双圈水平冻结冻土帷幕温度场数值模拟

基于上海市轨道交通4号线隧道修复工程实例,建立双圈水平冻结冻土帷幕温度场数值模拟模型,对实际冻结工况进行数值模拟,其结果有助于了解隧道修复冻结时冻土帷幕整体性状,确保施工安全.     

明月山隧道台阶法动态施工数值模拟研究

结合明月山隧道工程地质和设计情况,以解决上下行分离式隧道台阶法施工技术为出发点,应用有限元软件为计算手段,对隧道施工进行了数值模拟,并对模拟结果进行了深入分析,找出了隧道施工中围岩及支护结构的应力应变变化规律,可以为工程设计的精确性分析提供合理的依据。     

地铁隧道开挖引起地表沉降的数值模拟研究

大中型城市修建地铁是未来城市建设的一个重要方向,但是城市中环境复杂,地表沉降控制要求严格。因此,研究隧道开挖地表沉降变化规律,对沉降控制具有重要的实践意义。文章运用有限元数值模拟方法对青岛某标段地铁隧道工程进行分析,结合数值计算结果与现场实测数据,研究隧道在由断面开挖对地面沉降变化规律的影响,对比实际隧道开挖的监控数据,模拟结果表明,地表沉降仍在安全范围内,可以为类似工程沉降控制提供参考。     

基坑开挖对既有隧道影响分析

基坑开挖势必导致下部隧道发生变形,威胁地铁隧道的安全。通过Midas/GTS有限元软件,对合肥地铁1号线上部基坑开挖过程中隧道的位移进行了数值模拟,分析了不同工况下隧道横向和纵向变形。结果表明:基坑中心下方的隧道拱顶产生最大竖向位移,且在基坑开挖范围内隧道竖向位移变化最大。隧道横向水平位移最大值发生在距离基坑中心8 m下的拱腰处,并不是在基坑中心位置。数值计算结果和隧道原位测试结果比较接近,说明数值模拟的边界和参数的选取是符合实际工况的,本文的方法可以为今后类似工程提供参考。     

路基换填对正下方地铁隧道影响的数值分析

采用平面应变有限元分析方法,结合工程实例,研究深圳地区路基换填对正下方地铁隧道的影响。一方面,通过数值模拟路基换填开挖、回填碾压,分析加、卸载过程隧道沉降及地基竖向应力的变化规律,提出了优化设计和施工方案的方法;另一方面,分析隧道内同步沉降监测数据,验证了数值计算的可靠性。     

徐州东二环路扩建隧道工程施工有限元模拟分析

目的 为解决隧道工程中隧道埋深浅、地质条件复杂的情况，采用有限元模拟进行分析，以保证扩建隧道工程施工方案的可行性和安全上的可靠性．方法 以徐州云龙山东二环路扩建隧道工程为例，采用三维有限元数值分析技术方法，对施工工序进行了模拟分析．结果 预测了地面最大沉降值和拱顶最大下沉值、超前预测了暗挖法施工产生的影响，为工程施工的顺利进行提供了保障．结论 采用理论有限元方法模拟分析隧道施工工序与实际施工工序吻合，其计算结果为隧道施工安全提供可靠的技术依据．     

盾构隧道可视化风险预警试验系统设计

通过数值模拟和室内试验,设计了一套基于LES(light emitting sensors system)的多功能盾构隧道风险可视化预警试验系统,该系统可实时监测整个结构的多项变形指标,并可视化地显示结构在各种指标下的安全等级.通过数值模拟对简化的隧道模型进行加载,得到不同埋深和螺栓预紧力对隧道变形的影响规律.室内试验结合实际工程中隧道不同阶段的变形范围以及数值模拟结果,预设安全、预警、危险3个风险等级的隧道收敛变形范围、管片转角变形范围以及引起变形的对应埋深范围.试验结果表明,结构在指定范围埋深下,两种LES系统均可发出指定安全等级的色光,实现可视化预警目标.     

盾构隧道开挖引起地表沉降数值模拟与实测分析

用三维数值分析模型模拟了隧道盾构开挖引起的地表沉降的发展过程,分析了地表横向和纵向沉降的动态变化规律,得出了模拟盾构开挖过程的数值模型,并基于Peck公式对地表沉降模拟值和工程实测资料的沉降槽参数进行了对比分析．结果表明FLAC3D模型能有效地模拟盾构掘进过程中的地层开挖效应和沉降规律．     

下穿既有运营公路大断面浅埋隧道方案优选及监测分析

在建商合杭客运专线新大力寺隧道下穿安徽省208省道段,隧道埋深浅,隧道围岩节理裂隙发育、稳定性差.新大力寺隧道施工过程中,S208省道正常运营;针对隧道实际工程情况,选择更优的施工方案保证省道正常运营与施工隧道的安全是工程的重难点问题.以新大力寺隧道下穿S208公路段工程为背景,采用数值模拟方法,对比分析了二台阶法、三台阶法、六步CD法和双侧壁导坑法等4种施工方案施工引起的下穿省道路面沉降变化,新建隧道围岩和支护结构的稳定性;考虑省道行车荷载对下穿隧道施工的影响,分析不同施工行车荷载影响下隧道施工的稳定性.基于数值模拟分析结果表明:采用六步CD法施工,下穿隧道结构的变形及结构内力控制良好,隧道施工引起的路面沉降较小;但六步CD法施工中隧道拱顶位置衬砌内力较大,施工中采用少扰动的原则,减少对隧道拱顶围岩的影响.     

