根据中国城市中心区交通现状分析和未来所面临矛盾的预测,指出了地下道路将是解决未来城市中心区交通的新途径。通过利用国内外城市中心区修建地下道路的实例进行分析,从问题入手,探究其修建动因并进行总结,提出了未来中国城市中心区地下道路发展模式。

上海复兴东路越江隧道为国内首条双层隧道, 其联络通道采用水平冻结信息化施工。对施工全过程的监测结果表明, 冻结管布置形式、管片散热是影响冻土帷幕形成的重要因素。通道段单排管布置、喇叭口双排管加强的布置方式使冻土帷幕形成三个性状不同的区域,隧道管片散热显著影响了喇叭口部位冻土帷幕的特征。通过冻土帷幕的厚度和平均温度描述了三个区域的性状, 并通过定义隧道管片散热影响系数, 分析了隧道管片散热对冻土帷幕厚度的影响程度以及影响范围。所得到的结论为将来施工类似工程提供有益借鉴。

简述了笔者建立的求解热-水-应力耦合问题的数学模型, 针对美国尤卡山高放射性核废料地质处置坑道规模试验使用笔者研制的有限元程序进行了热-气-应力耦合过程的数值模拟, 分析了坑道周边的位移、温度及气压力的变化; 并将该计算的部分结果和实测数据及国外有限元/ 有限差分方法的成果作了比较, 看到三者温度的分布与变化较为接近, 位移分布与LBNL的结果在定性和定量上有某种一致性, 位移随时间的变化与实测结果的规律性大体相当。从而可以认为使用该模型和有限元程序对核废料地质处置中的热-水/气-应力耦合过程进行模拟是可行的。

起泡剂是制备气泡混合轻质土的关键,通过研制复配起泡剂,选用粘性土作为原料土,制作气泡混合轻质土并对其容重及强度性能进行试验研究。通过试验结果的综合分析,提出了该气泡混合轻质土容重及强度指标随各影响因素的变化规律。试验中所有制备试样的容重在0.591～1.124g/cm³之间、强度在300~800kPa之间变化,能够达到实际工程应用的要求。

基于FLAC^3D,对广州地铁六号线海珠广场站与二号线间的换乘通道做了三维动态施工力学行为模拟,得到施工过程中地表沉降及既有线的变形和内力的演变规律。研究所得到的结果对换乘通道的设计和施工具有重要的指导意义,同时,为类似工程的施工及模拟提供了借鉴作用。

软粘土中深基坑开挖支护系统设计一般由不排水稳定控制。考虑基坑开挖引起土体应力主轴旋转和土体不排水抗剪强度的各向异性,采用Casagrande&Carillo推荐的土体不排水各向异性强度公式,假定Terzaghi和Prandtl土体滑移破坏形式,运用塑性极限分析上限定理推导两个基坑开挖的抗隆起稳定公式。研究了基坑开挖土体强度各向异性比、平面几何尺寸、坑底硬土层对抗隆起安全系数的影响及其相互影响,并与Terzaghi方法和Bjerrum&Eide方法进行了比较,最后用文献中的工程实例进行了验证。

为了研究增强体在等腰三角形布置时的复合模量计算方法,利用复合材料力学Hashin模型,将桩间土分成周围的加强环部分和空隙,相邻的桩间土加强环相切。取出一个六角形横截面的横观各向同性的直棱柱体来代表复合地基的计算模型。利用应变能原理和余能原理分析得到复合地基的宏观弹性系数,导出了复合模量的理论计算公式。算例及分析表明,利用Hashin模型求解的复合模量大于面积比公式。

以特大断面隧道—广州龙头山隧道为研究对象,致力于研究特大断面隧道运营期预警值的确定问题。首先在探讨大跨度隧道围岩变形规律的基础上确定了以拱顶下沉作为运营预警值的主要参数。然后以荷载-结构法为基础,采用有限元法,利用ADINA软件确定衬砌结构极限状态所对应的结构状态量(包括衬砌混凝土开裂、衬砌钢筋屈服),在考虑一定的安全系数后,为龙头山隧道运营阶段的不同围岩段确定了预警值。利用有限元法虽不能全面反映隧道现阶段的受力状态,但能以最不利的工况计算衬砌结构的极限状态,得到的预警值具有明显的参考价值。

