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沉管隧道柔性接头压缩性能研究
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作者 禹海涛 萧文浩 +3 位作者 赵旭 袁勇 柴瑞 刘洪洲 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期115-122,180共9页
柔性管节接头是沉管隧道的重要组成部分,接头的压缩性能决定了沉管接头的水密性能及安全性,但目前针对沉管隧道柔性接头压缩性能的研究相对缺乏,接头压缩性能参数的取值缺乏试验结果的支撑。基于此,以港珠澳大桥沉管隧道为研究背景,设... 柔性管节接头是沉管隧道的重要组成部分,接头的压缩性能决定了沉管接头的水密性能及安全性,但目前针对沉管隧道柔性接头压缩性能的研究相对缺乏,接头压缩性能参数的取值缺乏试验结果的支撑。基于此,以港珠澳大桥沉管隧道为研究背景,设计了几何比尺为1∶10的隧道管节和接头模型,并进行了大比尺结构试验和止水带材性试验。通过对沉管隧道管节柔性接头逐级施加轴向荷载,试验获得了接头轴向位移随轴向荷载的变化曲线,并与止水带材性试验结果进行了对比分析,揭示了柔性接头的非线性压缩性能:接头压缩性能受GINA止水带自身压缩性能影响;相比材性试验,结构试验结果中接头压缩量普遍偏小2~3 mm,相对差异可达21%。为了进一步验证试验结果,分别建立了二维和三维止水带有限元模型,通过对比试验结果与有限元计算结果,分析并量化了试验中支座摩擦、止水带长度、形状及其横向约束等对试验结果的影响规律。量化分析结果显示,支座摩擦、止水带长度及横向约束对试验结果影响较小,可忽略不计,但止水带纵向尺寸对结构压缩性能影响较为显著,结果相差最大达到8.8%。最后基于试验结果提出了一种可用于模拟沉管接头压缩性能的简化力学计算模型,亦可应用于其他柔性接头的轴向力学分析。 展开更多
关键词 隧道工程 柔性接头 结构试验 压缩性能 力学模型
瞬变电磁结构雷达研究 预览
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作者 叶英 叶子剑 张成平 《地球科学前沿(汉斯)》 2019年第4期218-229,共12页
目前混凝土结构病害探测仍以地质雷达为主,在重要部位适当少量配合取芯钻孔,由于高频微波段地质雷达穿透能力的局限性,而钢筋混凝土结构钢筋密布,使得混凝土结构病害及成因检测存在许多难题。本文首次利用瞬变电磁法原理,区别地质雷达... 目前混凝土结构病害探测仍以地质雷达为主,在重要部位适当少量配合取芯钻孔,由于高频微波段地质雷达穿透能力的局限性,而钢筋混凝土结构钢筋密布,使得混凝土结构病害及成因检测存在许多难题。本文首次利用瞬变电磁法原理,区别地质雷达高频一次场而采用瞬变电磁法的二次场,利用欠阻尼中心回线装置、全期视电阻率计算、拟地震波谱处理与显示等技术,成功研制了瞬变电磁结构雷达,并在不同混凝土结构上与美国劳雷SIR-30E雷达、意大利IDS-RIS雷达进行试验对比,总结了混凝土结构病害的视电阻率特征与类型,说明用视电阻率法探测混凝土结构病害的可行性,为瞬变电磁法在混凝土结构探测方面开辟新的应用。 展开更多
关键词 混凝土结构 地质雷达 瞬变电磁雷达 结构病害 渗漏水
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双线隧道不同布置方式下相互作用影响的地层位移解析
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作者 张治国 张成平 奚晓广 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期262-271,共10页
