基于粒子群算法的地铁隧道支护荷载反演分析

针对地铁区间隧道支护结构在施工期的安全性问题,结合地下结构变形监测和位移反分析技术,对隧道支护结构荷载的反演问题进行了探讨。研究了适合地铁隧道支护荷载反演分析的基础信息和荷载函数形式,并将粒子群算法引入到支护荷载的位移反分析求解中。算例表明,采用粒子群算法结合有限元技术将有效提高支护荷载反演分析计算的效率,可为隧道结构的信息化设计和施工提供参考。     

推覆构造带碳酸盐岩隧道突水机制及风险规避

以大坪山隧道已开挖段突水点的共性及异性特点为切入点,对武当推覆构造带隧址区的特殊地质构造环境、岩性差异变化及水文地质环境进行剖析。从推覆构造对突水的影响、对蓄水构造控制作用以及水文单元差异3个方面阐述其突水机制。在此基础上,建立包括地层岩组差异、褶皱构造、断裂构造、地形地貌以及水文地质环境等5种地质孕灾因子的风险评价模型。利用模糊优选方法选出最易孕育岩溶突水灾害的地质环境组合,即"寒武系灰岩+向斜核部+张性裂隙+丘陵地貌+充足地表水"。根据权重值进行突水危险性等级划分,提出以地质环境风险评价成果为核心,综合物探方法互为验证的"体–面–线–点"式的岩溶突水风险规避方法,并与掌子面揭露情况进行对比以验证其准确性。验证结果表明:重视地质分析法为核心的综合物探方法是复杂地质构造区域岩溶风险规避中的主要地质预报方向。     

非饱和残积土土-水特性研究及基质吸力估算

残积土在我国南方分布十分广泛,是工程建设及地质灾害评估中主要遇到的土体之一。非饱和状态下,残积土边坡土体的工程性质不仅取决于土的组成、结构和应力状态,还与土中的吸力密切相关;土-水特征曲线表达了土体中含水量与吸力的关系,是非饱和土研究的重要内容之一。选取福建省有典型代表的凝灰质砂砾岩残积土、凝灰岩残积土以及花岗斑岩残积土3种类型土作为试验土样,测定土样完整的脱湿、吸湿循环过程的土-水特征曲线。鉴于基质吸力测量困难,在Barden非饱和土分类方法的基础上,通过分析具有实际工程意义的含水量情况(饱和度介于50%~90%),总结出的利用饱和度预测基质吸力的简易方法具有针对性和实用性。     

基于分形理论的隧道地表沉降分析及预测

隧道地表沉降变形时间序列是具有分形特征的非线性体系,以狮子山隧道地表沉降监测为研究对象,基于分形理论,使用R/S分析法和V/S分析法计算了累计沉降和沉降速率时间序列的Hurst指数,并评价了地表沉降的稳定性,结合V统计量评价了这2种分析方法的有效性和地表变形的非循环周期;最后,使用分形插值函数与回归函数对地表沉降值进行了预测评价。结果表明,R/S分析法和V/S分析法对分析地表沉降时间序列具有较好的有效性,R/S分析法受短期记忆影响大,计算结果偏于安全,而 V/S分析法评价地表变形稳定性更加保守,3个监测点将长期处于稳定状态,且其时间序列的非循环周期约为20 d。使用分形插值得到的预测值与实测值间误差较小,且能正确反映变形演化趋势,较传统的回归分析优越,可以为地表沉降预测提供一种参考。     

地铁隧道侧穿临近高层建筑施工工序优化研究

以武汉地铁2号线洪山广场—中南路区间,双洞隧道近距离穿越高层建筑物群为例,采用Plaxis 3D有限元计算软件,模拟地铁双洞隧道矿山法开挖过程。分析隧道穿越建筑物前、侧穿过程以及离开后3个阶段建筑物的沉降、土层应力变化规律。并将不同施工方案引起的邻近高层建筑物结构沉降、应力重分布、塑性区分布以及倾斜情况进行对比分析。模拟结果表明,受隧道与建筑物的交互影响作用,先施工远离建筑物的隧洞施工的方案对邻近建筑影响最小,以此对隧道穿越高层建筑物的施工方案进行优化。     

降雨对类土质滑坡微观结构及稳定性的影响分析

以福建省永泰滑坡为例,利用电镜试验分析了类土质滑坡土体的微观结构,掌握了降雨对类土质土体微观结构的影响,并基于数值模拟方法从宏观上研究了不同降雨模型对类土质滑坡稳定性的影响。结果表明,含水率及干湿循环对土体微观结构的影响较为显著,表现为土体含水率越高,干湿循环的次数越多,土颗粒之间的连接减弱、定向性变差及排列趋于无序,进而造成其微观结构的破坏;另外,在总降雨量保持不变的情况下,不同降雨模型对滑坡稳定性的影响也较为显著,表现为高强度降雨工况对滑坡稳定性的影响低于低强度降雨工况对滑坡的影响,前期降雨对滑坡稳定性影响最大,后期次之,中期对滑坡稳定性影响最小。     

基于BP神经网络和R/S分析的隧道仰坡沉降变形预报预测

隧道洞口处多为软弱岩或浮土,稳定性差,地表位移监测成为判断洞口稳定性的重要手段,因此仰坡沉降变形预测显得格外重要。鉴于仰坡沉降变形具有很强的非线性特征,选取BP神经网络对仰坡的沉降变形进行预测,并验证其可行性,进而利用BP神经网络扩大沉降变形监测的样本。在此基础上,再利用R/S分析对新的监测样本进行重标极差分析,分别得到隧道仰坡沉降-时间序列和变形速率-时间序列的Hurst指数,并结合两项指数确定了隧道仰坡沉降变形的趋势,为判断仰坡的稳定性及治理提供了有力依据。     

滑坡变形趋势判断及时间效应研究

为研究滑坡的变形趋势及时间效应,首先采用三次样条法插值对监测数据进行预处理,再利用R/S分析方法分析各监测点的监测数据及滑坡变形的时间效应。结果表明：各监测点两序列的Hurst指数均大于0.5,都具有持续性增长的趋势,但变形-时间序列较速率-时间序列具有更强的持续性;滑坡的主要变形路径将随后期的持续变形而有所改变,并使其余各监测点的变形趋势也有所改变。通过上述研究,以期对滑坡后期的工程治理有一定的指导意义。     

水下爆破技术在加固湿陷性黄土地基中的应用

分析了水下爆破技术在加固湿陷性黄土地基中的原理,并通过工程实例介绍了该技术的设计与实施方法.     

各向异性片岩隧道支护结构承载力学特性研究

为了更好地了解各向异性片岩隧道支护结构受力的分布特征规律,对武当群片岩隧道区不同片理面倾角的隧道围岩初期支护及二次衬砌承载特性展开了监控量测。通过对实测数据分析表明围岩稳定后二次衬砌分担的围岩荷载远大于初期支护分担的围岩荷载,大部分二次衬砌分担的围岩荷载比高达80%~90%,这导致部分断面已超过了相关规范中关于软岩支护结构承载比例的规定,对二次衬砌后续运营稳定性会产生较大影响;片岩隧道支护结构受力表现出明显的各向异性特征,当片理面倾角<45°时,随着片岩片理面倾角的增大,支护结构稳定时水平侧受力呈增加趋势;当片理面倾角>55°时,水平受力呈较陡减小趋势;隧道支护结构不同部位受力相差较大且具有明显的非对称性,片岩隧道围岩及支护受力均存在顺层偏压特性。