地铁空间典型灾变场景多场响应规律

为研究城市地铁运行过程中潜在坍塌、火灾、水害等工程灾变对地铁空间安全性的影响,基于Fluent软件研究了多灾变条件下风速场、压力场、温度场的响应规律,揭示了多场响应机制,并提出相应的防控措施。结果表明：坍塌区域后方风速和风压减小;火灾发生后地铁空间风速和风压显著下降,火源与出风口之间温度急剧上升,升温10 K以上的区域半径超过10 m;水灾发生后地铁空间风速和风压升高,温度降低,越靠近出风口温度越低,最高降温2 K左右,但地铁边界处可降温15 K。地铁空间多灾变响应机制在于：坍塌导致地铁空间内形成风障,堵塞通风路径;火灾导致空气发热膨胀,在背风向形成不均匀分布;水灾使得地铁空间总体减小,风速、风压升高,而水的低温特性及风流作用导致环境温度出现不同的降低幅度。对于坍塌事故,需要及时清除坍塌区域,减少通风阻力;对于火灾事故,应重点防控灾变发生后温度的升高;对于水灾事故,在排水时应重视地铁空间温度的变化。研究结果对地铁灾变机制分析及现场救援具有理论价值。     

越江盾构切削江堤抗滑桩影响及MJS加固效果分析

为研究盾构穿越江堤并切削抗滑桩对江堤稳定性及周围土体变形的影响,并探究MJS工法在此类工程中的应用效果,以南京建宁西路大直径盾构切削江堤抗滑桩工程为背景,采用三维有限元数值模型,分析了在有无MJS工法加固两种情况下两台盾构机并行穿越江堤全过程中的江堤和抗滑桩变形规律.研究表明：盾构穿越江堤过程中,堤顶土体受扰动最严重;MJS加固能有效分担滑坡推力、控制土体与抗滑桩的变形.     

既有隧道不同扩挖宽度下锚杆参数的优化

以黄山洞隧道工程为依托,通过对现场数据的监测和利用有限元分析软件Midas GTS NX进行数值模拟,分析了不同扩挖宽度下隧道拱顶沉降值、周边收敛值和围岩有效应力变化的规律,并改变锚杆的长度和锚杆间距,分析在不同锚杆长度下围岩有效应力、衬砌应力以及锚杆应力的变化规律,确定了不同扩挖宽度下最优的锚杆长度和锚杆间距.研究结果表明：随着扩挖宽度的增加,围岩有效应力由大至小依次为拱脚处压应力、拱腰处压应力、拱顶处压应力和仰拱处拉应力;拱顶处压应力随扩挖宽度的增大而减小,拱腰处压应力随扩挖宽度的增大而增大,但增大趋势不明显;受单侧扩挖方式的影响,扩挖侧的应力大于非扩挖侧;拱脚处受到应力集中的影响,其压应力随着扩挖宽度的增大而增大;扩挖宽度为1.5～2.5 m时的最优锚杆长度和间距分别为2.5 m和1.7 m,扩挖宽度为3.5～4.5 m时二者分别为3.0 m和1.2 m.     

建筑物载荷位置及大小对地表及隧道的影响研究

近年来,我国轨道交通得到了迅猛的发展,地铁线路已延伸城市地下各个角落,同时随着城镇化建设的快速发展以及充分利用土地考虑,在已建地铁上部地表施做地面建筑物越来越多,而建筑物的施工将必然会对已有的隧道造成一定的影响。因此,本论文以某地铁工程为背景,考虑建筑物楼层荷载的不同位置和建筑物楼层荷载的不同大小两种工况对地表的水平位移、竖向位移和隧道周围特征点的水平位移和竖向位移以及隧道管片结构的轴力和弯矩的影响。研究成果可为类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

基于多源地震干涉法隧道断层位置预测数值模拟

西部山区在建或即将修建的大量隧道都具有高地应力特征,如何提高高地应力隧道超前地质预报的准确性是当前工程界面临的一大关键难点,而地应力增加是岩体波速增加的主要因素之一。采用多源地震干涉法模拟了在断层波速一定的条件下围岩波速和断层倾角变化对隧道掌子面前方断层位置识别的影响。数值模拟结果表明:围岩波速和断层倾角的增加会导致预报的断层位置比实际位置更接近掌子面,计算结果间接表明了地应力对识别断层位置的影响。通过二元二次函数回归分析拟合出一个含地应力和断层倾角的修正公式,依据修改公式,对白马隧道高地应力洞段掌子面前方不良地质体进行了超前地质预报,隧道现场开挖结果与修正后的预报结果基本一致。     

