城市地下空间信息化研究综述

地下空间建设面临着向深部发展、深部与浅部一体化设计、人文环境等新问题。因此,建立完备准确地建设地下空间信息对于规划、设计、施工等人类工程活动是至关重要的。文章在论述地下空间信息化建设的国内外研究现状和必要性基础上,给出地下空间信息研究范围的同时,讨论了地层数字化、地下管线信息化、地铁信息化和其它地下构筑物的信息化建设的含义和具体研究内容,对土木工程中逐步实现信息化建设有一定指导意义。     

上海地下空间开发利用推进机制研究

上海建设成国际一流的生态型、园林城市要求加快开发利用地下空间。而目前上海地下空间开发利用在规划、管理、法规、规模等方面已不适应城市发展的实际需求。为此需采取各种措施推进上海城市地下空间的开发利用，其中科学的规划是指导，健全的法规是保障，管理体制建设是关键，而拓宽地下空间开发利用的投资渠道，建立多元化的投资模式，是保证地下空间开发利用的重要因素之一。管理体制方面由上海市建设与管理委员会统一负责上海市的地下空间开发利用管理、上海市城市规划管理局负责城市地下空间开发利用规划编制与审批具有较好的适应性，应在统一管理的前提下，进一步拓展其功能。地下空间规划方面，必须编制城市地下空间开发利用规划，重点解决地下空间开发利用的功能、形态(平面与竖向)等方面的问题。规划范围应以内环线以内的上海中心城区为重点，并应兼顾内外环之间的主城区。功能规划的原则为“交通设施为先导；基础设施为重点”。规划形态以道路地下空间为主体进行分层规划，进而形成城市完善的地下基础设施网络体系，并对城市节点地区的地下空间进行科学规划。法规体系建设目标为建立地下空间开发利用的投资市场机制，加强地下工程建设的行政管理，建立健全规划设计技术规程。     

管片衬砌梁–弹簧广义模型及接头转动非线性模拟

梁–弹簧模型法在盾构管片衬砌设计计算中逐渐得到广泛应用,但现有的梁–弹簧模型无法模拟盾构衬砌管片接头的不连续变形及接头转动刚度的非线性特性。基于此,开展了梁–弹簧模型在衬砌设计中的适用性及非线性接头转动刚度在梁–弹簧模型中的应用研究。研究表明:根据对相邻管片在接头位置结点位移处理的不同,可将梁–弹簧模型分为梁–弹簧连续模型和梁–弹簧不连续模型,后者又称为梁–接头模型,可准确分析盾构管片衬砌的内力及变形。采用梁–弹簧不连续模型求解衬砌内力及变形时:对于线性接头转动刚度模型,可基于卡氏第二定理求解;对于多段线性模型,可基于卡氏第一定理或克–恩定理求解;对于非线性模型,可采用增量–迭代法数值求解。     

大口径急曲线钢筋混凝土顶管施工技术

通过理论与实践的紧密结合,给出了可供大口径急曲线顶管设计与施工所采用的参数、工艺方法和设备等,具有很大的可操作性。     

考虑尾隙的盾构隧道土压力离散元数值分析

采用改进的离散元商业软件PFC2D对砂土层中管片周围的土压力进行了大量的数值模拟,重点研究了埋深、尾隙等因素对管片周围土压力分布的影响。研究结果表明:尾隙存在时,隧道顶部的土体产生了不均匀沉降,导致压力拱效应的产生;隧道顶部至地表出现转动加剧区域;应力路径变化过程表明,隧道周围土体经历了先卸载后加载的变化过程;在应变路径变化曲线上可将管片周围土体的变形划分为三个变化阶段。     

盾构隧道预应力管片接头的模型试验研究

盾构隧道普通混凝土管片接头的抗弯刚度主要是通过现场试验确定,目前尚无现成的公式或者图表可遵循,对于预应力管片这一新型的结构型式则更有必要对其接头的正负转角刚度,为此进行了弯曲的预应力管片接头试验.文章介绍了模型试验的设计及试验过程,通过试验数据分析了影响预应力管片接头刚度的各项因素,如施加预应力的大小、偏心距等,并得出了计算其刚度的经验公式.     