隧道地震响应振动台实验及动力时程分析

本文主要通过数值模拟和大型振动台模型试验对浅埋隧道在不同围岩类型条件下的地震响应特性进行了研究.结果表明:隧道围岩类型对隧道地震响应特性有明显的影响,围岩越好,其抗震性越好;围岩加速度随着高程的增加有明显的放大效应,围岩越差,加速度放大效应越明显;共轭45°方向为较大内力值分布,而隧道拱顶、拱底和边墙内力值却相对较小,内力量值与隧道围岩类型呈反向变化;振动台模型试验和数值模拟结果有较好的吻合性.以上成果对于合理认识浅埋隧道的地震响应特征具有重要意义,可为类似工程提供借鉴.     

格鲁吉亚卡杜里电站跨流域引水水力过渡过程

格鲁吉亚卡杜里电站从两条河流分别取水,通过两条不同长度的引水支洞汇入主洞,是跨流域引水式电站。针对该电站引水系统取水水位不同,支洞长度不同,支洞汇入点水流复杂的问题,采用特征线法建立了水力过渡过程计算的数学模型,计算得到调压室在最不利工况时的最高、最低涌波水位,并与模型试验结果进行了比较,两者吻合性好。建立的复杂引水系统的数学模型对开发跨流域引水式电站具有理论指导意义和实际应用前景。 关键词：跨流域;水力过渡过程;引水系统;卡杜里电站     

地铁隧道掘进爆破地表震动效应研究

以武汉地铁二号线隧道工程为背景,对爆破振动强度进行实时监测,并结合数值模拟软件计算,研究掌子面前后方地表振动特性及变化规律。结果表明:用萨道夫斯基公式对隧道掘进前方地表振速进行拟合时,相关性较好,而隧道掘进后方地表振速拟合的相关性较差。数值计算所获得的地表峰值振速变化规律及特征与现场实测结果基本一致,成形隧道对岩体整体结构的改变导致地表振速产生放大效应,使得掌子面后方已开挖区地表振速比掌子面前方相应点的振速大,因此,在确定隧道掘进爆破施工方案时,必须考虑到隧道地表振速的这种放大效应,否则很可能危及掌子面后方地表建筑物的安全。     

楔形舵片失速特性的数值模拟和水洞试验

为获得楔形超空化舵片在大舵角情况下的失速特性并探究其失速机理,针对采用24°楔形舵片作为艉控制面的超空泡航行体在低速通气条件下的绕流问题,分别构建三维数值模型和水洞试验系统,同时采用数值模拟和水洞试验两种手段研究楔形舵片的升/阻力特性和低压面空化情况随舵角的变化关系.研究结果表明:提出的数值方法和试验方案是合理的;楔形舵片的阻力系数在0°~5°舵角变化的影响较小,升力系数在0°~8°和9°~12°舵角范围内均具有良好的线性度,但后者斜率远小于前者;楔形舵片在舵角超过8°时升力系数突然减小并发生失速现象,舵片低压面发生空化并被空泡覆盖;低压面因空化致使压力不能进一步降低是导致舵片发生失速的根本原因,对于24°楔形舵片的许用舵角范围不应超过8°.     

哈尔滨地铁粉质黏土力学性质与超前支护方式

依托哈尔滨地铁项目,进行不同含水率情况下的粉质黏土的力学性质和超前支护方式选择研究。通过对哈尔滨地铁土样进行室内性质试验,包括含水率试验、土三轴试验等,确定哈尔滨地铁土样为粉质黏土及得到了不同含水率试样的力学性质,并通过液性指数对哈尔滨地铁隧道围岩进行亚级级别划分;介绍哈尔滨地铁现场监测的情况,包括现场位移与应力监测,并将监测数据与数值模拟结果进行对比,确定了数值模拟的正确性;进行不同地层参数与不同超前支护情况下的数值模拟,通过对比不同情况下的位移、应力、应力路径以及塑性区大小,得到不同等级围岩情况下的隧道超前支护方式的选择。本研究对于哈尔滨地铁隧道超前支护方式的选择具有一定的指导意义。     

Numerical Analysis of Effect of Water on Explosive Wave Propagation in Tunnels and Surrounding Rock

Based on the application of practical engineering, propagation processes of explosive waves in rock with water well and tunnel are simulated by ANSYS/LS-DYNA software. The evolution of damage in rock is presented. The effect of water on the damage of the concrete slab in a tunnel is compared with damage inflicted without water. The numerical simulation illustrates that water plays an important role in the evolution of damage of the concrete slab in a mine tunnel. In the presence of water in the rock the concrete slab is damaged more severely than without water in rock. The effect of water location in the rock is also considered. It is found that the concrete slab in the tunnel shows various degrees of damage as a function of the different locations of water. Attenuation laws of stress waves over time-space in rock with water are also obtained. Numerical results indicate that, under blast loading, there are three zones in the rock： a crushed zone nearby the explosive charge, a damaged zone and an elastic zone. The conclusions of numerical analysis may provide references for blasting designs and structure protection.     

