水下隧道周围土体及衬砌变形力学性状研究

以拟建的哈尔滨松花江隧道为例,直接针对隧道安全运营,采用因子对目标函数影响的优化思想,在假定不同工况的若干种设计模型下,考虑土体-衬砌相互作用及材料变形的非线性特性,建立尽可能逼近实际问题的有限元计算模型.基于 ANSYS 软件反复进行数值模拟实验,研究隧道周围土体及衬砌变形的力学性状,并据此预估隧道最危险破坏点,为合理确定隧道覆土层安全厚度提供理论依据.     

基坑土体变形性状研究

为提高用于基坑设计计算的土体参数的合理性、准确性 ,以准确预测基坑开挖中围护结构及周边土体位移 ,针对基坑开挖过程中基坑周边土体中可能出现的应力状态 ,用应力路径三轴试验进行模拟 ,进行一系列饱和原状土的三轴K0 固结不排水剪切试验。通过应力路径试验获知基坑开挖过程中土体的应力应变关系近似呈加工硬化双曲线型 ,推导了土体的弹性模量公式 ,并在试验数据的基础上拟合确定了该公式中初始弹性模量的取值方法。将应力路径研究结果和常规三轴压缩试验获得的参数分别应用于同一实际工程进行有限元计算。有限元计算结果与实测数据进行对比分析后认为 :应力路径试验方法较之常规三轴压缩试验方法获得的参数更理想 ,推导出的弹性模量计算式 ,可用于基坑工程变形计算 ,可供基坑工程设计参考。     

地铁荷载作用下隧道土体变形的数值模拟

天津市区地铁隧道一般埋设于第一海相软土层中,目前针对这一海相软土层在地铁荷载下隧道周围土体变形的研究较少.本文利用ABAQUS有限元软件,模拟地铁运行荷载,对比分析隧道周围土体在竖向和水平方向上距隧道不同距离处土体的变形,结果表明:土体变形较大的区域主要集中在以隧道轴线为中心的10,m范围内,工程建设时对此区域土体要重点关注;而在30,m以外区域土体变形较小.分析结果为以后在现有地铁隧道沿线建设地下构筑物时提供了有价值的参考.     

隧道开挖对邻近土体位移影响的数值分析

在城市修建地铁的过程中,隧道洞口开挖会不可避免地对隧道洞口周围的土体产生影响。采用有限差分软件FLAC3D来分析由于隧道开挖而引起的土体位移。在数值模型中,假设衬砌为线弹性材料;而土体则是由Mohr--Coulomb破坏准则控制的弹塑性材料。将采用有限差分软件计算得到的土体位移结果同采用解析法以及经验法得到的位移结果进行对比。并结合不同土层刚度以及衬砌刚度的情况,来分析以上两个因素对土体位移的影响。经过分析得到的结果表明：（1）通过有限差分软件计算得到的地表土体沉降曲线能够与采用解析法以及经验法得到的沉降曲线很好的吻合,但是采用数值方法得到的沉降曲线相对较宽并且较浅。（2）在上软下硬土层中,地表土体的最大沉降值将变大而沉降曲线将变窄;而在上硬下软土层中,地表土体的最大沉降值将变小而沉降曲线将变宽。（3）随着衬砌刚度的增大,土体的位移将会减小。     

土体杨氏模量对开挖卸荷引起隧道变形影响

采用基于摩尔库伦准则的理性弹塑性模型开展有限元分析,研究土体的杨氏模量对基坑开挖卸荷引起隧道变形影响,分析隧道纵向隆起、衬砌直径变形以及弯曲应变的变化规律和趋势。研究表明,基坑开挖卸荷引起坑底下方的隧道隆起,隧道衬砌横截面竖向压缩、水平拉伸,隧道横向和纵向弯曲应变分别沿隧道横截面和纵轴线呈对称分布。随着土体杨氏模量增大,隧道顶部最大隆起,隧道衬砌直径以及隧道横向和纵向弯曲应变都呈对数减少,并给出了拟合方程,便于应用。     

深埋富水隧道衬砌压力与变形影响因素研究

深埋隧道穿越富水破碎带时,常发生涌水坍塌灾害,延误工期,增加投入,严重时发生人身伤害,因此需采取预先全断面注浆的加固措施.针对这一问题,按平面应变分析,假定注浆加固圈与隧道衬砌径向完全接触,建立理论计算模型,得出了衬砌内缘位移与衬砌外缘压力的理论解.以国内在建特长隧道为工程背景,进行数值模拟分析,验证了公式的正确性.根...     

