隧道衬砌结构截面内力的影响因素分析

通过SAP软件对北京地铁呼家楼车站的几个断面进行结构计算,初步分析了影响隧道二衬内力的因素,得出了一些有益的结论。     

降雨诱发膨胀土边坡渐进破坏研究

膨胀变形是膨胀土边坡失稳破坏的重要因素之一,研究分析降雨诱发膨胀土边坡渐进破坏过程具有重要的实践意义。基于膨胀应变与基质吸力增量的线性关系,将膨胀性引入非饱和流固耦合模型当中,建立一种适用于膨胀土工程的非饱和渗流场–应力场–膨胀应变场多场耦合数值计算方法。结合应变软化模型,分析单次降雨诱发下膨胀土边坡入渗过程以及边坡渐进破坏全过程。结果表明,非饱和膨胀土边坡在单次降雨诱发后,坡体发生以坡脚为起始逐渐向坡顶扩展的破坏,具有明显的时间延后性、多层逐级后退式的特点。膨胀土的膨胀性、强度参数对坡体破坏形式具有显著的影响,膨胀土边坡破坏既保留了一般黏性土的共性也呈现出干缩湿胀的特殊性。     

航道疏浚对海底盾构隧道纵向稳定性的影响研究

对海底长距离、高水压、大直径盾构隧道纵向稳定性的特点和影响因素进行了分析,并通过工程实体对航道疏浚这一影响因子进行研究。结合航道疏浚的特点、工艺和工序,选取纵向长2.4km的大型模型,采用数值模拟方法分别研究了航道疏浚深度、疏浚工序及回淤厚度等因素对结构纵向变形、受力的影响程度,初步得到了航道疏浚深度对隧道结构稳定性的控制作用。同时,给出了疏浚深度与结构变形、受力的非线性关系,即航道疏浚深度超过7m后隧道纵向变形趋势明显;提出了疏浚控制深度的指标,疏浚规划方案宜进行优化。最后,探讨了盾构隧道结构和周边地层的加固方案,以保证结构稳定性。初步研究结果对于海底盾构隧道前期规划、设计有一定的参考价值,相关研究还需要进一步深化。     

激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强等显著优点，在航空航天、海洋工程等领域具有广阔的应用前景。然而，钛合金硬度低、耐磨性差，严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。激光熔覆技术具有生产效率高、热影响区窄、结合强度高、组织致密等优势，被广泛用于钛合金零部件表面改性和熔覆修复。高硬、高模量碳化钛的热物性参数与钛合金基材相近，常被选作激光熔覆钛基复合涂层的增强相，以提高其耐磨性。介绍了碳化钛的晶体结构、生长形态和性能特点。综述了碳化钛增强钛基激光熔覆材料体系以及工艺参数对熔覆层成形质量、宏观形貌和微观组织的影响。重点从碳化钛增强相的分布、数量、尺度以及相结构等方面，论述了碳化钛增强钛基激光熔覆层的组织特征，同时阐述了碳化钛强化机制，讨论了碳化钛增强钛基激光熔覆层组织特征与耐磨性能的内在关联性。最后提出了目前激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究中存在的问题与展望。     

圆形洞室围岩破坏模式模型试验研究

 为系统研究连续介质条件下隧道围岩的破坏模式和规律,采用模型试验,针对黏性材料和砂性材料2种典型地质材料进行研究。黏性材料由重晶石、石英砂和凡士林按一定配比组成,砂性材料考虑单一石英砂材料和石英砂与重晶石混合2种形式。利用压力盒、位移计、非接触监测系统等监测隧道开挖、加载过程中围岩应力和变形情况。对黏性材料而言,在逐级加载过程中表现出先洞室两侧剪切滑移,后拱顶塌落的二次破坏模式,通过位移和应力的监测可知,随着外部荷载的增大,洞室上方塑性区范围增加,而进入塑性状态后,围岩变形速率加快。对砂性材料而言,单一石英砂材料在开挖后围岩不具有自稳能力;而采用石英砂和重晶石混合后的材料,由于颗粒级配较好,材料具有一定的自锁能力,洞室开挖后可以保持稳定,随着逐级加载,洞室顶部首先出现二次抛物线型塌落拱,然后拱脚位置向洞室两侧移动,当其发展到水平中轴线处达到稳定,此时塌落拱滑裂面与普氏拱理论类似。模型试验揭示连续介质条件下隧道围岩的破坏模式,对隧道支护参数的确定具有重要意义。     

