软土地面中机械化双叠隧道的三维数值模拟

研究目的：通过三维数值模拟,研究隧道施工过程对双叠隧道的影响。创新要点：使用全三维数值模拟方法研究软土中双叠隧道施工对先挖隧道或地面的影响。研究方法：1.运用FLAC软件创建双叠隧道的三维数值模型（图1）;2.分情况模拟机械化双叠隧道的挖掘过程;3.研究不同情况下的地面沉降,水平地面位移,以及隧道衬砌的法向位移、法向力、纵向力和弯曲力矩等。重要结论：1.新隧道施工对现有的隧道有很大的影响,最大影响出现在先挖上层隧道的情况下;2.一般来说,上层隧道的挖掘会比下层隧道产生更大的地面沉降;3.下层隧道产生的法向力总是比上层隧道大;4.在多数情况下,下层隧道产生的法向位移和弯曲力矩要比上层隧道小。     

堆载作用对邻近CFG桩复合地基影响的数值模拟研究

通过有限元分析软件ANSYS11.0,对邻近地面堆载作用下已承载CFG桩复合地基的力学性状进行了分析,对已承载CFG桩复合地基中桩体在不同的地面堆载荷载、堆载作用位置、承台受荷状态以及土体压缩模量等工况中的性状进行了研究,进而分析得出堆载的作用位置、大小以及复合地基所在场地范围内土体压缩模量是几个比较重要的影响因素,对临近堆载的CFG桩复合地基的力学性状影响较大。     

近距离双洞单线地铁隧道开挖变形规律分析

地下工程的建设,不可避免地会造成地层的沉降变形以及地面塌陷等现象,如何有效降低地铁隧道开挖造成的变形,是地铁隧道建设一直以来工作的重点和难点.以天津地铁6号线双洞单线段为例,采用MIDAS数值模拟软件建立三维隧道开挖地质模型,分析不同隧道截面对围岩变形的影响,在此基础上分析不同双洞间距对隧道开挖的影响.结果表明：圆形断面隧道相比其他三种断面变形量相对最小,其次为拱形断面隧道,次之为三心圆断面隧道效果最差,且圆形断面隧道剪应力变化偏转情况相对幅度和偏转范围也最小,最有利于隧道施工;双洞隧道间土层变形受双洞间距的影响,双洞间距越小,围岩变形程度越大,当双洞距离大于25 m后,围岩变形程度受双洞间距的影响程度逐渐减缓.     

地铁深基坑施工对邻近车站安全影响因素的建模分析

在南宁轨道交通三号线深基坑项目施工前,通过借用软件对受施工因素影响相邻地铁区间隧道和主体结构安全性的相关因素进行分析,通过数值模拟不同工况下基坑开挖顺序,研究基坑与隧道相对位置对轨道结构及几何形位的影响规律,为类似工程实践提供理论参考。     

考虑土体抗拉强度的刚性挡土墙地震和静态主动土压力的一般变分解（英文）

目的：传统的主动土压力计算方法在考虑土体抗拉强度时的假设不合理,具有明显的局限性。本文考虑土体剪切屈服和拉伸破坏准则,不假设滑裂面形态,并基于墙后填土主动极限平衡条件与变分极值原理,提出刚性挡土墙的地震和静态主动土压力的一般解析解,确定相应于墙体可能运动模式的主动土压力合力值及其作用点的变化范围。创新点：1.采用变分法,建立同时考虑土体剪切和拉伸破坏的刚性挡土墙地震和静态主动土压力的紧凑解析解;2.确立相应于墙体平动和转动复合运动模式的刚性挡土墙主动土压力的可能变化范围,以及其合力作用点的合理范围;3.揭示13个基本参数对主动土压力的影响规律,并定量确定剪切-拉裂复合模式的滑裂面形态以及作用于滑裂面上的法向应力。方法：1.基于刚性挡土墙后侧土体的主动极限平衡状态,通过拟静力法引入等效地震力,并根据拉格朗日乘子法和变分极值原理,建立考虑土体剪切与拉裂破坏的地震（含静态）主动土压力的隐式求解方程;2.运用MATLAB中的fsolve函数,通过叠代计算与精度控制,得到主动土压力的计算结果。结论：1.所提方法算得的地震和静态主动土压力,与试验及理论结果具有较好的一致性,且本方法的适用性更为广泛...     

