隧道围岩变形及其衬砌内力特征研究

位于土层和岩层交界地层中的隧洞,其力学特性和水文地质条件均发生显著的变化,从而导致塌方或者围岩变形过大等。利用数值计算方法,建立二维有限元模型,对某工程隧洞土、岩接触地层中隧道开挖围岩变形和衬砌受力特性进行分析,并采用不同施工方法进行比较。结果表明,土、岩接触地层中隧道开挖围岩沉降位移场是非对称的,沉降位移最大位置在拱顶30°处,正是需要加强支护的位置;先墙后拱开挖在隧道三种施工方式中围岩最大沉降位移最小,正台阶开挖方法围岩沉降位移最大,留核心土开挖方法介于二者中间。合理的支护方式和开挖方式是土、岩层交界地层中隧洞周边岩体稳定的基本条件。     

控制吸力的非饱和土真三轴试验研究

基于西安理工大学的新型真三轴仪,在压力室底座与试样顶盖上分别安装高进气值陶土板与多孔板,从而增加孔隙气压力与孔隙水压力独立控制和量测装置,进而利用轴平移技术对基质吸力进行控制,并且新增水气控制面板和气动二联件对可控制吸力的真三轴仪进行了进一步完善。在此基础上初次尝试对重塑黄土进行了同时控制吸力(s=100 kPa)与净平均应力(p=300 kPa)为常数的真三轴固结排水剪切试验,分析了不同中主应力参数(b=0,0.25,0.5,0.75,1)条件下,各主应变(e_1,e_2,e_3)随偏应力(q)的变化情况;给出了重塑黄土在同时控制吸力与净平均应力路径下p平面上的破坏轨迹,并与Lade–Duncan强度破坏准则和Mohr–Coulomb强度破坏准则的预测破坏线进行了比较。     

地裂缝对隧道衬砌结构的作用和工程措施

西安地裂缝广泛分布于区域内黄土梁凹交接部位.地裂缝活动经历了发生发展、剧烈活动、缓慢变形及稳定阶段.在确定各地裂缝上、下盘相对沉降位移量的基础上,提出了地裂缝隧道采用扩大断面和设置变形缝的结构措施,分析了随着地裂缝上、下盘相对沉降变形的发展,分缝衬砌结构既产生竖向错动位移,又产生旋转的运动特征.为了可适应地裂缝活动,满...     

考虑关键施工参数的矩形顶管隧道围岩变形控制分析

大断面矩形顶管工程在城市人口与建筑密集地区的应用越来越广泛,围岩变形控制是其施工关键问题之一。依托天津某大截面矩形顶管工程,采用数值模拟与现场监测手段,研究土舱压力、管土摩擦力、注浆压力、等代层等关键施工参数变化对地层三维变形的影响。研究表明：(1)土舱压力与注浆压力是引起围岩土体隆起变形的主要因素,管节与周围土体之间的间隙填充程度是诱发围岩土体沉降变形的关键因素。(2)管土摩擦力与土舱压力是引起围岩土体产生轴向水平位移的决定因素,在管土摩擦力与土舱压力作用下,围岩土体受到与顶进方向相同的剪切与挤压作用。(3)注浆压力与管土摩擦力使围岩土体向隧道外侧移动,产生横向水平位移,管节与周围土体的间隙填充程度决定围岩土体向隧道内侧移动范围,产生相反的横向水平位移。研究成果对于大断面矩形顶管施工诱发的围岩变形控制具有重要指导意义。     

