马蹄形隧道40°斜穿地裂缝的变形破坏机制试验研究

 从西安地铁隧道工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝的物理模型试验。结构模型混凝土应变、纵向和环向钢筋应变、结构外围土压力、结构内部收敛位移、模型顶表面土体变形以及宏观变形破坏现象表明：整体式马蹄形隧道衬砌结构40°斜穿地裂缝时其破坏模式为扭转、弯曲、剪切变形破坏,变形破坏不对称;衬砌混凝土环向裂缝主要分布在上盘区0.83D(D = 1.8 m)、下盘区1.11D;纵向裂缝主要分布在上盘区1.11D、下盘区(1.94～2.22)D;下盘结构变形破坏范围和程度要高于上盘。马蹄形隧道结构在40°斜穿地裂缝时,宜采用分段方式来应对扭转、弯曲、剪切变形,应加强结构抗扭设计,扩大断面或提高混凝土强度等级来应对剪切变形。     

盾构隧道60°斜穿地裂缝的变形破坏机制试验研究

 从西安地铁盾构隧道工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计盾构隧道管片衬砌结构60°斜穿地裂缝的物理模型试验。管片混凝土应变、纵向和环向螺栓应变、结构接触土压力和结构外围土压力、结构内部收敛位移、模型顶表面土体变形以及宏观变形破坏现象表明,盾构隧道管片衬砌结构60°斜穿地裂缝的变形破坏模式以剪切变形为主,局部有扭转和弯曲变形;结构破坏范围为上盘0.75D(D为管片环外径1.20 m),下盘0.50D;管片混凝土破坏主要发生在螺栓孔附近,地裂缝处纵向螺栓发生较强的剪切、扭转和拉伸变形破坏;管片衬砌结构变形破坏不对称,管片环向处于偏压状态;环缝拱顶错位量大于拱底和拱腰,拱顶最大错位量达30 mm(0.025D),模型难以适用地裂缝错动变形20 cm(0.166 7D),盾构管片衬砌结构不适用于地裂缝活动强烈的地质环境。     

穿越地裂缝带的地下综合管廊结构应力预测研究

地裂缝活动使得地下综合管廊结构应力不断增大,进而达到混凝土抗拉、抗压强度设计值,造成管廊结构的破坏。因此,以西安幸福林带地下综合管廊工程为研究载体,基于有限元数值模拟综合管廊应力分析结果,建立适当的结构应力与地裂缝错动量之间的预测模型,对结构应力规律进行预测。研究表明:地下综合管廊与地裂缝斜交66°和正交时,综合管廊结构最大主应力出现在管廊下盘位置;采用二次曲线指数平滑法,将α=0.9作为平滑系数对地下综合管廊结构应力构建预测模型进行预测时,预测结果相对误差均小于5%,可达到较为理想的预测效果。该研究成果对地裂缝活动下地下综合管廊结构安全稳定性的有效保证具有重要的意义。     

穿越地裂缝的地下综合管廊变形规律与应力分布特征研究

以穿越西安f7地裂缝的地下综合管廊工程为研究对象,基于有限元数值模拟,找出了地下综合管廊在地裂缝带地基不均匀沉降下的受力特征及变形规律。分析结果表明:在地裂缝作用下,中段管廊(跨地裂缝)变形最为严重,管廊接头处沉降量发生突变,为薄弱区域;管廊底板混凝土以受压为主,而顶板以受拉为主,当沉降量在地裂缝处超过250 mm时,管廊顶板所受拉应力超过混凝土轴心抗拉强度,造成管廊顶板出现横向裂缝。     

大角度斜交地裂缝带盾构隧道变形破坏机制的模型试验研究

地裂缝是西安市最典型的城市地质灾害,其活动对城市地铁建设具有严重威胁,盾构隧道能否应用于地裂缝场地一直是工程界关注的问题。为揭示地裂缝活动对地铁盾构隧道的影响机制,文章以在建西安地铁8号线大角度(θ=75°)穿越地裂缝带为工程背景,基于1∶12几何比尺的物理模型试验并结合数值模拟,对大角度斜交地裂缝带的盾构隧道结构的变形破坏规律进行研究。结果表明：地裂缝错动作用下,大角度穿越地裂缝带的盾构隧道上盘管片拱顶受压、拱底受拉,下盘管片拱顶受拉、拱底受压;盾构隧道纵向整体表现为弯曲 扭动变形,管片衬砌在地裂缝上盘以拱顶内凹变形为主,在下盘以牵引变形为主,地裂缝位置及其附近的管片表现出竖向错动、轴向拉张与挤压以及水平扭转的三向变形特征;当地裂缝位错量达到s=24cm时,盾构隧道出现破坏,其破坏模式以剪切破坏为主,局部存在偏压破坏,且破坏大部分首先出现在螺栓附近;基于盾构隧道的破坏模式和范围提出隧道大角度穿越地裂缝带时的应对措施建议,对于未来100年内地裂缝累积活动量超过s=24cm的场地,地铁建设不宜采用盾构法通过。     

