移动的隧道轴向激励作用下两相多孔介质动力反应

为了研究移动的隧道轴向激励作用下饱和土体的动力响应,建立了隧道-饱和土体的动力分析模型;利用波函数展开法、镜像原理等,推导了频域内隧道轴向激励作用下饱和土体动力响应的解析解,并给出了饱和土体临界速度的经验公式;通过快速傅里叶逆变换得到了时-空域内饱和土体的动力响应。结果表明:轴向激励作用下,饱和土体临界速度只与土体的剪切模量和密度有关,且数值接近土体剪切波速的1.1倍;速度小于临界速度时,各响应数值随着剪切模量以及孔隙率的增大而减小,轴向位移随着隧道埋深的增大有小幅度减小,当隧道埋深超过半径的10倍时,轴向位移趋于稳定;速度大于临界速度时,各响应数值随着剪切模量以及孔隙率的增大而增大;角度对径向位移、轴向位移影响很小,对环向位移的影响较大。     

《不同隧道断面结构处的地表振动分析》

地铁列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大的影响。本文以北京地铁5号线的隧道尺寸和土质特性为研究背景,用有限元软件对圆形隧道和矩形隧道在相同列车振动荷载作用下的动力响应进行计算,给出了隧道周围土体的变形情况和地表位移。并将这两种断面的有限元计算结果进行比较和分析,为以后的工程设计提供依据。     

预测地铁环境振动的三维分析模型

利用叠加原理发展了管模型,克服了管模型不能计算自由表面处的振动反应和只适用于深埋隧道的缺陷。土体中任意一点位移表示为波数-频率域的函数,经傅立叶逆变换获得空间域的反应值。应用MATLAB编制了计算程序,对振动波在隧道和土体中的传播规律进行了分析。     

软岩隧道施工监测反馈计算方法

本文方法是一种基于应变空间弹性理论的位移反馈计算方法，通过施工中监测洞周一组点的位移确定地层的初始地应力场和围岩塑性区的范围，以便现场及时决定下一步掘进施工和支护方案，算例表明，该方法及相应程序可用于隧道工程施工监控设计反馈计算。     

隧道水平冻结施工过程的数值模拟

地层冻结是一个水、热、力三场耦合的复杂问题,为了直观了解冻结壁形成过程中,土体温度场分布极其随时间的变化规律,得到合适的地层冻结工艺参数和指标,并掌握冻结壁的力学特性,了解开挖隧道对土层稳定性的影响,保证工程的安全,针对某隧道工程,采用准耦合数值分析方法,对其水平冻结施工过程进行了数值模拟,研究表明:地层冻结加固有效地控制了地层和地表的变形,提高了隧道土体的稳定性。计算结果可供类似工程参考,并提供了一种概念清晰、计算简便、实用的水平冻结施工过程的数值模拟方法。     

基于循环神经网络的盾构施工参数全局敏感性分析

依托杭州地区淤泥质黏土地层中某盾构隧道工程,利用循环神经网络建立盾构隧道施工引发地表最大位移的预测模型,基于该预测模型和Morris方法分析地表最大位移对各个施工参数变化的全局敏感程度,以探究影响盾构掘进引发地表最大位移的主导因素。研究结果表明,建立的循环神经网络预测模型对地表最大位移的预测效果良好;盾构隧道掘进过程中的同步注浆压力是影响地表最大位移的主导因素,因此施加合适的注浆压力是控制地表最大沉降和隆起量的关键。研究成果可为实际盾构隧道工程中的地表变形控制提供有益参考。     

隧道纵向地震反应分析的反应位移法对比

针对地下隧道结构纵向地震反应问题,《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909—2014)采用了纵向反应位移法,在一定程度上考虑了地震动作用下土体与地下结构的相互作用。而纵向整体式反应位移法,是一种可用于非一致地震动输入时隧道等长线型地下结构抗震分析的实用方法。以北京某地铁区间盾构隧道结构为研究对象,采用规范方法和纵向整体式反应位移法完成了出平面剪切波斜入射下隧道结构纵向地震反应计算,并与动力时程法的计算结果进行对比。结果表明,规范方法计算模型中离散的地基弹簧无法反映地基土体之间的相互作用、可能导致内力(主要是剪力)计算出现较大的误差;假定沿隧道纵向土层位移分布为正弦波式的规范方法由于正弦波型与实际情况不符,导致内力计算结果与动力时程结果相差过大;而以自由场位移时程作为等效地震作用的规范方法计算得到的最大弯矩具有良好的计算精度,但最大剪力与动力时程方法相差较大,同时这一方法需完成所有时间步的静力计算才能获得结构最不利地震反应,影响了计算效率。而纵向整体式反应位移法可以有效模拟地震作用下地基土对结构的约束作用、简便的判断结构最不利地震反应时刻,具有良好的计算精度、较高的计算效率,能够反映地震波作用下非一致地震动输入对隧道纵向地震反应的影响。     