在三峡库区二期滑坡勘察、设计资料的基础上,系统总结了库区滑坡体地质状况及其抗剪强度参数与渗透系数,给出了天然强度与饱和强度的关系式。从统计结果来看,滑带室内试验中,天然强度与饱和强度内聚力之比取值在1.33~1.54之间;摩擦角之比取值1.25~1.27之间。滑带室内试验中天然强度与饱和强度差值介于10~12 kPa之间,φ值相差3°左右,这些成果可供库区三期地质灾害防治工作参考。

边坡的开挖通常伴随着原始地应力的释放,对高地应力区的人工开挖边坡而言,地应力的释放强度高、速度快,对边坡稳定性的影响往往是不利的。但是目前用于分析岩质边坡稳定性的Sarma法却没有很好地考虑岩质边坡开挖过程中地应力释放对边坡稳定性的影响,这是偏于不安全的。在传统的Sarma法的基础上,引入了地应力释放荷载,对Sarma法进行了改进,考虑了边坡开挖过程中地应力释放对边坡稳定性的影响,并用算例进行了说明。该改进的Sarma法能够较好地应用于高地应力地区人工开挖岩质边坡的稳定性分析。

利用美国MTS 815岩石力学伺服试验系统,测得充填黄土在0~7.5MPa范围内的σ-ε曲线、压实度-应力曲线以及4种不同应力条件下的蠕变曲线;并根据不同应力条件下黄土的蠕变特征,回归了ησ-σ曲线及其方程。用双线法湿陷试验得到了黄土5种不同埋深条件下的湿陷系数sδ与载荷P的关系曲线,并对压实过程中黄土的湿陷机理进行了分析,总结了黄土的sδ峰值与埋深的关系曲线,得到了其回归方程。结合曹村煤矿的采矿地质条件,计算出了充填黄土的最大下沉量和最终压缩系数,为工程应用提供了依据。

介绍了动力排水固结室内模型试验,并从室内模型试验出发,对动力排水固结加固效果进行研究,建立了一个相似比1:2的室内动力排水固结加固淤泥质软土的试验模型,严格控制试验条件和工艺参数,研究了动力排水固结淤泥质软土的效果。通过室内模型试验研究,总结了动力排水固结加固软土地基效果的影响因素,被加固土体的变形规律,超孔隙水压力的消散规律和加固过程中软土地基振动液化安全稳性系数变化规律,提出了动力排水固结软土地基有效加固深度确定方法和动力排水固结加固效果评价方法。

在TBM施工前,岩石的可掘进性研究是隧道工程地质研究中的一项重要内容,而我国目前还没有进行岩石可掘进性研究的试验室。国外关于岩石可掘进性研究的试验方法已有很多,但还没有一套标准的试验方法。岩石可掘进性研究目的主要有三个:TBM的设计、刀具磨损的预测和掘进速率的预测,并围绕这三个方面分别介绍了目前主流的试验方法,并结合TBM刀具的破岩机理对各种方法的优缺点进行初步的分析和评价,并推荐了用线性切割机试验来进行TBM的设计,用CERCHAR试验来测定岩石的磨蚀性。

由于基坑变形是多因素作用的结果,而其变形系统的实质是一个灰色系统,所以可以采用灰色系统理论对基坑变形进行预测。根据灰色系统理论,建立了基坑变形的GM(1,1)预测模型,并利用某工程的实际监测资料对未来基坑变形进行预测,结果与实测值吻合较好,证明了该预测模型具有较好的精度,对指导基坑工程的信息化施工有积极意义。

以卸荷非线性岩体力学为基础,借助目前基于加载岩体力学理论所编制的计算软件,对牛湖山大跨径隧道进行更符合围岩实际情况的三维有限元模拟,进而分析在一个完整的施工循环内围岩应力变化的情况及原因,以及受开挖影响的围岩范围与开挖面的距离关系,从而得出上台阶的开挖对围岩的影响程度最大,其次为左侧导洞的开挖,而下台阶的开挖对围岩影响程度最小;对围岩影响较大的范围在开挖面前后6m以内,着重关注的范围在开挖面前后3m左右的距离,为今后施工提供更具指导性的动态信息。

首先针对双线盾构隧道施工特点,建立了考虑切口水压、土体的扰动、盾尾释放位移、盾尾注浆体的硬化效应,能够进行动态模拟的三维弹塑性有限元模型。然后采用该模型进行双线盾构隧道施工过程的数值模拟分析,计算结果与现场监控量测数据做了对比分析,验证了作者所建立的双线盾构隧道施工过程数值模型的适用性,并总结得出近间距隧道的施工中,后建隧道对先建隧道的影响规律,以及后建隧道自身相对与单条隧道时的变化规律。通过对平行隧道盾构法施工不同参数的对比研究表明,隧道间距是控制两隧道相互影响的最主要因素,地层损失率次之,然后是土体弹性模量。而隧道埋深、切口水压、盾尾注浆压力对两隧道相互影响的作用较小。通过对重叠隧道盾构法施工不同参数的对比研究,分别得出了两种开挖类型的重叠隧道相互影响的规律。从减小隧道间相互影响出发,证明了下伏隧道先行开挖优于上覆隧道先行开挖的情况。

