微型桩在深基坑支护中的分析研究

在现有的工程实践基础上,分析了微型桩在深基坑支护中的加固机理,并对其中的加强体作了详细的介绍,通过一深基坑支护工程的应用,证明微型桩在深基坑支护中具有良好的支护效果,值得工程推广应用。     

三圈冻结法在淤泥质土深基坑工程的应用

以往的冻结法在淤泥质土及特殊工程土体中,由于所需的冻结温度低、冻结扩展速度慢、形成冻结壁的强度低等原因,在施工时容易出现片帮、底鼓、突水、涌砂等事故.轻则影响工程进度,重则造成严重的经济损失.针对此类问题,提出了用三圈冻结法优化淤泥质土深基坑开挖的方案,并应用大型数值模拟软件ADINA进行模拟分析.对普通冻结法、连续桩及三圈冻结法等围护结构的位移进行了对比,得出三圈冻结法围护结构不仅最大位移小,而且位移随深度变化平稳.     

路堑边坡开挖对邻近既有铁路隧道影响分析

结合工程实际,运用ANSYS有限元数值模拟方法,建立了路堑边坡施工中岩土体开挖和爆破振动对邻近既有铁路隧道结构影响的三维模型,分析并得出了路堑边坡开挖对既有隧道结构应力应变和爆破振动的影响规律。模拟分析表明:1)路堑边坡开挖产生的剪应力是对既有隧道结构影响的最不利因素,既有隧道衬砌结构受到剪应力破坏区域影响时,路堑边坡开挖对既有隧道衬砌产生的应力应变数值影响存在较为明显的突变;2)模型模拟最大段装药量耦合装药结构爆破产生的质点振动数值相对实测数值偏大;3)邻近既有铁路隧道不同间距下最大段药量值可由萨道夫斯基公式和LS-DYNA软件模拟预测数值的平均值确定。     

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。     

植被护坡的根和土力学作用

植被护坡最基本的功能是植物根系对岩土体的加固能力,借助植物根系的作用可以明显提高边坡土体的抗剪强度,从而增大边坡的稳定性.但由于植物根系在岩土介质中受力的复杂性和多变性,使得其加固能力的计算十分困难,在工程问题中,植被护坡的设计计算仍停留在经验阶段.虽已有人开始分析植物根系与土体间相互作用,但均未就植物根系对边坡表层岩土体的力学加固机制和加固效果进行系统分析.本文着重从植被护坡作用机制和对岩土体的加固效果分析入手,探讨了植被护坡对边坡土体抗剪强度的影响,从而为植物防护设计提供了理论依据.     

砂砾石地层隧道开挖模拟多尺度分析方法

在砂砾石地层中,围岩土体及隧道结构的变形与力学行为主要受控于开挖扰动程度及开挖扰动范围内块石细观结构的影响.结合土石混合体的细观结构分布特征,基于尺度分离与尺度耦合相结合的思想,提出了砂砾石地层隧道开挖多尺度分析方法及分析模型,继而对该分析方法中的3个关键问题,即核心区域与非核心区域的划分,核心区域内关键粒径的确定及土石混合体宏观等效物理力学参数的确定方法进行了探讨.该多尺度分析方法的基本思想是:将砂砾石地层隧道开挖模型划分为核心区域与非核心区域,在核心区域内从细观上考虑土石混合体的分布特征,在非核心区域将土石混合体视为宏观均质材料,在此基础上进行砂砾石地层隧道开挖的宏细观模拟与分析.采用该分析方法对砂砾石地层隧道开挖过程进行了多尺度模拟,从围岩土体变形与围岩压力两个角度,与砂砾石地层隧道开挖细观分析模型及宏观分析模型得到的结果进行了对比,发现本文多尺度分析方法与细观分析模型的结果吻合较好,验证了多尺度分析方法的有效性,且该方法大大减少了计算量与建模工作量,提高了计算效率.     

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。     

隧道围岩施工监测及位移动态模拟分析

为了研究不同支护结构参数和不同开挖方法对围岩位移的影响,以百勺洋隧道为研究对象,通过现场实测、回归分析和数值模拟的技术手段,以大型非线性有限元软件ADINA为研究工具,建立有限元模型。通过改变锚杆支护相关参数和开挖方法,进行大量模拟运算。运算结果表明,随着锚杆长度的增加,地表点下沉量不断减小,隧道的底鼓幅度也逐渐减小,边墙的收敛量也逐渐减小;随着锚杆间距的增加,顶端最大下沉点的竖直方向沉降值增大,边墙收敛值也增大;开挖方法不同时,随着开挖步数的减少,地表下沉值增加,隧道底鼓现象也越明显。开挖步数越多,洞周收敛值越小。     

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.     

