不同覆跨比下浅埋软弱隧道的破坏模式

为了研究不同覆跨比条件下浅埋软弱隧道围岩的破坏模式,通过室内模型试验对隧道围岩破坏的过程进行模拟;利用强度折减法原理对模型试验进行有限差分数值验证,得出了二者基本一致的结论;通过对模型试验与数值模拟结果的分析,推导基于岩柱理论的修正算法。研究结果表明:浅埋软弱隧道围岩的破坏最早从拱顶开始,由于拱顶塌落区的形成,拱顶两边产生类似滑坡的塌落效应,即浅埋破碎围岩隧道的"二阶段"破坏;当覆跨比较小时,围岩的自承能力弱,围岩塌落速度快,塌落体积少,形成塌穿型塌方;当覆跨比为3.0时,形成了浅埋压力拱,破坏已不能到达地表;当覆跨比为2.5时,围岩塌落形成的塌落体体积及破裂区影响区域最大,施工时支护应及时,保证其安全。     

基于强度折减和上限有限元的椭圆形毛洞隧道围岩稳定性分析

将强度折减法引入刚体平动运动单元上限有限元并编制计算程序,针对椭圆形毛洞隧道围岩稳定性和破坏模式开展计算分析,获得了围岩抗剪强度参数、隧道埋深、跨度等与安全系数的关系曲线,并探讨了围岩强度折减极限状态对应的刚性块体破坏模式的形态特征.结果表明:强度折减法可方便嵌入运动单元上限有限元非线性规划模型;围岩安全系数与其围岩强度参数正相关,与埋深比和跨度比负相关;隧道跨度对安全系数的影响较为明显,当隧道跨度与高度比(B/D)由0.5增加到2.0时,安全系数降低幅度处于27%~46%之间;强度折减极限状态下刚体平动运动单元上限有限元所得围岩破坏模式形态鲜明,其主要滑动破坏面由隧道底部或边墙处延伸至地表,错动的滑移线集中于隧道拱部和边墙上方,而水平破坏区域延伸范围均小于1.5倍隧道高度.     

偏压连拱隧道围岩压力及结构计算

为了解决目前在设计中尚无满足连拱隧道特点的围岩压力理论,特别是在浅埋偏压条件下围岩载荷估计偏差较大问题,应用岩柱理论求得塌落拱曲线方程,用作图法确定地形偏压临界覆土厚度,对偏压连拱隧道与非偏压连拱隧道进行界定。在此基础上,提出浅埋偏压连拱隧道地层主动偏压载荷和被动不均匀载荷确定方法及地形偏压情况下隧道支护结构的合理计算方法,并求得不同坡率、不同围岩级别条件下浅埋侧土体的弹性抗力系数的合理取值,为设计中偏压连拱隧道采用载荷结构模式计算时浅埋侧土体的弹性抗力系数取值提供参考。     

小净距隧道设计荷载的确定

为了提高小净距隧道的设计理论水平,分析了小净距隧道的受力情况.塌落拱的高度一般在3～4 m(隧道宽度15 m),小净距隧道中夹岩墙宽度只有5～7 m,在施工过程中,2个隧道的松动圈会出现重叠,使中夹岩墙产生较大的垂直向下位移,从而增加了塌落拱的跨度,中夹岩墙上部的应力相应增加.基于双塌落拱理论,认为小净距隧道松动压力的计算值应在单个隧道宽度与整个隧道开挖宽度相应的松动压力之间取值,根据中夹岩壁下沉的大小,在双塌落拱压力上乘以0.5～0.8的系数,来确定小净距隧道的荷载,建立了深、浅埋小净距隧道荷载模式.将该方法确定荷载与福州国际机场高速公路鹤上隧道(小净距)的监测数值进行对比,两者有较好的吻合.     

