的;温度和内压引起的密封层和衬砌内环向拉应力非常大;温度对于压气储能洞室有着不可忽略的作用,温度对于环向和纵向应力的影响程度要大于对径向应力的影响;换热系数对应力变化影响很大。     

隧道病害分级的现状和发展

隧道病害分级是科学评价隧道病害状况的一个十分重要的方面。对目前隧道病害：分级的成果进行了综述，并分析了隧道病害分级中需要进一步研究的问题。     

能源地铁车站板式热交换构件瞬态传热问题的理论解

能源地铁车站技术是一种利用地球地温能的新型建筑节能技术,对其传热计算方法进行的研究是推动该项技术前进的重点与难点。根据能源地铁车站板式热交换构件实际瞬态传热的特点,对该传热问题的理论解进行了研究与探讨。首先根据有足够埋深、有足够的换热面积两个作为热交换构件的前提条件,探讨了地铁车站中可用作热交换构件的地下结构构件,并根据其外形特点将其分为板式热交换构件和桩柱式热交换构件两大类;其次通过分析板式热交换构件实际瞬态传热特点,利用傅立叶变换对其热流边界条件进行变换,推导出能源地铁车站板式热交换构件实际瞬态传热问题的理论解;最后,分别用理论解和数值解对某具体工况进行了计算,理论解和数值解得到的两条曲线基本重合,可见,该理论解推导正确。     

特大跨度连拱隧道施工工序的关键块体理论优化分析

 基于概率统计方法以不同的节理采集区域为单位,对特大跨度双向八车道金鸡山连拱隧道中导洞施工中出露的岩体节理进行精细化采集与描述,在此基础上,利用关键块体理论分析隧道正洞施工过程中可能产生的最危险关键块体。对比分析不同开挖与锚喷支护顺序对关键块体安全系数的影响,对隧道施工工序进行优化分析。结果表明：在金鸡山隧道正洞施工过程中,隧道侧壁产生的块体基本能够自稳,而隧道顶部则可能产生体积较大的关键块体;采用双侧壁导坑法施工时,优先开挖支护单个洞室的右侧导坑则能够减小施工过程产生关键块体的数目与体积。研究结果为特大跨度双向八车道金鸡山连拱隧道的安全施工提供指导。     

考虑混凝土早期性能的隧道施工进度确定方法

本文建立了按喷射混凝土早期性能确定隧道合理施工进度的研究方法,依托高原铁路通麦隧道,研究了微台阶开挖的V级围岩大断面隧道中不同施工进度安排的合理性,施工进度为2.5 m/d时初期支护不安全;施工进度为0.5 m/d时,初期支护安全但进度太慢会影响工期;施工进度为1.0 m/d时,需要通过适当提高喷射混凝土8 h龄期的抗压强度,或适当增加上台阶的喷射混凝土厚度,以及在上下台阶的分界处采取局部加强措施,在此前提下通麦隧道微台阶开挖在V级围岩段施工进度定为1.0 m/d是可行的。研究还发现:在V级围岩中,控制施工进度的是8 h龄期的喷射混凝土抗压强度,因此,只要通过调整混凝土配比以增加其8 h龄期早期性能,就可以加快施工进度。