基于模糊理论大跨浅埋公路隧道施工风险评估

鉴于大跨浅埋公路隧道施工风险评估的模糊属性,采用模糊数学方法定量化处理施工风险估计中的定性问题。建立了茅山隧道施工风险多层次模糊综合评价数学模型,运用模糊理论对专家给出的茅山隧道施工各项风险因素的概率等级和损失等级隶属度进行统计分析,得到了各因素的概率及损失估计结果。基于R=P×C模型考虑了风险因素发生概率及损失对风险评估的影响,得到各风险因素、基本风险事件的风险等级,确定茅山隧道施工的安全风险、环境影响风险及整体风险等级为四级,应采取有效的风险控制措施应对。研究表明,模糊理论解决了风险评估中的模糊性及量化问题,可作为评估大跨浅埋公路隧道施工阶段风险的有效模型。     

数字地下空间与工程数据标记语言的研究

XML作为新一代的Web语言,具有强大的Web应用潜力。在GIS领域,地理标记语言GML作为XML在地理信息领域的应用,提供了对地理信息规范化、结构化的描述方法;GML是数据转换以及空间数据互操作的有效工具,GML的成功证明了XML在地下空间与工程数字化中的关键性地位。数字地下空间与工程(DUSE)不仅描述三维空间对象,而且表达工程的丰富语义,因此有必要在GML的成功经验之上,组织DUSE的数字化标记语言。文章论述了基于XML的特点组织标记语言并讨论其应用领域,示例证明基于XML描述数字地下空间与工程逻辑数据模型是可行的、高效的。该方法同时为工程领域信息标准化、资源共享和Web服务部署提供一定的参考。     

深埋隧道软弱围岩渐进性破坏及其锚固效应试验与模拟

针对软弱岩体中隧道开挖过程中出现的塌方破坏问题,通过室内地质力学模型试验和数值模拟,对有、无锚杆支护情况下围岩的渐进性破坏过程、岩体地表变形以及岩体内部的应力变化规律进行了对比分析,所得结论如下所述:①隧道开挖使得上覆岩层荷载向隧洞左、右两侧转移,拱腰以下岩体往往率先剪切破坏,锁脚锚杆可有效制止岩体初始剪切破坏;②围岩破坏自洞周逐渐向岩体深部发展,沿与水平面夹角为45°+φ/2的方向产生两个滑动面,并在洞顶形成一自然平衡拱,锚杆支护可有效减小岩体塌落范围;③锚杆的存在大大改善了围岩的应力状态,不仅提高了拱腰岩体剪切起裂荷载值,而且还使得拱顶岩体在破坏前可承担更大的上覆荷载;④塌落区内的岩体切向应力呈"跌落式"下降,此特征可用于判断岩体塌落范围及为隧道塌方预警服务。     

高海拔隧道全尺寸火灾烟气及温度场特征试验研究

通过对海拔为4100m的高海拔隧道进行全尺寸火灾试验,揭示高海拔隧道火灾烟气下沉及温度场变化特征。试验采用三种不同尺寸火源(0.8m2、1.0m2、2.0m2),对隧道火灾烟气蔓延特征、火区最高温度、隧道拱顶纵向温度分布进行研究。试验研究结果表明：隧道火灾试验初期及燃烧稳定阶段,火源附近隧道上层烟气与下层冷空气分界明显,火灾后期烟气下沉严重;较小风速有利于高海拔隧道小规模火灾烟气逆流层纵向和垂向蔓延的控制。隧道火灾温度场研究表明：隧道火灾温升速率随火源热释放率增大而增加;火源附近20m范围内温度衰减速率较快,远火源区域隧道拱顶纵向温度衰减较慢,趋于平缓;通过对火源上方拱顶烟气温度分析,发现隧道火灾探测采用差温报警模式较定温报警模式更加有效,并得出10℃/min的温升速率可基本满足高海拔隧道小规模火灾的初期报警;隧道拱顶纵向温度分布规律导致火源远场烟气下沉严重而近火源区域烟气层化较好的特征。高海拔隧道火灾温度分布特性试验研究,可为高海拔隧道火灾动力特性研究提供依据,为高海拔隧道人员疏散逃生提供指导及建议。     