双线隧道开挖引起地层变形的既有理论研究,一般基于单线隧道计算结果直接采用线性叠加进行分析,而忽略了双线隧道之间的相互作用影响。为研究近距离地下工程开挖的相互影响,基于位移控制Schwarz交替法和复变函数理论,结合隧道洞周椭圆... 双线隧道开挖引起地层变形的既有理论研究,一般基于单线隧道计算结果直接采用线性叠加进行分析,而忽略了双线隧道之间的相互作用影响。为研究近距离地下工程开挖的相互影响,基于位移控制Schwarz交替法和复变函数理论,结合隧道洞周椭圆化收敛变形边界条件,提出了任意布置方式下双线盾构隧道开挖引起周围地层变形的计算方法。该方法以位移控制边界条件进行求解,体现了双线隧道开挖间的相互作用影响。通过离心试验和工程实例,将基于位移控制Schwarz交替法的复变函数理论解与线性叠加法解答以及实测数据进行了对比验证;针对双线隧道水平和斜交两种不同布置方式进行相关参数分析,获取了双线隧道间距变化引起的地层变形影响规律。结果表明:基于位移控制Schwarz交替法的复变函数方法求解得到的地表沉降曲线与实测值吻合较好,而直接线性叠加法解答存在较大误差。在地层等值线图规律分析中,水平与斜交布置下,两个隧道周围土体等值线图产生较为明显的相互"吸引"现象,隧道上方的土体沉降峰值线均向双线隧道中间倾斜,但随着双线隧道间距增加,"吸引"现象逐渐减弱。研究成果对于近距离双线盾构隧道开挖施工的现场保护措施制定提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 双线盾构隧道 土体沉降 复变函数 位移控制Schwarz交替法 椭圆化收敛边界
类矩形盾构隧道开挖引起邻近地下管线变形研究
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作者 张治国 师敏之 +3 位作者 张成平 魏纲 王志伟 赵其华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期852-864,共13页
盾构隧道开挖环境影响的既有成果针对圆形盾构隧道施工效应做了较多研究,但针对类矩形盾构隧道施工效应的研究还较少。基于类矩形盾构隧道开挖面收敛位移变形模式,首先采用镜像法,提出类矩形盾构隧道施工诱发周围土体自由场位移的分析方... 盾构隧道开挖环境影响的既有成果针对圆形盾构隧道施工效应做了较多研究,但针对类矩形盾构隧道施工效应的研究还较少。基于类矩形盾构隧道开挖面收敛位移变形模式,首先采用镜像法,提出类矩形盾构隧道施工诱发周围土体自由场位移的分析方法;其次,基于Winkler地基模型,将土体自由位移场施加于地下管线结构,提出类矩形盾构隧道施工诱发邻近管线变形的简化计算方法。通过工程实例分析,将土体自由场变形与实测数据进行对比验证;同时,采用有限元数值模拟方法,将管线竖向变形计算结果与本文简化方法进行对比分析。此外,针对隧道矩形长边宽度、隧道和管线埋深、管线直径、管线弹性模量、土体压缩模量、土体损失间隙参数等关键参数进行了影响分析。研究结果表明,采用类矩形盾构开挖面整体下沉收敛模式,镜像法解答得到的土体自由场位移与实测值吻合较好;提出的简化方法计算邻近既有管线变形的理论计算值与数值模拟值吻合较好。通过参数分析,可知隧道矩形长边宽度、管线埋深和管线弹性模量为敏感性参数。随着盾构矩形长边宽度的增大,管线变形曲线槽宽度显著增大;随着管线埋深的增加,管线变形显著增大;随着管线弹性模量的增大,管线变形显著减小。 展开更多
关键词 隧道工程 类矩形盾构隧道 地下管线 开挖面收敛变形模式 镜像法 WINKLER地基模型
高速铁路泡沫轻质土路基动力响应分析 预览
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作者 蔡国庆 韩博文 +2 位作者 蔡德钩 张福兴 刘艳 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期8-15,共8页
高速铁路路基长期受到列车动荷载作用,其动力响应直接关系到列车正常运营及铁路的平顺性,泡沫轻质土作为新型路基填料能够较好控制路基沉降并降低后期养护运营成本.利用Abaqus软件建立CRH3高速列车、CRTS Ⅱ板式无砟轨道和泡沫轻质土路... 高速铁路路基长期受到列车动荷载作用,其动力响应直接关系到列车正常运营及铁路的平顺性,泡沫轻质土作为新型路基填料能够较好控制路基沉降并降低后期养护运营成本.利用Abaqus软件建立CRH3高速列车、CRTS Ⅱ板式无砟轨道和泡沫轻质土路基耦合的三维竖向动力分析模型,对泡沫轻质土路基的动应力和动位移分布进行有限元模拟分析,分析结果表明:由于泡沫轻质土路基对于应力波具有吸收和分散作用,等效应力幅值与竖向动位移均沿轨道中心线对称分布且随着距离轨道中新线距离的增大以及路基深度的增加而逐渐衰减. 展开更多
