复合式衬砌结构原位试验与数值分析

以复合式衬砌结构为研究对象,通过数值模拟及原位试验,分析其裂缝宽度、接缝张开量及螺栓应力随内水压力变化趋势,并分析该结构受力及变形情况。结果表明,当内水压力超过0.6 MPa时,内衬裂缝宽度超过规定限值,内压的受力减小,外衬管片受压增大;内水压力为0.7 MPa时,外衬达到正常使用极限状态;当内水压力达到0.60 MPa时,接缝张开量增速显著提高。     

应力路径对隧道开挖数值模拟的影响分析

在岩土体中开挖隧道时,由于卸载产生的应力路径非常复杂,为了准确获得隧道开挖时的力学响应,在数值分析中应合理考虑卸载产生的应力路径变化.FLAC和PLAXIS是岩土工程中两种具有代表性的数值分析软件,其中FLAC的计算原理为显式有限差分法,PLAXIS则为隐式有限元法.用这两种软件分析隧道开挖问题时,由于采用的计算原理不同,计算出来的屈服单元分布有明显差异.对这种结果产生的力学机理进行了分析,并且给出了模拟隧道开挖时选择数值软件的一些建议以及数值模拟过程中应注意的一些问题.用一个算例验证了应力路径对隧道开挖数值模拟结果的影响.     

软弱围岩隧道开挖方法比选及数值模拟研究

以云南云县至临沧高速公路中某一隧道为例,探究软弱围岩隧道的适宜开挖方式,运用MIDAS GTS NX软件建立有限元模型,模拟接近实际条件的CD开挖法、环形开挖法和台阶开挖法对隧道稳定性的影响,将模型导入FLAC 3D 5.0中利用强度折减法计算不同开挖方法开挖后隧道的安全系数.结果表明,环形法开挖的隧道其拱顶沉降和拱腰...     

基于蠕变模型隧道开挖的数值模拟研究

依据西藏某隧道工程,参考该隧道的地形、岩性条件,使用有限元差分软件FLAC 3D建立数值模型。采用BURGERS黏弹塑性模型(Model Mechanical CVISC),通过正交实验,研究了Maxwell动力黏度、Kelvin动力黏度、Kelvin弹性剪切模量和Maxwell弹性剪切模量对应力和位移值大小的影响;分析了蠕变作用下围岩总位移和残余应力在不同初始应力条件下随时间的变化情况。结果表明:Maxwell动力黏度和Kelvin弹性剪切模量对位移值具有很大的影响;Maxwell弹性剪切模量、Kelvin动力黏度对位移值的影响微乎其微;对应力大小产生影响的主要因素是Maxwell动力黏度。所取得的研究成果为现场的实际施工提供了有力的理论支撑。     

深基坑开挖监测分析及数值模拟研究

为使得深基坑工程预算最小且安全性更高,以详细的岩土工程勘察、岩土工程现场监测数据和数值模拟为基础,充分结合三者有效信息,优化安全施工过程和挡土系统设计。先进行了平板膨胀仪试验（DMT）、静力触探试验（CPT）,后利用Plaxis 2D软件和双轴MEMS传感器对支护结构的性能和边坡稳定性进行了评估。结果表明,本研究提出的方法能够大大减少支柱的数量,在保证基坑施工安全情况下,提高施工经济效益,值得推广应用。     

下穿隧道开挖区域边坡变形现场检测与数值模拟对比分析

土钉墙支护是确保下穿隧道开挖区域边坡稳定性的有效方法之一,以某下穿隧道开挖区域工 程为研究背景,根据工程实际确定现场监测方案和测点布设,结合现场监测成果,分析该开挖面坡顶竖 向沉降和水平位移的变化规律,并利用有限元软件对边坡开挖进行数值模拟,且与实测结果进行对比分 析。结果表明:实测结果略大于数值模拟结果,但均满足容许变形量要求,验证了数值模拟计算结果的 可靠性与合理性,为类似工程提供理论依据,具有较强的参考价值。     

输水隧洞复合式衬砌结构分析

针对传统结构力学方法在输水隧洞复合式衬砌设计分析中不能真实地考虑初期支护和二次衬砌的荷载承担比例问题,以城门洞型隧洞为例,采用有限单元法对围岩的稳定性、初期支护和二次衬砌的应力状态进行了计算分析;并获得了二次衬砌作为承载构件时的围岩压力分担比例.     

