牛头山黄土隧道的施工安全评价

为了研究牛头山黄土隧道施工过程的安全性,借助于ANSYS软件和强度折减法,采用上下台阶法,对牛头山黄土隧道的施工过程进行了数值仿真,得出了该黄土隧道的施工安全系数,分析了施工过程中围岩的塑性区分布.结果表明该黄土隧道的围岩塑性区主要分布在隧道曲墙两侧附近,施工安全系数为1.873,符合工程质量要求,从而定量评价了牛头山黄土隧道的施工安全性,为保证牛头山黄土隧道的正常施工提供了参考.     

清水隧道围岩软土振动液化研究

铁路隧道建成后,运营期在高速列车循环振动荷载作用下,软土围岩有可能出现液化而导致隧道变形破坏.首先进行了列车振动荷载的模拟,确定出列车振动荷载的时程曲线,然后采用了适合岩土工程分析的大型有限差分法软件FLAC3D进行清水隧道出口段在列车振动荷载作用下围岩液化的可能性研究,得出了一些结论,为隧道施工及运营期的维护提供了有益的参考依据.     

公路隧道正交下穿边坡与软弱夹层围岩稳定性分析

为分析山岭地区公路隧道-正交体系下，围岩内含软弱夹层导致施工过程易发生衬砌变形开裂甚至隧道塌方等问题，以某隧道边坡拟扩建公路为工程背景，基于抗拉剪强度折减法理论，采用FLAC^3D有限差分软件，研究不同边坡坡度和隧道埋深对该隧道-边坡围岩稳定性和安全系数的变化规律。结果表明：随着边坡坡度的不断增大，围岩最大剪切应变数值和分布范围逐渐增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数不断减小。随着隧道埋深的增大，围岩最大剪切应变数值先增大再减小后增大，但剪切应变范围不断增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数呈现先减小再增大。当无软弱夹层时计算的安全系数最大，当存在软弱夹层时，采用非同步折减法理论计算的安全系数比同步折减法较高。     

间歇性循环荷载作用下细粒土的变形特性

铁路路基承受的列车动荷载作用由列车通过时产生的周期性振动和无列车通过时的加载间歇组成, 针对此工程背景,开展不同围压、水的质量分数、动应力条件下的连续加载与加载-停振的动三轴试验,研究间歇性循环荷载作用下细粒土的超孔隙水压力、弹性应变、回弹模量和累积塑性应变的变化规律. 试验结果表明,加载间歇对路基变形特性有显著影响. 由于加载间歇阶段试样卸载以及排水作用,试样在加载阶段积累的超孔隙水压力在间歇阶段消散,土体内部颗粒及结构得到调整,试样抵抗后续荷载的能力得到提高. 此外,加载间歇显著减缓了后续加载阶段的塑性应变发展,降低了试样的累积塑性应变. 加载间歇对提高试样回弹模量、降低弹性应变的效果有限. 加载-停振的间歇加载方式可以更准确地模拟实际列车荷载作用,进而获得更具实际意义的试验结果.     

Influences of strain softening and seepage on elastic and plastic solutions of circular openings in nonlinear rock masses

Considering the influence of strain softening, the solutions of stress, displacement, plastic softening region radius and plastic residual region radius were derived for circular openings in nonlinear rock masses subjected to seepage. The radial stress distribution curve, ground reaction curve, and relation curve between plastic softening region radius and supporting force in three different conditions were drawn respectively. From the comparisons among these results for different conditions, it is found that when the supporting force is the same, the displacement of tunnel wall considering both seepage and strain softening is 85.71% greater than that only considering seepage. The increase values of radial displacement at 0.95 m and plastic softening region radius at 6.6 m show that the seepage and strain softening have the most unfavorable effects on circular opening stability in strain softening rock masses.     

