城市可持续发展,需提高城市的综合防护减灾能力,通过分析我国城市避难场所和防护减灾方面存在的问题,提出了将城市避难场所与地下空间进行复合开发,使之成为解决城市地面避难空间不足,合理开发地下空间,提高城市综合防护减灾能力的有效途径。

随着我国城市的飞速发展,开发地下空间,实现可持续发展,已经成为人们的共识。然而地下建筑内部环境并未得到工程界足够的重视和关注。对我国某地下步行街进行的问卷调查显示出其内部环境的诸多弊端,分析了地下商业步行街内部环境优化的必要性和紧迫性。以人性化设计为根本出发点,对存在的主要问题进行了分析,借鉴国内外的相关优秀成果,提出了一系列的优化措施。在增加地下商业步行街的舒适性、愉悦性和吸引力方面做了诸多尝试,有一定的参考意义。

随着人们对旅游业发展前景的不断重视,越来越多的生态景区被开发出来,并积极带动了当地经济急速发展。但是,很多生态旅游区的开发盲目而不科学,只重眼前利益,造成许多自然环境资源产生了不可逆转的破坏。文章以实际案例为基础,初步探讨了如何在生态旅游区规划中利用地下空间这一有利资源,证明其对保护生态环境、提高土地利用以及提升区域品质等方面确实有着积极的作用。

探讨受到经营条件与城市发展限制的两个主要影响力时,地下街是如何结合城市场所精神的方式,包括藉由认同的方式改变地下街的功能与性质,进而重塑人们对于地下街的印象,及以定位的方式将地下街空间重组,创造新空间结构、秩序与结构特征,进而改变对地下街空间的感知与辨析。并以此逐渐改变地下街原有性质,使地下街能够成为城市公共空间的组成与延伸。同时,文章还提出了地下街发展成为城市公共空间的两个主要策略,及引入策略后对地下街可能会产生的改变。

通过对蒙特利尔步行网络的实地考察与调查,对这一世界上享有盛誉的步行网络的成功典范进行介绍,阐述其在建设和发展过程中,政府如何面临机遇与挑战,以百姓为本,自二十世界六十年代起与地铁建设和大型项目综合开发相结合,长期持续地引导开发商与政府共建,采取一系列可操作性激励措施筹集资金,有序开发建设和管理,最终达到百姓、开发商和政府共同受益的目的。这些激励措施对上海、广州等我国大城市地下空间开发有具有借鉴和参考价值。

通过自编面向对象的三维有限元程序对刚性桩复合地基在考虑上部结构刚度情况下的桩土工作特性进行了数值分析。着重讨论了基础底部桩土反力和桩土应力比随上部结构刚度、筏板厚度、地基土模量、置换率和垫层厚度这些影响因素变化的情况。通过计算分析,得出上述影响因素对刚性桩复合地基的桩土分担特性都有不同程度的影响。适当的选定筏板厚度、置换率和垫层厚度,对合理发挥刚性桩复合地基的桩土分担特性起到重要的作用。得出的结论亦可以为相关工程应用提供一定的参考。

水平煤层采空区顶板长厚比一般不满足薄板理论要求,而分析和设计却多以薄板理论为依据。为了实现精细化分析和设计,基于符拉索夫厚板理论,研究了两种常见的顶板失效模式(受拉破坏和冲切破坏),并分别推导了顶板破坏的临界厚度。因为水平煤层顶板较厚,其自身重力的影响已不能忽略。为了使得荷载更为精确,在分析过程中不仅考虑了上覆岩层荷载,而且还考虑顶板自身重力的影响。最后以马脊梁矿为例,计算了该矿体顶板的临界厚度,并与实际顶板厚度进行比较,两者具有一致性,为进一步研究顶板破坏机制和制定相关规范提供了参考。

笔者将所建立的热—水—应力耦合模型及开发的有限元程序由二维分析拓展到三维分析,并从方法论研究的角度,以一个简单的核废物地质处置模型为算例进行热—水—应力耦合过程的三维数值模拟,考察了近场的温度、饱和度、孔隙水压力、位移、正应力、流速等的分布与变化,认为计算结果符合规律,从而初步对程序的正确性作出了肯定的评价。