关键词 岩土工程 高速铁路 泡沫轻质土 铁路路基 动力响应
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基于BP神经网络的围岩介质爆炸峰值压力预测 预览
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作者 郭璇 马思远 +1 位作者 郭一帆 张晓新 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期199-206,共8页
基于BP(BackPropagation)神经网络法,收集对比130个公开的地下封闭爆炸数据,区分黏土、砂性土和岩石三组围岩介质,简化地下任意点爆炸围岩介质峰值力的多因素影响,分析爆炸比例距离、纵波波速、密度和饱和度等特征参数产生的权重影响,... 基于BP(BackPropagation)神经网络法,收集对比130个公开的地下封闭爆炸数据,区分黏土、砂性土和岩石三组围岩介质,简化地下任意点爆炸围岩介质峰值力的多因素影响,分析爆炸比例距离、纵波波速、密度和饱和度等特征参数产生的权重影响,考察爆冲的输出峰值压力特征,提出土中任一点围岩介质峰值压力的简易预测方法,并通过与经验方法对比,验证简易方法的实效性。利用Matlab建立不同隐含层单元数的BP(Back-Propagation)神经网络,当隐含层分别选择6、7、6个神经元时整体网络性能最佳,该条件下对比测试样本的BP神经网络、经验公式和多元回归分析方法(MVRA)的预测效果,BP神经网络方法得到最小平均绝对误差。在各围岩介质数据的误差对比分析中,BP神经网络法得到砂性土的预测误差相对最小,相比经验公式和多元回归分析优势明显。在同一围岩介质参数的敏感度分析中,纵波波速对峰值压力产生最显著影响。将工程实例参数带入对比BP神经网络和MVRA,考虑不同介质反射系数得到峰值压力预测值和拱顶爆炸荷载峰值实测值的相对误差可小于20%。该估算方法可为类似地下结构防护设计值提供一种简化参考。 展开更多
关键词 BP神经网络 围岩介质 峰值压力 预测值 爆炸荷载
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浅埋地铁隧道施工影响下含空洞地层的变形特征分析 被引量:1
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作者 蔡义 张成平 +1 位作者 闵博 杨公标 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期534-543,共10页
地层空洞的存在使得隧道结构周围的地层环境变得更为复杂,在地铁隧道施工的影响下极易引起地表沉降加剧甚至地表坍塌。针对V级围岩地铁隧道,采用三维模型试验和数值模拟研究了不同位置地层空洞对地表沉降的影响规律以及空洞的变形特征,... 地层空洞的存在使得隧道结构周围的地层环境变得更为复杂,在地铁隧道施工的影响下极易引起地表沉降加剧甚至地表坍塌。针对V级围岩地铁隧道,采用三维模型试验和数值模拟研究了不同位置地层空洞对地表沉降的影响规律以及空洞的变形特征,同时通过修正后的Peck公式对试验结果进行拟合分析。研究结果表明:空洞的存在使得地层损失加剧,地表沉降槽深度和宽度均有所增大,沉降槽曲线整体向空洞一侧偏移,通过修正后的Peck公式能较好地拟合出沉降曲线形态;从地表整体沉降形状上看,空洞上方一定范围内地表沉降较大,地表会出现明显的沉降盆形态;综合考虑空洞对地表沉降槽宽度和深度以及地层损失率的影响,认为空洞位于隧道斜上方是最不利位置,在施工过程中对这一方位地层空洞应重点关注;不同方位空洞的变形模式不同,主要表现为立式椭球体和卧式椭球体等变形模式。 展开更多
关键词 浅埋地铁隧道 地层空洞 地层变形 数值模拟 模型试验
高水压条件下泥水盾构开挖面稳定离心模型试验研究
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作者 金大龙 袁大军 +2 位作者 郑浩田 李兴高 丁菲 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1653-1660,共8页