通过有限元计算,对南京栖霞山矿巷道的主巷道和穿脉巷道进行了非线性稳定分析。结果表明主运输巷道周围各对应部位的应力随巷道的埋深增加基本呈线性增长,相邻中段之间的应力增长幅度为6.25%~18.75%,其中巷道的拱顶和底板中部的应力增幅较大。部分中段的某些部位的应力值已经达到或甚至超过了岩石的单轴抗压强度,并伴随较大程度、较大范围的塑性区的出现。对于穿脉巷道中的矿岩巷道,其表现出来的变化规律与主巷道有些相似,巷道周围的塑性区仍集中在洞口附近。对于穿脉巷道中的高丽山砂岩巷道,由于高丽山砂岩的岩石力学参数较低,结果显示,在-225m中段巷道已经出现较大面积的塑性区,到-275m中段其塑性区发育完全,从-325m中段开始,高丽山砂岩巷道出现不稳定破坏现象。

首先确定了非饱和黄土的土-水特征曲线和渗透系数-基质吸力关系曲线及其参数,进一步通过非饱和渗流计算,研究了降雨对非饱和黄土边坡含水量的影响。揭示出坡高对边坡土体含水量分布影响较小,但边坡含水量增大区域随坡高的增加而增加。坡度越陡,降雨引起的坡体浸润区深度增加越大,不利于边坡稳定。土体干密度增加,降雨增湿区域变小,边坡稳定性较好。随初始含水量增加,降雨入渗区域和区内土体含水量增加。降雨历时越长,入渗深度不断增加,边坡土体湿软区不断增加,对边坡稳定性影响较大。在干旱半干旱地区,土体含水量较少,降雨入渗时边坡浸润区大小和含水量都增加缓慢,有利于边坡抵抗降雨入渗;在湿润地区,土体含水量较高,降雨入渗时边坡浸润区大小和含水量都增加较快,不利于边坡抵抗降雨入渗。

对于单轴压缩的岩石试件,其破坏形式主要是微裂纹的摩擦滑移、自相似平面扩展和弯折扩展。基于断裂力学机制,运用FLAC的显式有限差分数值模拟技术,对单轴压缩荷载下三种不同边界形状,即直边、凸形、凹形情况下含近边界预置斜裂纹的岩石模型进行了数值模拟研究。研究结果表明,基于Interface界面单元建立的裂纹扩展模式以Z型翼裂纹扩展为主,可以较好地模拟裂纹扩展过程。预置裂纹倾角和边界形状对近边界裂纹起裂应力及裂纹扩展过程都有一定的影响。凹边界情况下裂纹扩展较为稳定,无非稳定扩展情况的出现,而直边界和凸边界情况裂纹扩展均由稳定扩展到非稳定扩展逐步进行。

基于目前在基坑支护设计中较少考虑车辆荷载的影响,采用对车辆荷载较常用的等效均厚土层和集中荷载两种不同的方法来衡量基坑周围车辆荷载对其稳定性的影响,对于车辆荷载依据规范仅考虑常用的车辆荷载三种轮组对基坑稳定性的影响,最后运用这两种方法对一工程实例进行对比分析,结果表明:周围车辆荷载对基坑各支护形式均有不同程度的影响,采用均厚土层计算方法明显小于集中荷载法对基坑支护稳定性的影响。

由监测结果表明,国际商城基坑桩顶水平位移及桩身最大变形值都已超过报警值,这主要是由于拆撑处理不当造成,因此基坑的安全性不仅取决于设计的合理性更取决于施工的科学性;采用Drucker-Prager模型对国际商城深基坑工程进行了有限元计算,计算结果与实测变形曲线非常吻合,表明此计算模型是适合的;内撑式的基坑围护结构桩体水平变形呈中间大两头小的特点,最大位移发生在坑底附近位置;附加超载对基坑位移的影响非常显著。

