功效系数法在隧道围岩失稳风险预警中的应用

为了对隧道围岩危险性做出准确判断,以便于现场及时采取相应工程措施,预防围岩失稳灾害的发生,将功效系数法应用于隧道围岩的稳定性评价中,对围岩失稳风险进行预警.选取岩石的单轴饱和抗压强度Rc、岩石质量指标RQD、岩体完整性系数Kv、结构面强度系数Kf、地下水作用指标、洞轴线与主要结构面的夹角q 作为评价指标,采用专家评估法确定各指标的权重系数,建立隧道围岩失稳风险预警模型.根据总功效系数的大小,将围岩失稳险情划分为巨警、重警、中警、轻警和无警5个警限.然后,运用所建预警模型对浙江省诸永高速公路西华岭隧道围岩危险性进行判断.研究结果表明:运用功效系数法对围岩危险性进行警情预测,比较符合实际,且简单易行,不失为隧道围岩稳定性评价和失稳风险预警的一种新方法,具有较高的工程应用价值.     

概率论方法在云岭隧道围岩分类中的应用研究

公路隧道围岩的分类方法较多,大致可分为单因素和多因素法。每种方法都有其优点和缺点:多因素法往往比较复杂,使用起来不方便;而单因素法适应性不高,在某些特定的围岩地质条件或者复杂多变的围岩地质条件下,常常不能准确地判断出围岩的类别。在概率论的基础上,考虑岩体质量RQD值、弹性波速vp这2个常用的围岩分类指标,综合考虑《公路隧道设计规范》(JTGD70–2004)采用的BQ值,按照概率论原理来判定的围岩在3种围岩分类法中取得一致判断结果的概率就是待判定围岩在每种分类法概率的乘积。只要分别计算各种围岩分类标准中每一类围岩出现的概率,概率最大的所对应的围岩类别就是该围岩的分类,从而较准确地判断隧道围岩的类别。以云岭隧道围岩分类为工程背景,提出一种基于概率理论的新多因素围岩分类方法,并采用该方法对云岭隧道围岩进行分类,得出的围岩类别与实际围岩类别比较吻合。这一方法的成功应用,不仅为该隧道设计、施工提供了参考,同时对同类隧道工程围岩分类有一定的参考价值。     

基于层次分析-云模型的隧道围岩分级方法研究

隧道工程地质条件具有复杂多变的特点,造成围岩分级存在一定的模糊性。针对围岩分级问题的复杂性,将云模型应用于隧道围岩分级的评价中,建立围岩质量分级评价的层次分析-云模型方法。将岩石单轴饱和抗压强度、岩体完整性系数、隧道涌水量、结构面与洞轴线夹角、围岩弹性纵波波速作为隧道围岩的分级指标,使用层次分析法确定评价指标的权重系数,并构建评价指标的云模型,从而获得隧道围岩分级的确定度。最后,利用层次分析-云模型对营盘山隧道5个洞段的围岩进行分级,并将判定结果与熵权-云模型、可拓法围岩分级评判结果进行对比,验证该判别分析法的有效性。实例结果表明了该方法在隧道围岩分级中的科学性、可行性,为隧道围岩分级提供了新方法。     

基于TSP203系统和GA-SVM的围岩超前分类预测

 为有效地进行隧道围岩类别超前分类,提出基于TSP203系统和遗传–支持向量机的围岩类别超前分类方法。以TSP203系统为基础,从探测结果中提取有用信息,建立围岩类别超前分类指标体系,并采用支持向量机进行围岩超前分类预测。建立围岩类别超前分类指标体系时,采用TSP203中可有效识别的围岩分类参数来实现：岩体完整性系数、泊松比、静态扬氏模量、主要结构面与洞轴线的夹角、不连续结构面状态和地下水发育情况。确定支持向量机参数时,采用遗传算法在解空间里进行全局搜索,以改善支持向量机在围岩分类中的识别精度。最后将该方法应用于实际工程,结果表明该方法实际可行,在围岩类别超前分类中具有较高的准确性,为围岩类别超前分类提供了一种新思路。     

基于组合权重–理想点法的应变型岩爆五因素预测分级

基于理想点法的基本理论,综合考虑了岩爆发生机理,选取围岩洞壁最大主应力与岩石单轴抗压强度的比值、围岩洞壁最大切向应力与岩石单轴抗压强度的比值、岩石单轴抗压强度与岩石单轴抗拉强度比值、岩石弹性能指数以及岩体完整性系数作为评判预测指标,通过层次分析法和熵权理论计算主客观权重,综合确定各个指标的权重系数,构建了应变型岩爆组合权重–理想点法预测分析模型。通过统计相关工程案例,利用模型进行工程实例分析,验证了该模型的可行性与适用性。基于岩爆预测分级模型,开发了相应程序,可以为类似工程岩爆预测与等级划分提供重要支撑。     