针对南京越江盾构隧道建立了三维有限元实体模型,根据中性轴的位置通过施加节点荷载的方法来施加纵向弯矩。模型中将管片环视为一均质体,采用接触单元来模拟管片环之间的相互作用。纵向螺栓采用梁单元来模拟,并考虑预紧力作用。计算表明,接触面上的受压区仅位于环缝上端很小一部分区域,环缝张开区域较大,但较大裂隙的分布也局限于环缝下端一小块区域。在弹性状态下,螺栓的轴力、最大拉应力与纵向弯矩基本上成线性关系。该工作可为管片结构的设计提供参考。

通过引入应力综合结构势来分析砾质花岗岩残积土的结构性。以深圳南山区太子花园施工工地的砾质花岗岩残积土为例,对土样在不同含水量及干密度条件下进行原状、饱和、重塑状态的压缩试验,由压缩曲线得到应力综合结构势,并由此做出结构性参数曲线,据此考察含水量和干密度的变化对砾质花岗岩残积土结构性的影响。得出含水量与干密度的变化对砾质花岗岩残积土的结构性有显著影响的结论。

深部巷道具有强烈的动力扰动特征。采用有限差分数值计算软件FLAC(Fast La-grangian Analysis of Continua)对动力扰动下巷道围岩力学响应进行了数值分析。结果表明:动力扰动增大巷道顶、底板的水平应力峰值,并使峰值位置后置;扰动后巷道顶板下沉量及巷道围岩塑性区范围显著增加。原岩应力越大,动力扰动对巷道围岩应力场、位移场及塑性区范围影响就越显著,对于深部高应力巷道,动力扰动可使巷道顶、底板的水平应力峰值达到极高应力状态,并存在大范围的塑性屈服区域,具有发生岩爆的危险。

烟囱效应是坡度隧道火灾烟气控制中重要影响因素,其数值与隧道内温度分布密切相关。在综合瑞士规范、Opstad模型的基础上,视着火隧道内热烟气扩散情况,作者提出了三区域温度分布模型。根据能量守恒原理,依次建立火区、下游烟气扩散区烟流沿程温度分布预测模型及其计算参数确定方法,进而预测烟囱效应升压力大小。以某长大公路隧道为例,通过差分解算讨论了火灾热释放速率、隧道坡度、火区长度对着火隧道烟气沿程温度分布、烟囱效应组成及其数值的影响。

建立了煤矿巷道施工过程中围岩岩体结构的快速描述方法,提出了巷道围岩稳定的快速调查体系;通过实例说明,对围岩不稳定块体的定位方法,提出了运用SASW软件和赤平投影方法快速计算其稳定性;将水电系统的围岩分类方法BQ分类引入煤矿巷道围岩质量分级体系,建立了岩体回弹值和岩体抗压强度之间及RQD值和完整性系数之间的量化关系,通过测量岩体RQD值和回弹值即可快速确定质量级别;根据巷道围岩的失稳模式,即块体失稳和围岩变形失稳,分别提供了快速支护方式方法,为煤矿巷道围岩失稳岩体的支护设计提供了依据。

采用提出的误差面积作为指标,就单元淘汰率对基于ESO算法获得的最优隧道形状的影响进行了分析,研究表明:可以采用"误差面积"作为ESO算法精度的衡量尺度和迭代结束的准则;在ESO算法中,不同单元淘汰率获得的"最优"解是不相同的,不同单元淘汰率直接影响获得的隧道最优形状;单元淘汰率直接影响误差面积,总体上,单元淘汰率越小,误差面积越小,但在某些情况下,单元淘汰率越小,误差越大,单元淘汰率存在类似差分法中的"步长效应"。

结构设计荷载错误是结构设计中出现的人为错误之一,结构设计人为错误会对结构可靠性产生不利影响。设计荷载取错的结果是建筑物结构抗力与期望抗力不符。通过引入抗力修正系数来分析设计错误结构的可靠度,推导出设计正、误两种失效概率间的关系式。文章分别从构件和结构层次推导了荷载取错对结构可靠性影响的公式,并分别给出对结构可靠性影响的敏感性分析图,直观表述出各因素对可靠度影响的敏感程度。算例研究计算出荷载取错导致结构可靠度减小的大小,表明本研究具有工程应用价值。

