隧道爆破及车辆荷载耦合作用下公路振动研究

针对隧道下穿环城公路爆破开挖产生的振动效应,同时考虑公路上车辆瞬时荷载耦合作用,运用LS-DYNA分析环城公路的振动规律及响应特征,并与实际监测结果进行对比分析,研究结果表明:(1)公路中部位置的峰值应力为1.7 MPa,大于两边的峰值应力,随着爆破点与路面间水平距离的增大,峰值应力也逐渐增大;(2)在0.015 s到0.02 s这段时间内,振速幅值最大,随后,幅值降低,振动频率变小,振动趋于缓和,数值模拟的结果要普遍小于实际监测的振速峰值;(3)公路左侧振动的位移响应最大,但是公路中部位置会在之后的振动过程中产生二次峰值,造成更大的位移响应。研究可为相似工程设计提供一个参考。     

浅埋大跨公路隧道穿越富水软弱土层施工关键技术

以厦漳公路(厦门段)东孚隧道施工为例,介绍了?229大管棚跟管钻进咬合相接加固技术+十字交叉隔壁后拆式开挖技术在浅埋富水软弱土层隧道开挖过程中的应用;同时利用TGMIS动态智能化监测系统对施工沉降状况进行了数据采集、分析及处理,使围岩变形得到控制,顺利通过了浅埋软弱土层段掘进施工。     

饱水砂岩力学性质软化试验研究

地下硐室围岩在富水条件下强度弱化,对硐室开挖与营运造成威胁。为探究围岩在饱水作用下的力学性质及细观结构特征变化,开展了不同围压和饱水条件下的三轴压缩及扫描电镜试验。研究表明:(1)随着饱水作用的增强,砂岩力学性能不断衰减,当饱水天数达到30 d时,衰减幅度趋于平缓;(2)砂岩饱水劣化效应显著,峰值应力、黏聚力、内摩擦角、弹性模量和变形模量的劣化度累积规律较相似,饱水天数15 d以前累积较快,15 d以后累积速率放缓;(3)砂岩断口多表现为贝纹性状,以韧性破坏为主,围压对断口微裂纹发育起抑制作用,饱水作用促进微裂纹发育。研究成果为饱水作用下岩石力学性能劣化规律研究提供一定参考。     

含水砂岩蠕变损伤模型的二次开发及工程应用

隧道围岩在富水环境下流变现象显著。以某砂岩隧道为研究对象,开展砂岩饱和状态下的三轴压缩蠕变试验,建立考虑含水率的损伤表达式。砂岩流变性态为黏性-黏弹性-黏塑性,通过统一流变力学模型理论确定蠕变模型结构为H- N -H｜N -N｜S,基于此模型进行损伤演化,从而得到蠕变损伤模型并将其推广为三维情形。将本构模型三维差分化,通过C++和FISH语言在FLAC^3D中实现了二次开发。还原实际试验条件,进行仿真验证,证明二次开发成功及模型参数求取的正确性。建立隧道三维模型,调用自定义蠕变本构模型,进行不同蠕变时间下的数值计算,验证本文蠕变损伤模型在岩体工程应用中的可行性。研究成果可为类似本构模型的构建与开发及隧道长期营运安全性分析提供参考。     

高墩简支箱梁节段胶接匹配架设施工技术

通过架桥机天车提升与松放吊挂对梁段的平面位置与高程进行粗调,在梁底支座的两侧纵向、横向分别设置精调锚固装置以及竖向支撑螺旋千斤顶,梁面设置倾角仪传感器系统来完成梁段的定位与锚固,使各梁段匹配整个过程工序简单化.研究表明,永久预应力张拉及松放吊挂匹配技术,能够合理确定预应力张拉时间、张拉力大小与松放吊挂时间的匹配,调整匹...     