隧道爆破作用下邻近输油管道安全距离

为了避免隧道爆破施工时邻近地表及地下输油管道受到爆破振动造成的不良影响,需确保爆破施工工作面与输油管道保持一定安全距离。基于青岛胶州湾第二海底隧道黄岛端斜井工程,通过对斜井一期工程隧道爆破施工引起的地表振动进行监测,研究了工作面前方地表振速的衰减规律,并采用Hilbert-Huang变换及小波包分析了爆破振动频域特征。结果表明：在距工作面0～40 m的高振速区范围内,振速呈现震荡变化,峰值合振速出现在距工作面一定距离的地表区域,而在高振速区之外部分呈指数衰减趋势;爆破振动的频域分布主要集中在0～200 Hz的低频区域,50 Hz左右为其最集中区域,瞬时能量峰值出现在0～1 s内,其中在0～25 Hz范围内能量占比最高为13.41%,与输油管道自振频率范围存在部分重叠。同时,引入萨道夫斯基修正公式并拟合出适用于本工程条件下的振速预测公式模型,从法律规范、工程实践及抗震能力3个方面考虑提出输油管道安全振速为1 cm/s,计算得到50 m范围内最大单段齐爆药量和安全距离之间的关系,为后续斜井二期工程下穿输油管道区域时的爆破方案优化提供参考。     

基于弹塑性理论的软岩隧道最大变形量预测方法研究

软岩隧道支护时机选择和安全评价过程中,隧道边缘最大变形量是一个重要的参数。为了准确预测隧道边缘最大变形量,基于松动圈剪切滑移理论,利用Hoek-Brown准则推导得到最小支护应力,将其带入到隧道边缘位移公式中,得到圆形隧道边缘最大变形量的理论解。利用现有研究成果对所提出的计算方法进行验证,并探究远场应力、岩体力学参数对最大变形量的影响规律,分别利用现有数值模拟方法和所提算法对2条隧道最大变形量进行计算。结果表明：所提算法的误差均小于5%,证明了所提估算方法的合理性与准确性。最大变形量与远场应力呈现正相关,与单轴抗压强度、参数m_i呈现负相关。随着地质强度指标(GSI)的增加,敏感性均呈现减弱的趋势,当GSI较大时(超过40时),敏感性可近似忽略。最大变形量与弹性模量、泊松比呈负相关,随着地质强度指标GSI的增大,敏感性并未产生显著的改变。     

基于路面亮度曲线的公路隧道敞开式遮阳棚设计

公路隧道出入口常设置两侧敞开式遮阳棚以改善隧道接近段的亮度过渡和通风问题。本文基于不同太阳辐射角度和强度下的遮阳棚内路面亮度曲线的分析,研究了遮阳棚的侧向敞开高度、敞开位置以及顶棚玻璃透光率等设计参数对棚内路面亮度曲线的影响。结果表明：侧向敞开高度对遮阳棚内路面亮度曲线的影响最为显著,敞开高度越小,遮阳棚内平均路面亮度越小;当敞开高度一定时,通过调节敞开位置和改变顶棚玻璃透光率可进一步优化路面亮度曲线,使其更接近人眼视觉适应曲线。基于合理的参数化设计,本文对三种减光方式的敞开式遮阳棚进行了工程实例分析,这可为改进类似敞开式遮阳棚的减光设计提供指导。     

考虑土体强度非均质和各向异性的隧道洞口仰坡地震稳定性上限解

隧道洞口段仰坡稳定性分析是隧道工程设计的关键内容之一。考虑土体强度非均质及各向异性影响,结合极限分析上限理论及土体强度折减理论,推导出的仰坡稳定性极限分析上限解计算公式,对比验证了所提计算方法的合理性,探究了地震力作用下非均质及各向异性系数对隧道洞口仰坡临界坡高、隧道拱顶破坏位置及仰坡安全系数的影响规律。研究表明,地震力作用下,土体强度非均质系数越大、各向异性系数越小,隧道洞口仰坡稳定所需临界坡高越大;非均质及各向异性系数系数越大,仰坡初始滑移面越远离坡肩位置,隧道拱顶破坏范围更广;随着各向异性系数增大,仰坡安全系数呈递增规律,而非均质系数增大将导致仰坡安全系数降低,仰坡整体趋于不安全。研究成果为山区隧道洞口仰坡稳定性设计提供了理论依据。     

地铁站深基坑桩撑支护开挖变形

以济南地铁邢村站基坑开挖支护为工程依托,通过理论分析、数值模拟和监控测量相结合的方法,首先在理论方面阐明基坑变形的理论依据,然后利用有限元软件ABAQUS对邢村站基坑开挖的全过程进行了模拟,并结合现场的监测结果,对基坑开挖过程中围护结构的水平与竖向位移和基坑周边的地表沉降以及支撑结构的轴力变化进行了分析。研究结果表明：随着基坑的开挖,基坑顶部呈现出逐渐向坑内运动的趋势,并且随着开挖过程中支撑结构的施加,围护结构整体呈现出向坑内变形的“弓”形分布,在支撑施加的部位,变形明显减小;由于基坑开挖土体的卸荷,围护结构出现隆起变形;地表沉降曲线呈现“U”形分布,并且随着基坑开挖深度的逐渐增加,地表沉降最大值逐渐增大,基坑开挖的影响范围基本在0～20 m内;各道支撑的轴力呈现出逐渐增加的趋势,下部的支撑发挥作用的效应更明显,并且下部支撑轴力大于上部支撑的轴力。