语言理解中的邻近性原则

邻近性原则是人们认知的一个重要原则.典型的邻近关系是空间领域的一种位置关系,它对语言的理解有所影响.以汉语为例,考察邻近性原则在语言理解上的种种体现,并就有关现象作出解释,指出不同邻近性原则之间的关系.     

可液化土层分布位置对地下结构地震反应的影响（英文）

为了得到土层-矩形隧道结构的地震反应,采用PL-Finn本构模型,对可液化土层分别位于地下结构整体、底部、两侧以及结构位于非液化场地4种不同工况进行模拟.根据液化大变形发生的时刻,可以判断可液化土层位置不同时其破坏难易程度由难到易依次为当液化土层位于结构整体、当液化土层位于结构底部和当液化土体位于结构两侧;液化大变形区域主要在隧道底板底部两侧位置;结构两侧距离结构越近,土体越难液化和发生变形;土层液化导致的大变形发生在地震动峰值时刻过后;地震动峰值越高,越容易产生液化大变形;同一峰值地震动输入下,结构整体位移矢量和结构侧墙的层间位移差由大到小依次为当液化土层位于结构两侧、液化土层位于结构整体及液化土层位于结构底部.     

如何在隧道开挖时防止坍塌

地下工程的开挖即隧道开挖,会经常出现坍塌现象.其主要原因有在隧道开挖过程中破坏了原有土体的平衡及土质自然密度不足.隧道施工根据埋深情况的不同,采用的处理方法也不同.浅埋隧道坍塌的处理方法可以采用盖挖法和压浆法.深埋隧道坍塌的处理方法可以采用移动支架法和超前压浆法.     

钢管输电铁塔插板节点受拉极限承载力分析

大型输电铁塔广泛应用钢管节点,为了简化制作安装,避免复杂的相贯线切割,塔身斜材与主材的连接经常将钢管开长槽孔和插入的钢板焊接.由于钢管截面只是部分和钢板连接,在拉力作用下,管板节点易发生剪切滞后破坏.为研究剪切滞后对管板节点受拉极限承载力的影响,进行了一系列分析,并将研究结果和现行设计规范公式进行了比较.     

香港科技大学土工离心机先进模拟技术在岩土工程中的应用(英文)

研究目的:采用香港科技大学的先进土工离心模拟技术来研究和解决复杂的岩土工程问题。创新要点:1.验证竖向钻孔开挖技术(应力释放)对建筑纠偏的有效性;2.研究隧道坍塌对其邻近既有隧道的影响;3.研究基坑开挖对坑中既有桩基承载力的影响;4.揭示不同颗粒级配形成的土坡在水位上升和动力荷载作用下的破坏模式。研究方法:1.用香港科技大学全球首台离心机中的双向震动台(见图5)模拟地震荷载对土坡的影响;2.用香港科技大学全球第二台四轴机械手(见图6)模拟不停机情况下的钻孔开挖。重要结论:1.竖向钻孔开挖技术能有效地对建筑物进行纠偏;2.隧道坍塌会对其邻近既有隧道产生很大的附加弯矩,尤其是拱脚处的弯矩可增加多达228%;3.基坑开挖后坑中桩基的承载力取决于桩土接触面的粗糙程度,粗糙的桩-土接触面在剪切过程中倾向于发生剪胀,这会增大桩周围土的水平土压力,从而使桩基承载力增加;4.当水位上升时,颗粒均匀,级配差的松散砂土坡容易发生静态液化;相反地,颗粒级配好的松散砂土坡(风化土)不太可能发生静态液化,而只是发生整体滑动破坏;5.离心机双向震动台实验显示松散的风化岩土坡在0.3g的地震加速度作用下不会发生液化,可以抵御香港地区的地震荷载(0.08g到0.11g)。     

