塑料排水板堆载预压软基处理变形观察分析

采用塑料排水板堆载预压法对某软土路基工程进行处理,对路基变形及孔隙水压力等进行了严密观测;同时采取浅层沉降监测、深层沉降监测、孔隙水压力监测、地下水位观测等手段,以及地表沉降、孔隙水压力等变化规律,推算出预压荷载下的最终沉降量和固结度,深入分析塑料排水板堆载预压软土地基处理方法的加固效果。分析结果表明,该方法能有效地加快软基的固结沉降,提高地基土的稳定性和承载力,可供软土地基处理设计与施工参考。     

软粘土地基上建筑物不均匀震陷离心机试验研究

通过土工离心机振动台试验研究了软粘土地基上建筑物不均匀震陷问题,考察了结构物不对称性对不均匀震陷的影响.试验采用超固结高岭土地基和三维不对称结构物模型,以及整体对称的随机地震波输入,并利用弯曲元监测施振前后软土地基剪切波速以表征软土结构的演化.试验表明,软土地基不均匀震陷由地震瞬时沉降和震后长期固结沉降组成,基础不均匀沉降主要发生在地震瞬时,震后长期沉降虽然显著但相对均匀.结构物对称性对软土地基震陷影响显著,与一维或二维结构相比,三维不对称结构引起了显著的不均匀震陷,该震陷量占地震引起总沉降的一半左右,导致基础呈现出复杂的空间扭转破坏特征.     

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。     

基于变形时间效应的高速铁路地基压缩层厚度计算方法

路堤荷载作用下地基变形是高速铁路路基沉降的主要来源,地基有时间效应的变形是引起高速铁路长期服役性能劣化的核心因素,掌握具有变形时间效应的地基土层区域是合理计算地基工后沉降、优化地基加固方案的技术关键.基于分形的无标度特性,确立塑性变形速率随时间的分形关系,揭示了地基土变形随荷载水平呈现快速稳定、长期稳定、长期破坏和快速破坏的四种演化状态类别,提出了表征变形速率变化快慢的土体变形状态"分维数判别法";开展了单元结构填土模型和三轴流变试验,获得了中低压缩性粉质黏土的变形状态荷载阈值及其与抗剪强度或极限承载力的比值;基于摩尔-库伦准则,采用强度折减方法,获得了地基土变形状态强度参数,结合地基土中应力,得到了由库伦强度理论表达的变形状态控制方程,明确了地基沿深度具有时间效应变形区域的深度即为基于变形时间效应的地基压缩层厚度.提出的"时间效应法"确定压缩层厚度为进一步完善高速铁路的地基沉降计算提供了理论依据和实验支撑.     

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。     

地基观测空间在轨运行圆锥目标的激光多普勒频谱

利用目标坐标系下旋转圆锥目标激光多普勒频谱特征,结合一种假想运行轨道数据和空间目标坐标系、地基坐标系和地心坐标系间的变换关系,构建了空间在轨运行圆锥目标的激光多普勒频谱地基观测模型.通过3种实例,详细计算并分析了不同尺寸、粗糙表面圆锥目标以及不同地基观测方向下的激光雷达后向接收归一化功率随在轨运行时间和多普勒频移量的变化情况.数值计算表明:在轨运行的圆锥目标,其尺寸、表面粗糙度、地基坐标系下的观测方向都对多普勒频谱特征都有影响,地基激光雷达后向接收归一化功率随在轨运行时间和多普勒频移的变化都按一定规律呈周期性波动;旋转速度一定的情况下,圆锥目标尺寸越大,多普勒频移也越大;圆锥目标表面越粗糙,地基激光雷达后向接收归一化功率随在轨运行时间和多普勒频移的变化起伏越显著.本文工作对进一步开展地基观测空间在轨运行的各种复杂目标奠定了理论研究基础,将为开展空间微运动和真假目标地基激光雷达探测实验研究提供技术支持.     

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。     

大面积吹填软土地基处理效果评价

介绍某造、修船基地软土地基处理工程情况,根据地层条件和使用功能等将地基分为A区和B区：A区采用真空预压法处理;B区采用真空预压和表层拌和换填法处理。按设计要求采用取土试验、十字板剪切试验和静载荷试验进行检测。结果表明：A区的含水量下降了31％左右,B区的含水量下降了39％左右;A区的承载力提高了47-78kPa,B区的承载力提高了160-223kPa,均能满足设计要求。     

高速列车运行于软土地基线路引起的地面振动研究

基于车辆-轨道耦合动力学理论和有限元方法,建立了高速列车-轨道垂向耦合模型和轨道-土体有限元模型,提出了一种研究列车作用下地面振动问题的数值模拟方法.以高速铁路软土地基线路为例,分析了高速列车运行引起的地面振动特性,并探讨了采用水泥土搅拌桩加固软土地基对地面振动水平的影响.结果表明：当移动荷载速度达到土体表面的Rayleigh波波速时,匀质土体会产生类似于结构物共振的现象,而土体阻尼的存在能有效地降低地面振动水平,同时抑制临界车速下振动的突增;随着高速列车运行速度的增加,地面振动水平会不断提高,车速对地面振动的影响主要体现在近轨道区域内;软土地基加固后,地面振动位移和加速度均有不同程度的降低,距离地基加固区越近,水泥土搅拌桩的加固和减振效果越明显.     