开挖面稳定是越江跨海盾构隧道工程安全的关键,尤其是高水压条件下,开挖卸荷导致开挖面稳定控制更加困难。以越江跨海盾构隧道为背景,研制了一套包含材料和设备的高水压泥水支护形式的开挖面稳定模拟试验装置,通过大型离心模型试验研究... 开挖面稳定是越江跨海盾构隧道工程安全的关键,尤其是高水压条件下,开挖卸荷导致开挖面稳定控制更加困难。以越江跨海盾构隧道为背景,研制了一套包含材料和设备的高水压泥水支护形式的开挖面稳定模拟试验装置,通过大型离心模型试验研究了高水压下开挖面坍塌失稳破坏模式和土、水应力变化规律。研究结果表明:①高水压条件下开挖面失稳具有突发性,土体呈现由局部-整体形式急速发展破坏,极小的泥水压力变化幅度即可导致土体迅速发展为整体破坏并传至地表,失稳过程中可观测到滑移倾角减小、破坏范围扩张;②随着泥浆压力的降低,开挖面前方土压力呈现先减小后增大最终趋于稳定值,开挖面失稳可以划分为微观变形、局部破坏、土拱形成、整体失稳四个阶段;③开挖面发生主动破坏时,孔隙水压会发生突然降低现象,这是由于高应力条件下密砂具有剪胀效应,从而引起负孔压导致孔隙水压力急剧下降。这种孔压波动会对开挖面失稳带来不利影响,加速开挖面失稳进程、导致失稳区域的扩大。研究成果对越江海水下隧道工程具有指导意义。 展开更多
关键词 高水压 盾构隧道 泥水支护 开挖面稳定 离心模型试验
拱顶背后空洞影响下非对称连拱隧道结构裂损规律 预览
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作者 闵博 张成平 +2 位作者 张旭 宫艳萍 元腾飞 《中南大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1686-1695,共10页
通过数值模拟和模型试验,研究非对称连拱隧道拱顶背后空洞对衬砌结构裂损规律的影响。研究结果表明:1)中墙墙脚外侧是非对称连拱隧道的薄弱位置,无论空洞是否存在,衬砌结构均首先于中墙墙脚外侧发生开裂;2)拱顶背后空洞的存在导致结构... 通过数值模拟和模型试验,研究非对称连拱隧道拱顶背后空洞对衬砌结构裂损规律的影响。研究结果表明:1)中墙墙脚外侧是非对称连拱隧道的薄弱位置,无论空洞是否存在,衬砌结构均首先于中墙墙脚外侧发生开裂;2)拱顶背后空洞的存在导致结构裂损规律更加复杂,空洞附近产生多处开裂,并呈现出明显的非对称性,无空洞侧隧道裂损情况加剧,尤其是拱顶以及拱顶与中墙连接带;3)空洞位于大洞径一侧隧道拱顶时,对两侧隧道裂损情况均有较大影响,而空洞位于小洞径一侧时,对无空洞侧隧道裂损情况影响较小;4)空洞范围越大,对非对称连拱隧道结构裂损规律影响越显著,同等荷载条件下结构的裂损程度也更加严重;5)拱顶空洞改变了衬砌表面围岩压力的分布形式,导致拱顶附近区域产生应力集中现象,与结构裂损情况密切相关。 展开更多
关键词 拱顶背后空洞 非对称连拱隧道 数值模拟 模型试验 衬砌开裂 围岩压力
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全吸力范围红黏土干湿循环土–水特征曲线
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作者 蔡国庆 刘祎 +2 位作者 徐润泽 李舰 赵成刚 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A02期13-16,共4页
采用轴平移法、滤纸法以及饱和盐溶液蒸汽平衡法3种方法相结合,对单峰(泥浆土)和双峰(压实土)孔隙结构的重塑红黏土土样进行了一系列室内试验,研究了全吸力范围内(0~286.7 MPa)孔隙结构和初始孔隙比对土–水特征曲线(SWCC)的影响,分析... 采用轴平移法、滤纸法以及饱和盐溶液蒸汽平衡法3种方法相结合,对单峰(泥浆土)和双峰(压实土)孔隙结构的重塑红黏土土样进行了一系列室内试验,研究了全吸力范围内(0~286.7 MPa)孔隙结构和初始孔隙比对土–水特征曲线(SWCC)的影响,分析了干湿循环下两种土的滞回性及体积变化规律。试验结果表明:不论泥浆土还是压实土,初始孔隙比对SWCC的影响均主要体现在低吸力阶段;孔隙结构对SWCC影响显著,压实土和泥浆土的SWCC分别呈现'双台阶'和'单台阶'特征;初始孔隙比相同时,泥浆土的进气值更大,持水性能更好;干湿循环下压实土的滞回性明显小于泥浆土,但泥浆土的体变更大。 展开更多