大型基坑开挖施工数值模拟分析

大型基坑工程区域一般地质情况复杂,基坑施工安全面临诸多不确定因素,有一定的施工风险。利用有限元对基坑开挖过程进行模拟分析,依据预测结果确定施工预案,及时采取相应措施,确保基坑开挖和基坑结构的安全。以南京市长江第四大桥南锚碇基础工程为例,采用通用有限元软件Midas-GTS对工程进行了三维建模,分析了施工中地连墙和中隔墙的变形和应力。结果表明：支护体系的内力在可承受的范围内;支护体系在施工阶段的最大变形约4.1 mm,属于很低的水平;锚碇南北两侧土层的差异对体系的变形、内力影响不大。为大型基坑开挖施工的研究与应用提供了技术手段和参考资料。     

考虑围岩衬砌相互作用的钢筋混凝土衬砌数值模拟

考虑围岩与衬砌相互作用下,如何实现拟衬砌结构的准确模拟是深埋水工隧洞设计施工所重点关心的问题。论文提出了一种"实体单元+结构单元"的钢筋混凝土衬砌模拟方法,并在数值计算软件中实现,对其参数取值开展了研究,确定了适用于该方法的界面刚度计算公式及界面厚度取值范围。得到如下结论:(1)FLAC手册中推荐的界面刚度公式更加适用于该方法;(2)界面厚度的合理取值为0.55倍钢筋半径。最后通过受压和受弯构件的理论解验证了不同受力环境下方法的合理性,并结合锦屏二级水电站引水隧洞钢筋应力的实测数据,验证了结论的适用性,对工程计算中相关参数取值有很好的借鉴意义。     

深埋炭质板岩隧道塌方处治方法及衬砌安全性

软岩隧道拆换拱施工中发生大塌方,并造成附近二次衬砌严重开裂的报道及相关研究较少,为安全有效地进行软岩隧道塌方处治,以甘肃某高速公路深埋炭质板岩隧道大塌方处治为例,介绍了隧道塌方经过及采取的应急处治措施,分析了隧道塌方原因,制定了初支塌方段和二衬开裂段相应的综合处治方法,并根据现场实施情况以及衬砌结构安全性计算结果,评价了隧道塌方处治效果。结果表明:塌方段炭质板岩呈碎裂状松散结构,由于发生过度变形,加上注浆固结效果不佳,拆换拱时围岩以碎屑状快速溜塌、涌出,直至围岩整体失稳,塌方体填满整个隧道,进而造成了附近二次衬砌严重开裂;针对初支塌方段和二衬开裂段,宜采用先进行初支塌方段处治、后进行二衬开裂段处治的施工顺序;利用隧规公式所得隧道塌方高度偏小,建议选取基于普式理论所得塌方高度及相应荷载用于隧道塌方段衬砌结构安全性的验算。     

地下连续墙支撑开挖监测及数值模拟

地下连续墙是保持深基坑开挖稳定性的重要技术之一,在地下连续墙基坑开挖过程中如何确保结构的稳定是岩土工程界十分关注的问题。以南京市区某基坑项目为例,通过测斜仪分析开挖过程中地下连续墙的变形趋势,采用数值软件对基坑开挖进行模拟,对比分析莫尔-库仑本构(M-C)模型和硬化土体模型(HS)的计算结果与实测结果之间的差异。结果表明,M-C模型会高估地连墙体底部的水平运动,而HS模型会低估地墙底部位移,但因HS模型计算的位移和实际测量位移之间的强相关性,因此数值模拟方法建议采用硬化土体模型(HS)进行建模,可以用来作为基坑开挖地连墙的初步变形趋势判断。     

调压室开挖与支护的数值模拟分析

本文采用三维非线性有限元分析方法，模拟了调压室的开挖和支护施工过程，给出了围岩的评估程序。结合桑坪水电站调压室在施工工况下应力和应变的分布规律，分析了施工期间围岩的稳定性，为调压室结构设计提供科学依据。     

地铁深基坑分区开挖监测及数值模拟

对于狭长的地铁车站深基坑,围护结构区域内岩土体在实际施工时经常采用分区的方式进行开挖。为了分析分区开挖工况下深基坑的稳定性规律,选取合肥市某地铁车站深基坑作为研究对象,运用有限差分软件对实际工程进行数值模拟。比较模型计算结果与现场实测结果,得到了基坑分区开挖过程中围护结构侧向位移、横向支撑轴力,以及地表沉降的变化规律。研究结果表明:现场实测结果与数值模拟结果较为接近且均小于规范限值,数值模型能较好地反映基坑变形特性;随着开挖的进行,围护结构变形出现明显的"鼓肚"状,最大侧向位移点向基坑中段移动;支撑轴力前期发展较快,之后趋于平稳;邻近地表沉降呈现为凹槽状,基坑开挖影响范围约在40 m内。研究结果可为其他类似工程设计或施工决策提供参考。     