通过大量现场试验,对预应力管桩在处理深层软土地基中合理的施工方法、施工参数以及预应力管桩形成的桩网结构处理深层软土地基的实际效果等进行了研究。对桩机选型、打桩工艺、停打标准等进行了探讨,并通过现场填筑试验,证明了预应力管桩处理深厚软土地区铁路路基的可行性和实用性。对温福铁路下一步全线正式工程及其他类似工程的施工提供一些有益的借鉴和指导作用。

针对现有隧道结构设计方法存在的问题,将风险和全寿命的理念引入隧道结构设计,应用风险评估和全寿命费用分析的理论对现有设计方法进行改进,提出了基于风险的隧道结构全寿命设计方法。论文根据隧道结构设计的特点讨论了风险评估、全寿命费用分析、方案决策分析的方法和内容,给出了基于风险的隧道结构全寿命设计方法框架,并探讨了需进一步研究的问题。

微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术。随着设备硬件技术、信号处理技术和数字化技术的快速发展,微震监测技术的应用在国际上也越来越多,目前国内出现了对该技术的应用研究热。结合作者对该技术的研究体会,简要介绍了微震技术的特点及微震技术在地下工程安全监测中的作用。根据微震监测技术在国内外的应用,概括了该技术在地下工程安全监测和防灾减灾监测的若干方面的应用,最后介绍了该技术在国内的一个成功应用实例。

介绍了钻孔灌注桩桩底压浆技术的研究现状、作用机理及应用,并且结合某立交桥钻孔灌注桩桩底沉渣的处理,重点介绍了该技术及在工程中的爆破方案与压浆工艺。实践结果表明,爆破方案的成功实施为灌注桩桩底压浆技术的使用创造了条件,沉渣得到了有效处理,达到了预期目的。该方法值得进一步推广和运用。

盾构隧道超近距离穿越桩基会对既有桩基造成不利影响,利用工程分析法和数值模拟分析法,研究盾构隧道在桩侧穿越时对既有桩基的影响,得到桩身侧向位移及应力分布特征,两种方法的计算结果非常接近,证明了所用方法的可靠性,计算结果有助于对桩身安全性进行评价。

采用传统的加载力学方法和卸荷岩体力学方法,利用数值计算对某公路高边坡开挖后的应力-应变进行了研究。比较两种计算方法算得的边坡位移,并与实际监测数据进行对比分析,验证了卸荷岩体力学方法在岩土体开挖边坡计算分析中的合理性。

结合新疆大阪隧洞工程施工实例,对采用"全断面双护盾硬岩掘进机(简称TBM)"施工的隧洞,如何控制管片的错台进行了探讨并提出了有效措施,以期对其它采用TBM施工的工程在设计、施工方面提供借鉴,从而达到提高我国TBM施工质量的目的。

玻璃钢夹砂管因其重量轻、耐腐蚀、摩阻系数小、管道和接口抗渗强度高等优点,在城市给排水管道的顶管施工中得到越来越多的应用。通过现场测试与分析研究了上海软土地区大口径玻璃钢夹砂顶管的顶力特性。结合背景工程两个试验段对玻璃钢夹砂顶管的顶力进行了现场监测,并通过对顶进过程中的管壁土压力测试分析了顶管外壁摩阻力及摩擦系数,获得软土地区玻璃钢夹砂顶管顶力计算的经验公式,为今后同类工程的顶力设计计算提供更加准确有效的方法。

地铁区间须设置铺轨基地,在暗挖区间相应的要设置下轨排竖井,竖井埋深大,断面也较大,中间不能设横撑,这些控制因素使下轨排竖井设计难度较大,通过广州地铁三号线体育西路站至珠江新城站区间的下轨排竖井设计和施工实践,介绍了暗挖区间下轨排竖井设计的方案和相应的基坑围护措施,可为今后类似工程提供设计参考。

既有建(构)筑物的存在改变了周围土层的应力场分布,不可避免地会影响到盾构推进的轴线控制。针对上海市地铁7号线白杨路站-龙阳路站区间隧道长距离侧向穿越龙阳路站出入场线地下连续墙的工程特点,通过建立有限元模型分析了土仓压力及同步注浆压力对盾构机受力平衡的影响。通过分析发现,地下连续墙的存在将使盾构机两侧受到不平衡力的作用。最后通过盾构受力平衡分析,该不平衡力可以通过调整盾构左、右两组推力油缸的推力的措施来解决。

以北京某在建地铁工程为例,运用FLAC软件对分离岛式地铁车站通过邻近桥桩整个施工过程进行模拟,分析了两种不同施工方案即桥桩加固方案和未加固方案时车站施工对于桥桩附近地面沉降、桥桩弯矩及轴力等参数的影响。研究结果表明,桥桩加固方案有效地控制了桥桩附近土体沉降,效果优于未加固方案,但车站结构的拱顶沉降由于围护结构加固的不对称设计,桥桩加固方案下要大于未加固方案。