植物摩擦型根-岩土相互作用的初步研究

草本、灌木植物及木本植物的侧根与岩土体相互作用是类似的,都对边坡岩土体起到摩擦加筋的作用,使边坡土体成为土与根的复合材料,在浅层边坡岩土的加固中起到重要作用,从而提高土体强度,达到使边坡浅层土体稳定的目的.但是目前的研究仍然停留在定性地分析根与土体的作用关系上,本文试图在定量分析摩擦型根和岩土相互作用原理方面做些探索性的工作,通过对草本植物的根系(包括木本植物的侧根系)与岩土体的相互作用的研究分析,建立了摩擦型根-土力学作用模型,运用云南松野外实验结果验证了模型预测的正确性.力学模型的建立为定量地分析植物根系与土体的相互关系提供了重要的理论指导,具有一定应用价值.     

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。     

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。     

不同开挖错距条件下偏压连拱隧道围岩及中隔墙应力变化规律分析

偏压连拱隧道施工工艺繁杂,围岩多次扰动,两个洞体之间相互扰动影响较大,导致衬砌结构内力分布更为复杂。以大中山1号偏压连拱隧道为工程背景,结合隧道实际开挖情况,采用MIDAS/GTS软件建立隧道三维数值模拟计算模型,对偏压连拱隧道V级围岩中导洞-台阶法开挖不同施工顺序下围岩和中隔墙受力变形及二衬受力状况进行模拟分析。结果表明,当浅埋侧主洞先行,上下台阶开挖步距为6 m,左右幅掌子面错距为2.5~3倍洞径时,开挖作业过程中两洞相互影响较小,结构受力较为合理。     

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。     

降雨入渗过程中土质边坡的固-液-气三相耦合分析

边坡降雨入渗过程伴随着地下水湿润锋面的推进、孔隙气体的迁移和土体的变形,涉及土体固-液-气三相耦合作用.以往对边坡在降雨入渗条件下的非饱和渗流过程及其对边坡稳定性的影响研究大多基于单相流（Richard方程）模型或水-气两相流模型,而较少从固-液-气三相耦合角度分析孔隙气体迁移和土体变形对降雨入渗过程和稳定性变化过程的影响.本文基于连续介质力学原理和混合体理论,建立了边坡土体固-液-气三相耦合数学模型和有限元数值模拟方法.采用Liakopoulos砂柱排水实验成果验证了耦合模型和计算程序的正确性,深入分析了气体边界条件对排水过程的显著影响.在此基础上,采用固-液-气三相耦合模型,研究了土质边坡在降雨入渗过程中的地下水渗流、气体迁移以及变形和稳定性演化过程,揭示了孔隙气体迁移过程和土体变形过程对边坡湿润锋面的推进以及稳定性变化的阻滞和延缓作用.研究成果对于暴雨诱发滑坡机理与防治研究具有一定参考价值.     

复杂渠道工程三维渗流应力耦合分析与研究

渗流是导致渠道下沉、倾斜、断裂等诸多不良后果的重要因素,对渠道安全稳定运行危害较大．基于NURBS．TIN．BRep混合数据结构,构建南水北调中线工程某渠段的工程地质信息三维可视化模型,运用耦合VOF（volumeoffluid,流体体积函数）法的N—S（Navier．Stokes）方程,对研究区域进行渗流模拟,并采用流固耦合进行渠道稳定性计算,全面分析渠道在渗漏、下伏采空区等多种因素影响下的应力及位移状态．结果表明：渠道渗流对其稳定性影响较大,特别是对位移场的影响较为明显,渠道渗流将导致其自身产生相对较大的沉降,因此建议在实际施工过程中进行渠道的局部加固,并采取有效地渗流控制措施．     

爆破震动等效载荷模型

通过对实验数据、点源矩理论和等效孔穴理论的分析对比认为: 在爆破区的邻近范围以外的震动信号主要来源于由于爆破作用引起的爆破后的爆破区邻近范围内地质结构的自振. 震动信号是由结构进行滤波后传出的, 而不是像很多人认为的那样: 这种滤波作用主要是由介质的非弹性性质(如介质阻尼等)决定的. 由此给出了一种适用于松动爆破的爆破震源的等效模型, 说明并验证了在一定条件下载荷的时间函数的冲量的决定作用. 同时实现了利用有限元方法对爆破震动过程进行数值模拟, 与实验结果的对比说明模型简单有效.     

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。     

露天矿边坡稳定性的仿真模拟研究

结合现场工程实例,应用RFPA-SRM模拟了该矿顶帮高陡边坡失稳的动态过程.基于强度折减理论,确定了滑坡模式,以及影响边坡的稳定性的因素.通过对仿真模拟结果的分析得出如下结论:边坡开挖后的稳定性破坏是一个循序渐进的过程,同时存在拉张和剪切两种破坏方式,其根本原因在于边坡岩体所处的应力状态.     

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.