工业废渣-盾构泥砂注浆材料的研制与应用

以水玻璃作激发剂,磷石膏、粉煤灰、钢渣与矿粉作胶凝材料,盾构泥砂为细集料,并用聚羧酸系抗泥型高效减水剂和抗水分散剂改善浆料性能;通过对粉料比例、激发剂掺量等的研究,制得工作性能好(初始流动度27cm、6h后23.5cm,3h泌水率1%),凝结时间长(60h),抗水分散(水陆强度比85%),可防止管片上浮(稠度值11.3cm)的高性能工业废渣-盾构泥砂同步注浆材料,并在武汉轨道交通3号线八B标段双王区间站取得了成功应用。     

富水粉细砂层水平冻结效果试验及数值模拟

通过开展富水粉细砂地层双管水平冻结室内模型试验,研究不同盐水温度(-20,-25,-30℃)对冻结壁厚度、冻结交圈时间、最终冻结温度以及冻结范围的影响,并建立了水平冻结数值模型,通过与实测数据的对照,验证了数值模型的正确性;而后进一步模拟双管冻结下初始环境温度、渗流速度、双管净距对冻结温度场的影响。研究结果表明：初始环境温度升高导致冻结壁厚度减小、推迟冻结时间,但对最终的冻结温度影响较小;地下水渗流将会使冻结温度场冷量向渗流区下方迁移,渗流区上方冻结壁厚度小于渗流区下方冻结壁厚度,渗流速度越大,厚度差越大;双管净距的增加将会使冻结壁厚度减小,冻结交圈时间大幅度延长,导致冻结温度升高。     

多溶洞地层桩端极限承载力下限有限元法分析

为计算多溶洞地层桩基的极限承载力,通过MatLab平台编制了用于分析多溶洞地层桩端极限承载力下限的有限元法计算程序。采用平面应变模型,并假定材料符合Mohr-Coulomb准则和塑性关联流动法则。定义无量纲参数N来衡量各参数对桩端极限承载力的影响。根据桩与溶洞间的相对位置关系,详细探讨了6种工况下桩端极限承载力的变化规律,并分析了嵌岩深度h_r、上覆土层自重q_s和溶洞直径D的影响程度。分析结果表明:桩端极限承载力随h_r的增大而增大,随D的增大而减小,而q_s的影响基本可忽略不计。此外,还对不同工况下桩端的极限破坏模式进行了分析。最后,通过考虑无溶洞、有溶洞下的2种桩基算例,验证了本文方法的正确性。     

考虑管片环间接头弱化的新建隧道上穿引起既有盾构隧道纵向变形分析

探究新建隧道上穿引起既有盾构隧道的纵向变形规律,对进一步评估并减少新建隧道施工对既有盾构隧道的不利影响具有重要的现实意义。现有解析方法多是将既有盾构隧道简化为搁置于线弹性地基上的等效连续梁,不能考虑隧道管片环间接头的弱化和土体非线性变形特征。首先,引入接头非连续盾构隧道模型和非线性Pasternak地基模型来考虑隧道管片环间接头的弱化及隧道–地基的非线性作用,推导得到新建隧道上穿开挖下既有盾构隧道纵向变形控制微分方程;其次通过有限差分法和牛顿迭代法求解得到既有盾构隧道纵向变形的数值解答;最后,对2个工程案例及常用等效连续梁模型对比验证。研究结果表明：等效连续梁模型计算得到的隧道纵向变形表现为连续特征,而所提方法考虑了隧道接头弱化作用,得到的隧道纵向变形表现为非连续特征,隧道纵向位移和弯矩在接头处会发生突变。通过参数分析可知,增加新旧隧道间净距可有效减少既有盾构隧道的隆起变形、弯矩和环间接头张开量;随着管片长度增加,既有盾构隧道的隆起位移略有减少,但是管片间环间张开量及弯矩随之增大;增加环间接头的刚度可有效减少既有盾构隧道的竖向位移和张开量,但是会导致隧道弯矩增加。     

基坑上跨开挖诱发既有盾构隧道隆起变形研究EI北大核心CSCD

基坑上跨开挖将会引起既有盾构隧道隆起变形,危及既有盾构隧道的服役性能。目前基坑开挖引起的盾构隧道隆起变形的解析方法,通常将盾构隧道简化为埋置于弹性地基上的连续长梁,忽略了环间接头影响。针对前人研究的不足,提出带环间接头的盾构隧道计算模型,通过非线性Pasternak地基模型来考虑地基土变形的非线性特征,通过两阶段分析法,推导得到基坑上跨开挖作用下盾构隧道隆起位移和张开量简化解答。通过MINDLIN解计算基坑开挖引起的作用于盾构隧道上的附加荷载;建立基坑卸载下盾构隧道的隆起变形微分方程。利用有限差分法求解出基坑开挖引起的邻近盾构隧道隆起变形和内力分布。收集了三个工程实测数据,并将所提方法和实测数据、既有理论方法进行对比,验证所提方法的适用性。     

地下水含盐量对人工冻结效果影响分析

目前对于人工冻结法的研究主要集中在地下水渗流对冻结效果的影响,未考虑地下水含盐量的影响,对地下水含盐量对冻结效果的影响机制认识不深入。含盐量将会影响地下水的热力学性质,在近海地层和海底进行临时地层冻结加固时,高含盐量地下水将会影响地层冻结效果。基于热流耦合模型,采用COMSOL多场耦合分析软件对双管冻结条件下高含盐量地下水冻结机理展开研究,重点分析冻结温度场、冻结交圈、冻结管间距对冻结效果的影响。研究表明:当地下水含盐量高于4%时,下游的冻结范围受地下水含盐量增加的影响较大。随着地下水含盐量的增加,冻结前期用时较长,积极冻结阶段用时逐渐缩短;当冻结壁完全交圈并冻结完全时,冻结壁中心位置处温度随地下水含盐量的提高而有所升高;冻结管间距的增加将会放大地下水含盐量对冻结的影响。     

高水压粉砂地层泥水盾构水下到达施工技术

结合武汉地铁二号线越江隧道工程水下到达的施工经验,介绍了如何创造条件实现泥水盾构水下到达,安全可靠地完成泥水盾构到达施工,重点论述了端头旋喷加固、冷冻加固以及基坑回填、盾构掘进等水下到达关键施工技术。该工程采用端头旋喷加固和冷冻加固技术相结合,洞门破除后实施基坑回填,成功地解决了盾构到达过程中高水压风险,可为类似工程提供一定的参考和借鉴。     

武汉长江隧道抗裂混凝土的研究

采用<混凝土结构耐久性设计与施工指南>CCES01-2004提供的平板开裂试验方法,研究了分别掺加凯泰改性聚丙烯纤维、有机仿钢丝纤维、钢纤维的混凝土的塑性收缩开裂性能.分析了不同纤维品种、掺量对混凝土开裂性的影响.研究结果表明,聚丙烯纤维对于有效抑制裂缝的产生和扩展,提高混凝土抵抗塑性收缩的能力效果最为明显,其次是钢纤维和有机仿钢丝纤维.     

长江隧道江南段基坑开挖过程中邻近建筑物沉降机理分析

对长江隧道江南段基坑周边建筑沉降进行了理论计算,并将计算值和实测沉降值进行了对比分析,指出了理论计算值与实测沉降值存在差异的原因,总结了影响基坑周边建筑物沉降的主要原因,并对沉降机理进行了分析。