定义"结构以抵抗外水压力为主,需要特殊考虑防排水措施"的隧道为"抗水压隧道"。以抗水压隧道为平台,按照介质类型、内水压力、用途、外水压力成因类型、水压处理方式、结构形式、防水形式、设计方法、水压作用连续形式、结构与围岩密贴程度等对抗水压隧道进行了分类。同时,提出了荷载作用机理与分配、高压水的超前地质预报、排水过程中围岩的侵蚀、高压水作用下深部节理岩体稳定、四因素体系耦合作用机理、高外水压区施工方法以及衬背外水压力长期监测等关键问题并进行了讨论,以期各部门在抗水压隧道分类的基础上,引用和借鉴彼此的经验,用于指导抗水压隧道的规划、勘察、设计和施工。

隧道信息化施工监测是新奥法中的重要环节,伴随着隧道施工的全过程。浙江黄衢南高速公路衢黄段所辖隧道岩组成分复杂,地质条件较差。为创建"黄衢南精品示范工程",浙江黄衢南高速公路有限公司针对各隧道信息化施工监测进行项目化管理,从项目招投标、项目合同管理及工程质量控制等方面进行了探讨和实施,并结合现场监测人员的经验和实际工程状况,对深化隧道信息化施工监测项目化管理提出了建设性意见。实践证明,黄衢南高速公路有限公司的项目化管理方式行之有效,有力地保证了所辖标段各隧道工程施工质量和工程进度,值得推广。

论文利用研制的软件(TRM1.0),针对目前世界第一大直径的上海长江盾构隧道工程开展风险评估研究,采用专家调查法和CIM模型,将工程风险指标作为评价标准,对长兴岛工作井施工、盾构进出洞、盾构推进三个单位工程施工可能产生的风险事故进行了定量计算与评估,研究取得的结论可为长江盾构隧道工程施工提供较好的技术指导和参考。

山西省地层受地质构造影响,地形复杂,地质条件较差,高速公路在修建的过程中经常发生滑坡灾害,成为高速公路建设的瓶颈和关键技术问题。为有效改变这种被动的现状,文章通过对山西省已建8条高速公路的75处滑坡的归纳总结,将滑坡根据滑体物质的不同分为切层、顺层、破碎岩石滑坡及黄土、粘土、堆积土滑坡。文章利用贡献率法,对不同类型滑坡的贡献进行了分析研究,得出了顺层滑坡及粘土滑坡是山西省高速公路最发育的滑坡类型。而省内自然界较为发育的黄土滑坡,则由于初期选线时的重视,而对高速公路滑坡发育的贡献率最低。所得分析结论与实际情况吻合较好,可为以后山西省高速公路的规划建设提供借鉴参考。

土是微生物的良好载体,将微生物工程技术引入岩土工程中,利用某些微生物新陈代谢或酶化作用快速析出的矿物晶体,粘合土粒,封堵土颗粒之间的孔隙,改善粉土颗粒间的胶结能力,增强饱和粉土的静、动力学性能和抗液化能力,提高地基承载力。该种地基处理方法保护环境,同时促进社会、经济、环境协调发展,是一种新型"经济生态"的改良方法。

随着城市交通量不断地增长,为了缓解日益突出的交通问题,许多城市大量兴建隧道,而隧道废气集中排放又对隧道周边环境空气质量产生显著影响,长大隧道的排放影响更为明显。根据高斯模型和TOP模型理论,以某长大隧道为例,对城市长大隧道竖井排放和洞口扩散的环境影响做出分析。结果表明针对相同条件,CO的环境污染贡献率要比NO2的环境污染贡献率明显偏小;同时竖井高度并不能唯一决定污染物地面浓度大小,必须保证合理的排风量;此外,洞口废气扩散的环境影响要比竖井排放更为严重,并且洞口扩散作用受风向的影响也很大。

引入基于模糊神经网络的综合评判方法,参照铁路、公路隧道的研究成果,构建了水工隧洞病害综合诊断指标体系,划分了水工隧洞安全等级,给出了诊断指标的判定标准,采用改进的层次分析法分析了诊断指标的权重,建立了水工隧洞病害诊断的模糊评价模型,并应用于工程实际,取得了比较符合实际的结论,证实了该方法在工程应用中的可用性。