基于监控量测的隧道围岩变形时空特性分析

隧道开挖导致围岩应力释放与调整,围岩变形具有明显的时空特性。通过分析围岩变形机理,结合大中山2号隧道现场监控量测数据,对隧道开挖后进口浅埋偏压段围岩变形的时空特性进行了分析。结果表明:隧道进口浅埋偏压段上覆围岩变形与开挖掌子面位置及移动过程具有明显的时空特性,隧道开挖后地表横向沉降呈U字型分布,且随埋深的增加累计沉降量逐渐减小。隧道围岩变形趋于稳定时,拱顶沉降和周边收敛时间特征曲线相似,并进行了回归分析。隧道围岩变形规律的分析研究对于防治工程灾害、确定支护最佳时机、调整施工工序有重要意义。     

茶条岭隧道数值模拟分析与研究

以十堰至天水高速公路茶条岭隧道现场的监测数据为依据,运用大型有限元软件 MIDAS,采用三维模型模拟隧道开挖过程,并将数值模拟的结果与实测数据的分析结果相对比.分析表明围岩在初期支护施工一段时间后,经过应力调整,其变形和支护结构受力趋于稳定,拱顶下沉和周边位移满足监控管理标准规定     

大直径盾构隧道施工地表沉降分析研究

随着大直径盾构隧道施工技术的飞速发展,如何最大限度降低隧道施工对环境造成的影响已成为研究热点。依托实际工程,采用三维有限差分法对土压平衡盾构机的掘进过程进行数值模拟,对地表沉降变形进行分析,并结合现场实测,验证模型的正确性。研究表明,随着盾构机的推进,土体开始下沉,沉降量逐渐增加,当盾尾经过观测点时沉降量最大;横向剖面上地表沉降数值计算值和现场实测值曲线能用高斯函数进行拟合,且两者吻合良好;纵向剖面上,地表数值计算沉降曲线相对平滑,而现场实测曲线存在"上下"现象,但两条曲线可近似的认为具有相同的形状和最终值;支撑压力的变化对地表沉降的影响有限,而注浆压力对地表沉降的影响更为明显。     

城市浅埋近接桩基客运专线隧道施工方案研究

依托成绵乐客运专线机场路隧道下穿成都市蓝天立交工程，采用有限差分软件FLAC3D进行三维数值模拟分析。主要从隧道开挖所造成的地表沉降、桩基下沉量以及桩基端部水平位移差值这三个方面进行研究。研究结果表明：暗挖施工方案明显优于明挖施工方案。研究成果为既有立交桥的正常运营以及机场路隧道施工的顺利进行提供了保证，又可为相似工程提供参考。     

自移式掘进机辅助支护设备的改进

为了提高自移式掘进机辅助支护设备的稳定性，依据围岩与支护的作用关系分析作用在自移式掘进机辅助支护设备上的围岩压力。在此基础上对其结构参数进行优化改进，同时增加了垂直导杆机构，并进行了有限元分析。分析结果表明，通过改进设计，既提高了自移式掘进机辅助支护设备结构的合理性，同时增加导杆机构减小顶梁的前移量，提高了稳定性。     

堆积体地层隧道围岩注浆效果水-力耦合分析

根据饱和非饱和渗流理论,结合公路隧道工程实例,通过渗透力与应力耦合的三维有限元模拟,分析了注浆层厚度、围岩与注浆层渗透系数比对堆积体地层隧道涌水量以及对围岩和支护结构的影响.分析结果表明:①注浆层厚度对涌水量影响较小,注浆层渗透系数对涌水量影响很大,控制注浆层渗透系数在1.0E-9 m/s以下可以有效地满足隧道施工和安全运营的需要;②水-力耦合效应使围岩应力、位移、塑性区范围及支护结构应力增大,注浆对其具有明显的改善作用.     

