流固耦合作用下富水深埋隧道帷幕注浆力学模型

富水隧道的施工中往往采用帷幕注浆法对围岩进行堵水加固,需准确获取富水深埋隧道帷幕注浆法加固后隧道围岩的位移场与应力场大小;基于流固耦合理论,建立隧道注浆帷幕力学模型,推导了围岩位移与有效应力的解析式;以大瑞铁路某富水深埋隧道为工程背景,采用建立的力学模型计算了6种加固方案,并分析了围岩剪切模量和弹性系数对位移场与应力场变化的影响;通过与有限元数值模拟结果以及现场监测结果对比,验证所建立力学模型的准确性。研究结果表明：所建立的力学模型可较为准确地计算帷幕注浆法施工的隧道围岩位移与有效应力;较大的剪切模量和弹性系数可抑制围岩位移,但会增大围岩的径向和环向有效应力。     

地铁暗挖隧道密贴下穿污水箱涵变形特征研究

为了解决地铁暗挖隧道密贴下穿大断面污水箱涵变形控制的工程难题,通过Midas GTS NX模拟分析了不同污水流量下暗挖隧道施工引起的既有箱涵的结构变形规律,通过现场监测对施工效果进行评价,主要取得以下认识：污水荷载的变化对箱涵的沉降值影响较大,箱涵内充满污水时的最大沉降值是箱涵内没有污水的1.75倍;当污水高度控制在箱涵管径的0.754m高度以下时,可以保证箱涵结构的安全性;在距离箱涵的间距约13m范围内进行降水以及开挖施工对箱涵扰动较大,沉降最大值为16.86mm,该阶段箱涵的最大沉降值占总沉降值的74%;采用叠加法修正Peck公式能够描述下穿段箱涵结构沉降曲线,暗挖隧道施工时箱涵的沉降槽宽度取值范围为6.32~6.9m,沉降曲线最终呈“U”形。     

浅埋泥岩隧道仰拱底鼓力学特性

为了研究浅埋泥岩隧道仰拱底鼓变形特征,提出一种新的模型试验法,以强制位移的加载方式模拟基底围岩的膨胀作用,对隧道基底围岩膨胀引起的衬砌与围岩受力变形破坏特征进行了系统分析。结果表明：泥岩隧道因基底膨胀作用发生仰拱底鼓后,衬砌的应力及洞周围岩压力分布发生显著变化;拱脚外侧和仰拱内侧表现为环向拉应力,容易出现受拉破坏;相较于衬砌的其他部位而言,拱脚和仰拱对基底膨胀的力学响应更为明显,且随着膨胀作用的增强,拱脚和仰拱之间的应力差值逐渐增大;按照围岩的失稳状态,将围岩压力的变化状态分为初期增长、中期稳定和末期快速增长3个阶段,在末期快速增长阶段,隧道竖向收敛值快速增加,衬砌应力增长速率变大,加剧了仰拱的破坏;基底膨胀作用下使得隧道两侧围岩容易失稳。研究结果可为泥岩隧道结构设计优化提供有益参考。     

玉维高速科色特长隧道地应力特征及工程地质意义

玉维高速紧邻金沙江西岸,全程共30座隧道,隧道占总里程的52.55%,隧道建设中极有可能遇到复杂地质问题及地应力的影响。以玉维高速科色特长隧道地应力特征为研究对象,完成了6个点的地应力测试工作及岩石室内物理力学测试,结合构造稳定性、岩爆分级、隧道空间布置分析理论完成了该隧道工程地质意义研究。研究结果表明：地应力在垂直方向上随深度以似线性增长趋势,整体表现为“浅部以走滑型地应力场为主、深部以正断型地应力场为主”的规律;地应力特征表现为“浅部区域以水平构造应力为主,深部以垂直应力为主”;各测点的最大剪应力与平均应力之比值均未达到稳定临界值,隧道周边的构造相对稳定;岩爆级别随深度逐渐增大,但级别为中等至轻微;隧道方位分析表明,隧道（右幅）K24+995至K25+730段隧道方位不利,K25+730至K28+200段隧道方位有利。     

钢筋锈蚀作用下盾构隧道结构损伤劣化性能

在长期的水土荷载和侵蚀性物质联合作用下,盾构隧道钢筋混凝土衬砌结构会经历腐蚀-损伤-劣化过程而逐渐失效,导致服役性能大幅降低。本文引入内聚力模型（CZM）及混凝土塑性损伤模型（CDP）,建立考虑钢筋混凝土间粘结滑移的盾构隧道衬砌锈蚀三维数值模型。综合考虑钢筋锈蚀引起的自身力学劣化、混凝土有效截面损失及钢筋混凝土粘结性能退化等因素,分析了围岩水土荷载和钢筋锈蚀耦合作用下衬砌结构形变、损伤演变规律和整体结构劣化特征。研究表明：1）锈蚀作用导致衬砌结构刚度降低,大大加深了衬砌结构的变形程度。锈蚀造成衬砌结构不同部位的刚度损失不同,反映了锈蚀作用下衬砌结构损伤的差异性。2）衬砌结构的围岩侧与临空侧损伤差异较大。相同锈蚀率下,衬砌受压侧受到挤压作用,限制裂缝的发展,导致受压侧损伤很小。3）在锈蚀过程中隧道衬砌结构拱顶弯矩不断减小,拱顶损伤不断加深,损伤区域逐渐扩展,截面刚度损伤最显著。4）衬砌结构自身性能不断劣化,出现内力重分布。衬砌结构的裂缝多出现在围岩侧。研究成果可为隧道衬砌结构服役性能的评估提供参考。     

