复杂接触条件下超长距离混凝土顶管–围岩摩擦特性及现场卡管处置验证研究

为揭示超长距离岩石顶管法施工中卡管的形成原因,采用大型岩石直剪试验研究7类复杂接触条件下砂岩与混凝土管间的剪切摩擦特性。研究结果表明:仅考虑膨润土泥浆的接触条件的平均摩擦因数(AFC)获得全部试验结果的最优值,后期接触面的AFC可高出初始值50%～70%,其中以管外原位岩屑,膨润土泥浆与含砂废弃泥浆三者组合的AFC达到最大值。然后由试验成果及改进的经验公式对现场卡管的顶力进行预测,经与现场监测对比取得了较吻合的结果,最后依据顶力传递损耗规律提出一种临时中继间法成功将卡管问题解决,因此现场中降低管–岩接触摩阻力应首先控制管外的沉渣,避免在管外形成导致管壁摩阻力增大且减小膨润土浆液有效注射量的高黏度混合物,其次还需保证管外需有充足的注浆量。     

地下空间利用及其发展方向的探讨

21世纪我国迎来了地下空间的大发展，针对我国目前地下空间的利用状况．提出了我国急需建立地下空间的开发和利用制度，以及地下空间开发的可持续性，并提出我国地下空间开发和利用的方向。     

隧道排水系统非对称堵塞对衬砌外水压力的影响

基于目前未见对隧道排水系统非对称堵塞后的衬砌外水压力的变化规律的研究,以重庆中梁山某隧道为研究背景,建立了隧道及其排水系统的简化模型,通过模拟不同长度的排水系统非对称堵塞,研究了隧道衬砌结构受到的水压力的变化规律,并且在隧道工程中进行了现场模拟排水系统堵塞的试验,试验结果与数值模拟可相互印证。研究结果表明:(1) 隧道排水系统单侧堵塞后,堵塞侧二次衬砌背后的水压力在短时间内将上升,然后逐渐下降至稳定,但高于排水系统正常时的水压;(2) 隧道排水系统非对称堵塞长度不断增加时,堵塞侧二次衬砌背后受到的外水压力峰值和稳定值也不断增加;(3) 隧道排水系统非对称堵塞长度不断增加时,注浆加固圈承受的最大水压力绝对值不断在增加,但注浆加固圈分担水压力的能力将逐渐减小。     

浅埋双侧偏压小净距隧道衬砌荷载及其参数敏感性分析

为了研究浅埋双侧偏压小净距隧道开挖的破坏模式及衬砌荷载分布规律,通过现场调研和数值模拟的方法对4种典型计算模型进行分析,分别获得了该类型隧道先行洞开挖和双洞开挖后隧道的破坏模式。然后针对该类型隧道的破坏特点,在基本假定的基础上建立了浅埋双侧偏压小净距围岩压力计算的力学模型,并结合公路隧道设计规范中有关成果,推导出能够考虑隧道左、右洞先后施工过程的隧道围岩压力计算理论。此外,通过数值模拟的方法对该类型隧道的围岩压力计算参数进行敏感性分析,获得了各计算参数对该类型隧道围岩压力的敏感性影响规律。     

基于经济安全系数比的隧道穿越超浅埋大偏压段方案优化研究

在黄土高原地区,由于沟壑众多,在隧道选线过程中出现了一种最不利的地形条件,即隧道需穿越超浅埋大偏压地段。为了研究其经济、安全、可靠的穿越方案,提出经济安全系数比的概念及计算原理。对隧道穿越超浅埋大偏压段的方案先进行设计,然后采用有限元强度折减法和相关定额计算出各方案的经济安全系数比,并结合数值模拟方法对3种典型穿越方案下的隧道围岩应力、洞室变形和初期支护应力等进行计算分析。经过综合对比,得出按反压法设计的穿越方案最优。该方案既有利于超浅埋大偏压隧道的整体稳定,又有利于减少工程造价。     

