基于二次受力的隧道套拱加固损伤衬砌模型试验

松动荷载引起损伤衬砌失稳是不良地层隧道运营期间关键的科学问题.针对此问题,研制了双车道公路隧道带缝衬砌套拱加固模型试验加载装置,可对衬砌结构任意位置施加松动荷载,在损伤衬砌受力同时进行套拱加固,解决了衬砌加固二次受力的“瓶颈”问题;开展1∶10模型试验,研究了松动荷载作用下损伤衬砌套拱加固补强效果,对比变形特性、力学响应及破坏模式.结果表明:衬砌结构刚度随荷载增加而退化,套拱加固有效修复受损衬砌,整体结构刚度明显增大,损伤严重衬砌经套拱加固后承载力仍可提高1倍;原衬砌结构破坏位置为拱顶、拱肩和边墙;套拱加固带缝衬砌构件关键控制截面为拱顶和墙脚,拱顶易发生大偏心压弯破坏,建议加强拱顶纵向配筋,提高抗拉承载力;墙脚出现斜裂缝,属于压剪破坏,应增设墙脚箍筋,以提高抗剪承载力.     

基于宽频等值电路的配电变压器局部放电电气定位研究

当配电变压器中发生局部放电时,脉冲电流信号会沿着绕组传播,检测低压绕组中性点接地处脉冲电流即可实现配电变压器局部放电检测。以往的配电变压器局部放电检测及评价方法无法判断放电位置与放电类型,难以准确评估配电变压器绝缘状态。建立了配电变压器宽频等值电路模型,研究了不同位置、不同类型局部放电脉冲电流信号在配电变压器绕组中的传播规律,提出了小波-经验模态联合去噪算法过滤现场检测中的噪声信号。通过计算脉冲电流信号的能量值以及三相波形相似系数实现了配电变压器局部放电的电气定位,以对多组不同噪声水平的信号进行验证,均可实现准确定位,验证了去噪算法和定位方法的有效性。     

盾构超近距离穿越大型立交桩基群影响研究

针对砂卵石地层中盾构隧道超近距离穿越大型立交桩基群工程特点,为确定设计方案的可行性、保证盾构施工中的桥梁安全,采用FLAC3D三维快速拉格朗日差分方法分析软件对盾构穿越桩基群进行了数值模拟,分别对桩基群加固前后的沉降和应力等进行了分析,并通过理论计算分析了盾构隧道塌落拱高度范围内土体松弛对桩基产生负摩阻力的影响,验算了桩基承载力,为满足桩基沉降变形和承载力要求,提出了注浆加固的处理措施,相应地给出了注浆的加固范围,并制定了施工应急预案。计算结果表明:桩基群经过土体加固后,可有效地减小盾构掘进造成的地层损失,立交桥的沉降、桩基承载力及结构应力均满足安全要求。     

西北地区人工湿地处理效果影响因素试验研究

针对北方地区冬季气候寒冷的特点,在对基质材料、填料深度、填料结构、布集水系统和水位调整、导淤方式进行优化创新的基础上,建造了垂直潜流人工湿地中试模型;并采取了预处理与人工湿地组合工艺调节各季节运行效果;经过两年多的连续运行试验,研究了模型湿地运行的工艺条件(深度、水力负荷、污染负荷)。为寒冷地区人工湿地的设计、运行管理提供了可供参考的经验和数据。     

某水库试验段区域地下水位动态特征与影响因素

研究某水库蓄水对区域地下水动态的影响,以期为水库后期建设以及区域水资源管理提供相关科学依据。通过建立水库试验段气象-地下水监测系统,运用M-K趋势分析法分析研究区地下水位动态特征,选用变异系数法分析地下水位的时空间变异特征,采用灰色关联度法揭示其主导影响因子。结果表明:水库试验段地下水位整体表现为上升趋势且具有明显的丰枯特征,升幅约为0.5～2.0m/a;试验段渗漏量与地下水位变化呈负相关关系,渗漏对地下水位的影响存在一定空间差异,即对东部地下水位的影响大于西部;西部地下水位的主导影响因子为降雨量,东部地下水位的主导影响因子为渗漏量和降雨量。     

高阻尼设计反应谱阻尼修正系数的评估

针对目前提出的多种阻尼修正系数计算公式,选取了120条II类场地强震记录建立了10%、20%、30%三种不同阻尼比的高阻尼反应谱,通过比较精确谱和近似谱对5种典型计算公式的适用性进行分析。鉴于位移谱和加速度谱之间的转换是建立在拟谱关系上,且这种关系仅在结构阻尼较小以及忽略正余弦差异时才成立,因此对适用于建立高阻尼加速度谱和位移谱的阻尼修正系数计算公式分别进行了评价。通过分析可知,对II类场地而言,LinChang和中国建筑抗震设计规范建议的阻尼修正系数计算公式分别在估计高阻尼位移谱和加速度谱时有较好的适用性。     

