矩形顶管施工引起的地面沉降变形研究

以南宁市轨道交通1号线南湖站Ⅰ号过街通道顶管工程为背景,分别考虑顶管机及后续管节对土体的作用力引起开挖面周围土体的施工时变形、土体损失引起地面永久沉降、注浆对土体损失补偿引起的地面抬升、地层中超孔隙水压力消散发生失水固结效应引起的工后沉降等因素,揭示了在注浆压力作用下矩形顶管隧道周围土体的变形模式,推导了由注浆填充引起的土体竖向变形计算方法,给出了扰动范围土体内超孔隙水消散引起的工后固结沉降的计算公式。运用Mindlin弹性理论解、随机介质理论、分层总和法分别对该工程由土体应力状态变化、地层损失、注浆填充和失水固结4个方面引起的地面变形进行计算,根据计算结果与实测数据的对比分析,对矩形顶管施工扰动引起的地表沉降变形特性进行系统研究,叠加后的计算结果与实测数据变化规律基本一致,且数值吻合较好。     

竖向荷载下钢筋混凝土排水管道结构损伤声发射特征分析

外压荷载是导致钢筋混凝土排水管道结构破坏和失效的重要原因之一,会造成管道破裂、泄漏、甚至路面坍塌。为了有效地表征钢筋混凝土排水管道在外压荷载作用下的损伤特性,采用声发射技术监测钢筋混凝土排水管道在竖向荷载作用下的损伤过程。根据管道加载过程中声发射能量的变化和积累,将管道的损伤阶段分为弹性压缩阶段、塑性破坏阶段和剩余强度阶段。在弹性压缩阶段,由于试样内部发生的破坏活动较少,声发射活动呈现较低水平;在塑性破坏阶段,声发射能量呈现出逐渐递增的趋势;在剩余强度阶段,当达到破坏荷载时,声发射能量和累积声发射能量曲线迅速上升,在管道严重开裂后,声发射能量逐渐下降。根据足尺管件加载破坏过程的声发射特性,提出了基于声发射信号的钢筋混凝土排水管道损伤识别评价指标：声发射能量（E）、累积声发射能量（∑E）以及加载过程中AF/RA（平均频率/上升角）值。该研究对于揭示钢筋混凝土排水管道结构在外压荷载下的损伤失效机理,建立科学的城市排水管道服役安全评价体系,提升排水管道病害治理水平具有重要意义。