粘弹性土体中深埋圆形隧道的应力和位移分析

基于Biot固结理论,采用渗流-力学耦合模型,研究分析了粘弹性饱和土体中因开挖深埋圆形隧道而引起的周围土体的应力和位移场。假设衬砌和土体均为多孔介质,隧道处于半封闭状态,边界半透水。在拉普拉斯变换域中得到的应力、位移场和孔隙水压力解答,运用拉普拉斯数值逆变换得到数值计算结果,分析了隧道周围土体中应力、位移场及孔隙水压力的消散规律,讨论了隧道边界的渗透特性和土体的流变性质对应力、位移场以及孔隙水压力消散的影响。     

比能法在渤海海峡隧道TBM 施工中的应用分析

拟建的渤海海峡隧道采用隧道掘进机（TBM）施工极具挑战性,其中关键之一就是TBM的掘进速率预测问题。本文将渤海海峡隧道和澳大利亚Clem Jones 隧道进行工程类比,并介绍了比能法在Clem Jones 隧道的应用情况。在Clem Jones 隧道施工过程中,相关研究人员运用比能法对TBM的可掘性进行了分析及预测,从后期的掘进情况来看比能法的预测结果与实际施工吻合得较好。本文在Clem Jones 隧道和渤海海峡隧道对比分析的基础上,认为运用比能法预测TBM的可掘性同样适用于渤海海峡隧道的TBM施工。     

镜像分析法在软土地铁隧道中盾构法施工引起的地表沉降分析

软土地铁隧道中盾构法施工导致地农上体产生沉降最主要的原因是盾构开挖过程中引起的地层损失,编制程序计算盾构推进后地表土体沉降的分布规律,预测软土地层中盾构法开挖引起的地表沉降。希望能为进一步优化设计和合理施工及周围环境保护提供理论依据。     

地震作用下土钉支护边坡永久位移计算方法研究

基于拟静力稳定性分析模型,建立了地震作用下土钉支护边坡永久位移计算方法。提出了永久位移由地震作用过程中位移和震后位移两部分组成。在求解平均加速度时,将边坡考虑为弹性体对Newmark有限滑动位移法的刚性假定进行改进。采用遗传算法动态寻优实现边坡地震过程中永久位移计算。运用功能原理建立地震作用后永久位移计算模型并求解。根据土钉柔性结构特性,对土钉震后随土体滑移机理提出褶皱台阶变形来计算土钉的滑移摩阻做功。给出基于边坡永久位移控制的土钉支护结构动态设计理念及程序步骤,并用实例进行计算及数值验证,结果表明震后位移量与地震作用过程中位移的比值很大,因此震后位移不能忽略。     

成都地区复合地层土压平衡盾构掘进控制要点及对策

随着修建地铁的城市越来越多,盾构法隧道施工应用范围越来越广;在成都地区独特的砂卵石和泥岩地层,地铁隧道多采用土压平衡盾构施工。在砂卵石地层及复合地层掘进过程中,出现一系列的问题及难点。本文通过分析成都地铁某标段区间复合地层掘进施工出现的问题及采取的对策,提供一些解决类似地层施工的做法及思路,并总结其优缺点,提出改进方法。     

盾构隧道施工中经常出现的问题与处理

当前盾构隧道施工在建设中得到了广泛的应用,但是其在掘进过程中安全问题多,必须加强地铁隧道施工的质量管理。本文首先具体探讨了盾构隧道施工中经常出现的问题,然后论述了处理方法：合理的地质选线与勘察、掘进对土体的影响、盾构管片上浮、刀盘下沉、渗漏治理、监测施工信息。     

地下爆炸波作用下基底滑移隔震建筑-土-隧道相互作用的动力分析

采用子结构耦合法对由隧道及其周围的有限土体、远场半无限土体以及上部基底滑移隔震建筑等三部分构成的体系在隧道内发生意外爆炸时的弹塑性动力响应进行了数值分析;在基底滑移隔震分析中,提出了修正的连续摩擦力模型以取代传统的库仑摩擦力模型,避免了计算过程中跟踪啮合滑移的过渡边界从而可降低计算误差。通过与 Lysmer 透射边界法和修正阻尼透射边界法的数值结果对比分析,验证了本文方法的有效性,其数值结果揭示了在遭受地下爆炸波作用并考虑土-结构相互作用的基底滑移隔震建筑动力响应的内在规律,从而为深入的理论研究与工程实践提供了重要的依据。     

