低温岩体裂隙中水分迁移机理试验研究

含有冰夹层的节理及裂隙广泛存在于寒冷潮湿地区的基岩中,这些冰夹层的存在一方面会改变地形地貌,另一方面会对工程建设造成潜在的安全隐患。要探究含冰节理及裂隙的成因,最关键的问题之一为包含冰水相变的岩体裂隙中的水分迁移机理。本文采用类岩石材料为研究对象,在其中预制裂隙以模拟垂直节理岩体。试样底部具有补水条件,同时利用控温板对顶部进行降温,以此来模拟低温岩体中垂直开放裂隙中的水分迁移情况。试验结果证实:岩体裂隙中的确发生了水分迁移,迁移形态可分为气态与液态,且两种状态的迁移水量相当,同时利用毛细理论对液态迁移进行了分析,证实了在迁移过程中温度梯度间接起到了驱动力的作用。这些研究成果可以帮助明晰裂隙中的冰水相变过程,最终可用于构建低温下多场耦合理论,为寒区工程的修建、运营及维护提供依据,并可进一步了解寒区地形地貌的形成过程。     

城市地下空间工程专业学科竞赛建设的探索与思考

全国大学生学科竞赛是激发学生学习兴趣、培养学生创新思维、锻炼学生团队协作、提高学生综合素质及增加高校间学生交流的重要手段。城市地下空间工程专业于2002年由中南大学首先开办,是一个相对较新的专业,城市地下空间工程专业对应的学科竞赛举办时间也较短,目前仅举行了4届,虽然随着举办届数增加,参赛高校越来越多,但多数高校还没有形成系统的学科竞赛建设模式。为了充分发挥学科竞赛在人才培养中的作用,提高本科生学科竞赛水平,以西安建筑科技大学城市地下空间工程专业为例,分析了其学科竞赛的现状,提出依托省重点实验室建立统一管理系统,分析了学科竞赛的建设思路,最后讨论了学科竞赛对教学改革及人才培养的重要意义,以此为契机提高学生参赛水平,提升学科竞赛的影响力,充分发挥学科竞赛在人才培养方面的意义,为学科建设提供有力支撑。     

复杂地质中城门洞型隧洞围岩稳定性快速分析与设计方法

 着眼于当前地下洞室发展现状,针对信息施工的关键难题--信息反馈难以满足时效性要求,提出了基于围岩各主要影响因素数值试验结果量化规律的洞室围岩应力场快速分析的思路与方法。应用系统数值试验概化出影响地下洞室应力场和变形场的八个主要因素(无断层时),以数值试验所得结果为主样本群、以工程实测资料和专家经验为边界样本群基于神经网络技术构建无断层条件地下洞室快速分析系统。在此基础上,通过采用课题组提出的“断层对变形影响系数”的概念显著削减含断层地下洞室数值试验方案,分别构建了单/双断层地下洞室快速分析系统。综合以上三个系统和开发的快速反演和稳定性评价模块,基于VB和FORTRAN混合编程技术构建了隧道快速智能化分析评价系统。经多个实际工程验证显示出较好的可靠性和现场快速分析与评价的适用性。     

库尉输水工程富水土质洞段的流固耦合分析

库尉输水隧洞前段位于库鲁克山北侧倾斜砾质平原区,地下水位埋深较浅(最浅处仅为1.4 m),且远高于设计洞顶,给设计和施工带来了巨大的困难和挑战。在深入分析水文地质条件的基础上,采用大型有限差分软件FLAC3D对3个典型断面进行了流固耦合分析。研究表明,地下水对隧洞受力及变形特性影响显著,耦合条件下低液限粉土洞段拱顶变形约为不考虑渗流影响时的5.6倍,且与实测值更为接近;不同围岩类型和水文地质条件下各洞段的变形差异较大,耦合条件下低液限粉土洞段的拱顶变形为90 mm、而粉土夹砂和粉细砂夹砾石洞段的变形分别为36 mm和26 mm;耦合条件下各典型断面支护结构受力均超过了素喷混凝土的设计抗拉强度(1.1 MPa),需尽快施做二次衬砌。以上研究成果可为本工程及类似工程的设计与施工提供参考。     

