富水砂层中深埋隧道施工防排水技术

地下工程的防排水一直是困扰地下工程界的技术难题,综合运用"防、截、堵、排"是目前广泛采用的技术措施。针对富水砂层中的深埋隧道,基于达西渗流理论,结合孔隙率与地层渗透系数对应关系,提出从注浆选材提高帷幕止水效果,以及通过在隧道内布设降水井实现降排水目的。最后,结合北京在建地铁8号线隧道左线施工项目,通过利用上导洞临时仰拱布设降水井,改良注浆材料以改变地层内渗流场的边界条件,从而实现控制地下水朝向工作面的渗透涌水量,降低地下水对隧道施工的不利影响。     

Ⅱ级老顶采场上覆岩层运动的离散元模拟

本文结合一个具体的Ⅱ级老顶回采工作面的地质和开采条件,用离散元法对该工作面的岩层运动进行了模拟和分析,提出传力的拱的概念。     

CFG桩复合地基沉降计算方法的分析

结合实际工程,对变形模量法与桩土应力比法在计算CFG桩沉降时产生误差的原因进行了分析,从计算公式相关的因素出发,试图提出了沉降计算公式修正公式,为完善CFG桩的沉降计算提供了依据。     

基于微观图像处理技术的土体三轴试验颗粒流模型

以扫描电子显微镜拍摄获取的粉土图片为研究对象,把数字图像处理技术引入土体的细观结构观察和定量分析中,求解土颗粒孔隙度、颗粒粒径及颗粒形状等微观颗粒组成参数,为建立颗粒流离散元细观模型提供物理参数。在此基础上,对土样的三轴试验进行模拟,并研究细观力学参数(包括:摩擦系数、平行连接强度及刚度比)对宏观性质的影响。研究表明:通过颗粒簇模型和颗粒排斥法可以实现土体微观颗粒形状和粒径组成模拟。所建立的颗粒流模型能够很好地拟合土体的应力-应变关系和模拟试验中的剪缩-剪胀现象;摩擦系数、平行连接强度和刚度比对土体的初始模量和残余强度的影响规律有所不同;通过监测孔隙率的变化,可以反映土体剪切带发展的过程。     

考虑主应力偏转和土拱效应的干砂盾构隧道掌子面极限支护力计算方法研究

深埋干砂盾构隧道在施工过程中存在显著的土拱效应,如何确定考虑土拱效应的隧道掌子面极限支护力至关重要。基于极限平衡法和楔形体理论,提出了一种多层抛物线承载拱模型。根据隧道不同埋深下掌子面失稳破坏的特征和土拱类别,将隧道状态划分为浅埋隧道、过渡隧道和深埋隧道。考虑多层抛物线承载拱区域主应力偏转角和侧向土压力系数的连续性,并假定抛物线承载拱为满足合理拱轴线三铰拱结构,推导了过渡区和深埋区多层抛物线承载拱荷载传递的计算公式,进而通过极限平衡法计算得到掌子面极限支护力。将本模型计算结果与已有理论模型、模型试验和数值结果进行对比,验证了本模型计算得到的掌子面极限支护力和失稳破坏区的合理性。最后,通过参数分析讨论了土体内摩擦角对隧道浅埋和深埋分界线以及极限支护力的影响。该研究成果可为深埋干砂盾构隧道极限支护力的预测提供理论依据。     

大跨斜撑无柱地铁车站结构地震响应分析

为研究大跨斜撑无柱地铁车站地震响应特性,基于三维静-动力耦合非线性有限元模型,分析在不同地震动作用方向下的地震响应规律,揭示结构地震损伤演化过程。分析表明:设防地震和罕遇地震作用下车站结构的最大层间位移角分别为1/1 352和1/602,满足规范要求;地震作用对斜撑轴力、侧墙端部剪力和底板跨中弯矩的放大作用显著;随输入地震动强度的增加车站顶板加速度放大系数依次减小,竖向地震动对相对竖向位移的影响不可忽视;斜撑两端、墙板交界处和开窗周围区域是结构的抗震薄弱部位;强震作用下,车站结构塑形损伤积累且地震动空间效应显著,宜按空间问题进行抗震分析。研究成果可为类似结构的抗震设计与分析提供参考。     

地震作用下层状土中地铁车站变形规律研究

采用FLAC有限差分软件,通过简化模型和土层,在输入唐山地震-北京旅馆测点南北向地震动时程情况下,研究了层状土中地铁车站变形规律;同时,将变形计算结果输入到地下结构的SAP模型,计算了结构的内力。以北京地铁16号线某车站为例,进行了地震响应数值模拟分析,研究表明:均匀土层中结构侧墙变形大于双层(上软下硬)土中侧墙变形;且不同土层中结构侧墙变形曲线斜率明显不同;存在软硬土层交界面时,结构侧墙位移随交界面深度呈线性增加;软硬土层交界面位于结构底板以下,即当车站结构处于同一种地层时,结构侧墙位移随着距离软硬交界面距离的增加而减小。     

密排横向管幕理论分析研究

大直径管幕超前预支护对暗挖工程中的变形控制具有积极作用,管幕的布置形式可分为纵向与横向两种。以北京平安里地铁车站工程及其实测数据为基础,探索性地将带有锁扣的横向管幕简化为弹性薄板,继而对比分析了采用弹性薄板理论和连续梁理论的计算结果;最后,针对导洞开挖跨度、上覆土层厚度、钢管壁厚以及钢管内浆体弹性模量等参数进行了影响分析。结果表明:①无论是在变形趋势,还是在最终变形量上,弹性薄板理论的挠度计算结果都与实测数据吻合性较好,而简支梁与弹性地基梁理论仅最终变形量与实测结果较为吻合;②在相同荷载条件下,弹性薄板理论计算得到的最大弯矩值稍大于简支梁的计算结果,但两者相差不超过10%;③钢管壁厚和浆体弹性模量对管幕变形的影响较小,而开挖导洞跨度和上覆土层厚度对管幕变形与弯矩的影响较大。     

Stress variation of soil surrounding tunnel and grouting reinforcement effect based on stress release

With FLAC, a criteria of stress release ratio （SRR）, i.e., about 10% of the relative difference of the ground settlement before and after the supporting system is installed, is incorporated into stress release method （SRM）. At the same time, the Mohr-Coulomb Criterion is used to analyze stress changes around the tunnel induced by excavation. It shows that the surrounding soil around shallow tunnels can be partitioned by loosened zones （unloading zones） and plastic zones among which the shear stresses in the soil are less than 10 kPa below the M-C yield line. Both types of zones are separated. With the increasing of the SRR, the areas of plastic zones and loosen zones gradually increase. The surrounding soil is equally divided into 24 regions in order to study the influence of different grouting regions on the ground settlement. The reinforcing effect of grouting can be modeled by enhancement of the soil strength around the tunnel. By the approach of the SRM, numerical analysis indicates that, in the upper area （top of the surrounding soil about 210°）, the reinforcing effect gradually decreases as the reinforcing region moves from arch springing to the vault of the crown; when reinforcing regions lie in the upside of the surrounding soil, the influence on the ground settlement is generally greater than in the lower part; at the same time, with the increase of the SRR, the influential differences are more and more obvious.