浅埋偏压隧道边坡稳定性分析

基于有限元软件建立三维弹塑性模型，依托某隧道边坡工程，探讨了"锚杆+抗滑桩"联合支护参数对边坡稳定安全系数以及最大剪应变的影响，进而得到最佳支护方案。通过现场监测结合数值模拟，对比了有无该支护方案下边坡及隧道的围岩变形特征，利用抗滑桩应力与锚杆轴力的分布特征，再次明确该方案的支护效应。结果表明：最佳支护方案为方案A （抗滑桩14 m、锚杆14 m），支护后的边坡安全系数显著提高，抗滑桩与锚杆相比对边坡的安全系数影响更大；相较于无加固工况，联合支护下边坡的水平位移与竖直位移显著降低，土体变形区范围明显缩小；抗滑桩体主要承受压应力，最大值出现在桩中部，总体呈现"中端大，上下两端小"的分布模式；锚杆轴力随着锚固深度增加呈现线性减少趋势；隧道变形实测数据与数值模拟结果基本吻合，联合支护方案对控制隧道变形有显著效果。     

隐伏溶洞对隧道围岩稳定性影响规律及处治技术

以鄂西山区隧道工程实例为依托,在溶洞调查与统计分析的基础上,从岩溶的溶洞体积、形态特征、溶腔充填物特征以及涌水通道类型等方面,对鄂西山区岩溶进行分类,得到鄂西山区岩溶发育特征,即溶腔体积不等、形态多样、溶腔充填物种类多、涌水通道复杂。采用数值模拟方法,分析不同位置的隐伏溶洞对隧道围岩的应力场、位移场影响情况,得出随隐伏岩溶位置变化,围岩应力分布有所不同;溶洞位置由隧道顶部向隧道底部变化过程中,隧道顶部围岩最大沉降由大到小依次为拱肩延长线、边墙一侧、拱脚延长线、拱顶上方、底板下方;随着溶洞位置的降低,隧道拱顶围岩水平最大收敛值由大到小依次为拱肩延长线、拱顶上方、边墙一侧、底板下方、拱脚延长线;随着溶洞位置的降低,隧道周边围岩沉降量由大到小均为拱顶、拱腰、拱脚、底板。基于岩溶类型特征、数值模拟围岩应力场、位移变化情况结果,提出岩溶区隧道揭露溶洞处治原则。以花果山隧道为例,开展溶洞处治原则与方法应用,提出针对性的处治方案。     

深基坑开挖及渗流对邻近隧道的影响分析

为明确基坑开挖过程中邻近隧道的力学响应特征,利用有限元数值模拟软件,对隧道管片的变形和内力进行分析,通过控制开挖过程中水头和水压力的变化,分析基坑开挖过程中地下水渗流对邻近隧道的影响。结果表明:基坑开挖会导致邻近隧道的变形和内力变化,考虑地下水渗流作用时隧道的变形和内力会显著增加,并且随着基坑开挖深度的增加,隧道管片的变形和内力也随之增大。     

隐伏溶洞对隧道围岩稳定性影响规律及处治技术

以鄂西山区隧道工程实例为依托,在溶洞调查与统计分析的基础上,从岩溶的溶洞体积、形态特征、溶腔充填物特征以及涌水通道类型等方面,对鄂西山区岩溶进行分类,得到鄂西山区岩溶发育特征,即溶腔体积不等、形态多样、溶腔充填物种类多、涌水通道复杂。采用数值模拟方法,分析不同位置的隐伏溶洞对隧道围岩的应力场、位移场影响情况,得出随隐伏岩溶位置变化,围岩应力分布有所不同;溶洞位置由隧道顶部向隧道底部变化过程中,隧道顶部围岩最大沉降由大到小依次为拱肩延长线、边墙一侧、拱脚延长线、拱顶上方、底板下方;随着溶洞位置的降低,隧道拱顶围岩水平最大收敛值由大到小依次为拱肩延长线、拱顶上方、边墙一侧、底板下方、拱脚延长线;随着溶洞位置的降低,隧道周边围岩沉降量由大到小均为拱顶、拱腰、拱脚、底板。基于岩溶类型特征、数值模拟围岩应力场、位移变化情况结果,提出岩溶区隧道揭露溶洞处治原则。以花果山隧道为例,开展溶洞处治原则与方法应用,提出针对性的处治方案。     

土体含水量对基坑支护结构受力特性的影响分析

鉴于土体含水量对基坑支护结构受力特性的重要影响,结合实际基坑工程,首先利用三轴试验,测得土体在不同含水量情况下的物理力学参数.而后,应用PLAXIS软件建立了有限元分析模型,进行了基坑支护结构受力特性的数值模拟计算,得出了含水量对基坑支护结构受力的影响特性与规律.