大断面浅埋黄土隧道大变形控制技术及效果分析

为研究超大断面浅埋黄土隧道大变形控制技术及效果,依托隧道大变形事故案例,对隧道围岩变形破坏特征及原因进行分析,结合隧道地质条件及围岩特性,提出了合理有效的围岩变形控制技术及施工工艺,并应用数值模拟和现场测试对3种加固措施工况下的变形及应力进行分析。研究结果表明:超大断面浅埋黄土隧道围岩变形主要表现为前期变形速率大,变形持续时间长,累计变形量大,拱顶最大累计沉降为124.3 cm,围岩变形受开挖扰动和持续降雨影响显著;采取临时套拱加固有效抑制变形的持续发展,避免塌方事故的发生,而径向注浆加固和强化支护参数为后续顺利完成大变形段换拱施工提供安全保障;浅埋偏压地段采用地表超前预注浆技术,有效地改善上覆围岩特性,后续施工累计变形均在预留变形量范围内,确保了施工安全和进度。     

黄土隧道围岩压力的一种极限平衡理论计算方法研究

隧道围岩压力的计算方法研究是隧道工程支护结构设计中的关键问题。本文依据黄土隧道围岩的破坏模式调查和围岩压力的现场实测结果,提出了黄土隧道破坏模式,进而按照隧道上方土体与侧面楔形体的极限平衡条件,解析得到一种适用于黄土隧道的围岩压力计算方法,并将实际黄土隧道的围岩压力计算结果,与以往土质隧道的5种常用方法计算结果进行对比。研究结果表明:该方法的计算结果介于以往围岩压力计算结果的最大值与最小值之间,且随着埋深增大存在峰值,该峰值可用于判断深浅埋临界深度,并且随黄土强度指标变化,围岩压力计算结果仍处于前述变化范围内。     

可考虑任意围岩压力分布形式的隧道衬砌计算分析

以大型通用软件ANSYS为平台,采用静力等效原则,把压力转化为相应的节点荷载,解决了隧道围岩压力与节点位置相关又不与衬砌结构垂直的输入问题.利用ANSYS的参数化高级设计语言,编制了适合任意三心圆拱衬砌断面和不同围岩压力分布形式的隧道衬砌内力和偏心距的通用计算程序.这为隧道设计提供了很大的方便.以武广客运专线双线浅埋隧道为例进行了计算分析.结果表明:对于埋深较浅的隧道,如果拱顶围岩压力按均布进行计算,结果会产生较大误差.围岩压力仅按均布设计的隧道,拱腰易出现开裂;围岩压力仅按马鞍型设计的隧道,拱顶易出现开裂;最好采用多种围岩分布形式进行隧道设计与验算.     

偏压隧道围岩压力分布规律理论研究

结合偏压隧道围岩压力的理论公式,分析偏压隧道围岩压力和破坏范围与地表倾角、埋深和围岩条件的关系.结果表明:地表倾角越大,则深埋侧的破坏范围越大,而浅埋侧的破坏范围减小;偏压程度随着埋深的增大而减小;破坏范围随着摩擦角的增大而减小,偏压程度随着计算摩擦角的增大而减小,提高软弱围岩的力学参数可以有效地改善隧道的偏压情况,而...     

浅埋暗挖黄土隧道地层及围岩力学特性变化规律

以新建蒙华铁路运煤通道青化砭隧道为依托,埋设地层变位和围岩应力测试元件,对开挖时黄土地区大跨径浅埋隧道的地层及围岩力学特性变化规律进行了研究。结果表明：拱顶沉降和水平收敛变形可分为均匀变形阶段和稳定变形阶段,竖向地层沉降随埋深的增大先增大后减小;当工作面稳定时,横截面方向和轴线方向的水平位移超前影响距离分别为8m、15m。滞后和超前开挖时,周围土体横截面方向和轴向水平位移分别向隧道内侧和背离隧道方向发展;初期支护施做后,衬砌应力重新分布,仰拱压力增大,而左右拱腰压力不变。所得结论可为黄土地区浅埋暗挖大跨度隧道的设计和施工提供参考。     

浅埋黄土隧道不同施工与加固方法的颗粒流数值模拟

针对浅埋黄土隧道在开挖过程中发生的拱顶过量沉降问题,采用颗粒离散单元法模拟了不同开挖方法和加固措施对围岩稳定和变形的影响,分析了6种工况的围岩压力分布和位移发展情况,讨论了开挖方法和加固措施对隧道围岩稳定的影响.模拟结果显示,隧道拱肩和拱脚应力集中处水平位移较大,拱部和边墙开挖为黄土隧道留核心开挖施工中的关键工序,施工中宜及早支护避免隧道发生过大变形.浅埋黄土隧道拱顶下沉量远大于周边收敛;对于相同的支护形式,留核心土下部全断面开挖法产生的位移总量约为留核心土下半断面分部开挖法的1.2倍;对于相同的开挖方法,无超前注浆支护产生的位移总量约为有超前支护的1.5倍;而有无系统锚杆的隧道围岩变形量基本相同.研究表明,浅埋黄土隧道可采取超前导管注浆减小隧道开挖变形,而系统锚杆由于支护效果不明显可考虑取消.     