盾构隧道衬砌结构的力学模型

以南京地铁玄武门站-许府巷站区间盾构隧道为例,建立自由变形圆环、多铰圆环、梁-弹簧3种力学模型,进行衬砌结构的内力计算和分析．     

浅埋暗挖地铁隧道衬砌的力学行为分析

为了了解软弱围岩下的浅埋暗挖隧道的衬砌的力学行为,利用大型的商业有限元程序ANSYS,分析在既有设计方案及支护条件下地方的衬砌的力学行为．本文在建立荷载一结构模型中的主动荷载加被动荷载模型基础上,给出衬砌的内力并验算其承载能力．并为同类地质条件下的隧道设计与计算提供一个可行的参考．     

运营期隧道衬砌非对称式破坏成因分析及数值模拟研究

宜万铁路广成山隧道K180+261～K180+306段边墙衬砌处发生纵向开裂、剥离,翘壳等灾害,隧道衬砌形成了典型的非对称式破坏模式.基于现场系统性的衬砌厚度、衬砌强度及衬砌侵限检测,并结合理论及数值模型分析了衬砌破坏模式及其孕育机制.研究表明,隧道右边墙衬砌厚度不足、病害段衬砌强度偏低以及既有溶洞共同作用导致了病害的...     

黏弹性饱和土体中圆形隧洞动力相互作用

基于Biot波动方程，采用渗流力学耦合模型，研究了任意荷载条件下黏弹性饱和土体中半封闭圆形隧洞衬砌 土动力相互作用问题.考虑衬砌材料和土体的多孔性质，隧洞处于半封闭状态，边界部分透水.通过引入4个势函数，并利 用Helmholtz分解原理，在Laplace变换域中得到任意响应模式下的应力、位移和超孔隙水压力解答.利用Laplace数值逆 变换在时间域中得到瞬时、移动等响应模式条件下的数值结果，并讨论了衬砌和土体的相对刚度对隧洞动力响应的影响. 结果表明：不同模式下隧洞的应力、位移和孔隙水压力响应有很大差异，且随相对刚度的增大而减小.     

竹园堂隧道中隔墙施工法应用

通过对竹园堂隧道中隔墙施工法应用及研究 ,为软弱围岩、浅埋、大垮和特殊断面的隧道及地下工程施工提供了新途径、充实了新奥法的内容。与其它软弱围岩隧道施工方法相比较 ,不需要特殊的施工机具设备 ,能节省大量的机械台班费 ,且其施工安全可靠 ,可行性强 ,施工质量好。     

砌块墙体裂缝的模拟分析

砌块建筑在我国应用广泛,但砌块建筑顶层墙体在温度作用下容易产生裂缝,文章采用ANSYS非线性有限元程序,对在水平和垂直荷载作用下的足尺寸砌块墙体进行了裂缝模拟分析,并对砌块建筑的抗裂设计提出了建议。     

带缝空心钢筋混凝土剪力墙的抗震性能试验研究

通过两种不同配筋方案的四榀带缝空心钢筋混凝土剪力墙模型的拟静力试验，探讨了这种剪力墙的破坏机理和变形特征。试验证明：带缝剪力墙由于破坏机理改变使其延性及变形能力提高。同时指出：改变带咯条带的边部配筋，可使墙体抗剪承载力不降低而其延性与变形能力均得到提高。     

偏压大跨小净距公路隧道施工力学行为

为分析偏压大跨小净距隧道施工力学行为,采用FLAC3D有限差分数值模拟软件,针对偏压大跨小净距隧道在施工过程中的应力应变变化规律和施工方法比对、选择,开展现场监测数据对比论证与数值模拟计算分析。研究结果表明:由于偏压的影响,左线隧道的沉降、应力和受力均要大于右线隧道;开挖完成后左右线隧道拱顶和拱腰处的主应力会大幅度增加,造成隧道衬砌结构的剪应力也随之增大,同时也增大了两隧道间夹岩的主应力和剪应力,最终两隧道拱腰处应力集中明显;相比于左线隧道,右线隧道的开挖对左线隧道的弯矩影响更大,尤其是左线靠近右线隧道一侧拱腰的弯矩。其结果能够为偏压大跨小净距公路隧道的设计和施工提供了科学依据。     

整体式拼缝连接的预制楼板-预制剪力墙节点试验

为研究整体式拼缝连接的预制楼板-预制剪力墙节点在预制楼板悬臂端竖向荷载作用下的受力性能,进行了1个边节点试件和2个中节点试件的静力试验.结果表明:3个试件的裂缝分布相同,且均为楼板受弯破坏;3个试件承载能力极限状态前的楼板悬臂端竖向荷载-挠度曲线基本相同,预制楼板固端受弯承载力差别不大,且与规范公式计算值的比值平均为1.29;套筒挤压搭接连接可有效传递预制楼板钢筋拉力;整体式拼缝可保证全装配楼盖的整体性,装配式剪力墙结构采用全装配楼盖时,预制楼板与预制墙之间可采用本文试件的整体式拼缝进行连接.     

带缝空心钢筋砼剪力墙结构抗震性能试验研究

为了避免普通钢筋混凝土剪力墙结构自重大、刚度大、地震作用大、延性差、易于脆性破坏及破坏区域比较集中等缺点,提出了带缝空心钢筋混凝土剪力墙结构,即在普通钢筋混凝土剪力墙中设置竖向空心孔洞及竖缝。通过对此种结构(六层)1∶3.0缩尺模型的拟动力试验及拟静力试验研究,了解此种结构的破坏机理、滞回特性、延性及变形性能。试验结果表明这种结构具有良好的抗震性能。