关键词 非饱和土 全吸力范围 红黏土 土–水特征曲线 干湿循环
柔性聚丙烯纤维-改性乳化沥青混合料的性能
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作者 周军霞 王志芬 +1 位作者 张玉 张向东 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期134-140,共7页
基于'工程地圈系统',首先分析影响路面结构性能的因素,然后以湿轮磨耗值和负荷车轮值为评价指标,通过室内试验给出纤维沥青混合料的试验配合比,并分析纤维长度对混合料性能的影响;测试纤维沥青混合料的抗剪切、抗裂、抗疲劳等性... 基于'工程地圈系统',首先分析影响路面结构性能的因素,然后以湿轮磨耗值和负荷车轮值为评价指标,通过室内试验给出纤维沥青混合料的试验配合比,并分析纤维长度对混合料性能的影响;测试纤维沥青混合料的抗剪切、抗裂、抗疲劳等性能,对纤维增强沥青混合料性能的机理进行解释。结果表明:聚丙烯纤维-改性乳化沥青混合料试验配合比为纤维∶沥青∶石料∶水=0.25∶11.5∶100∶9.0,施工配合比建议为0.25∶11.5∶100∶11.5。当纤维长度大于两倍石料最大粒径时,对混合料性能的提高并不明显;温度越高则纤维沥青混合料的质量损失越小,并最终趋于稳定。纤维沥青混合料和沥青混合料对应的临界抗飞散温度分别是25和40℃;纤维的加入,使得混合料抗剪、抗裂、抗疲劳等性能均有提高。 展开更多
关键词 路面 聚丙烯纤维 沥青 混合料 配合比 性能
土体劈裂注浆过程的数值模拟及浆脉形态影响因素分析
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作者 程少振 陈铁林 +1 位作者 郭玮卿 张玉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期484-491,共8页
针对现有数值方法对土体劈裂注浆中裂缝产生和扩展过程模拟困难的现状,采用自主研发的基于有限元与流体体积函数的数值方法对劈裂注浆过程进行了模拟研究,再现了土体劈裂注浆过程中裂缝的产生以及浆脉扩展过程。数值模拟获得的劈裂注浆... 针对现有数值方法对土体劈裂注浆中裂缝产生和扩展过程模拟困难的现状,采用自主研发的基于有限元与流体体积函数的数值方法对劈裂注浆过程进行了模拟研究,再现了土体劈裂注浆过程中裂缝的产生以及浆脉扩展过程。数值模拟获得的劈裂注浆浆脉扩展过程与已有理论分析及试验所得规律基本一致,表明采用该方法模拟土体劈裂注浆问题是可行的。在此基础上分析了注浆深度和土体模量两个因素对浆脉形态的影响规律。结果表明:数值模拟可以呈现劈裂注浆过程的几个阶段,包含'浆泡'挤密、初始竖向劈裂、斜向二次劈裂等阶段;在二次劈裂发生之前的挤密阶段和竖向浆脉扩展阶段,地层竖向位移增加较小,而二次劈裂之后的斜向浆脉的产生和扩展是地层竖向位移增加的主要阶段;随着注浆深度的增加浆脉的分支越来越少而且方向性更加明显,浆脉宽度也越来越小;随着土体模量的增大,注浆孔周边'浆泡'体积减小,浆脉的宽度逐渐变窄。工程实例的模拟表明,该数值模型能很好的反映工程现象,对工程实践具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 劈裂注浆 扩展过程 数值模拟 浆脉形态 影响因素
下穿隧道爆破施工引起的振动对既有地铁车站内人员舒适性的影响 预览
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作者 孙冰峰 张顶立 +1 位作者 陈铁林 傅洪贤 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期81-87,共7页