宽敞河谷混凝土拱坝方案优选分析

本文以某拱坝枢纽为例论述了宽敞河谷混凝土单曲拱坝与双曲拱坝各方案运用考虑扭转作用的多拱梁法进行数值分析的结果。表明坝址河谷宽高比L/H大于3接近4的宽敞河谷可不建重力拱坝,而建较薄的双曲拱坝。由于其坝体应力分布合理、安全储备高、节省投资和材料,因而具有实用意义。     

拱桥技术的回顾与展望

对石拱桥、钢拱桥、混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥简要回顾了其发展,介绍了应用现状,分析了应用前景.对混凝土拱桥,介绍了国外在大跨径混凝土拱桥的研究现状,对材料、结构构造以及施工架设方法等方面的发展方向进行了展望,并重点介绍了波形钢腹板-混凝土拱桥新桥型的试设计研究.对钢管混凝土拱桥,介绍了应用与理论研究进展,对结构与构造、设计计算理论的发展提出了看法.     

三铰拱的合理拱轴线方程

论述三铰拱的合理拱轴线及其方程，阐明建筑物采用抛物拱、圆拱、椭圆拱以及悬链拱的原理．     

独木河大桥贝雷拱架静力分析

采用贝雷架拼装拱支架、钢丝绳做扣索进行辅助受力的施工方法具有施工方便、造价低廉、环境适应能力强的优点，在深山狭谷及水位深、水流急、有通航要求的河流中均可应用，在取材极为方便、地质情况良好的西部地区具有广泛的应用前景。以独木河大桥为工程背景，介绍了贝雷拱架的静力分析方法。     

虚拟牙齿矫正过程中的牙弓绘制方法研究

回顾了主要的牙弓形态数学模型,对各种牙弓绘制方法进行了介绍和比较.其中的β函数法通过中切牙接触点、双侧尖牙牙尖点和双侧第二恒磨牙远中颊尖点五个点来确定理想牙弓弓形曲线,该方法较其它的方法拟合度更加好,为牙齿矫正提供了较理想的判别标准.最后采用Visual C++为编程语言,以OpenGL为图形开发工具,实现了牙弓曲线的...     

模糊综合评价法在拱桥健康诊断中的应用研究

应用基于层次分析法的多级模糊综合评判原理来评价拱桥的工作状态,快捷、准确地了解桥梁的整体安全状况,为其加固、改造提供依据．     

拱圈形状对应力和坝肩稳定的影响

对拱坝设计中常用的三种拱圈进行了系统的研究。分析了反映拱圈几何形状特征参数的选择及其对拱应力和坝肩岩体稳定的影响,给出了特征参数与拱应力及坝肩岩体稳定指标的关系曲线。该项研究对拱坝体型的选择有参考价值。     

多拱梁位移法

多拱梁法是把拱坝离散为一系列水平向的拱和竖直向的梁。一般是用分载法求解,即以拱或梁分担的荷载为未知数,以节点处的位移相等为条件。建立方程求解。本文放弃分载的概念。以节点(拱梁交点)位移为未知数,以节点平衡为条件,建立方程求解。该法概念清楚、算法有规律,很适于计算机自动计算。本文推导了拱单元、梁单元、基础单元的单元刚度矩阵。推导了各种荷载的等效节点力。最后提供了一个计算实例,以资与多拱梁分载法比较     

拱桥施工中三种常用钢拱架行为对比

介绍了三种常见钢拱架的构造特点,并利用M IDAS软件建立相应钢拱架的空间有限元模型,得到可微调式钢拱架是较为优化的拱架结构型式。     

两河口水电站白孜大桥主拱设计

两河口水电站白孜大桥主桥为主跨145m上承式钢筋混凝土三室箱箱型无铰拱桥。本文较详细地介绍了该桥的主拱圈构造特点及整个设计过程等。