隧道初期支护结构受力特性及适用性研究

复合衬砌是目前隧道支护结构的基本形式,即由初期支护与模筑混凝土二次衬砌结构复合而成。按照新奥法原理进行设计和施工时,在围岩稳定性较差的条件下,初期支护通常采用由喷射混凝土与型钢钢架或格栅钢架及锚杆组成的组合结构,但在采用型钢钢架还是格栅钢架支护问题上一直存在不同的观点,其争论的焦点是对其支护结构性能及其适应性的认识,核心则是"支护-围岩"作用体系中支护结构的作用及其演化过程特点,而在不同围岩及工程尺度条件下其作用效果也有所不同。为此,该文首先通过型钢钢架和格栅钢架的室内性能试验,对两种支护结构的受力特性、破坏过程及演化特征、极限承载力及变形量等进行了系统的研究;然后通过有限元组合结构进一步分析了型钢钢架和格栅钢架的受力特性、极限承载力和变形特性;最后结合京沪高铁金牛山隧道现场试验,取得了两种支护类型下围岩荷载释放规律和压力分布特点,并分别给出了型钢钢架与格栅钢架的特点和最佳适用条件。该成果对于澄清支护作用机制以及隧道初期支护设计和施工具有重要的理论价值和指导作用。     

北京地区浅埋暗挖法下穿施工既有隧道变形特点及预测

 城市地下工程建设中,新建隧道近距离下穿施工对既有隧道造成的扰动不可避免。正确分析及可靠预计既有隧道变形成为目前地下工程建设的热点问题。在预测隧道开挖引起的地表位移的经验法中,Peck公式最简便,应用也最为广泛。搜集北京地区10个近接下穿工程23组数据,对既有隧道实测变形进行拟合,发现绝大多数符合Peck公式分布规律。拟合得到地层损失率为0.116%～1.183%,沉降槽宽度系数为0.93～6.76。讨论新建隧道施工工法、辅助施工方法、新建隧道与既有隧道的埋深、既有隧道刚度、新建隧道双洞间距、变形缝位置等因素对经验参数的影响,给出经验参数的修正公式。将经验参数修正公式与Peck公式相结合,为北京地区受新建隧道下穿施工影响的既有隧道变形提供一个简便、快捷的预测方法,并通过工程实例验证了预测方法的有效性。研究成果可对未来北京同类工程和其他地区近接工程设计和施工提供参考,同时对丰富同类工程数据库具有重要意义。     

综放工作面直接顶结构分类及其控制方法

在实验室研究与现场实测的基础上，提出了砌体梁结构之下的上位直接顶中“半拱”式结构的三种形式，建立了相应的力学模型，对其平衡条件、失稳机理以及与砌体梁结构的相互作用关系进行了分析，并在综放开采的矿压控制实践中得到了应用，由此取得了显著的效果。     

综放面端面冒顶分析

本文通过对兴隆庄煤矿４３１８综放工作面破碎顶板冒顶规律的系统实测和理论分析，搞清了造成该工作面端面冒顶及低产的原因，在此基础上提出了有效的治理措施并进行了实施，由此取得了显著的效果。     

滑移支架放顶煤工作面煤岩控制特点

本文结合我国使用滑移顶梁液压支架放顶煤开采的实践,采用有限元电算模拟和理论分析方法,对滑移支架放顶煤工作面顶煤的破碎和放出规律及其影响因素进行了研究。分析表明,顶煤的破碎是顶煤与上覆岩层相互作用的结果,支架仅起辅助破煤作用,而开采深度、工作面长度、煤层强度及结构等是影响顶煤破碎和放出效果的主要因素。在此基础上,对广西稔子坪煤矿滑移支架放顶煤开采中存在的问题进行了浅析,并提出了改进意见。