火灾下盾构隧道纵缝完全热力耦合模型及特性分析

为研究火灾下盾构隧道纵缝的受力性能，通过理论分析和数值方法建立火灾高温热流侵入情况下纵缝的完全热力耦合模型。利用火灾试验验证模型的有效性，然后基于此模型从温度、变形和内力角度对火灾下不同变形状态和初始荷载等级下接缝的力学特性进行数值分析。结果表明：当接缝初始内侧张开时，接缝结构变形发展较快，随着热流也不断侵入接缝，使得接缝附近混凝土及螺栓温度显著升高。初始负荷度越大，接缝结构变形发展越充分，接缝跨中位移和内侧张开增量变化量越大。由于在升温阶段接缝内侧张开持续发展，升温阶段的热流侵入深部也随初始变形的增加而提前，接缝的耐火时间呈现非线性加速下降。在盾构隧道的防火设计中应加强对纵缝的保护，防止纵缝在火灾下受到高温的持续侵袭。     

大断面异形盾构同步注浆两阶段复合扩散机制及压力时空分布模式

异形盾构在隧道断面形式多样化发展的情势下越来越多地出现在地铁建设中，因其自身几何形状特性所对应的非常规盾尾间隙和复杂的浆液流动路径让注浆施工控制较为困难，长时间的拼装过程亦使得浆液压力重分布更难明晰。在分析盾构同步注浆充填运动特征和渗透扩散机理的基础上，通过考虑浆液的非预定填充轨迹、黏度时变性以及驱替/渗滤效应，建立更加符合实际情况的浆液填充与渗透复合扩散模型，推导浆液压力和时空扩散距离的理论计算式。由此统一注浆过程中浆液的填充扩散与渗透扩散两阶段，整合浆液压力的传递和消散过程，依托类矩形盾构工程实例获得压力沿管片的3D时空分布规律。研究表明：浆压的传递与消散对管片总的及单位面积受力均有显著影响，填充扩散的计算结果呈上小下大，重力主导的趋势，竖向梯度约为16kPa/m,压力曲线更加饱满，压力槽现象不太明显；该地层和参数条件下的渗透消散计算结果呈非线性变化特征，前期较快后期较慢，达到稳定时间更短，不透水层的形成使得最终浆压与静水压力的差值达到初始渗透压差的46%左右。文中提出的两阶段注浆扩散模型与现场实测结果更加接近，浆液压力分布的局部趋势、波动特征及消散规律与传统方法计算出的结果有显著...     

顶部开口自然通风隧道火灾竖井排烟效率研究

通过数值计算方法,研究了顶部开口自然通风隧道竖井的排烟效率。考虑了火源热释放速率、竖井高度、长度和宽度及竖井位置的影响,并与竖井排烟效率计算模型进行对比。研究结果发现：竖井的排烟效率随竖井高度的增加而略微增大;竖井的排烟效率基本不随火源热释放速率的变化而变化;随着竖井长度和宽度地增加,排烟效率大幅增加;此外,当竖井位于顶棚中央时,排烟效率较位于顶棚一侧的排烟效率高,且烟气控制效果好。此外,竖井排烟效率模型可以较好地预测不同竖井尺寸和位置的排烟效率。     

盾构隧道微扰动施工控制技术体系及其应用

为控制盾构隧道施工对周边建（构）筑物（群）的扰动影响,确保施工沿线的建（构）筑物（群）处于良好的服务状态,建立了盾构隧道的微扰动施工控制技术体系,该技术体系由施工前的查勘预测与抉择、施工过程中的监控量测与反馈控制和施工结束后的长期预测与控制三部分构成。施工前的查勘预测与抉择是基础,包括周边环境与场地的查勘、微扰动指标的制定、辅助保护措施的抉择及施工前的扰动预测等内容;施工过程中的监控量测与反馈控制是核心,由监控量测和动态反馈控制构成;施工结束后的长期预测与控制是延伸,是验证施工扰动程度和控制施工工后沉降的关键,在流变现象严重的地区尤为重要。微扰动施工控制技术体系在上海轨道交通11号线下穿越重要历史建筑物工程和10号线下穿越机场跑道工程中的成功应用,表明了该技术体系的正确性和重要性,为今后盾构隧道下穿越工程的施工控制提供了借鉴和参考。