校企合作培养城市地下空间工程专业人才的探索与实践

城市地下空间工程是一门理论与实践密切结合的新兴学科,目前各高校人才培养仍处于初期探索阶段,与企业需求脱节。西安建筑科技大学城市地下空间工程专业通过校企联合设立研究所、实验室、实践基地和网络平台等措施,利用高校教学资源和企业工程项目建立人才孵化池,充分发挥高校和企业各自的优势,从高校人才培养和企业发展需求出发,提出校企合作培养模式,学生可进入实践基地提高工程实践能力,企业员工可通过网络平台补充理论知识,实现学校和企业人才培养双赢的目的。文章分别从高校和企业角度分析了校企合作培养模式的可行性,结果表明,校企合作培养模式对高校教学改革和企业长期发展均具有重要意义。     

基于“黄土 ＋”视角下的城市地下空间工程专业毕业设计教学改革初探

鉴于城市地下空间工程专业毕业生就业的方向涵盖了市政基础设施建设、交通基础设施建设 以及地下人防工程、能源矿建工程等行业和领域，且本专业所涉及的专业知识点多、应用范围广、行业特 色显著，结合黄土地区独有的工程地质、水文地质条件等具体岩土工程背景，以及现行工程设计施工体 系的逐步拓展和重大工程项目的推进，使得就业单位对毕业生综合素养的要求逐步变高。随着黄土地 区城市地下空间的进一步建设和发展的需要，具体工程问题所面临的专业挑战也越来越复杂。本文在 分析总结城市地下空间工程专业特点和地域特色的基础上，建议在传统工程设计类和施工管理类毕业 论文基础上，进一步结合黄土这一特色鲜明的特殊地质条件，通过对选题立项、开题答辩、过程管控和答 辩环节进行梳理和重建，从而培养出熟悉掌握勘查设计、施工管理和具有良好科学研究素养的毕业生。 经过近几年的实践，本专业人才培养的质量显著提高。     

饱和冻土水热力耦合模型解析及验证

在饱和冻土多孔多相介质理论构架的基础上,通过引入Clapeyron方程描述温度梯度对冻结区水分迁移影响,并结合寒区工程的实际特点,对数学耦合模型中的应力平衡方程、连续性方程、能量方程进行了适当的简化,从而建立了实用化的饱和冻土温度场、水分场、变形场耦合分析的数值模型。据此开发了能够反应各种外因（外载、温度）作用下土体多场耦合机制的有限元分析程序,利用研发的程序对经典试验进行了分析,初步验证了模型及分析程序的可行性与合理性,为模型的工程应用奠定了基础。     

围岩稳定性评判方法适用范围探讨

基于修正芬纳公式建立了围岩稳定性评判新方法,该方法基于轴对称模型建立径向位移解析表达式。轴对称的基本假定就是圆形洞室,静水压力和均匀初始应力场,各向同性和均匀围岩条件。通过系统分析轴对称假定条件的偏差范围对围岩稳定性判断方法的适用范围进行研究。基于经典的遵循莫尔-库仑屈服准则理想线弹塑性围岩中的洞室开挖问题,分析了各项异性和非均匀性的初始应力场及城门洞型洞室对洞壁变形的影响。研究结果对围岩稳定性评判方法的合理使用范围、精度与轴对称围岩条件提出了量化评价范围。     

陀兴水库扩建后土坝坝基防渗方案研究

陀兴水库建于二十世纪六七十年代,工程分为两期,目前正在进行二期改扩建工程(正常蓄水位由53.23 m抬升到60 m)。根据水库现状条件和工程地质勘探成果拟定了两套防渗方案,并从渗流稳定、坝坡抗滑稳定以及工程投资等方面开展了对比研究。研究表明无论从渗透稳定、抗滑稳定还是工程投资方面方案2均优于方案1。研究成果可为工程的设计和施工提供参考。     

软弱围岩隧洞位移和应力释放规律研究

软弱围岩强度低、自稳能力差,在隧洞施工中易引起不同程度的塌方,造成生命财产的损失。因此,研究及时支护情况下软岩隧洞围岩的位移和应力释放规律显得尤为重要。笔者采用三维数值方法系统研究了隧洞开挖过程中的位移变化规律,并结合二维数值分析方案研究了围岩应力释放系数随工作面推进的关系。研究表明:(1)埋深、洞径和洞型等对拱顶位移释放系数影响较小,而岩性对其影响显著;(2)拱顶位移释放随应力释放变化过程大致可分为3个阶段,且岩性越差达到相同位移释放率时所需的应力释放率也越大;(3)研究断面前后一倍洞径是围岩应力调整的主要阶段,且应力释放率随岩性的弱化而增强;(4)初期支护对岩性较差的隧洞效果更明显。