依托下穿大连地铁1号线会展中心站的大连市南雁四回路输电线路改造时电力隧道爆破施工工程,根据设计文件和试验段试验结果确定电力隧道爆破方案和参数;基于对振动引起人员舒适性评价指标的调研,选取最大加权振动烈度( K BFmax )作为评... 依托下穿大连地铁1号线会展中心站的大连市南雁四回路输电线路改造时电力隧道爆破施工工程,根据设计文件和试验段试验结果确定电力隧道爆破方案和参数;基于对振动引起人员舒适性评价指标的调研,选取最大加权振动烈度( K BFmax )作为评价指标;监测电力隧道爆破施工引起既有地铁车站内不同位置处质点的峰值振动速度及相应主振频率,同时调研距离本车站最近的司乘人员和站台人员是否有明显异常震感;依据计算得到的 K BFmax 和车站内人员的震感定量分析爆破振动对车站内人员舒适性的影响,并提出适用于既有地铁车站内人员的 K BFmax 。结果表明:轨道基床上质点的 K BFmax ≥9.6时,司乘人员有较明显异常震感, K BFmax ≤9.3,无明显异常震感;站台上质点的 K BFmax ≥11.0时,站台上的人员有很明显异常震感, K BFmax ≥8.6时,有较明显异常震感,而当 K BFmax ≤7.7时,无明显异常震感。建议适用于既有地铁车站内人员的 K BFmax 取值为8.6。 展开更多
关键词 爆破振动 地铁车站 人员舒适性 最大加权振动烈度 振动速度 主振频率
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邻近上覆空洞浅埋隧道施工引起的地层变形和破坏特征 预览
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作者 蔡义 张成平 闵博 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期118-127,共10页
地层空洞的存在会严重降低围岩的整体性,在浅埋地铁隧道的施工扰动下,极易发生失稳破坏,诱发地面塌陷事故。针对城市浅埋地铁隧道上方存在空洞地层的问题,通过三维数值模拟和模型试验对空洞大小及空洞与隧道间净距对地层变形的影响进行... 地层空洞的存在会严重降低围岩的整体性,在浅埋地铁隧道的施工扰动下,极易发生失稳破坏,诱发地面塌陷事故。针对城市浅埋地铁隧道上方存在空洞地层的问题,通过三维数值模拟和模型试验对空洞大小及空洞与隧道间净距对地层变形的影响进行了研究。数值模拟研究结果表明:地层空洞导致地表沉降呈现出不同程度的增大,并且空洞越大、净距越小对地层变形影响越显著;对于较大直径的空洞,空洞与隧道间存在一临界净距,当净距小于临界值时,地表沉降随着净距增大而减小,当净距大于临界值时,地表沉降随着净距增大而增大,并且空洞越大临界净距越小;对于小直径空洞,随着净距增大,地表沉降只呈现出逐渐减小的规律;空洞与隧道周围塑性区扩展贯通导致地层发生整体失稳,以及空洞周围塑性区发展至地表导致局部塌方是隧道上方含空洞地层两种典型破坏模式。模型试验得到的净距对地表沉降的影响规律与数值模拟结果基本一致,说明模型试验结果的合理性。研究成果可为含空洞地层中隧道施工地层变形控制研究提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 地层空洞 浅埋地铁隧道 围岩变形 数值模拟 模型试验
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不同地质条件下盾构隧道受力变形特性研究
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作者 李婕 张琪 张稳军 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期69-77,共9页
针对天津滨海地区盾构隧道衬砌结构,采用大型有限元软件ABAQUS建立三维地层-结构模型,考虑隧道管片材料非线性特征,利用混凝土材料的塑性损伤本构模型,研究地层和隧道结构相互作用后隧道管片结构内力分布与变形特征,以及隧道管片受拉和... 针对天津滨海地区盾构隧道衬砌结构,采用大型有限元软件ABAQUS建立三维地层-结构模型,考虑隧道管片材料非线性特征,利用混凝土材料的塑性损伤本构模型,研究地层和隧道结构相互作用后隧道管片结构内力分布与变形特征,以及隧道管片受拉和受压损伤情况。最后,研究不同地质条件和超载作用对隧道管片结构的影响。数值分析结果表明:隧道管环横截面变形表现为水平向外扩张、竖向压缩的特点,呈现'横鸭蛋'形状;隧道管环拱顶轴压力最小,拱腰轴压力最大;管片外侧受拉时最大弯矩位于拱腰,内侧受拉时最大弯矩位于拱顶;受拉和受压损伤分布均集中在拱底附近,其中管环受压损伤面积比受拉损伤面积大;地质条件越好,变形随轴线方向变化越均匀,轴力和弯矩、隧道结构竖向位移、横截面收敛变形,以及管环损伤面积与损伤程度越小。研究结果以期为进一步探讨隧道衬砌结构的变形性能与损伤分布提供参考。 展开更多