上软下硬地层隧道围岩渐进破坏机制分析

软硬结构面的存在阻断了岩体性质的连续性,结构面倾角的位置和角度会造成多种破坏模式。文章对上软下硬地层隧道的破坏过程和破坏模式进行数值模拟研究。结果表明:分界结构面倾角在30°～75°时隧道稳定性较差;围岩变形破坏特征在对称模式下,围岩位移、破坏区和塑性区呈对称分布;在非对称模式下,结构面倾角和围岩的力学参数决定了破坏区的位置和范围,破坏区的位置主要受结构面倾角的影响。     

山体隧道洞口段应力特征研究

隧道开挖必然导致洞口段原岩应力重新分布,针对洞口段围岩应力复杂变化及隧道支护受力情况,采用ANSYS有限元三维模拟,并结合现场试验,对浙江某山体隧道进行整体分析。直观地展示了围岩仰坡段受隧道开挖及山体地形地貌影响下应力变化特征,并表明坡趾是阻止失稳破坏的关键位置,衬砌内力与其自身刚度成正比关系等。对该隧道洞口段应力变化情况进行分析,以期对其他类似工程的研究提供借鉴意义。     

倾斜无粘性土场地浅埋管道竖向隆起破坏研究（英文）

目的:研究斜坡内浅埋管道隆起破坏时滑裂面与场地倾角的关系以及倾斜场地土体隆起抗力的变化规律。创新点:推导出无粘性土场地中管道隆起破坏滑裂面倾角解析计算式。方法:利用莫尔圆极点法分析倾斜场地土体的应力状态,基于Rankine土压力理论、摩尔库伦强度准则和极限平衡条件,解析求解倾斜场地管道隆起时两侧的滑裂角,并推导相应的土体隆起抗力峰值计算式。结论:1.倾斜场地管道两边的滑裂面呈非对称破坏模式,滑裂面整体向坡脚方向偏转,且地表变形影响范围大于水平条件。2.管道埋深比(H/D)一定时,滑裂面偏转程度随场地倾斜程度的增大而增大;场地倾角一定时,滑裂角偏转程度随H/D的增大而减小;当H/D4时,可以忽略场地倾角的影响。3.当H/D1时,隆起抗力峰值随场地倾斜程度的增大而减小。4.现有的油气输运管道设计规范中,均未考虑场地倾斜的影响,且管线最小埋设深度仅0.5 m,存在安全隐患。     

路基压实度与最佳含水量的关系讨论

公路路墓施工破坏土体的天然状态,致使结构松散,颗粒重新组合.为使公路路基具有足够的强度与稳定性,必须予以压实,以提高其密实程度.     

Q2黄土中隧道断面扩大开挖优化分析

黄土强度低、抗扰动性差,在其中进行隧道施工时,采用不同的开挖步骤直接影响着其施工的安全、效率及稳定性控制效果。通过对Q2黄土中原有隧道断面扩大开挖过程的数值模拟,以应力、位移等为指标,分析不同的开挖顺序对隧道结构稳定性影响的优劣性,进而确定合理的开挖顺序,以降低施工风险,优化断面扩大开挖效果,并得出隧道扩挖对围岩影响的规律。     

FLAC3D数值模拟实例分析大跨小净距双洞隧道的开挖步序影响

以贵阳轨道交通1号线某区间大跨小净距双洞隧道为模本,采用FLAC3D数值模拟计算,分析双洞隧道在开挖过程中的顺序和步距变化,对周边岩层的变形沉降影响.从中探索隧道理论开挖施工中,双洞应采取的顺序和需要保持的最小距离,方可保证隧道的稳定和安全.     