供水管道45°斜穿地裂缝足尺模型试验研究

西安地裂缝是一种典型的城市地质灾害,对供水管道造成严重危害。以西安市球墨铸铁供水管道穿越地裂缝为工程背景,通过供水管道45°斜穿地裂缝足尺模型试验,研究地裂缝作用下供水管道的变性特征、结构应力与土压力变化规律。试验结果表明,在地裂缝作用下,上盘管道产生差异沉降,远离地裂缝管道末端沉降量最大,上盘管道顶部和底部部分区域形成脱离区或脱空区。管道表现出复杂的伸臂梁受力模式,竖向上上盘管道产生“上凸下凹”的弯曲变形,顶部形成受拉区,底部形成受压区;下盘管道产生“上凹下凸”的弯曲变形,导致其顶部形成受压区,底部形成受拉区;水平方向上,地裂缝与管道锐角侧形成受拉区,钝角侧形成受压区。管道柔性T型接口可一定程度调节管道两侧差异沉降,且在管道接口处轴向应力最大。基于模型试验结果,提出地裂缝发育区管道建设应合理规划线路、浅埋或架空布设、采用柔性接口并增加接口强度和刚度、布设监测装置的工程措施。     

多工况下地裂缝活动对地下综合管廊受力特性影响研究

地下综合管廊在地裂缝区域的施工与运营过程中会出现诸多问题。因此基于西安市幸福林带地下综合管廊项目穿越F5地裂缝段,通过有限元建模分析了不同管廊结构截面形式在正交与斜交工况下的管廊结构应力响应。分析结果表明,斜交工况下地裂缝活动会导致管廊结构产生弯曲与扭转,拉应力大于正交工况。此外"平舱"型管廊截面的大舱与小舱交界位置由于应力集中原因,受地裂缝活动影响会产生更大的拉应力,在施工与运营过程中应加强监测,做好加固处理。     

装配式地下管廊穿越活动地裂缝的适宜性分析

在地裂缝分布广泛的地区,装配式地下综合管廊穿越活动地裂缝的适宜性尚不明确。为了研究装配式地下管廊在地裂缝活动作用下的受力与变形特性,通过建立装配式地下综合管廊穿越地裂缝的三维有限元模型,设置了10 cm、15 cm, 20 cm和25 cm 4种不同沉降量工况以及45°、60°、75°和90°4种不同的地裂缝与管廊相交角度,分别进行了数值模拟计算分析。结果表明：随着地裂缝活动量的增加,管廊的变形与纵向应力均呈增大的趋势,且当沉降量接近20 cm时,管廊底板最大纵向拉应力达到混凝土抗拉极限,位置在下盘接触且靠近地裂缝处;地裂缝与管廊交角越小,管廊最大纵向拉应力越小,但扭转效应明显;在地裂缝活动性较弱的场地,装配式管廊穿越地裂缝表现出对不均匀变形更优越的适宜性。研究成果对地裂缝活动作用下装配式管廊的破坏机理的研究以及灾害防治具有重要意义。     

地下综合管廊室内施工环境危害识别

在地下管廊的机电安装施工过程中,存在着许多危害施工人员职业安全的因素。通过对机电安装阶段地下综合管廊内影响施工人员职业安全的因素进行分析,提出应该对粉尘、一氧化碳、挥发性有机物(VOC)、氧气、温湿度进行职业安全检测,并参照现行相关标准确定了各个因素的接触限值或报警值,为相应的地下综合管廊环境探测和控制系统提供了有力的技术支撑。     

地下综合管廊基坑变形监测方法研究

基坑对于土木和岩土工程而言极其重要,对于地下综合管廊也是如此.做好基坑变形监测至关重要,这可以在最大程度上确保工程在实际施工时的质量、效率和安全.我国地下综合管廊相较于其他国家来说起步较晚,但其建设过程中的优点以及竣工后的应用价值有目共睹.本文围绕地下综合管廊,在简述其概念、建设意义和基坑监测的基础上,探究监测其基坑变...     

地震作用下跨地裂缝的地下综合管廊动力响应研究

以西安市幸福林带地下综合管廊项目为例,采用了Abaqus有限元软件对跨地裂缝的地下综合管廊结构进行动力时程分析,找出了跨地裂缝管廊结构在地震作用下的动力响应规律。结果表明:在地震作用下,跨地裂缝的管廊结构底板加速度响应和位移响应显著,应力集中现象更明显,易出现破坏,尤其是在地裂缝附近的管廊结构反应更加剧烈;处于场地上盘的管廊结构会发生沉降,处于场地下盘的管廊结构会出现脱空,管廊结构随着土体的变形而发生相应的变形;随着地震强度增大,管廊结构的竖向位移也随之增大,且低频成分较多的地震波对结构的破坏更严重。     

地下综合管廊基坑变形监测方法

文中以实际工程为案例,分析了地下综合管廊基坑变形监测的方法.     