降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响

研究降雨入渗对边坡稳定性的影响规律。采用有限元法进行非饱和土边坡的二维非稳态渗流计算,考虑基质吸作用利用极限平衡法进行非饱和土边坡稳定安全系数计算,进而通过算例计算,分析了降雨过程中及降雨之后,边坡内孔隙水压分布、潜在滑裂面位置以及边坡稳定安全系数的变化情况。着重分析了降雨强度和降雨持续时间的影响,并特别注意分析降雨结束后的边坡稳定性。算例表明某些情况下边坡安全系数最小值出现在降雨之后的数小时或数天,而非降雨的过程中或降雨刚刚结束之时。     

有限元强度折减法在边坡稳定分析中的应用

为研究渠河河堤跨河大桥桩基工程对河堤稳定性的影响,采用有限元方法对河堤边坡加固方案及施工过程进行稳定性计算分析。对渠河大桥处渠堤断面图进行概化,构建二维平面应变有限元计算模型;利用有限元强度折减法,借助PLAXIS软件实现对设计坝体加宽和桩基桩孔施工情况下边坡的稳定性分析。计算结果表明,当坝坡坡度调整为1.00∶3.00时,最小稳定安全系数达到1.179,满足规范要求值1.150;桩孔开挖过程中,边坡稳定安全系数均大于1.150,坝坡稳定性可以得到保证,但是桩孔孔壁存在渗透变形和塑性变形的安全隐患,需采取防护措施。     

强降雨作用下昔格达边坡渗流特性及稳定性分析

昔格达地层分布于中国西南,其工程性质极差。为分析上覆第四纪残坡积物的昔格达组粉砂土边坡在强降雨作用下的渗流特性及稳定性,结合石棉县莫家岗滑坡,用数值模拟方法研究坡体渗流规律;用Morgenstern-Price方法计算各时刻坡体稳定性系数,并分析其变化规律。结果表明：雨水在坡体中逐层入渗,雨停后渗流过程将继续发展,由于存在土层分界面,坡体渗流特性不同于均质坡体;降雨过程中,孔隙水压力发生增长的范围在界面附近加速拓展,雨停后,土层分界面附近第四纪残坡积物仍处于近饱和状态;降雨入渗导致坡体边坡稳定性系数下降,且稳定性系数变化对降雨的响应存在滞后性。     

极限分析有限元法在节理裂隙隧洞中的应用

通过对节理裂隙隧洞非线性有限元模型进行强度折减,使隧洞达到不稳定状态,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是地下洞室的安全系数.同时折减岩体强度和结构面强度、只折减结构面强度,两种情况下得到的安全系数是一致的.将围岩塑性应变发生突变时的塑性区各断面中塑性应变值最大点的位置连成线得到了节理裂隙隧洞的破裂面.通过以上工作,评价了节理裂隙隧洞的稳定性和设计合理性,得出了几点有益的结论.     

地铁行车荷载作用下饱和黄土的累积塑性应变

通过应力控制式循环三轴试验,探讨了地铁行车荷载作用下饱和黄土的累积塑性应变.试验表明:饱和黄土累积塑形应变存在三个典型的发展阶段,即:衰减阶段、稳定阶段和破坏阶段.固结围压、循环试验中的排水条件、动应力及其循环次数、以及动应力比是影响饱和黄土累积塑性应变的重要因素.在排水循环三轴试验中,饱和黄土的累积塑性应变随初始固结围压的增大而减小,随循环次数、动应力和动应力比的增大而增大.基于试验数据,建立了预测饱和黄土累积塑性应变的反正切函数模型.该模型与试验数据符合良好,且仅需三个土体参数,应用比较方便.     

初始渗流场对渣土场边坡降雨入渗特征及其稳定性的影响

渣土场是容纳弃土和弃渣的主要场所,由于堆填材料和压实方法的差异性,研究初始渗流场对计算渣土场边坡的降雨入渗特征及其稳定性的影响具有现实意义.以深圳市部九窝渣土场边坡为研究对象,运用非饱和渗流原理和非饱和土强度理论建立数值计算模型,设计了不同初始渗流条件和不同降雨强度的计算方案,揭示了渣土场边坡在降雨作用下的渗流特征及其...     