双块式无砟轨道温度场试验研究和数值分析

为较准确掌握无砟轨道温度场的分布规律,建立无砟轨道温度与环境温度的对应关系,为温度应力的计算和无砟轨道设计提供基础参数,本文测试了双块式无砟轨道不同部件、不同位置的温度和环境温度变化情况,建立有限元模型对无砟轨道温度场进行了数值模拟和对比.实测数据及数值模拟的结果均表明:道床板温度随外界气温呈以日为周期的周期性变化,秋季平均每天的升温时间约为8 h,降温约16 h;由于热交换条件的差异,距轨道表面越远,轨道温度受环境气温的影响越小,道床板角部的温度变化幅度大于中部,支撑层与基床表层的温度变化幅度很小;道床板内存在较大的温度梯度,随着距表面距离的增大,温度梯度逐渐减小,至支撑层时温度梯度可忽略不计;采用有限元模拟的方法获取无砟轨道温度随气温变化规律是可行的.     

节理形貌对应力波传播影响的试验研究

为了研究不同节理形貌对应力波传播的影响规律,依据巴顿标准剖面线,制作3组共30个含不同节理粗糙度系数(JRC)的人工节理试样,然后基于SHPB动载试验系统对其进行不同冲击载荷的试验,比较分析不同冲击载荷下的波形图以及应力波在不同节理形貌作用下的透射率,找出JRC值和应力波透射率之间的规律。结果表明:在同一冲击气压下,随着JRC值的增加,透射应力波的波形峰值呈现逐渐下降的趋势,即试样节理面越粗糙,入射应力波穿过节理面进入输出杆的透射波信号越弱,透射能量越小;同一组具有相同JRC值的试样在不同冲击气压作用下,透射率的变化趋势大致相同,即同一组JRC值下,随着入射应力波能量的增加,节理透射率也随之增加,并呈现出很强的规律性。     

气体压强对超音速气雾化中气体流场的影响

气体雾化技术可以制备一系列高性能超细球形金属粉末．利用计算流体动力学软件Fluent模拟了雾化气体压强（P0）对超音速气雾化喷嘴气体流场的影响，以及对流场中心线上压强、速度等变化的影响规律．研究结果表明：随着P0的增大，流场内气流达到的最大速度逐渐增加；当雾化气体压强较小时，抽吸压强（△P）随雾化气体压强增大而减小；而当雾化气体压强达到某一临界值时，△P才随雾化气体压强增大而增大；抽吸压强的变化与雾化室中心线上滞止压强和马赫碟位置的变化相一致，滞点位置对抽吸压强的作用不大：导液管顶端径向分布的静压强存在一个压强梯度，并且随着雾化气体压强的增加而增大．     

乙醇燃料改质对HCCI燃烧特性的影响

为研究乙醇经过改质后，改质气浓度和改质气进入气缸相位对乙醇HCCI燃烧特性的影响，以一台改造的实验发动机上为模型，用CHEMKIN4．0软件进行模拟。模拟结果表明，乙醇经过改质后，改质气的主要组分为H2、CO、H2O和OH基；随着改质气浓度的增加，缸内压力升高，燃烧始点提前，缸内最高压力升高；随着改质气进入气缸相位逐渐接近上止点，HCCI燃烧始点逐渐推后，缸内的最高压力出现变化，改质气在上止点前14°CA进入气缸，缸内最高压力减小，改质气在上止点前12°CA进入气缸，缸内压力达到最大，随着改质气进入气缸相位逐渐减小，缸内最高压力逐渐减小。因此，在上止点前12°CA进入气缸是较优的相位。     

过江隧道穿越既有铁路相互影响研究

过江隧道穿越既有铁路的相互影响是一个难点.依托重庆长江隧道穿越襄渝铁路工程进行研究,研究结果表明：过江隧道施工对既有铁路两个方向地表沉降的影响都很小,最大值为2.549 mm,故受影响的既有铁路附近地层不需做特殊加固处理,但要加强监控;既有铁路对过江隧道结构安全性及洞周位移影响也较小,在列车荷载作用下结构最小安全系数为6.8,过江隧道结构仍是偏于安全的,故隧道结构可不作加固处理,只需加强监控.研究成果为保证既有铁路的正常运营及过江隧道的结构安全性提供了理论基础,并可为相似工程提供参考.     