基于FLAC3D的深基坑开挖对近距离建筑的安全影响研究

为了解决深基坑开挖过程中邻近建筑物的安全问题,结合某隧道匝道基坑工程实例,用FLAC3D数值模拟软件对基坑及周边建筑进行虚拟建模,模拟分析不同土体加固的效果。分析了土体加固对基坑开挖应力场、位移场的影响规律以及对近距离大型建筑物的保护作用,并与现场基坑开挖施工过程中的监控量测数据进行对比。研究结果表明:在有土体加固的工况下,可以提高本区段坑内土体抵抗变形的能力,对基坑开挖所引起的土体扰动具有良好的阻断作用。建筑物的沉降量得到了较为有效的控制,在基坑开挖过程中,整体沉降过程较为稳定,沉降发展较为平缓,可为邻近建筑物的深基坑开挖提供一定的借鉴。     

考虑盐岩蠕变的盐穴储气库地表动态沉降量预测

将盐穴储气库地表沉降量计算分为造腔和存储两个阶段进行研究,考虑了盐岩蠕变性的影响,采用扩展形式的Gaussian曲线表示沉降区形状,建立了盐穴储气库地表动态沉降量计算模型,并推导出相应的地表动态沉降量计算公式.采用本文模型、Schober＆Sroka模型、Fokker模型和FLAC3D对某盐穴储气库地表动态沉降量进行了模拟计算,分析了盐穴储气库的造腔速率、内压、埋深、直径、高度和时间等因素对盐穴储气库地表动态沉降量的影响,并对比了计算结果.计算结果表明：本文模型考虑到盐岩蠕变性特征具有较高的计算精度,可以满足实际工程计算精度要求;盐穴储气库地表动态沉降量随着造腔速率、埋深、直径、高度和时间增加而增加,随着内压增加而降低;内压、埋深、直径和时间对盐穴储气库地表动态沉降量影响比较显著,而造腔速率和高度对其影响不显著.     

江西生态经济系统的能值分析及其指标动态研究

能值(emergy)作为价值的一种测度方法,被用于评价维持包括人类经济活动在内的生物圈的能量与资源的流动。本文运用能值理论与方法,对江西省1995~2000年的净能值产出率、环境负荷率、可持续发展指数等指标及其变化趋势进行分析,并与其它国家和地区的有关指标进行比较研究。分析结果为(1)1995~2000年江西的净能值产出率变化曲线呈先下降后上升趋势,大小在2·63~2·93之间,表明江西是一个资源输出型的生态经济区域;(2)可持续发展指数变化曲线与净能值产出率变化曲线的趋势一致,也呈先下降后上升趋势,大小在1·05~1·21之间,表明江西经济有较大的发展潜力;(3)环境负荷率的变化曲线呈上升趋势,这与江西经济发展过程中对资源的利用和进口资源及劳务能值量增加有关。     

青藏高原多年冻土区公路修筑技术之进展

青藏公路由北向南纵贯青藏高原腹地,昆仑山唐古拉山间平均海拔4500m以上,在公路沿线700多千米范围内广泛分布有全球独一无二的以高海拔高温为主要特征的多年冻土．高原气候变化无常,一日间可经历四季,遭遇雨、雪、冰雹;公路沿线环境恶劣,年平均气温-2℃～-7℃,空气中含氧量不足海平面的50％,太阳辐射量平均高达3600kJ／m^2．多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱是高原环境的基本特征．在当今全球气候升温大背景下,高原下伏多年冻土响应进程加快,近20年间冻土平均升温0．2～0.3℃,岛状多年冻土加速消失,高温多年冻土加剧退化,低温多年冻土升温明显,并由此导致冻土区公路工程病害不断发生发展．青藏公路历经50年建设和34年连续科研,通车50年来,历经数次整治改建,并开展长达30多年的连续跟踪观测研究,其作为中国高原冻土区大规模工程建设的开山之作,无疑也成为中国冻土工程研究最大的试验工程．2002年交通部在西部交通建设科技项目中安排开展《多年冻土地区公路修筑成套技术研究》,积极迎对全球气候升温变暖对多年冻土区工程影响的挑战,从冻土工程理论、勘察设计方法、工程稳定措施、冻土工程病害预防养护与工程寿命保障,到高寒缺氧恶劣环境下的生态环境保护等方面开展系统研究,创新、集成了针对中国实际的多年冻土地区公路修筑成套技术,推动了中国冻土工程领域的技术进步,进一步提升了中国公路冻土工程研究的世界领先水平．     

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.     