深埋隧道排水系统非对称堵塞后渗流场的解析研究

 基于目前未见对隧道排水系统非对称堵塞渗流场进行解析研究,通过对研究区域进行简化假设,求解代表渗流场的Laplace方程。对研究区域内未知边界条件,采用PDE工具进行数值解后,得到近似的非齐次边界条件。基于此,再运用复平面内的保角变换、坐标变换、微分方程定解问题的分解等方法,将边界条件齐次化,在Hilbert空间中将最后唯一的非齐次边界条件表达为正交函数族的级数和,从而得到了此情况下的隧道周边渗流场解析级数,其后考查了级数项的多少对计算结果的影响。研究结果表明：(1) 隧道排水系统非对称堵塞后渗流场可以表达为解析后级数,可简化将来针对这一情况下渗流场的求解难度;(2) 隧道排水系统非对称堵塞后渗流场大致呈漏斗状,但在堵塞侧水头较高;(3) 求和项数对计算精度的影响至多到100项,多数情况下只需50项;(4) 考查了隧道可能受到的水压力分布和渗流量,分别与相同条件下的数值模拟结果进行对比,两者相差仅4.28%和4.05%。     

土石混合体的剪切面分形特征及强度产生机制

 基于考虑含石量、含水率、块石岩性、初始孔隙比、法向压力5个影响因素的土石混合体室内大型直剪试验,利用剪切面在分形几何学上的统计规律和颗粒流数值模拟方法得到的直剪试验中颗粒的相互作用规律,对土石混合体的抗剪强度产生机制进行研究。结果表明：(1) 土石混合体的剪切面呈不规则的起伏形态与块石的存在关系密切,且具有较好的分形特征,分形维数随着含石量和块石强度的增大、含水率和法向压力的减小均呈增大趋势;(2) 含石量高于40%时,黏聚力小于30 kPa;(3) 内摩擦角随着含石量的增大、块石强度的增大、含水率的降低、初始孔隙比的降低、法向压力的降低均呈增大规律,且与分形维数满足正相关函数关系;(4) 块石附近应力集中较明显,剪切过程中,颗粒间的接触力主要通过迎着剪切方向的接触面传递,而背着剪切方向的颗粒接触面基本不传递力;(5) 内摩擦角 等于剪切面上与颗粒本身接触性质有关的接触面内摩擦角 和与剪切面分形维数有关的接触面倾角 之和,利用此机制可解释直剪试验中强度参数的变化规律。     

浅埋小净距偏压隧道信息化监测与稳定性分析

我国幅员辽阔,大部分地区以山地丘陵地貌为主,地质条件极其复杂。在高速公路建设中,会遇到大量的隧道工程,而这些隧道由于受到地形、总体线路线型等条件的限制,往往需要修建小净距隧道。本文以横岭底隧道为研究对象,探讨浅埋偏压小净距隧道施工监测技术,为小净距隧道围岩稳定和安全施工提供参考。     

特大山地城市供水可靠性与安全保障措施研究

以重庆市观景口水利枢纽工程为例,分析特大山地城市主干供水管网系统的特点与问题,介绍供水主干管网的可靠性评价指标和可靠度计算模型.基于分析结果,结合目前关于供水管网安全保障体系的具体技术措施,从维持管网正常工作和应对管网突发事件两方面,对山地城市供水管网建设进行探讨,合理有效地提高系统的安全性和可靠性.     

基于Forchheimer渗流的土石混合体单向固结模型研究

土石混合体回填土的渗流属于非达西渗流,不符合Terzaghi固结理论的前提。因此,土石混合体回填土的固结沉降问题难以依靠Terzaghi固结理论解决。经验证Forchheimer 渗流模型符合土石混合体的渗流特性,基于Forchheimer 渗流模型并加以理论推导,建立了欠固结饱和土石混合体回填土线性单向固结模型。利用MATLAB软件编制有限差分计算程序,将有限差分解与达西解析解以及固结压缩试验结果进行对比,验证有限差分解的有效性。结果表明:基于Forchheimer渗流模型推导得到的线性单向固结模型能够较好地预测分析土石混合体的固结沉降,对西南地区欠固结土石混合体回填土固结沉降问题具有理论指导意义。