矿山法地铁隧道二衬结构安全系数及可靠度计算方法研究

以北京地铁四号线某大断面矿山法隧道为背景,分别应用初期支护与二次衬砌共同承受全部荷载的计算模式与不考虑初期支护承载而由二次衬砌单独承受全部荷载的计算模式进行隧道截面安全系数和可靠度指标的计算,结果表明:两种承载模式得到的结构最不利截面安全系数均能满足要求,但二衬结构单独承载模式得到的最不利截面结构可靠度指标偏低.为确保根据不同承载模式得到的计算结果基本相同,在应用响应面法分析隧道衬砌结构荷载效应的基础上,采用了等效地层弹性抗力系数来表征初期支护对结构承载的贡献,为解决地铁隧道结构设计中由于结构承载模式不同而造成的计算结果差异提供了一个途径.     

复杂多变地质条件下巷道支护方式的设计

煤矿开采转入下水平以后,地质条件由简单到复杂,各种围岩应力交错显现,矿山压力显著增大,给巷道支护带来较大的困难。阐述了巷道围岩应力,针对煤矿复杂多变的地质条件,提出对传统的支护方式进行重新设计,采用大断面金属支架、可伸缩金属支架、锚网喷支护技术等,在巷道支护方面起到了很好的效果。     

分部开挖法施工隧道中隔壁优化研究

针对大跨度公路隧道施工采用分部开挖法时,其临时支撑施工速度慢、加工困难等问题,以G312线清水驿至傅家窑公路隧道为依托,将弧形中隔壁替换为竖直中隔壁,采用MIDAS GTS软件分别对两种中隔壁进行对比分析,并结合现场实测数据对数值模拟结果进行验证.研究相同结构不同材料强度中隔壁对大跨度隧道施工的变形及受力影响情况.结果表明:(1)两种中隔壁支护均能满足施工稳定性要求,竖直中隔壁的竖向应力相比弧形中隔壁增大了97.16%,采用竖直中隔壁时隧道围岩和中隔壁的位移变形相比弧形中隔壁更小;(2)对比大跨度隧道施工中分别采用I18和I22b两种不同型号的竖直中隔壁,得到采用I22b钢架的中隔壁产生的最大应力能降低23.09%.     

角度风作用下输电塔塔腿子结构风荷载风洞试验

完成了不同风速下2个典型特高压直流（UHVDC）输电塔角钢及钢管塔腿模型的高频测力天平（HFFB）风洞试验,研究了塔腿在斜风作用下气动力系数、角度风系数以及风荷载分配系数的分布规律,并与各国规范计算值进行了对比分析。分别构造了角度风系数以及考虑横向升力影响的夹角α的非线性函数形式,并通过试验值拟合分析确定了相关的拟合参数。结果表明：阻力系数、合力系数以及角度风系数均呈M型分布。角钢塔腿气动力系数均大于对应风向角下钢管塔腿的气动力系数,而两者角度风系数总体比较接近。各国规范计算值整体上低估了塔腿的角度风系数。角钢塔腿中风荷载分配系数的计算应利用考虑横向升力的夹角α对角度风系数进行三角变换。提出的拟合公式可为工程设计提供参考。     

基于WOA-LightGBM的盾构切削锚杆参数预测

在对锚固地层工程特性分析的基础上,提出了6个可指代锚固地层特性的工程相关指标,将3个盾构机可操作参数一并纳入输入特征,并以盾构机贯入度和刀盘扭矩作为盾构机掘进性能的输出指标,构建了一套适用于盾构机穿锚问题预测的模型指标。依托武汉地铁实际工程,收集了盾构机穿锚实时掘进数据,采用LightGBM方法分别搭建了贯入度和刀盘扭矩预测模型,并利用鲸鱼优化算法（WOA）对LightGBM内的超参数进行寻优,最终得到WOA-LightGBM预测模型。结果表明,构建的盾构机穿锚模型指标具有一定的合理性,可成功预测盾构机穿锚掘进性能;与传统BP、ELM神经网络相比,WOA-LightGBM预测模型耗时相近,在预测精度方面有着明显优势。     

斜抛撑支护基坑开挖对邻近综合管廊的影响分析

以福建省厦门市某邻近既有综合管廊基坑开挖项目为例,针对SMW工法桩+斜抛撑支护体系,采用FLAC3D有限差分软件建立综合管廊的三维数值模型,进行数值结果分析;研究综合管廊与基坑距离对基坑土体位移场、综合管廊位移和变形、综合管廊周围土体应力分布的影响. 结果表明:坑外地表沉降的影响范围不超过12 m,最大沉降位于坑外4.5 m处,基坑开挖引起的综合管廊最大水平位移和竖向位移均未超过规范的预警值;综合管廊与基坑距离和综合管廊水平位移近似成反比关系;综合管廊发生朝向基坑一侧的倾斜,倾斜度随着综合管廊与基坑距离的减小而增大;综合管廊两侧墙产生朝向基坑的水平推力使综合管廊产生朝向基坑的变形和水平位移.     

风雪共同作用下门式刚架厂房的动力稳定

结合数值计算和风洞试验,研究门式刚架轻型钢结构厂房在风雪耦合作用下的动力稳定性.通过CFD(计算流体动力学)方法,模拟厂房屋面上的风雪耦合作用,由风洞试验获得厂房表面的非定常气动力,然后将门式刚架厂房作为空间刚架体系,利用Budiansky-Roth准则研究其动力稳定.研究表明,数值模拟得到的积雪漂移现象与屋面上气流的运动规律基本一致,不均匀积雪使门式刚架厂房在风场中的动力稳定性显著降低.     

考虑拉压模量及主应力顺序的隧洞应力解析解

针对圆形水工隧洞,采用统一强度理论和弹脆塑性模型,考虑了不同工况下主应力顺序变化、不同拉压模量、中主应力以及软化等因素的综合影响,推导了圆形水工隧洞问题弹塑性解答,探讨了不同拉压模量比、中主应力等对隧洞临界压力以及极限压力的影响。算例分析结果表明,对于圆形水工隧洞应正确考虑不同工况下第一主应力的变化,且应重视拉压模量差异的影响,传统的压力隧洞弹塑性解答假定岩土体具有相同的拉压模量使得工程设计偏于保守,考虑拉压模量的不等可以更真实的反映岩土材料的力学特性,以期达到设计经济和安全。该结果为水工压力隧洞的弹塑性分析提供了理论依据,对工程设计具有一定参考价值。     

盾构穿越保护建筑数值模拟预测与监控量测

对既有建筑下盾构穿越施工引起的地表沉降规律进行多工况系统的3维数值模拟研究,认为在地层及隧道相关参数不变的情况下,既有建筑与隧道的相对位置、既有建筑的刚度、自重等对地表沉降规律具有明显的改变作用,主要表现为对沉降量、沉降槽宽度及形式等的改变.结合上海轨道交通11号线穿越历史保护建筑上海市徐家汇观象台工程,建立全3维模型对既有建筑下盾构穿越施工全过程进行模拟,预测地表沉降量.通过对穿越过程沉降测点的监测,对数值模拟预测的合理性进行了验证.     

论特殊地质公路隧道设计要点

随着我国高速公路的飞速发展,公路隧道越来越多,路线穿越的地形比较复杂,文章重点介绍了通过岩溶区、流砂、瓦斯隧道的设计施工要点。