基于环向失稳的浅埋盾构隧道极限支护压力分析

基于数值模拟和理论分析,从环向角度对浅埋盾构隧道开挖面稳定性及极限支护压力进行了研究。通过弹塑性有限元数值模拟,获得了开挖面支护力与变形的关系和最终破坏模式,发现破坏模式主要受内摩擦角和埋深比影响较大,而受黏聚力影响较小。根据得到的破坏模式,建立了一种基于单参数变量的极限平衡模型,通过优化分析得到最危险破坏面和极限支护力。将极限支护力表示为黏聚力、上覆荷载、土体重度与其影响系数乘积的叠加形式进行了分析,其呈现为随内摩擦角、埋深比、侧向支护压力比增大非线性减小、随黏聚力增大近似呈线性减小的规律。通过与数值模拟和离心试验结果对比,验证了所建模型计算极限支护力的合理性。     

上坡条件下盾构开挖面极限支护压力研究

近年来盾构施工技术已广泛应用于隧道工程,在盾构掘进过程中维持开挖面的稳定是整个盾构施工的关键。在越江隧道中,由于江底土的埋深较地面要低许多,盾构在穿越时必然比一般的平地隧道具有更大的纵坡坡度,研究坡度条件下的开挖面极限支护压力大小具有实际工程价值。采用极限分析上限法,建立土体破坏模型,推导上坡条件下的开挖面极限支护压力理论公式,并与平坡条件下和上坡条件下的有限元分析结果进行对比,分析结果表明:理论计算能很好地用于粘聚力较大或内摩擦角较大的土体,可以很好地用于实际工程;随着坡度角的增大,维持开挖面稳定所需的极限支护压力显著增大,且与坡度角呈线性关系。     

能量法在土钉支护结构分析中的应用

利用能量法从功率平衡的角度定量的给出了整体支护情况下土钉支护结构的极限开挖深度Hu的公式,得到了每步开挖下的安全系数ki及每步开挖深度Dhi;同时将土钉对土体的加固约束作用等效为土体的粘聚力增量,得到了似粘聚力Dc的公式。分析了支护结束极限情况下和逐步开挖情况下土钉支护结构主要设计参数对极限开挖深度iHu、安全系数ki、每步开挖深度Dhi、似粘聚力Dc的影响规律,为土钉支护结构的设计提供了一定的依据。     

复合地层中隧道开挖面支护压力对地层变形的影响

建筑物密集区域对变形控制相当严格,隧道开挖面合理支护压力往往不由极限支护压力确定,而是由地层变形控制标准来确定,因此有必要探讨开挖面支护压力与地层变形之间的内在关系。针对广州地区典型的上软下硬复合地层条件,考虑盾构的实际掘进过程,研究了欠压状态下开挖面前方土体的位移模式,并分析了不同条件下开挖面支护压力与地层变形之间的内在关系。结果表明,当土体性质不同时,欠压状态下开挖面前方土体表现出不同的位移模式;不同埋深情况下开挖面极限支护压力比基本相同;土体内摩擦角及黏聚力对开挖面所需的合理支护压力大小的影响显著。     

盾构隧道开挖面稳定性数值模拟研究综述

土压平衡盾构维持开挖面稳定的关键是土舱内的压力和地层水土压力平衡。为获得便于工程应用的计算极限支护力的方法,针对极限支护力的影响因素及确定进行总结。通过总结国内外学者关于开挖面稳定性分析的成果,从本构模型选择、土体失稳模式、渗流作用及极限支护力的确定展开研究。研究得出本构模型对开挖面失稳区域有影响;通过对前人研究的结果分析,证实了数值模拟方法进行隧道开挖面稳定性分析的可行性,目前数值模拟方法多用于定性的评价,需从本构模型、参数选择等维度进一步提高数值模拟结果精度。分析结果为完善开挖面稳性数值模拟提供了有益方向。     