层状黄土区域地铁隧道变形模拟分析

为解决层状黄土地区地铁隧道的安全施工,采用现场量测与Rocscience软件模拟分析相结合的方法,研究了全断面开挖过程中地铁隧道围岩的稳定性问题。研究结果表明,采用软件分析的结果与现场量测的结果基本一致,在隧道中心线两侧均出现了显著的沉降现象,由于地铁下腹地层为粉砂,所以开挖的隧道要及时闭合,并且要布置仰拱或是管片整体支护。     

Numerical investigation of piled raft foundation in mitigating embankment vibrations induced by high-speed trains

A three-dimensional dynamic finite element model of track-ballast-embankment and piled raft foundation system is established. Dynamic response of a railway embankment to a high-speed train is simulated for two cases: soft ground improved by piled raft foundation, and untreated soft ground. The obtained results are compared both in time domain and frequency domain to evaluate the effectiveness of the ground improvement in mitigating the embankment vibrations induced by high-speed trains. The results show that ground improving methods can significantly reduce the embankment vibrations at all considered train speeds(36-432 km/h). The ground response to a moving load is dictated largely by the relationship between load speed and characteristic value of wave velocities of the ground medium. At low speeds, the ground response from a moving load is essentially quasi-static. That is, the displacements fields are essential the static fields under the load simply moving with it. For the soft ground, the displacement on the ballast surface is large at all observed train speeds. For the model case where the ground is improved by piled raft foundation, the peak displacement is reduced at all considered train speeds compared with the case without ground improvement. Based on the effect of energy-dissipating of ballast-embankment-ground system with damping, the train-induced vibration waves moving in ballast and embankment are trapped and dissipated, and thus the vibration amplitudes of dynamic displacement outside the embankment are significantly reduced. But for the vibration amplitude of dynamic velocity, the vibration waves in embankment are absorbed or reflected back, and the velocity amplitudes at the ballast and embankment surface are enhanced. For the change of the vibration character of embankment and ballast, the bearing capacity and dynamic character are improved. Therefore, both of the static and dynamic displacements are reduced by ground improvement; the dynamic velocity of ballast and embankment increases with the increase of train speed and its vibration noise is another issue of concern that should be carefully evaluated because it is associated with the running safety and comfort of high-speed trains.     

爆破振动激励下的隧道洞口动力响应

对隧道洞口在爆破振动激励下的动力响应进行讨论.分析了隧道在爆破开挖下洞口边坡危险滑面的确定方法,建立了具有结构面的隧道洞口边坡在爆破振动激励下的动力响应计算模型;并在实际工程背景基础上针对爆破振动作用下的洞口边坡和支护结构的动力响应进行了分析计算.结果表明,爆破振动的强度、振动持续时间、隧道开挖距离、洞口边坡特征以及支护结构强度等因素均会影响到隧道洞口边坡的安全稳定性;在爆破振动持续时域内,洞口边坡安全稳定性系数会在一定范围内产生振荡,隧道支护结构上会产生附加爆破振动压力.     

强降雨条件下含软弱夹层粘性土坡稳定性分析

为了分析含软弱夹层粘性土坡在强降雨条件下的稳定性,结合某失稳边坡工程现场实际调研资料,基于饱和非饱和渗流与非饱和抗剪强度理论,提出了一种新的含软弱夹层粘性土坡稳定性分析方法,并利用该方法分析了强降雨条件下边坡的渗流特性及安全系数变化规律。分析结果表明：降雨入渗先在边坡软弱夹层内形成暂态饱和区,且当坡顶入渗的雨水未渗流至软弱夹层时,夹层内暂态饱和区中的雨水会沿夹层上表面向着坡顶方向渗流;降雨入渗过程中,边坡基质吸力与铅直有效应力之间存在严格的正相关变化关系;随着降雨历时的增加,塑性区首先在软弱夹层内部贯通,然后向坡顶扩展,边坡安全系数逐渐降低;降雨停止一段时间后,由于坡顶入渗雨水的补给,软弱夹层内局部将仍存在暂态饱和区,此时,塑性区面积会由坡顶向软弱夹层内部减小,再由夹层内部至坡面逐渐缩减,但边坡安全系数并未明显上升;根据数值计算结果可将粘性土坡失稳过程分为夹层软化、夹层挤压、拉伸裂缝、坡顶沉降和断裂滑移等5个阶段。因此,为了降低强降雨对边坡稳定性的影响,在含软弱夹层粘性土坡支护设计时应着重考虑边坡排水系统的合理布设。     

地震动时频分析在隧道动力响应分析中的应用

为了了解影响隧道动态内力峰值出现位置的相关因素.利用希尔伯特—黄变换,对E1 Centro等4条天然地震波和某隧道人工波(简称LBG地震波)进行了时频分析,结果表明:1)地震波各频段内所含能量的大小是影响隧道动态响应的主要因素;2)地震波中所包含的瞬时能量和总能量在时域上的分布决定了隧道内力及塑性应变最大峰值的出现时间;3)隧道内力峰值及最大塑性应变出现的位置与隧道断面形状及周围介质对衬砌的约束状态有关,与地震波的类型无关.     

