海底隧道竖井口污染物扩散的数值分析及应用

针对某海底隧道竖井排出污染物对人工岛上环境影响,以CO为主要污染物源,运用计算流体力学软件CFdesign建立竖井CO排放及扩散的三维数值模型,对排风竖井周围CO浓度分布进行数值模拟,结合人工岛上对CO浓度及影响范围的控制标准,分析排风塔高度、排风风量、环境自然风风速对排风塔所排污染物的浓度分布的影响.计算结果表明:风塔高度越高,人工岛上限制高度范围内的CO浓度越小,当风塔高度在35 m以上时,人工岛地面以上15 m范围内空气质量达标,并不再随风塔高度而变化;排风风量越小,污染物沿排风方向的影响范围越小.     

中深埋厚煤层开采地下水位动态变化规律及形成机制

煤炭开采对风化基岩含水层和潜水含水层的影响是榆神矿区"保水采煤"研究的重点。为揭示榆神矿区风沙滩地区中深埋厚煤层开采条件下地下水动态变化规律和机理,以榆神矿区中部某矿首采工作面(01工作面)为研究区,采用钻探、地下水位观测、野外实地探查和综合分析等方法,研究了采动地下水动态变化规律及其与覆岩损害和地表下沉之间的耦合关系。结果表明:(1)风化基岩含水层水位随回采表现出"先下降后回升"并恢复至初始水位的动态变化过程,中间可分为"快速下降"、"回升恢复"和"稳定波动"3个阶段,平均持续时间为102 d。在水位快速下降阶段,水位最大降深、平均下降速率均呈正态分布,且与距工作面中心距离呈指数函数关系;水位回升恢复阶段,持续时间和平均回升速率与距工作面中心距离呈负相关关系;(2)当潜水含水层分布局限、侧向补给缺乏时,潜水含水层水位出现"先下降后回升"和"持续下降"至稳定2种动态变化规律,且均未恢复至初始水位;(3)面内风化基岩含水层水位动态变化过程与风化基岩层的剧烈下沉密切相关,风化基岩层下沉速度的增大和减小过程分别对应水位的下降和回升过程,水位下降则与其下沉、临时性裂隙和离层发育有关,水位回升则...     

一维固结理论中固结系数的试验分析

利用长安大学改装的K0固结仪,对原状土样与重塑土样进行了固结渗透试验,根据试验所得到的数据,分别对2种土体的变形与渗透特性进行了分析,并结合太沙基一维固结理论,得到了固结系数的确定方法;在此基础上,对固结系数的变化进行了非线性分析,揭示了固结系数在固结过程中的变化规律及土体结构性对它的影响,这对准确计算地基土体的固结沉降有指导作用。     

基于双洞效应的黄土公路隧道地层变形规律离心模型试验

鉴于目前黄土公路隧道修筑面临的一些特有问题,为了更全面地了解双洞效应影响下黄土公路隧道地层变形规律,运用离心模型试验设备,系统开展了4组基于先加载后开洞思路的模型试验,研究了双洞不同净距对黄土公路隧道地层变形的影响.试验结果表明:随着双洞净距的增大,双洞间的相互影响程度减弱,靠近拱顶处的地层变形曲线由单峰值的V形逐步变为双峰值的W形;存在压力拱效应且压力拱的形成高度随双洞净距的增大而增大;先行洞室各层沉降范围及沉降值均略大于后行洞室,且随双洞净距的增大,先行洞室对后行洞室的影响程度逐渐减弱;选用0.5D间距形式,易在隧道间形成应力与变形强影响区,需对中间土体进行加固,选用D及以上间距形式,隧道间可以形成自稳的宽底承载土柱体,故小净距黄土公路隧道双洞间合理净距可选取为D.     