公路隧道围岩分类的Bayes判别方法研究

基于Bayes判别分析理论,建立了隧道围岩判别的Bayes判别分析模型,通过实例分析表明,该模型结果与实际情况相符,说明该模型在隧道围岩判别中具有良好的实用性和有效性,从而为隧道围岩判别分类提供了一种新思路。     

公路隧道施工期围岩快速分类极限学习机模型研究

针对以往智能优化算法学习速度慢、对参数选择敏感等问题,引入极限学习机(ELM)方法用于围岩分类。在分类指标方面,结合快速性与准确性,制定快速分级参数标准,以公路隧道设计规范中的BQ法为基准,从以往及正在施工的隧道中收集对应的样本,从而建立了公路隧道施工期围岩快速分类的极限学习机模型。之后将正在开挖隧道工作面的快速分级参数,提供给模型进行判别,达到快速、精确分级目的。通过抚松隧道实际验证,该模型判断结果与实际施工情况吻合,可用于指导施工阶段的隧道围岩快速分级。     

富溪双连拱隧道围岩强度及稳定性评价

围岩强度指标是各种隧道工程设计中不可缺少的重要参数,准确预测围岩强度对隧道支护设计和稳定计算十分重要。针对富溪隧道地质条件复杂、围岩稳定性差等问题以现场岩石点荷载试验推测岩石强度,以隧道围岩的Q指标统计为基础,利用基于Q指标的经验公式推测围岩抗压强度,给出了富溪隧道各个断面围岩的抗压强度,据此评价各段围岩的稳定性。研究表明,采用的3个经验公式中,无论平均值,还是分散度,Yudhbir公式预测结果都最接近规范标准值,说明本文所用方法用于隧道工程是可行的。该方法简单、实用,预测结果能够反映围岩工程特性,符合实际,可以作为隧道工程中定量评价围岩强度的有效方法,为隧道设计、施工提供可靠依据。     

溶洞位置对隧道围岩稳定性影响的有限元分析

根据常用的岩石屈服的Drucker-Prager准则,结合广西六珠岭隧道实际工程,采用有限单元法,利用ANSYS软件建立二维分析模型,模拟分析了位于隧道不同位置平行隧道走向的溶洞对围岩稳定性的影响,得出了几点有帮助的结论,为西南岩溶地区隧道施工、设计和研究提供一些指导。     

基于Bayes判别函数在公路隧道围岩分级中的应用

隧道围岩分级在是隧道施工中必不可少的环节,本文基于Bayes判别分析理论,建立Bayes判别函数分析模型来对围岩进行分级,选用了岩石单轴饱和抗压强度(R_c),岩体完整性系数(K_V),地下水情况(w),结构面间距(J_V),主要软弱结构面产状倾角(K_2)5个方面作为围岩类别判定的评价因子。以实际测量的数据作为样本进行训练,建立Bayes判别函数,研究表明,Bayes判别模型计算精确率高,对现在的围岩分级方法进行了补充。     

基于Mindlin解的转炉桩筏基础设计

以某炼钢厂房的桩筏基础设计为工程背景,采用Mindlin和Boussinesq弹性理论计算桩土刚度,Reissner厚板理论分析桩基筏板,并利用该方法对转炉桩基础和厂房柱基础共同组成桩筏体系的总体沉降、差异沉降、桩顶反力、筏板内力等结果进行了计算。此法较现有的桩基设计规范中基于筏板绝对刚性假定的计算方法有一定的优越性。通过分析计算结果总结变化规律,发现荷载密度对此类基础的局部沉降、桩顶反力影响较大。     

桩端后注浆技术在既有桩基础利用中的应用

新建桥梁利用既有桩基础时,关键是控制新、老桩基的差异沉降。当对桩基变形控制有特殊要求时,可采用桩端后注浆技术来改善钻孔灌注桩的受力性能。结合某工程桩端后注浆技术的应用,介绍桩端后注浆技术对提高钻孔灌注桩的承载力、减少沉降变形的效果,简要分析了加固机理。介绍了桩端后注浆技术的施工方案及加固结果。     

高层建筑地基基础概念设计的思考

基于高层建筑箱、筏、桩筏基础变形、反力等实测资料的分析指出,按传统理念设计的箱基、筏基、桩筏基础有两个缺陷:一是呈现明显的碟形沉降引起上部结构的较大次应力;二是基底马鞍形反力分布导致基础板或承台冲剪力和弯矩显著增大。为使差异沉降和箱、筏承台的内力减至最小并改善上部结构受力性状,提出变刚度调平概念设计。对于框筒、框剪结构,应强化核心筒区的桩土刚度(调整桩长、桩径或桩数),相对弱化外围刚度;对于主裙连体建筑,应强化主体,弱化裙房(采用天然地基、复合地基和疏短桩基);对于箱、筏基础,可局部强化核心筒区(采用桩基或刚性桩复合地基)。对于上述变刚度调平概念设计,进行上部结构—基础—桩—土共同作用分析,进一步优化布桩和承台配筋。通过大比例现场模型试验对上述优化设计理念进行了验证,并应用于10余项工程,取得了良好的技术经济效果。     