汛期地铁行车荷载作用下越江隧道离散元分析（英文）

目的:揭示汛期及常水位条件下地铁随机振动荷载作用下越江隧道管片及周边岩土体的动力响应及变形机制。创新点:建立越江地铁隧道二维离散元模型,并采用随机振动荷载模拟地铁行车荷载,揭示汛期和常水位条件下地铁行车荷载对越江隧道稳定性的影响。方法:采用离散元方法进行数值仿真。1.基于室内三轴试验和离散元数值拟合得到土层的各细观参数;2.采用不同接触模型对隧道内钢轨、轨枕、管片以及周边岩土体进行建模;3.将地铁随机振动荷载施加在钢轨上,对管片及周边岩土体不同区域内颗粒的受力及变形进行监测并分析。结论:1.位于隧道上半部分的周边岩土体颗粒振动偏大;2.随着距离的增大,振动波在周边岩土体内先放大后减小;3.汛期水位条件下地铁行车荷载对管片和周边岩土体的振动影响较小,但是对隧道变形影响较大。     

弹体低速侵彻混凝土材料的数值模拟研究：靶体损伤机理及阻力机制新见解（英文）

目的：弹体冲击作用下,混凝土靶呈现三个阶段的典型破坏模式,即正面成坑、中间掘隧道及背面震塌,但对三个阶段损伤破坏机理及混凝土靶抗侵彻阻力主要影响因素的认识一直存在很大争议。拟标定近期提出的较为完善的混凝土帽盖弹塑性损伤本构,全面探究弹体低速冲击下（弹体速度低于500 m/s）混凝土拉伸、剪切及体积压缩行为对混凝土靶抗侵彻阻力及损伤破坏的影响机制。创新点：1.全面分析混凝土拉伸、剪切及体积压缩行为对混凝土靶抗侵彻阻力及损伤破坏的影响机制;2.成功预测弹体在混凝土靶掘隧道高压力阶段孔隙坍缩引起的损伤行为。方法：1.改进混凝土帽盖弹塑性本构,引入单元删除准则（公式(19)）,标定模型参数（图2）;2.与公开弹道试验定性定量结果对比,验证材料本构、数值模型和参数的合理性（图6～8）;3.数值模拟究混凝土拉伸、剪切及体积压缩行为对混凝土靶体抗侵彻能力及损伤破坏模式的影响,并与公开文献中主要发现进行讨论。结论：1.混凝土正面成坑及背面震塌的形成主要由其拉伸力学行为决定,而中间高压力掘隧道过程则由混凝土剪切及体积压缩行为决定。2.单轴压缩强度不是混凝土靶抗侵彻阻力主要影响因素,其高压力下的剪切及体积...     

盾构隧道近接施工地表沉降研究

近距离交叠隧道施工作为一种近接施工问题,会引起复杂的地层效应.两隧道中间的土体变化规律是交叠隧道近接施工研究中最值得关注的问题,对于地面沉降量的总体控制具有重要意义.结合广州地铁5号线动物园站~杨箕站盾构区间工程,运用有限元分析软件,对近距离交叠隧道近接施工常见的三种形态(水平、斜45°平行和重叠)进行仿真运算,分析不同形态下隧道施工引发的土层位移与地表沉降.经实践检验,所得结果对于工程的顺利开展具有指导意义,也可为同类工程所借鉴     

衬砌背后局部空洞对隧道安全性影响分析

采用有限元数值计算方法,基于二维地层-结构法计算分析了不同埋深下衬砌背后拱脚空洞对隧道结构安全性影响规律.结果表明:拱脚空洞的存在,浅埋隧道水平和竖向位移近似对称分布,最大位移位于拱腰位置;深埋隧道最大位移位于空洞位置.衬砌背后围压与隧道埋深呈反比关系,当埋深大于300 m后,其值稳定在初始围岩压力的12％左右.随着埋...