关键词 天津滨海地区 盾构隧道 塑性损伤 内力分布 横截面变形
浅埋偏压隧道地表沉降规律及其预测方法
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作者 干啸洪 陈立平 +2 位作者 张素磊 应国刚 李小平 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期78-84,共7页
隧道地表沉降是围岩稳定性判断的重要依据,也是隧道施工监控量测的重要环节。浅埋偏压隧道地表沉降规律相对于非偏压隧道更为复杂,也更容易诱发安全事故,因此有必要进行深入研究。首先,文章基于最大主应力偏转理论,对偏压隧道偏压程度... 隧道地表沉降是围岩稳定性判断的重要依据,也是隧道施工监控量测的重要环节。浅埋偏压隧道地表沉降规律相对于非偏压隧道更为复杂,也更容易诱发安全事故,因此有必要进行深入研究。首先,文章基于最大主应力偏转理论,对偏压隧道偏压程度进行量化分析,提出了隧道偏压系数的概念及其计算方法。其次,建立等效分析计算模型,将浅埋偏压隧道地表沉降视为偏压地形和偏压荷载共同作用的叠加,并给出了分析计算方法和步骤。最后,通过现场实测资料进一步对浅埋偏压隧道地表沉降规律进行分析,并对预测结果进行验证。结果表明:偏压系数与地表偏压角、隧道埋深和地层侧压力系数有关;地表沉降曲线在偏压作用下会发生扭曲,最大沉降区域和影响范围都向深埋侧偏移;当偏压程度较大时,偏压作用易导致深埋侧地表出现开裂,浅埋侧地表出现错台。 展开更多
关键词 浅埋偏压隧道 地表沉降 偏压系数 Peck曲线 偏压地形 偏压荷载
盾构隧道衬砌环轴线偏差计算方法研究
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作者 董秀竹 朱战魁 +1 位作者 宋晓龙 张稳军 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A02期149-154,共6页
软土地区快速轨道交通盾构隧道具有线路控制更加严格,施工质量及线路精度控制难度更大等特点。为快速准确地计算盾构隧道衬砌环的轴线偏差,首先,基于一般形式的地铁线路线形,以隧道里程为纽带,对隧道设计轴线的三维坐标进行了解算;其次... 软土地区快速轨道交通盾构隧道具有线路控制更加严格,施工质量及线路精度控制难度更大等特点。为快速准确地计算盾构隧道衬砌环的轴线偏差,首先,基于一般形式的地铁线路线形,以隧道里程为纽带,对隧道设计轴线的三维坐标进行了解算;其次,采用二分法,通过不断迭代给出衬砌环偏差计算点对应隧道设计轴线的理论位置,进而提出衬砌环平面和高程偏差的计算方法;最后,结合天津市滨海新区轨道交通Z2线线路资料,给出衬砌环偏差计算的过程及结果。 展开更多
关键词 快速轨道交通 盾构隧道 轴线偏差计算
地铁盾构隧道衬砌管片密封槽尺寸优化分析
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作者 杨贵生 李宏亮 +1 位作者 丁超 张稳军 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期93-98,232共7页
文中以天津市地铁Z2号线衬砌管片密封槽截面尺寸为基础,根据经验公式提出了一种密封垫断面形式,从弹性橡胶密封垫防水机理及防水失效影响因素出发,提出不同密封槽尺寸对应的密封垫修改方法,并根据此方法建立不同工况下的二维数值模型。... 文中以天津市地铁Z2号线衬砌管片密封槽截面尺寸为基础,根据经验公式提出了一种密封垫断面形式,从弹性橡胶密封垫防水机理及防水失效影响因素出发,提出不同密封槽尺寸对应的密封垫修改方法,并根据此方法建立不同工况下的二维数值模型。通过数值计算,得到张开量为零时密封垫表面平均接触应力、闭合压力,分析密封槽尺寸对密封垫防水性能影响规律,并提出密封槽尺寸设计及优化建议。 展开更多