某工程基于差异沉降控制的CFG桩复合地基处理

武汉市保利花园一期高层建筑的地基出现软硬交替情况,通过对地基场地的分析,采用CFG桩复合地基与天然地基联合处理方式,并同时按强度和变形双重控制理论进行设计。为了有效地减小两种地基之间的差异沉降及其影响,采用增强基础刚度和设置褥垫层的方法。加固后对CFG复合地基的检测和沉降观测结果表明,此处理方法大大提高了地基的承载力,减小了沉降,且差异沉降控制在规范限值内。该方案合理,并具有良好的技术效果和经济效益。     

变刚度调平设计中桩基承载性状研究

桩基变刚度调平设计的框筒结构体系大比尺模型试验和实际工程桩顶反力测试结果均显示工作荷载作用下,核心筒不同区位桩顶反力随荷载水平的提高而增加,核心筒外围框架柱下桩顶反力也与核心筒下桩顶反力一样趋于均匀。可见,变刚度调平设计可调整反力分布,改善筏板的受力性状。模型试验中核心筒桩顶反力提高的比率是角桩最大、边桩次之、中心桩最小,角桩、边桩、中心桩反力与平均值的比值为:1.15∶1.02∶0.83。工程实测中外框架角桩下桩反力外框架边柱下桩反力核心筒下桩反力。这主要由于群桩效应引起的桩基竖向支撑刚度弱化,外框架柱下角桩处桩数少,群桩效应影响较弱。     

可控刚度桩筏基础桩土共同作用的工程实践

端承型桩等支承刚度较大的桩基础,在正常工作荷载作用下,桩顶较小的竖向变形无法保证桩土共同作用的实现,这可能导致良好的天然地基承载力得不到充分利用,造成极大的浪费。介绍的典型工程成功解决了支承刚度较大的桩基础难以实现桩土共同作用的问题,同时还实现了桩筏基础的变刚度调平,通过对工程设计及数值分析过程的详细论述与描写,并将现场测试数据与分析结果进行对比分析,验证可控刚度桩筏基础应用于该项目的合理性与可靠性。数值分析及现场实测结果显示,本工程采用可控刚度桩筏基础后,建筑物总沉降和差异沉降均满足设计要求,地基土分担了上部结构63%的的荷载,桩基数量大幅度降低,减少了高能耗建材的使用和桩基施工对周边环境的影响,取得了显著的经济效益和社会效益。本工程可控刚度桩筏基础实施所取得的相关经验与成果可供类似工程借鉴与参考。     

设置变形调节装置桩筏基础设计方法及工程实践

设置变形调节装置桩筏基础通过调节装置实现对桩土支承刚度的调整与优化,使其可应用于端承型桩基桩土共同作用、变刚度调平设计、老桩的再生利用以及土岩结合地基等支承刚度严重不均匀的情况。作为一种新的桩筏基础形式,工程实践表明设置变形调节装置桩筏基础可取得显著的经济效益和社会效益。为推动其进一步应用与发展,形成成套设计理论与方法,本文详细介绍了变形调节装置桩筏基础的设计过程,并通过一工程实例对其设计方法进一步进行了分析,供广大工程技术人员参考。     

某大底盘超高层建筑基础设计

某超高层建筑高243 m,主体结构采用了框架-核心筒结构体系,基础选用桩筏基础形式。该工程主楼、裙房、纯地下室地下连为一体,形成大底盘主、裙地下连体建筑基础。为有效控制差异沉降,采用了变刚度调平设计、灌注桩后注浆和设置后浇带等有效措施。在简要介绍该工程结构特点的基础上,系统地阐述该工程基于结构布置、地质情况等因素综合考虑进行的基础设计,重点介绍变刚度调平设计的方法。     

自适应调节下广义复合基础设计方法与工程实践

差异沉降是导致基础内力和上部结构次应力增大、基础板厚与配筋增加的根源,因此,保证筏板的零差异沉降是建筑物结构体系保持最优状态的根本措施,而实现这一措施最有效的方法就是合理布置与调整地基与桩基的支承刚度。另外,端承桩基础如何充分利用良好的地基土承载力仍然是桩土共同作用理论应用的一大难题。为此,专门研制了置于桩顶的变形调节器,并报导了它的构造和工作特性,通过它对桩土支承体系支承刚度进行人为干预下的自适应调节,提出了广义复合基础的设计方法。一项工程实践表明:本方法不仅成功解决了上述问题,而且取得了良好的经济效益。     

桩基础差异沉降变形控制方法研究

差异沉降变形是高层和超高层建筑基础设计的控制要点,本文在分析上部结构与基础和地基共同作用的基础上,通过调整刚度分布的方法来控制差异沉降,并阐述以差异沉降控制的桩基础设计理论的研究及其意义。