宁波市地下综合管廊建设机制创新研究

总结宁波综合管廊的建设经验,分析宁波市地下综合管廊建设存在的问题,从健全政策制度保障机制、创新建设管理机制、构建长效投融资机制方面探索建设机制创新,对促进城市综合管廊健康可持续发展具有借鉴意义。     

地裂缝活动对地下输水管道影响的足尺模型试验

地裂缝是西安市最典型的城市地质灾害,对地下管道造成了严重的危害。以西安市地下输水(排污)管道穿越地裂缝为背景,在地裂缝对地下管道危害分析的基础上,通过地裂缝活动对地下管道影响的足尺模型试验,研究地裂缝作用下地下管道的受力情况、变形和破坏模式。试验结果表明:在地裂缝作用下,无论是骑缝式还是对缝式敷设地下管道受力较为复杂,管道处于拉压受力状态,其变形破坏模式大致可以分为2类即骑缝时反向弯曲的弹性地基梁破坏模式和对缝时端部上翘的悬臂梁破坏模式;管道开裂破坏的地裂缝位错量临界值为S_(cr)=6 cm;骑缝式管道开裂破坏位置主要位于下盘靠近地裂缝0.5 m范围内,而对缝式管道开裂破坏位置主要位于上盘距地裂缝1.2 m附近以及接头部位。基于模型试验结果,提出地裂缝发育区管道工程建设应采取避让和合理规划管线走向,对跨越地裂缝带的管道工程需采取管沟浅埋或悬空式架设、柔性管材及接头加固、地下廊道铺设以及监测预警等防治措施。研究结果对于西安市城市管网建设与跨越地裂缝带的老旧管网改造具有重要的指导意义,对其他地裂缝发育区管道工程建设亦具有参考与借鉴价值。     

地下结构地震破坏机制试验研究

利用自行研制的三维叠层剪切模型箱,完成黏土层中典型三层三跨地铁车站模型的地震响应大型振动台试验。通过对车站模型结构和土层中的加速度时程及其傅里叶频率幅值谱的对比研究,分析地下结构动应变变化规律及结构破坏宏观现象。揭示地下结构地震破坏机制为地下结构地震响应主要受周围土层控制,土层相对较软时,地下结构易发生破坏。同时,埋深越浅,地下结构破坏越严重。地下结构的地震破坏模式是地下结构周围土体的剪切变形使结构产生层间相对位移,当位移过大时,楼板与侧墙将发生拉伸破坏。而柱子则在剪切或弯矩作用下可分别产生剪切破坏和弯曲破坏,或在同一根柱子上同时出现剪切和弯曲组合破坏。     

超重荷载下地下综合管廊受力变形模拟研究

为了解地下综合管廊在超重交通荷载作用下的受力变形特性,基于湖南某综合管廊实体工程,通过有限元分析软件ABAQUS进行了数值模拟,研究了二维工况下重型车辆荷载以垂直走向通过综合管廊结构时结构的受力和构件位移特征。结果表明,超重荷载对管廊结构产生较为明显的竖向位移,超重荷载对结构整体、分隔墙、综合舱顶板竖向位移有明显的影响,研究结论可为今后管廊的建设运营及维护提供参考价值。     

边坡变形破坏离心机模型试验研究

0 概述 关于离心模型试验原理和边坡稳定性模型试验的相似律,文献[1]^[3]中分别从不同的角度进行了比较详细的论述,并指出在离心机模型中,由于惯性力场的作用,使模型的容重增大 n 倍,就可使离心模型达到与原型相同的应力变形状态,使两者的塑性区域发展及其破坏过程保持相似,从而得出离心模型的边坡的安全系数与原型完全相等,模型反映了原型的真实情况。由于离心模型满足了重力相似条件,而常规模型则不能,这对研究以自重为主要受力的边坡工程问题具有重要意义。本文针对某堤防工程,利用离心机模型试验,进行施工期及运行期水位骤降时边坡变形稳定特性研究,并进行了理论计算与分析。1 试验研究1.1 试验简介     

箱型地铁隧道斜穿地裂缝时扭转变形的解析解

地铁隧道在斜穿活动地裂缝时处于弯、剪、扭的复杂受力状态,针对箱型隧道物理模型试验中表现突出的扭转变形破坏,笔者基于薄壁杆件约束扭转理论,结合箱型隧道斜穿活动地裂缝的实际受力情况,提出箱型隧道衬砌结构在集中扭矩和表面均布摩擦扭矩作用下的扭转角和剪应力解析解.利用ANSYS建立箱型隧道衬砌结构扭转变形有限元模型,并分析截面扭转角和最大剪应力,数值模拟结果和用解析法得到的扭转角及最大剪应力吻合良好.     

地下综合管廊基坑围护结构及地表变形分析

中山某综合管廊结构,拟采用明挖法施工,围护结构采用SMW工法桩。采用现场监测数据和数值模拟方法分析工法桩的插入比、桩的直径、内撑横间距、内支撑竖向间距四个因素对基坑变形的影响。结论如下：(1)分析推导得到关于SMW工法桩最大水平位移和地表最大沉降计算公式;(2)支护结构水平位移和地表最大沉降的最显著影响因素为工法桩的直径,其他影响因素依次为工法桩的插入比、支撑横向间距、支撑竖向间距。SMW工法桩的水平位移和地表最大沉降,与SMW工法桩的插入比和直径成反比例关系,与支撑横向和竖向间距的成正比例关系。