关键词 数值模拟 橡胶密封垫 衬砌管片密封槽 接缝防水
考虑地下水位升降影响的盾构施工诱发地层变形和衬砌响应分析
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作者 张治国 李胜楠 +1 位作者 张成平 王志伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期281-296,共16页
盾构隧道施工时遭遇地下水位急剧变化会明显增大施工风险,既有成果较少考虑地下水位升降给盾构隧道施工带来的影响,也较少针对隧道衬砌本身变形和应力进行分析。在考虑盾构隧道施工时地下水位变化的情况下引入隧道洞周的非均匀收敛变形... 盾构隧道施工时遭遇地下水位急剧变化会明显增大施工风险,既有成果较少考虑地下水位升降给盾构隧道施工带来的影响,也较少针对隧道衬砌本身变形和应力进行分析。在考虑盾构隧道施工时地下水位变化的情况下引入隧道洞周的非均匀收敛变形模式,采用复变函数法理论,提出地下水位升降影响下盾构隧道开挖引起的周围地层、衬砌变形和应力的计算方法。将理论解析结果与数值模拟结果进行对比,验证了所提出方法的可靠性,并针对衬砌厚度、隧道半径、地下水位深度等参数进行了敏感性分析。研究结果表明,衬砌的径向位移形态基本呈现'苹果把'朝上的'苹果'形;随着地下水位的下降径向位移由'鸭蛋'形逐渐向'苹果'形过渡,且'苹果'形越来越明显;衬砌的环向位移基本形态呈倾斜的'苹果'形,随着地下水位的下降倾斜的'苹果'形范围逐渐变大;径向应力的分布在衬砌厚度、隧道半径的影响下呈现出相同的增减变化规律,且随着上述两个参数逐渐增大,径向应力分布由水平放置的'鸭蛋'逐渐变化成水平放置的'?'字形,随着地下水位的下降径向应力形态逐渐向中心收缩;衬砌环向应力随着衬砌厚度的增大,应力略微减小,随着隧道半径的增大衬砌环向应力明显减小,随着地下水位的下降环向应力分布形态由竖立放置的'鸭蛋'形逐渐变化为竖立放置的'8'字形;衬砌切向应力在衬砌厚度、隧道半径的影响下呈现相同的增减变化规律,且切向应力分布呈现'苹果把'朝下的'苹果'形。研究成果可为地下水位变化明显的盾构施工控制提供参考。 展开更多
关键词 软土盾构隧道 地下水位升降 非均匀收敛变形 地表沉降 衬砌响应 复变函数理论
稳态渗流条件下盾构隧道松动土压力计算模型研究 预览
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作者 王将 袁大军 +2 位作者 金大龙 牛紫龙 张兵 《天津大学学报:自然科学与工程技术版》 CSCD 北大核心 2019年第A01期92-98,共7页
越江海或地下水丰富的盾构隧道在长期使用过程中渗水情况时有发生,由此引起的渗流场对隧道顶部荷载的影响是不容忽视的,但现有的松动土压力计算理论很少考虑渗流效应,对此提出了稳态渗流条件下的盾构隧道松动土压力计算模型.考虑盾构隧... 越江海或地下水丰富的盾构隧道在长期使用过程中渗水情况时有发生,由此引起的渗流场对隧道顶部荷载的影响是不容忽视的,但现有的松动土压力计算理论很少考虑渗流效应,对此提出了稳态渗流条件下的盾构隧道松动土压力计算模型.考虑盾构隧道处于稳态渗流状态,基于复变函数的映射变换,推导了隧道覆土内的孔隙水压力与渗流力表达式;引入小主应力轴旋转理论,得出了相应的侧压力系数计算公式;基于太沙基土拱效应分析模型,在渗流作用与主应力轴旋转效应分析的基础上,采用极限平衡法建立了竖向应力的微分方程,给出了盾构隧道顶部的有效松动土压力解析解答,分析了关键参数对计算结果的影响,并与有限差分软件 FLAC 的模拟结果进行了对比验证.研究结果表明:渗透系数相对值越大,隧道拱顶的有效松动土压力越大,但渗透系数相对值增大到一定程度后,该值的变化对于土拱效应影响很小;管片内侧水头恒定时,隧道拱顶的有效松动土压力随着渗流量的增加而减少;地表水头高度越大,隧道顶部的有效松动土压力越小;地表水头高度一定时,管片内侧水头高度的增加会削弱隧道顶部土拱效应;拱顶土体的位移越大,土拱效应越强;本文模型计算结果与 FLAC 模拟结果吻合良好,验证了本文模型的有效性. 展开更多
关键词 盾构隧道 松动土压力 渗流 主应力轴旋转
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