双连拱隧道结构内力样式及围岩稳定性模型试验研究

大型相似模型试验是双连拱隧道结构内力样式与围岩稳定分析研究的重要方法和手段之一。结合广州—惠州高速公路小金口双连拱隧道工程的修建,在II,III类围岩条件下,对双连拱隧道的施工方法和结构内力样式及围岩稳定进行了深入的研究工作。通过模型试验研究提出了一种新的施工方法——中导坑拓展法,这种施工方法对围岩的扰动少;同时采用三导坑法、双导坑法和中导坑拓展法3种施工方法进行模型试验研究。结果表明:周边最大径向位移发生于拱顶,其次为腰部;首次建立了双连拱隧道二次衬砌内力(轴力和弯矩)模型及围岩的稳定与变形的规律。这些研究成果对双连拱隧道的设计与施工具有重要指导作用。     

高速公路双连拱隧道施工信息化管理技术

隧道施工信息化管理技术是隧道新奥法施工的一项重要内容,它既是隧道施工安全的保证,又是对隧道支护结构进行优化的重要手段。结合小金口双连拱隧道的建设,通过对Ⅱ类围岩1-1量测断面测试数据信息的处理统计分析,首次建立了双连拱隧道结构构件的力学模型;分析和探讨了隧道围岩变形与围岩类别、开挖方法、支护时机及支护参数之间的关系;初步建立了双连拱隧道施工信息化管理技术计算机系统,这个系统由信息采集、信息传输、信息处理和信息反馈4个子系统组成。这些研究成果对类似工程也将具有重大指导意义和实际应用价值。     

跨走滑断层隧道地震破坏特征与抗减震措施研究EI北大核心CSCD

针对跨走滑断层隧道设置套管式可变形抗减震措施开展了振动台模型试验研究。通过分析围岩与隧道结构的地震加速度响应、地震动应变响应以及隧道结构的震后破坏形态,以无抗减震措施和无断层为对比例,对在直立与倾斜走滑断层处设置的套管式可变形抗减震措施进行了系统研究。结果表明:隧道结构不跨断层时的破坏多由静力所致;无论隧道结构是否跨断层,即使采用抗减震措施,拱脚和仰拱的破坏均十分严重,应根据破坏机理对二者进行重点抗震加固;在实际工程中选用套管式可变形抗减震措施,宜将外套管设置在断层活动性较强的一侧,且让两套管共同承担断层的剪切作用能较好的发挥抗减震作用;在隧道结构选线阶段应尽量避免穿越断层或其他不良地质地段,保证隧道结构所在围岩介质的连续性,使隧道结构自身具备良好的抗震性能,胜过采用抗减震措施。研究结果有利于隧道结构新型抗减震措施的开发,以及为跨走滑断层隧道结构的抗震设防提供参考。     

跨断层隧道设置常规抗减震措施振动台试验研究

针对跨断层隧道洞身段设置抗减震措施开展振动台模型试验研究.通过分析围岩与隧道结构的地震加速度响应、地震动应变反应以及隧道结构的震后破坏形态,对设置减震缝、减震层和无抗减震措施3种情况进行对比研究.结果表明:新型滑动装置在单一模型箱内能够较好地模拟断层错动,从而实现对模型系统的非一致性地震激励;断层错动能够引起隧道结构横断面大范围的破坏,因此跨断层的隧道结构必须设置抗减震措施;减震缝可以使隧道结构发生相对变位以降低结构的地震动应变值;减震层材料的缓冲作用可以削弱隧道结构因受围岩约束而产生的受迫振动,从而降低地震动应变值;减震层的减震效果优于减震缝,但是要充分发挥二者的抗减震作用,还需提高衬砌混凝土的强度;拱肩、拱脚和仰拱是隧道结构抗震加固的重点部位.研究结果有利于隧道结构新型抗减震措施的开发,以及为跨断层隧道结构的抗震设防提供参考.     