湖北省近50年降水时空变化特征与未来5年降水变化预测

采用湖北省郧西、老河口、麻城、恩施、宜昌、武汉6个气象台站1963~2012年降水的观测资料,运用距平统计、5年滑动平均、线性拟合等方法,分析了湖北省近50年各季节及全年降水状况,运用马尔科夫预测法对各台站2013~2017年年降水量进行了预测并用反距离权重(Inverse Distance Weighted,IDW)空间插值方法将预测扩展到其他未知区域。研究表明,湖北省近50年年降水量没有明显增减,但春、秋季降水量有减少趋势,夏、冬季呈增加趋势,夏季增雨中心在鄂东北,冬季增雨中心在鄂东南,20世纪90年代以来降水量波动性增强,稳定性减弱;预测2013~2017年年降水量鄂西北将略有增加,其他地区将不同程度减少。在此基础上,提出了湖北省各地区应对降水情况变化的对策建议,为湖北省乃至我国中部地区气候变化研究、湖北省社会经济持续健康发展提供参考。     

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。     

轨道不平顺条件下板式轨道动力分析

国内外对于有碴轨道的动力学研究已比较成熟,己经步入轮轨相互作用的系统动力学研究阶段。无碴轨道结构作为近几年发展起来的新型轨道结构,对于它的设计和研究仍限于静力学分析和一些简化的动力学分析,对于无碴轨道和高速车辆的系统动力学研究还比较少,本文运用通用有限元计算软件ANSYS,建立土质路基板式轨道系统非线性力学模型并施加列车移动载荷,分析在不同波深轨道竖向谐波不平顺工况下,板式轨道各部分,轨道板、CA砂浆、混凝土基座及基床的竖向沉降、竖向振动加速度及横向、纵向与竖向的三向应力状况及时程曲线。     

基于CVODE求解器的饱和-非饱和土壤水分运动数值模型

为研究地表滴灌条件下的土壤水分分布特征和运动规律,构建了基于二维Richards方程的土壤水分运动数值模型TIVS（TsinghuaIntegratedVariablySaturatedsoilwatermovementmodel）．将Richards方程空间半离散后利用CVODE常微分方程求解器进行求解,改进了地表滴灌积水动边界的处理方法,提高了数值求解稳定性和计算效率,模拟结果能保持良好的水量平衡．数值模拟检验和试验验证结果表明,模型具有较高的模拟精度,可用于地表滴灌复杂边界条件下的土壤水分运动长期模拟．     

地震作用下岩体边坡锚固界面剪切作用数值模拟分析

为研究地震作用下锚固岩体边坡中锚杆-砂浆界面和砂浆-岩体界面的剪切相互作用,揭示锚固界面上相互作用机理,同时获得地震作用下锚固岩体边坡两锚固界面的剪应力分布规律,采用有限差分软件FLAC3D建立锚固岩体边坡数值分析模型,并用interface接触面单元模拟锚杆-砂浆界面和砂浆-岩体界面的剪切相互作用,对简谐地震波作用下锚固边坡中全长黏结锚杆锚固界面剪应力的分布规律进行了研究,研究发现:在地震作用下,砂浆-岩体界面剪应力首先达到其极限黏结强度并出现脱黏现象,剪应力峰值从破坏面向锚杆两端发展;与此同时,锚杆-砂浆界面上的剪应力没有达到其极限黏结强度,但是该界面剪应力峰值会随着砂浆-岩体界面的脱黏而进行相应的调整;砂浆-岩体界面脱黏后,锚杆轴力呈两翼外凸的人字形曲线分布,轴力曲线拐点与界面剪应力曲线峰值点相对应,脱黏区域锚固体均匀拉伸,轴力分布均匀.该研究可为相关模型试验、现场监测、设计施工研究提供参考.     

水蒸气抑制熄灭杯式燃烧器扩散火焰的机理

在自行研制的杯式燃烧器的基础上，采用实验与数值模拟相结合的方法对水蒸气抑制熄灭甲烷／空气扩散火焰的过程进行了研究，分析火焰抑制熄灭现象产生的过程与作用机理，得到了临界灭火浓度与协流氧化剂流量的变化规律．结果表明，水蒸气抑制熄灭杯式燃烧器扩散火焰是典型的局部火焰熄灭机理．随着水蒸气浓度的增加，杯式燃烧器扩散火焰的根部首先向内收缩并悬举至新的稳定高度，当根部反应核的燃烧速率随着火焰温度下降受到极大抑制后，火焰根部的预混区将因更多水蒸气的扩散稀释作用而无法继续维持火焰向外的振荡传播过程，火焰会脱离燃烧杯面而熄灭．破坏火焰根部核心燃烧区的反应条件是熄灭扩散火焰的关键．水蒸气临界灭火浓度在一定的氧化剂流量范围内不依赖于空气流量，在临界灭火浓度曲线上存在一“平缓区”．实验测得的临界灭火质量百分比浓度分别为水蒸气（16．7±0．6）％、二氧化碳（15．9±0．6）％、氮气（31．9±0．6）％，与数值模拟结果合理吻合．