类岩材料非圆孔定向胀裂特征研究

采用自行设计的劈裂器,对含有非圆孔混凝土试样进行了胀裂试验,研究了不同孔洞形状试件破坏荷载特征、裂纹扩展规律及孔周应力分布情况。结果表明：与圆形孔洞试件相比,椭圆孔、矩形孔和菱形孔试件峰值荷载均显著降低,荷载减小比例为28.2%～70.3%;椭圆孔洞、矩形孔洞和菱形孔洞对裂纹的萌生均产生了导向作用,椭圆孔洞与菱形孔洞对裂纹的导向作用随着长短轴(对角线)比值的增大而增强,而矩形孔洞导向作用随边长比值的改变变化不显著;从裂纹导向效果来看,菱形孔洞优于椭圆孔洞,椭圆孔洞优于矩形孔洞;改变孔洞形状产生了明显的拉应力集中现象,椭圆孔洞长轴端点拉应力集中程度随着长短轴比值的增大而增大;矩形孔洞4个尖端拉应力集中程度随着边长比值的增大呈现出先减小再增大的规律;菱形孔洞拉应力集中程度随着对角线比值的增大表现出先增大再减小的变化趋势。     

压实黄土连续加载K0固结特性

基于静三轴仪,进行控制不同加载速率的连续加载K0固结试验,研究连续加载条件下K0固结过程中土体的变形特性及加载速率的影响。试验结果表明：加载过程中没有产生超静水压力,加载阶段应力–应变关系可以分为两个阶段,前一个阶段呈幂函数关系,后一阶段呈直线关系;连续加载的加载速率对加载阶段应力–应变特性影响不明显;加载阶段完成时K0值随加载速率的增大而略有减小;稳压阶段应变–时间关系呈双曲线关系,且加载速率对稳压阶段变形特性有较大影响。提出连续加载条件下的K0固结过程应变–应力–时间关系模型,为研究K0固结过程中土体变形特性及路堤沉降提供参考。     

公路隧道衬砌断面型式模型试验研究

通过室内模型试验,研究了在满足建筑限界、通风等约束条件下3种公路隧道衬砌断面型式(单心圆、尖三心圆、坦三心圆)在不同初始应力场作用下的受力性状。分析了初始应力场及断面型式对衬砌结构受力的影响。经综合比较,给出了较为合理的公路隧道衬砌断面型式。研究结论为今后合理地设计隧道衬砌结构提供了可靠的试验依据。     

公路隧道穿越采空区的探测与处理技术研究

以某在建高速公路隧道施工过程中遇到的采空区处理为依托,探讨了隧道穿越采空区的探测与处理技术。对探地雷达应用于隧道施工过程中的采空区探测技术进行了系统的总结;利用ANSYS软件对2种预备的支护方案进行数值模拟和分析,推荐了具体的支护方案;分析了采空区对隧道的影响,给出了具体的设计方案和施工原则;将施工过程中监控量测的数据信息和仿真模拟数值进行对比分析,对处理的结果进行了评价。结果表明:在经济上合理、技术方面可行而又满足施工进度要求的情况下采用钢拱架和墩台对采空区进行支护,并用轻型材料填充的处理方法,能较好地控制隧道的变形和位移。     

公路隧道衬砌裂损病害检测与治理对策

目的为治理公路隧道病害,针对病害检测结果提出了治理方案.方法采用地质雷达方法进行无损检测及弹塑性有限元方法对治理前、后衬砌结构受力状态进行分析.结果探明了该隧道衬砌厚度、衬砌混凝土强度、衬砌混凝土密实度、衬砌背后空洞分布和范围.对隧道结构衬砌裂损病害采取补强措施,即衬砌背后空洞的填充和衬砌本身的加强;对隧道漏水病害设置必要的防排水设施,从导排、防漏两方面入手,解决隧道漏水问题;数值分析表明治理后衬砌结构处于稳定状态.结论实际应用取得良好效果,治理方法可应用到相似病害隧道加固治理工程中.     

土的自适应应力认识与研究

设计了一种0K状态不同等应变或等应力速率连续对土样轴向加载的单轴固结试验方案,该试验方案可让土样同时经受不同荷重率、应力历时、应力路径、应力历程的作用。经过对重塑饱和黄土的单轴连续加荷、三轴连续加荷、分级加荷单轴固结试验研究,结果表明:若定义土在单轴压缩不同侧向约束条件下反应的侧压力为自适应应力;单轴侧限压缩试验主动施加的竖向压力与实测的侧向土压力之差为土的自适应剪应力,除了不受孔隙水压力的影响外,更重要的是,实测与分析结果证明,土的单轴侧限压缩应变量与自定义的自适应剪应力具有唯一的影响关系。