下穿隧道爆破振动作用下石油管道的安全性评价

以西安成都客运专线下穿埋地石油管道的仙女岩隧道掘进爆破为背景,根据隧道与管道的空间位置关系以及掏槽孔爆破的装药结构,按照等效炸药量原理建立了隧道—管道的三维非线性动力有限元模型。利用有限元软件ANSYNS/LS-DYNA模拟管道地表的振动响应,通过与现场实测振动速度波形的对比分析,验证了模型计算结果的准确性和可靠性。以此为基础,进行爆破振动作用下的埋地管道-土体接触面的动力响应分析和管道安全性评估。研究结果表明:隧道爆破作用时,管道—土体接触面上管道的最大振动速度约为土体峰值振动速度的1.6~5.0倍;埋地输油管道的最大当量应力为102.08 MPa,远小于管道许用应力434.70 MPa,隧道按照既定爆破方案进行开挖所产生的振动不会影响管道安全。     

隧道纵向地震反应分析的整体式反应位移法

对于非一致地震动作用下隧道纵向地震反应问题,采用地下结构横断面地震反应的整体式反应位移法的基本原理,给出了一种根据自由场地震反应确定隧道纵向反应最不利变形和最不利内力发生时刻,即最不利时刻的确定方法,提出了适用于地下隧道结构纵向地震反应分析的整体式反应位移法。该方法通过自由场静力分析模型,根据隧道埋深位置处的自由场最不利变形确定等效地震作用,通过隧道结构-地基整体模型的静力计算获得隧道结构的最不利地震反应。以北京某地铁区间盾构隧道结构为研究对象,分别采用纵向整体式反应位移法和动力时程分析方法进行了出平面剪切波入射下隧道结构纵向地震反应计算,并将二者的计算结果进行了对比与分析。结果表明,该文提出的纵向整体式反应位移法概念明确、过程简便,具有良好的计算精度,可用于非一致地震动输入下隧道等长线型地下结构的抗震分析。     

地铁车辆交会对单洞双线隧道影响的数值模拟

为利用显示非线性有限元法分析地铁交会工况对南京某大型单洞双线隧道的影响,基于拟实建模方法,在LS-DYNA环境下建立了地铁车辆-单洞双线隧道-土体耦合系统的全三维有限元计算模型。模型非常接近真实情况,使用了接触方法来模拟轮轨之间,衬砌与土体之间的动力相互作用,使用了人工边界来模拟无限区域,还考虑了水压和土体预应力。对双车交会工况进行计算分析,得到单洞双线隧道在交会工况作用下的动力响应规律。结果表明:地铁交会产生的应力响应和位移响应都属于很小量级,隧道在交会工况下是稳定的。结果能为此类隧道的设计提供参考。     

地下结构整体式反应位移法的改进

整体式反应位移法是目前常用的地下结构抗震实用分析方法,但在求解等效输入地震荷载的过程中,需对自由场土层模型中土-结构交界面所包围的所有土体单元施加自由场惯性力,处理过程相对复杂。该文基于有限元离散模型,从理论上证明了整体式反应位移法中由结构周边应力引起的等效地震荷载可通过仅由一层土体单元构成的子结构模型的一次静力分析获得,由此提出了一种基于土体内部子结构的地下结构整体式反应位移法,即改进方法一;进一步论证了改进方法一中内部土体子结构的惯性力对等效地震荷载的影响可以忽略,在此基础上提出地下结构整体式反应位移法的改进方法二,该方法避免了土层介质自由场惯性力的计算与施加,从而有效简化了整体式反应位移法的实施流程。通过与传统整体式反应位移法的对比分析,验证了该文改进方法具有良好的计算精度,可用于地铁车站、地下隧道等地下结构的地震反应分析与抗震性能研究。     

地质雷达在隧道检测中的应用分析

在隧道的施工过程中,常通过地质雷达法对施工阶段的隧道进行检测,以保证隧道的施工质量。本文系统的介绍了地质雷达法的检测原理,并结合工程实例,对隧道检测过程中出现的影响检测结果的因由进行了分析。     

隧道施工监测和信息反馈中的模型识别方法

本文研究了直接利用隧道施工监测的位移量测信息来判别隧道力学计算模型的原理和方法。本文的研究内容为隧道施工监测与信息反馈用化研究的一个重要方面，应用实例表明，本文所提出了的方法有较好的应用前景。