双连拱隧道施工过程弹塑性有限元数值分析

针对广东省广惠高速公路小金口双连拱隧道和四川省宜水高速公路鞋底坡双连拱隧道2个工程,应用平面应变弹塑性模型,对双连拱隧道施工过程弹塑性进行了深入的有限元数值分析和模拟,提出了在隧道不同施工工序中塑性区的分布形式,通过这些塑性区的分析,指出了在施工过程中的围岩应力危险区域、围岩支护及监控量测的重点和难点,为施工提出了警示信息。     

基于改进遍布节理模型的陡倾千枚岩隧道灾变机制研究

为了研究陡倾千枚岩隧道的施工力学特性,在FLAC3D中对一种可同时考虑千枚岩强度各向异性和弹性变形各向异性的改进遍布节理模型(横观各向同性弹塑性遍布节理模型)进行二次开发,并推导出横观各向同性材料的弹性变形各向异性分析理论公式。此外,对陡倾千枚岩隧道开挖过程进行数值模拟,揭示陡倾千枚岩隧道的灾变机制,验证了本构模型的有效性。研究表明:由于千枚岩弱面的抗剪强度较低,使隧道围岩容易发生节理剪切型破坏;千枚岩弱面的抗拉强度较低,使隧道壁面平行于弱面位置附近围岩容易发生节理张拉型破坏;高地应力产生的压应力集中使围岩易发生岩石基体剪切型破坏;围岩岩石基体张拉型破坏在隧道开挖过程中不易发生;受千枚岩的各向异性特性影响,围岩位移场呈现显著的不对称性;较大的水平–竖向应力比造成围岩发生向隧道内的水平挤压变形,是造成支护结构失效的主要原因。本文研究成果可为类似工程提供有益参考。     

地震作用下振动台试验刚性模型箱侧壁柔性材料研究EI北大核心CSCD

岩土工程振动台试验中模型箱的边界效应直接影响试验数据的可靠性,在刚性模型箱侧壁内衬柔性材料已经成为减弱边界效应的一种重要方法。基于振型叠加法原理,建立土–箱–柔性材料集中质量模型,推导模型箱侧壁合理设置柔性材料参数的理论公式,并分析柔性材料的弹性模量、厚度、泊松比、密度、阻尼比变化对模型箱边界效应的影响。结果表明,当输入波及岩土体参数确定后,柔性材料的设计转化为求解不定方程。在输入波和岩土体参数下,采用所推导的理论公式与数值计算2种方法得出柔性材料最优弹性模量值的误差仅为3.3%,且该柔性材料参数下模型箱内土体的位移与自由场的最大误差仅为3.7%,说明运用公式求解的柔性材料参数对减弱刚性模型箱边界效应具有明显效果,理论公式在岩土工程振动台模型试验中模型箱边界的设计方面具有重要的参考价值。     

高速公路双连拱隧道的中墙力学特性分析

通过结合广惠高速公路小金口双连拱隧道工程,根据现场对隧道Ⅱ类围岩中墙的监控量测结果(1—1断面),对连拱隧道的中墙力学特性进行了深入的分析,发现中墙是连拱隧道的主要承载结构体,对中墙基底的承载力要求较高。隧道在由单侧施工过度到双侧施工时,中墙顶部围岩经过三次扰动后,围岩应力释放存在不均衡性,而导致中墙承受较大的偏心荷载,最终出现偏压现象。通过对中墙力学特性分析,提出了有利于连拱隧道结构稳定的中墙基底样式。     

缩合型室温硫化硅橡胶的粘接性能及粘接机理分析

研究了缩合型单组分室温硫化硅橡胶（ＲＴＶ１）和缩合型双组分室温硫化硅橡胶（ＲＴＶ２）的粘接性能。结果表明：以苯胺甲基三乙氧基硅烷为交联剂的ＲＴＶ１具有良好的粘接性能;涂底胶可以提高ＲＴＶ２的粘接性能。应用溶液浸蚀法研究了室温硫化硅橡胶对多种被粘材料的界面相互作用,发现ＲＴＶ１对不锈钢的粘接力主要为色散力和酸碱作用,对铝合金的粘接力,除色散作用和酸碱作用外还有化学键作用。     

理工科院校通识教育困境的思考及教学模式探索

通识教育作为素质教育有效实现方式,具有鲜明的价值观塑造及复合型人才培养特色。通识教育贯穿于整个大学教育的全过程,以立德树人为根本,着重培养学生的人文修养、道德情操、社会责任等综合素质。理工科院校在推进通识教学的过程中面临着一系列问题,主要体现在课程教学管理体制、顶层设计、师资队伍建设、通识与专业教育矛盾、教学方法等方面。通识教育重"育"而非"教",文章以土木工程专业通识课地铁文化漫谈为例,探索了理工科院校通识课程教学模式,构建了以"研、论、践、训、核"为主线的课程教学体系,达到通识育人目的。理工科院校通识教育应结合自身学科特色,发挥资源优势,构建"以学生为中心"通专融合的通识课程体系,将育人理念贯穿于课程教学全过程。同时,通识课程建设需借助"互联网+"技术及大数据管理,实现课程教学全过程的育人目的。