石炭系浅层低压砂岩油藏压裂方式优选

新疆油田J230区块石炭系油藏储层中部深度620 m,地层压力8.6 MPa,平均孔隙度7.26 %,渗透率分布在0.01~96.1 mD之间,平均渗透率1.14 mD,属典型浅层低压砂岩储层。近几年,该区先后进行了水平井多段压裂和体积压裂衰竭式开发试验,提高了油井初期产量,迫切需要对不同压裂方式的长期生产进行预测和评价。论文选取一个典型的裂缝单元,运用数值模拟方法,模拟相同支撑剂用量下常规多段压裂与体积压裂模式的油井生产规律,预测20年油井累计产量与采出程度。研究表明：一定支撑剂用量下,不同渗透率储层对应最优压裂方式,渗透率低于1 mD时体积压裂效果好,渗透率高于1 mD时普通多段压裂效果好;在相同的支撑剂用量下,体积压裂相对于普通多段压裂具有更高的初产优势,但随生产进行,体积压裂的优势逐渐减弱;对于体积压裂,缝网对储层的改造程度和改造面积是决定油井长期生产的主控因素,不同渗透率储层存在最优的裂缝簇数。新疆油田J230区块石炭系油藏建议以常规多段压裂为主,在极低渗透率区局部辅以体积压裂。论文对于西部石炭系浅层低压油藏压裂方式优选有重要的指导意义。     

火成岩复杂岩性潜山“相控”裂缝建模及质控方法 ——以惠州26-6油田潜山油气藏为例

珠江口盆地惠州26-6油田火成岩潜山岩性复杂,裂缝发育,储层非均质性强,常规单一地震裂缝预测技术无法精细刻画裂缝分布规律,因此提出一套基于地质主控因素定量表征约束下的“相控”裂缝建模技术及其质控方法。首先利用钻井及地震资料精细刻画主要岩性体空间分布,并建立火成岩岩性模型;其次,采用裂缝发育主控因素定量表征方法,预测不同成因裂缝井间分布规律,建立不同成因裂缝发育密度概率体;在此基础上,以井点裂缝密度作为硬数据,以裂缝发育密度概率体为约束条件,采用随机模拟方法建立裂缝密度模型;最后,以裂缝密度模型及井点统计裂缝参数为输入信息,在岩性模型控制下通过地质统计学方法建立离散裂缝网络模型,并运用petrel软件中的Oda算法将其等效为裂缝属性模型。采用动静态结合的方法对裂缝模型进行质控优选,得到符合地质、油藏认识的裂缝属性模型。该模型较好的表征了潜山不同部位、不同岩性储层裂缝的发育特征,可有效指导油气田开发方案的编制。     

挡烟垂壁与细水雾耦合作用对管廊电缆火灾烟气运移的影响

为研究挡烟垂壁结合细水雾在管廊内作为防烟分隔的有效性,通过数值模拟软件FDS,开展了挡烟垂壁与细水雾耦合作用在管廊中的研究。结果表明：当水雾流量为0.5 L/min时,对比了50 μm 、100 μm 、200 μm 、300 μm四种平均粒径细水雾,结果发现50 μm的细水雾对于烟气温度的降低最为明显,这是由于挡烟垂壁降低了烟气纵向速度,细水雾无需较大粒径也可以克服纵向惯性力,因此耦合挡烟垂壁的挡烟细水雾,合适的粒径范围应介于50 μm~100 μm。当流量为0.5L/min~3.0 L/min时,细水雾幕的作用下喷头下游的热通量减少率分别为：46.6%、60.7%、82.9%、85.7%、87.0%、87.3%,喷头流量越大喷头下游的管廊横截面通过的热量就越少,但是持续增加流量,热通量降低不再明显,可见存在最佳流量。细水雾与挡烟垂壁存在协同作用,联合作用下对阻挡管廊内烟气的蔓延能起到好的效果。     

拼装式矩形隧道环向接头抗弯性能试验

矩形隧道因空间利用率高、覆土浅和施工成本相对低廉等特点,成为最为较合适的断面形式,而环向接头性能对矩形隧道的抗弯承载力有重要影响。本文对一种矩形隧道的环向卯榫接头开展了大尺寸模型抗弯试验,探讨了拼装式隧道环向接头的结构变形和损伤模式。研究结果表明,卯榫接头在承受极限破坏前,接头的混凝土和钢筋应变均低于极限应变;螺杆接头的变形量比较小,主要原因是螺杆的锚固和止裂机制,使接头闭合和开裂阶段的最大张开宽度和压缩量都处于规范范围内;螺杆接头受力后表现出压缩弯曲破坏模式,其主要特征是前期承压,中期塑性变形与小扩张,后期压缩扩张,并导致接头破坏;卯榫接头受力变形稳定、承载能力高、控制裂隙能力强、塑性好而不发生脆性破坏,所以螺杆接头适合作为装配式框架隧道的接头方案。     

中等砂化白云岩小断面隧洞控制爆破技术： 以滇中引水工程玉溪段隧洞为例

白云岩砂化是白云岩分布区一种特殊的岩溶地质现象,中等砂化白云岩岩体呈块状破碎结构,爆破以及超欠挖控制难度很大。为降低施工风险,减少超挖超耗,依托滇中引水工程扯那苴隧洞前段,开展了中等砂化白云岩小断面隧洞控制爆破参数优化研究。采用LS-DYNA软件,建立了砂化白云岩周边孔爆破模型,研究了不同光面爆破参数对岩体爆破裂纹扩展的影响,通过不同工况下的对比研究,提出了适用于中等砂化白云岩的光面爆破设计参数的合理取值范围。结果表明：周边孔间距取30～70 cm、径向不耦合系数小于2.6、最小抵抗线距离取30～60 cm、周边孔密集系数介于0.6～1.3时,爆破效果良好。在此基础上,总结形成了相应的控制爆破技术,施工效果与数值模拟结果吻合较好。