平面应变条件下土的强度准则在黄土工程问题中的应用研究

文章依据Mohr-Coulomb、Matsuoka-Nakai、空间滑动面、Lade-Duncan、AC-SMP强度准则所建立的平面应变条件下的中主应力公式和土的平面应变强度准则,对黄土工程中常见的平面应变问题进行分析和计算,包括黄土基坑直立开挖平面应变问题、挡土结构土压力问题和条形基础地基承载力问题。研究结果表明,平面应变条件下Lade-Duncan准则和空间滑动面强度准则对于各种黄土工程的计算结果是基本相同的,进一步说明Lade-Duncan 强度准则描述土单元剪切破坏时的空间滑动面近似为空间滑动面;平面应变条件下所推导的各个强度准则在进行黄土工程具体问题分析时与常用的Mohr-Coulomb准则有较大的差异,Mohr-Coulomb准则趋于保守,未能充分发挥黄土的强度。在进行平面应变问题的黄土工程设计时,可选择适合黄土的强度准则,考虑平面应变条件下中主应力对土强度的贡献,充分的发挥黄土的原生结构特性,在工程建设中提高经济性。     

Q_3结构性黄土的压缩和剪切结构势演化特性研究

针对结构性土的应力比结构性参数,从反映压缩和剪切作用下土结构性变化角度出发,定义了与平均主应力对应的压缩综合结构势和与广义剪应力对应的剪切综合结构势,分析压缩剪切过程中平均主应力和广义剪应力共同作用引起的土结构性衰减变化的规律。依据对Q_3黄土的三轴试验结果,分析了压缩综合结构势、剪切综合结构势及应力比结构性参数随综合应变的变化规律。结果表明:黄土的剪切综合结构势比压缩综合结构势大;不同含水量黄土的压缩综合结构势、剪切综合结构势及应力比结构性参数随综合应变发展具有明显的规律性;压缩作用较剪切作用更易引起土结构性的损伤破坏。     

土结构性变化对开挖边坡稳定性的影响分析

基于对结构性的研究和常规三轴试验,合理评价了土结构性变化规律,建立了考虑土体剪应力和球应力综合影响的应力比结构性参数并提出适用表达式,分析了该结构性参数与强度参数之间的关系。在边坡开挖过程中,土体结构性的变化将对土体强度参数产生影响,在此基础上,进行了考虑结构性变化的边坡开挖安全稳定性评价,同传统的不考虑土体结构性边坡开挖的评价方法进行了分析对比,结果表明：结构性的变化对边坡开挖及其稳定性有较大影响,当考虑土体结构性变化的影响时,边坡开挖后的安全系数小于不考虑结构性变化时的边坡开挖安全系数。     

基于不同平面应变强度理论的土压力问题及适用性研究

针对于实际工程中大量存在的挡土墙、基坑等平面应变问题,依据Mohr-Coulomb、SMP、3σ空间滑动面、Lade-Duncan、AC-SMP和广义Mises强度准则所建立的平面应变条件下的中主应力公式,推导出了基于各强度准则的主、被动土压力计算公式,将其推广至黏性土,对平面应变条件下的主、被动土压力进行了计算与分析...     

平面应变加、卸荷条件下考虑初始应力的原状黄土#br# 强度与变形特性试验研究

针对黄土工程中的众多平面应变加、卸载问题,利用平面应变改造后的西安理工大学真三轴仪,模拟黄土原位沉积方向及不同初始应力状态,在不同围压下对不同初始应力状态原状黄土进行竖向加载和侧向卸载平面应变试验,揭示不同初始应力状态原状黄土在加、卸载不同应力路径条件下的强度和变形特性。研究结果表明：两种应力路径条件下的应力应变曲线均呈硬化型,加载曲线均高于卸载,加载强度大于卸载强度,但卸载时,土的强度发挥较快。剪切过程中,黄土的侧向变形与竖向变形均呈非线性关系。竖向加载时,土的初始应力状态k值对土强度和变形的影响与固结围压的大小关系紧密;侧向卸载时,k值的增大可以限制侧向变形的发展。竖向加载条件下的体积应变均为剪缩,侧向卸载时均为剪胀。加、卸载条件下p-q平面内的破坏强度线基本一致,近似呈线性关系。侧向卸载条件下土体破坏时的应变远小于竖向加载和常规三轴试验。随着k值的增大,加、卸载应力路径时,黏聚力均线性减小,内摩擦角均线性增大。