巷道布置对围岩稳定性影响的数值模拟

采用理论分析不同应力场下巷道轴线与最大水平主应力方向夹角的最佳角度，利用数值模拟不同夹角情况下，巷道围岩应力分布、正前方应力分布及变形特征。得出：1）最大水平主应力σH〉最小水平主应力σh〉垂直主应力σr时，最佳角度为0°；σt〉σH〉σh时，最佳角度为90°；σH〉σa〉σA时，最佳夹角为α0.2）巷道开挖后，水平应力在两帮出现应力降低区，在顸、底板出现应力集中区；垂直应力在两帮出现应力集中区，在顶、底板出现应力降低区；随角度变化，应力变化区均有明显变化，正前方断面的最大主应力变化明显。3）巷道达到最佳角度时，围岩变形相对较小，最大主应力围绕在巷道周边，呈环状或类环状分布；其它角度时，围岩变形相对较大，最大主应力逐渐向顶、底板的四角或两帮发展。     

营口软土地区桩网复合地基沉降规律研究

为研究滨海软土地区高铁地基的沉降问题，以哈大高铁营口东站附近软土地基处理工程为研究对象，对路基填筑过程和工后长期地基沉降进行观测。利用有限元数值分析软件ADINA建立相应的数值计算模型，研究了地基表面沉降规律。研究表明：地基沉降主要发生在路基填筑施工期内，填筑期的沉降量占总沉降量的70％以上；路基填筑施工过程中，地基沉降曲线呈倒钟形，刺入现象明显，在CFG桩周沉降曲线呈“∩”形。基于现场实测数据，建立了工后长期地基沉降预测模型。对比分析结果表明，路基填筑完工三个月后（大约100d）预测公式精度较高，最终预测沉降量与观测值误差在0．21％～0．56％之间，可以满足工后长期沉降预测要求。上述研究成果将为处理滨海地区高速软土路基工程，预测和控制工后沉降提供了合理的依据。     

采煤机截割部虚拟仿真中的关键技术研究

以某煤机公司的采煤机截割部可靠性研究项目为依托，研究了计算机虚拟仿真中的关键技术，提出了保证仿真精度、提高仿真速度、缩短仿真时间的具体措施，大大提高了Pro／E、MATLAB、ADAMS和ANSYS四款软件协同仿真的可操作性；发现了该采煤机截割部的薄弱环节，如行星架刚度不足、摇臂壳体出现局部应力集中等；在仿真的基础上对壳体结构进行了改进，得到了优化的采煤机截割部传动机构，保证了截割过程的可靠性，对降低研发成本，节省研制时间，提高产品质量具较强的实用价值。     

复杂环境下的浅埋暗挖洞室监测及数值计算研究

以深圳地铁3号线老街站东端站台扩建工程为例，通过对复杂环境下进行浅埋暗挖临时洞室开挖及长期使用过程中的现场监测，得到洞室围岩的位移以及地面沉降量的大小。基于FLAC3D有限差分软件中的Morh-Coulomb准则，对浅埋暗挖洞室引起的围岩变形进行数值计算。将数值计算结果与监测结果进行对比，证明了FLAC3D在此方面的可行性；为现场施工提供了合理的依据。     

围压对圆形巷道岩爆过程中声发射及能量释放规律的影响

利用FLAC模拟了不同围压下圆形巷道围岩岩爆过程中的声发射及能量释放过程。利用8个FISH函数开挖巷道,统计破坏单元数目及破坏单元在应变软化阶段的能量释放总量和能量释放率。模拟分为3步:首先,将静水压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后开挖巷道;最后,重新计算,直到达到静力平衡状态或者塑性流动状态。模拟结果表明,当围压较高时,开挖巷道后的围岩的声发射活动呈现间歇式上升特征;而当围压较低时,开挖巷道后的围岩中的声发射活动最终趋于平静;随着围压的增加,能量释放现象出现得早些,声发射累计数、释放的弹性应变能都增加。在开挖巷道后的围岩中,发生剪破坏的单元释放的弹性应变能总量大于发生拉破坏的,最高的剪应变能释放率大于最高的拉应变能释放率。     

长沟峪急倾斜煤层巷道锚网索支护技术研究

针对北京长沟峪煤矿东二西四槽回采巷道的地质条件，利用FLAC^2D软件模拟研究了该巷道的非对称变形特征及强度薄弱部位，确定了用于这类巷道的合理的锚网索支护方案，通过现场实施，进行了巷道表面位移、围岩深部位移、锚杆（索）动态锚固力等内容的矿压监测。数据显示，该支护方案设计合理，取得了理想的支护效果及显著的经济效益，对类似急倾斜煤层支护提供了有益借鉴。