柔性桩黏性土的非极限主动土压力

以柔性桩支护的黏性土基坑边坡为研究对象,考虑桩后土拱效应、非极限状态下桩土内摩擦角和黏聚力发挥值、桩后土体内摩擦角和黏聚力发挥值的影响,从黏性土应力莫尔圆出发,采用微层分析法建立静力平衡,搜索桩后土体潜在滑动面,推导柔性桩黏性土的非极限主动土压力计算式。通过实例计算对比分析了本文计算理论与经典Rankine计算理论,本文计算方法计算得到的主动土压力大于Rankine计算值,合力作用位置高于Rankine计算值,潜在滑动面范围小于Rankine极限状态滑动面。     

盾构隧道开挖面极限支护压力三维极限平衡解

通过优化楔形滑块倾角并考虑滑块侧面土体抗剪强度的影响,对现有三维梯形楔形体模型进行改进,建立了一种盾构隧道开挖面极限支护压力的三维极限平衡计算模型.推导了极限支护压力的计算公式,并通过优化分析得到了其最优解.通过优化得到的滑块倾角随隧道埋深增加略有减小,随土体内摩擦角Ψ增大而增大,且高于通过(r)/4+Ψ/2得到的值....     

考虑渗流影响的盾构隧道开挖面稳定上限分析

通过考虑渗流影响的弹塑性有限元分析,获得渗流条件下的开挖面破坏模式,对比无渗流条件下开挖面的破坏模式,分析渗流对开挖面破坏模式的影响。基于极限上限分析,对无渗流条件下的破坏模式进行改进,提出了适合渗流条件下盾构隧道开挖面稳定性分析的破坏模式,建立了考虑渗流影响的极限分析上限法,获得了渗流条件下维持开挖面稳定的总极限支护压力。结合算例验证了该方法的有效性,并将其用于钱江隧道工程实例分析。研究表明：渗流会影响开挖面破坏模式,但当水位线不高于地表时,这种影响可以认为是一定的与隧道直径和土体内摩擦角等因素无关。总支护压力的很大部分被用于平衡渗流力,且总支护压力值与地下水位线近似呈线性关系。     

砂土盾构隧道掘进开挖面稳定理论与颗粒流模拟研究

盾构法隧道施工过程中,土体密实度对开挖面极限支护力值与稳定性影响是一个非常重要的因素。基于Kirsch室内模型试验,采用颗粒流计算分析了隧道掘进过程中土体密实度对开挖面极限支护力、残余支护力以及开挖面前方土体孔隙比变化的影响,从细观角度解释了砂土中盾构隧道开挖面失稳机理,分析了砂土中盾构隧道掘进时土体破坏形态与分布范围;进而提出了计算开挖面极限支护力的改进楔形体分析模型。研究成果可为盾构隧道施工中分析开挖面的稳定提供参考。     

地下水渗流作用下的盾构隧道开挖面安全系数上限分析

利用数值模拟技术对地下水渗流情况下盾构隧道开挖面的渗流场进行模拟,获得了隧道开挖面周边各节点的孔隙水压力。基于极限分析上限定理,利用各节点孔隙水压力计算出隧道开挖面上限破坏机制中的孔隙水压力功率,并将其视为一个外力功率代入虚功率方程中,构建出考虑渗流影响的开挖面安全系数目标函数。通过非线性序列二次规划法对该目标函数进行优化计算,得到开挖面安全系数上限解。利用强度折减法验证了该方法的有效性,并将其用于考虑地下水渗流作用的盾构隧道工程实例分析。研究表明:在考虑地下水渗流的情况下,开挖面安全系数随土体黏聚力、摩擦角、开挖面支护力的增大而增大,随地下水位的升高而减小;开挖面的破坏范围随摩擦角的增大而显著减小,但地下水位线的位置对开挖面的破坏范围影响较小。     

抗拔锚板基础承载力研究

以原位及室内试验资料为基础 ,研究了抗拔锚板 (包括长方形、圆形以及条形锚板 )受竖直荷载作用下的破坏型式 ,并建议了相应的破裂面方程。以此为基础 ,运用极限平衡原理分析了锚板基础的抗拔承载力 ,并与已有的极限分析成果进行了比较。     

基础工程在各种极限状态下的承载力

基础工程是由地基和基础结构组成的整体.在外力作用下,地基或基础结构的任一部分进入极限状态都将使基础工程破坏.本文提出了基础工程可能产生的各种极限状态,并引进了基础工程设计的可控性概念,建立了求解天然地基上基础工程在各种极限状态下承载力的虚功率方程.指出了传统地基极限承载力,是基础工程众多可能极限状态中,仅当地基达强度极限状态时的特例.最后以天然地基上条形基础为例,依据所建立的虚功率方程,推求出各种极限状态下极限承载力计算公式,并给出了工程算例供对比.     