移动荷载作用下轨道-高架桥系统的动力分析

以城市轻轨系统为研究对象，建立了轨道—高架桥系统的计算模型，分别以二次梁模型和Euler梁离散化模型计算移动荷载作用下轨道和高架桥的动力响应，并对2种模型的计算结果作了比较与分析。     

Evaluation of survival stow position and stability analysis for heliostat under strong wind

Heliostats are sensitive to the wind load, thus as a key indicator, the study on the static and dynamic stability bearing capacity for heliostats is very important. In this work, a numerical wind tunnel was established to calculate the wind load coefficients in various survival stow positions. In order to explore the best survival stow position for the heliostat under the strong wind, eigenvalue buckling analysis method was introduced to predict the critical wind load theoretically. Considering the impact of the nonlinearity and initial geometrical imperfection, the nonlinear post-buckling behaviors of the heliostat were investigated by load-displacement curves in the full equilibrium process. Eventually, combining B-R criterion with equivalent displacement principle the dynamic critical wind speed and load amplitude coefficient were evaluated. The results show that the determination for the best survival stow position is too hasty just by the wind load coefficients. The geometric nonlinearity has a great effect on the stability bearing capacity of the heliostat, while the effects of the material nonlinearity and initial geometrical imperfection are relatively small. And the heliostat is insensitive to the initial geometrical imperfection. In addition, the heliostat has the highest safety factor for wind-resistant performance in the stow position of 90-90 which can be taken as the best survival stow position. In this case, the extreme survival wind speeds for the static and dynamic stability are 150 m/s and 36 m/s, respectively.     

Design and Verification of High Attenuation Vibration Isolation Damper in Remote Sensing Satellite Transport

遥感卫星运输中高衰减率隔振阻尼器设计与验证

傅浩1,2, 张伟1, 刘俊良1, 潘尚洁1

（1.北京卫星环境工程研究所,北京 100094

2.哈尔滨工业大学 机电工程学院, 哈尔滨 150001）

摘要：为了解决遥感卫星在火车和汽车运输过程中不可预知的动载荷问题,设计了一套高衰减率隔振阻尼器(以下简称隔振阻尼器)。隔振器在最优阻尼比下能够极大地降低系统的振动传递率,同时,结合对卫星结构的静载、动载和模态分析,完成了工程样机设计,并通过了隔振阻尼器的公路和火车运输试验,验证了该模型和隔振阻尼器的有效性和可靠性,有效地解决了遥感卫星在运输过程中受振动和冲击的干扰问题。

关键词：结构模态,隔振阻尼器,动态分析

     

降雨入渗对浅埋黄土隧道稳定性的影响

为了研究降雨入渗作用下黄土力学性质劣化对浅埋黄土隧道稳定性的影响,对隧道围岩中的黄土进行了不同含水率和不同围压的剪切、等压三轴试验,结果表明,含水率对黄土力学性质和破坏形态有较大影响。根据试验结果建立了黄土不同含水率的塑性本构关系,对比了计算结果和试验结果,证明了该本构关系能较好地描述黄土的应力-应变规律。对不同降雨强度、不同深度的黄土在雨水入渗影响下的含水率分布规律进行分析,并在数值模拟软件中调用建立的不同含水率的黄土塑性本构关系,计算不同降雨强度下隧道结构的受力和变形,结果表明：考虑降雨入渗后隧道结构变形和受力增加明显,其中,拱顶沉降增幅达到46%,隧道初期支护应力增加20%~27%。将浅埋黄土隧道结构变形监测数据与数值模拟结果对比,验证了黄土本构关系的正确性,所模拟的降雨入渗对隧道结构稳定性的影响符合实际工程。