三峡船闸高边坡开挖加固数值模拟分析

根据三峡船闸开挖设计,采用非线性有限元法进行了多种方案的数值模拟计算,对开挖边坡应力应变状态、加固措施效果、整体稳定等问题进行了分析。结果表明:现行设计边坡整体是稳定的,整个闸区的稳定性主要是左边坡的稳定问题;开挖程序以实行右闸室先行一步的阶梯开挖程序为最佳;在加固布局上,应重左顾右;中墩上半部岩体明显卸荷松驰,开挖中应及时加固,并提请考虑是否须保留中墩。     

隧道竖井开挖过程FLAC~(3D)的数值模拟

针对厦门市环岛路某隧道竖井开挖过程中可能出现的形变和破坏问题,以该路段地质勘测资料为背景,利用有限差分软件FLAC3D对该隧道竖井开挖过程进行了三维数值模拟分析。分析结果表明,竖井底部出现的底鼓现象,在开挖至27 m时达到开挖过程中最大竖直位移量66.2 mm;竖井侧壁发生水平位移的最大值出现在残积粘土层,达到8.37 mm;开挖过程中塑性区的范围在竖直方向延伸至-29 m,水平方向扩大到-14 m~14 m;建议在开挖过程中要加强对塑性区范围的支护,控制好周边变形。     

输水隧洞复合衬砌结构数值模拟分析研究

以北京市南水北调东干渠输水隧洞为研究对象,采用有限元数值模拟方法,对复合衬砌结构的受力情况、安全性及极限状态进行了计算与分析.首先,采用荷载结构法,建立复合双框架结构受力模型,并将结构模型与实际地质条件相结合;其次,拟定了包括内外水压力、温度、地面荷载、地面不均匀沉降及空洞等不同荷载组合的多种计算工况,得到了不同工况下结构的应力分布规律;最后,建立了小尺度精细模型,计算外部管片连接螺栓的受力情况,并以螺栓最大拉力为判断标准,模拟了地面堆载作用下结构的极限破坏情况.通过数值模拟分析,得出不同工况下结构应力分布和螺栓最大拉力等计算结果,为输水隧洞复合衬砌结构的各种参数计算与分析模拟提供了参考.     

突水作用下深埋公路隧道衬砌受力特征及安全性分析

突水是造成隧道运营期二次衬砌开裂渗水的原因之一。为分析突水作用对二次衬砌的内力及安全性影响,依托某深埋公路隧道,采用ANSYS软件建立二维数值模型,分析了不同突水位置、水压力大小下公路隧道衬砌的受力特征及安全性。研究结果表明：衬砌局部突水的压力、位置对衬砌内力影响显著;衬砌突水压力作用位置在仰拱时,衬砌受力最不利,其安全系数明显小于其他部位;突水对衬砌的内力有叠加（或抵消）的现象,在设计时应予以考虑。     

隧洞二次衬砌结构稳定性数值模拟分析

隧洞是地下工程施工过程中最为常见的结构,为深入研究二次衬砌作用下隧洞衬砌的结构稳定性,本文采用三维有限元计算方法 ,并以某隧洞为工程背景展开了数值模拟研究,结果表明：（1）在二次衬砌施加后,隧洞开挖扰动对地层的影响可以忽略不计,但在整体稳定之后,隧洞局部应变变化规律较大。（2）施加了二次衬砌之后,地表所产生的不均沉降现象可以忽略不计,其岩土表层围岩均为0.5 mm左右。（3）隧洞最大隆起值位于洞室拱底处,其位移值在1.1 mm左右。围岩的整体变形量均较小,满足相关的工程设计要求。（4）在计算600步之前,围岩的最小主应力为-0.57 MPa,而在600步之后,其最大拉应力最终为98 kPa。     

构皮滩工程高边坡开挖数值模拟分析及稳定性评价

 根据构皮滩水利枢纽厂房高边坡开挖设计方案，采用弹塑性有限元法对开挖与加载等工况进行模拟计算，并且利用极限平衡方法分析了不同坡型的边坡安全度。