下穿既有环城公路的隧道爆破减振研究

针对下穿既有环城公路隧道爆破产生的振动效应,同时考虑隧道上方公路车辆载荷耦合作用,运用LS-DYNA分别对设置减振孔和未设减振孔两种工况下的隧道爆破进行数值模拟,对比分析对公路的缓冲减振效应。模拟结合实测结果表明:减振孔可使应力大幅波动的时间延后且持续时间缩短,降低应力波和地震波的叠加效应;在减振孔周边,最大减振率约为41.7%,水平方向减振率明显高于垂直方向减振率;公路路面的最大减振率发生在中部,约为19.1%;设置减振孔使公路振速大幅波动的持续时间减少了50%。     

由爆炸引起的隧道衬砌与土体相互作用机制的数值模拟分析

为探究爆炸引起的隧道衬砌与土体相互作用机制,基于埋深15 m、含有全饱和颗粒土的单个圆形混凝土线弹性管片组成的隧道模型,对隧道内的管片衬砌与土体在中等幅值的爆破压力脉冲引起的动态变形进行了数值模拟分析.利用有限元程序Abaqus/Standard并结合二维平面应变理论进行建模,同时考虑绝对孔隙压力为零时孔隙水空化,通过精细化单元空间离散,分析了管片衬砌和土体中的应力和变形.研究结果表明:孔隙水空化引起的强非线性对土体性能具有重要影响.具体表现为:孔隙水空化能够显著降低土体的体积模量,并导致大空化带的形成,使得孔隙水从非空化状态向空化状态转变,或从空化状态向非空化状态转变,导致压缩-拉伸过程中土体的应变-应力关系呈现高度非线性,在气蚀区收缩和最终关闭期间,该非线性会在水气混合物溶液中产生高梯度和奇点.     

砂岩分级加卸载蠕变特性试验研究

为了研究砂岩的蠕变力学特性,采用RLW-2000型流变试验机进行三轴分级加卸载蠕变试验。通过黏弹塑性应变分离的方法,得到砂岩在不同偏应力水平下的瞬时弹性、瞬时塑性、黏弹性和黏塑性应变,并对黏弹塑性应变及弹性模量的变化规律进行探讨。试验结果表明:岩石蠕变为黏弹塑性变形过程,加载过程中表现有瞬时变形、衰减蠕变阶段和稳定蠕变阶段,卸载过程中表现出瞬时及滞后变形恢复现象;岩石初始蠕变速率与稳态蠕变速率比较可达2个数量级的差异,均随偏应力水平的提升而递增;岩石等时偏应力-应变关系表现出明显的非线性特征,曲线逐渐偏于应变轴,岩石蠕变变形同时具有线性和非线性特征。研究成果可为地下工程的长期稳定性研究提供一定参考。     

基于改进蚁群算法的室内疏散路径优化

针对传统蚁群算法在解决室内疏散问题时存在收敛速度慢、容易陷入局部最优的缺陷问题,将火场的动态参数引入到蚁群算法中,对其路径选择策略、启发函数和信息素更新策略进行改进,为整个疏散群体求解更优的疏散路径。运用改进的蚁群算法对室内人员的疏散路径进行动态规划,考虑了路径的实时拥挤度,避免了疏散人员局部实现路径优化的瓶颈效应。将分析结果与基本蚁群算法的规划结果进行比较验证,研究结果显示,优化算法缩短了疏散时间和规划路径,提高了疏散效率和搜索速度。     

基于贝叶斯分类算法的隧道开挖安全风险概率评价

隧道开挖安全风险因子的早期识别及风险评估,对隧道后期施工及安全管理具有重要的指导意义。在收集研究区8条隧道相关资料的基础上确定影响因子,同时结合同类型隧道开挖遇到的主流问题进行分析,采用专家打分法确定了各安全风险因子的权重比例,确定了6个一级安全风险因子和20个二级安全风险因子,并对各一级因子权重进行归一化处理,进而得到各安全风险因子条件概率表和先验概率表,最后利用GeNie2.3软件进行风险评价。研究表明,线路涉及的隧道工程总体安全风险水平为Ⅲ级,各安全风险因子中敏感性较高的为地震(B₃)、塌方(B₆)及开挖方式的合理性(B₁₅),并在此基础上提出了应对措施。