盾构管片纤维混凝土高温后抗压性能研究

本文对盾构法隧道管片有应用前景的纤维混凝土的高温后抗压性能进行了试验研究,分析了分别掺入钢纤维和聚丙烯纤维的C50混凝土高温后残余抗压强度的劣化规律,探讨了纤维、温升速率、冷却方式对混凝土高温后性能的影响机理,分析了纤维混凝土的受压应力-应变关系.研究结果表明:经历温度越高,纤维混凝土强度损失越大;纤维种类、温升速率、冷却方式均可影响混凝土的高温后抗压性能;给出基于试验结果的C50纤维混凝土高温后受压应力-应变曲线拟合方程.     

复杂地层条件下管片设计与计算方法研究

隧道衬砌结构设计模型随着国际技术合作和交流的增加而趋于一致 ,但各国对衬砌结构计算理论的研究从来没有停止过 ,提出了越来越多的计算模型。针对盾构隧道施工过程中的施工步骤、管片与土层接触面并结合盾构施工的特点 ,利用应力释放系数的概念 ,建立了模拟盾构隧道衬砌施工全过程的有限元分析方法 ,进行了有限元模拟分析。对隧道衬砌的优化设计提供参考。     

基于水平集坐标的二维压剪节理动态扩展过程无网格法模拟研究

 发展能有效模拟岩体节理拉压破坏动态扩展过程的无网格模拟方法,构造岩体节理张开和闭合接触摩擦行为的无网格法近似函数,采用水平集坐标描述和捕捉节理在扩展过程中的几何信息。当节理张开时,引入断裂线,并采用衍射准则引入位移跳跃项。当节理闭合时,提出类似于Goodman接触摩擦单元的无网格近似函数构造方法,考虑节理面上、下两侧的相对滑动和法向接触。与Goodman单元或以往的无网格模拟不同,本文的接触方法基于材料点而非结点,并与水平集坐标更新算法结合,在处理节理模型生成和动态扩展后的模型更新上更灵活、简便,且具有通用性。通过测试拉剪、压剪破坏单节理和雁行节理的静态和动态破坏扩展过程的算例,验证了本文方法的正确性和有效性。     

基于Kriging方法的煤层厚度估计及三维煤层建模

基于确定性的钻孔数据,研究了煤层厚度在空间上的变异特性;基于知识推理型的煤层底板等高线数据,利用条带算法构建煤层底板在空间上的不规则三角网格（TIN）;通过克里金插值技术可以获取TIN中各点的厚度信息,该厚度具有不确定性的特征.对煤层底板TIN在厚度方向上依次映射一个相应的厚度,取得煤层顶板的TIN模型.在顶板TIN和底板TIN之间建立三角单元的拓扑对应关系,最终生成煤层的三维实体地质模型.     

不同火灾升温曲线下隧道内温度场分布规律研究

基于升温曲线确定隧道火灾场景的描述方法,可以用隧道标准火灾曲线或基准曲线对火灾情况进行描述。确定火灾情况下隧道温度计算方法,结合衬砌材料在高温时的热工参数,根据有限单元法计算了隧道衬砌在5种标准火灾曲线和三种不同最高温度的基准曲线下的温度分布,给出了火灾高温下衬砌结构内部的温度场分布情况,总结出影响隧道衬砌结构温度分布的最主要因素为火灾的最高温度和持续时间;并给出了典型HC曲线下隧道衬砌内部的温度场拟合公式,为后续的衬砌结构热力耦合分析提供了依据。     

深基坑工程动态施工反演分析与变形预报

提出了动态施工反演分析的思想，即在常规的反分析过程中引入逐步开挖和逐道支撑的动态施工因素，以求仿真模拟工程实际情况，进而为相继施工阶段的变形预报提供可靠保证。文中基于任意施工阶段间围护墙体变形与内支撑梁轴力的增量测值和施工ＦＥＭ优化反演分析法，反推了各土层的弹性模量系数，给出了作用在墙体两侧的土压力分布，并预报各相继施工阶段的墙体和土体变形、内力及内支撑梁轴力。