土的液限和塑限含水量试验探讨

将各种土碾碎后,分别过2 mm,1 mm,0.5 mm孔径的筛子,并用筛下的土颗粒分别做试验,对所测结果进行比较分析,从而得出一个合理的过筛孔径,指出在测土的液限、塑限含水量时,将土碾碎后过1 mm孔径的筛,用筛下的土做试验,是保证试验结果比较准确的一种方法。     

论液塑限的相关性

论述了液塑限的相关理论,回归方程,分析了各地区液塑限相关统计的资料,表明了液塑限的回归方程与其地区性有关,并以漳平市区第四系粉质黏土为例,介绍了其应用情况。     

混凝土结构设计规范共性规定统一的必要性与可能性

摘要介绍了国内土木工程方面混凝土结构设计规范中关于正常使用和承载能力极限状态下的计算方法和构造要求的规定,并且指出了它们之间的相同和不同之处,为正在修订的规范GBJ10-89提出协调途径和改进建议,以作参考.     

对公路限速值设定标准的探讨

分析了当前公路限速值设定中存在的主要问题,介绍了浙江省对公路限速值设定的操作实践,并针对调整后的限速设定中存在的缺陷提出了建议,指出了今后应着重解决的问题,以期促进对公路限速值设定标准的研究。     

采用极限分析方法确定土层锚杆的极限承载力

考虑到土层锚杆的拉拔破坏方式以锚杆体周围的土体的屈服或破坏为主 ,根据现场拉拔试验及数值计算成果 ,本文假定在极限状态下锚杆体破坏时在土体中形成一个锥体或纺锤形的破坏体 ,以极限分析理论为基础 ,确定了锚杆极限承载能力的计算方法。通过与常规的设计理论进行对比分析 ,本文确定的计算方法从另一方面描述了土层锚杆的破坏方式 ,而且这种破坏方式在工程实践中更常见     

掺和料对改良土液塑限影响试验研究

通过测定改良土的液塑限值,研究了掺和料对拟改良土液塑限影响规律,结果表明灰土与水泥土的塑性指数均随掺和料的掺量增加而减小,且与石灰相比,水泥的掺入对降低土体塑性的效果更加明显。     

基于国标试验的黏土真实缩限值确定

提出了一种黏土真实缩限值的确定方法,修正了《土工试验方法标准：GB/T50123—2019》“缩限试验”与“收缩试验”方法测试步骤和数据处理。采用6种黏土开展泥浆样“缩限试验”与泥浆固结样“收缩试验”,将GB/T50123—2019方法与所提方法获得的缩限结果进行了系统性的比较,结果表明：(1)由基于“缩限试验”的泥浆样与“收缩试验”的泥浆固结样获得的真实缩限值几乎相同,表明缩限取值与所采用的试验方法无关而具有唯一性。(2)GB/T50123—2019中“缩限试验”“收缩试验”方法确定出的缩限值约为真实缩限值的2.7倍。(3)真实缩限状态下,土是非饱和的,其饱和度介于22%～57%。GB/T 50123—2019高估缩限的原因是：“缩限试验”方法假定收缩至体积不变时土是饱和的;“收缩试验”方法用收缩曲线初始线性段与最终水平段的交点而非收缩至体积不变点确定缩限。     

辅助球面法求两曲面体相贯线中关于最小极限半径的讨论

讨论了辅助球面法中关于Ｒｍｉｎ的几个问题，指出了不能用内切球求解相贯线上极限位置点投影的条件