高铁路基下长短桩处理的湿陷性黄土地基沉降分析

以某高速铁路客运专线湿陷性黄土路基试验工程为依托,进行了沉降变形观测和路基沉降预测,研究了高速铁路技术条件下长短桩复合地基的沉降变形特性和沉降控制效果。结果表明,地基压缩沉降是路堤沉降的主要组成部分,地基的沉降主要体现在地基处理深度以下的下卧土层的沉降上。采用双曲线法、三点法和Asaoka法曲线拟合法预测路堤的最终沉降量是合理的,剩余沉降量满足铺设无砟轨道对路基工后沉降的控制要求,采用CFG桩+柱锤冲扩桩的长短桩复合地基是一种合理、有效的沉降控制方法。     

砂质黄土地层中既有隧道上方挖方离心模型试验研究

以既有隧道上方挖方工程为背景,运用离心模型试验方法,研究了砂质黄土地层中既有隧道衬砌围岩压力在上方挖方时的变化规律:提出根据衬砌和围岩是否按刚度分配荷载划分深浅埋、以及是否存在挟持力划分浅埋与超浅埋的标准,得到了1.25D~1.75D(D为既有隧道跨度)为深埋和浅埋的分界埋深范围,0.75D~1.25D为浅埋和超浅埋的分界埋深范围;同时发现既有隧道衬砌刚度越大,承载拱范围越小,即刚性支护承载拱边界为1.5D,柔性支护承载拱边界为1.8D;并提出基于衬砌围岩压力相对比例的近接影响分区控制标准,得到刚性支护的强影响区、弱影响区和无影响区分界埋深分别为1.5D,2D,柔性支护的强影响区、弱影响区和无影响区分界埋深分别为1.5D,2.5D;对比0.5D和0.3D挖方步距,发现步距会造成挖方过程中围岩应力路径的差异,施工时宜选用0.3D或更小的挖方步距。试验揭露了砂质黄土地层中既有隧道受上方挖方影响的普遍规律,成果可为类似工程提供借鉴和指导。     

兰州某地铁车站深基坑监测与数值模拟分析

依托兰州市地铁某车站基坑工程,对基坑施工过程中的桩顶水平和竖向位移、地表沉降、钢支撑轴力及地下水位进行了监测,并对监测数据进行了系统分析。监测结果分析表明,桩顶水平位移随着基坑的开挖由小变大逐渐趋于平稳,桩顶竖向位移随着开挖深度的增加而逐渐增加,在开挖的过程中钢支撑的轴力趋于稳定。最后借助有限元软对基坑开挖进行了数值模拟,并将模拟结果与监测结果进行了对比分析,结果表明,数值模拟和监测结果变化规律基本一致,证明了钻孔灌注桩联合钢管内支撑结构安全可行,保证和维护了基坑的稳定,为类似基坑的施工提供了有效可靠的参考资料。     

热力盾构隧道先盾后井施工衬砌接头变形机理与控制

先盾后井是热力盾构隧道建设中一种高效经济的施工工法。结合中国首例大断面热力盾构隧道工程,基于纵向等效连续化模型和弹性地基梁理论,对施工过程中衬砌接头受力特征和变形机理进行了分析,并提出控制措施;然后建立了衬砌接头全断面接触面单元数值模型,对控制效果进行分析和评价;最后通过现场监测,得到了不同施工阶段管片纵向轴力及接缝变形规律。研究结果表明:先盾后井工法施工中,衬砌接头变形分为两个阶段:基坑开挖及管片拆除,其中管片拆除为接头变形的主因,基坑施工中,基底卸荷产生的负弯矩作用于隧道上,导致邻近竖井管片底部轴力减小、环缝张开,拆除基坑内管片时,作用于端头管片的残余盾构推力和螺栓预紧力消失,导致管片纵向轴力进一步衰减,环缝二次张开;根据现场监测结果,提出的对邻近竖井的管片纵向拉紧并复紧连接螺栓,进行混凝土铺底及衬砌背后二次注浆的控制措施能够有效控制轴力损失,减小接头变形,施工中环向接缝最大张开量3.51 mm,满足隧道防水要求;采用全断面接触面单元建立的数值模型可以较为精确地模拟施工中管片接头力学行为,其结果可作为控制效果评价参考依据。