隧道通风中稀释CO的需风量是用来满足人体的卫生健康要求的,CO对人体的危害与CO的浓度和人体在CO环境中所处的时间有关。现行隧道通风规范中给出了CO的设计浓度,可以用来计算CO设计需风量;而在隧道运营通风中,随着机动车行驶速度的变化,机动车穿过隧道的时间不同,需要根据运营工况调节通风量。CFK方程(Coburn-Forster-Kane方程或者剂量-反应方程)是用来计算在一定CO浓度环境中的停留时间与人体血液中碳氧血红蛋白浓度(COHb)的公式。根据纵向通风CO浓度沿程分布的特点,改进了CFK方程,并根据改进的CFK方程计算在不同速度以及COHb下的纵向通风CO需风量。结果表明,采用改进的CFK方程的计算纵向通风的需风量更加符合纵向通风的特点,其计算结果比改进之前要小约一半;人体COHb浓度限值是对于通风量的较敏感因素;在20 km/h时,改进CFK方程需风量计算结果是根据规范计算的CO设计需风量的约80%;行车速度越大,采用改进CFK方程计算得到的需风量结果比设计需风量小得越多。

现行规范和技术标准有关锚杆设计均假定剪应力均匀分布,这种设计方法并不符合锚杆受力的实际情况,通过对锚杆抗拔模型试验数据分析,绘制了锚杆在试验荷载作用下沿锚杆全长分布的剪应力-位移曲线。其次通过对锚杆抗拔模型试验结果的拟合分析,提出了锚杆锚固段剪应力与位移之间关系的弹塑性本构模型,结合锚杆受力的基本方程,得出了分析圆柱形锚固段和底端有锚定板的锚固段从弹性工作阶段到锚杆与岩土体界面滑移的全过程的分析方法,并在此基础上编制程序,对两种锚固段的岩石锚杆在任意荷载作用下的受力特征做了对比分析。同时文章还提出了决定锚杆承载力的特征作用段的概念。

针对矩形断面地下结构断面内地震变形及内力分析的相互作用系数法进行研究。首先分析了柔度比、结构埋深及尺寸等对土-地下结构相互作用系数的影响,提出在考虑这些因素影响的情况下相互作用系数的计算方法;进而针对目前文献中多考虑地下结构变形的计算,对相应内力的计算研究较少的情况,提出了一种加载方法。利用该方法,可由已计算的结构变形算出较准确的结构内力;最后,对所提出的加载方法的主要影响因素进行了分析。

由于工程地质条件及水文地质条件等因素的影响,滑坡段隧道建设存在诸多困难。本文以竹林坪隧道为背景,采用系数传递法和FLAC数值分析方法分析了隧道施工对滑坡稳定性的影响。结果表明隧道开挖将会造成滑坡失稳,隧道自身的稳定也无法保证,因此提出了滑坡加固措施及隧道设计方案,取得了良好的效果,可供类似工程参考和借鉴。

利用未达到破坏的现场静载试验数据确定抗拔桩极限承载力的问题,日益受到工程界的重视。应用适当的数学模型描述桩基荷载-位移关系确定其极限承载力,不失为一种经济适用的选择。结合东莞市实测的AB型管桩静载荷试验资料,对常用的描述抗拔桩荷载-位移曲线的非线性数学模型如双曲线模型、幂函数模型、指数函数模型和修正的GM(1,1)模型作了比较分析。结果表明,修正的GM(1,1)模型模拟的荷载-位移曲线精度最高,幂函数模型和指数函数模型次之,双曲线模型相对较差。建议在选用上述数学模型前,先采用实测数据对模型的适用性进行检验,在该类地基中AB型管桩荷载-位移关系的描述可采用修正的GM(1,1)模型。

以典型的隧道开挖断面优化问题作为校核算例,采用提出的加权误差面积作为指标,就单元尺寸、激发区域大小以及单元淘汰率等几个因素及相互耦合对ESO算法的精度影响情况进行了分析,分析表明:单元尺寸对于算法精度有较大影响,减小单元尺寸可提高计算精度,但不宜过小;对于本特定算例,激发区域边长的奇数或偶数特性对于优化精度有影响;单元大小对于最优单元淘汰率有影响,当单元较小时,可取较大的单元淘汰率,而单元较大时,应取较小的单元淘汰率。

运用FLAC 5.0有限差分软件对结构面穿过隧道开挖轮廓线并与水平线呈45度角的状态下,夹层两侧不同岩性关系的情况做数值模拟分析。数值分析采用FLAC特有的In-terface命令来模拟软弱夹层的接触面,能够准确地反映软弱夹层在隧道开挖过程中的力学特性。通过对开挖后的无衬砌隧道进行竖向位移、剪切应力、塑性区及围岩达到屈服状态时的位移矢量分析研究,总结出结构面两侧岩体上强下弱或下弱上强的状况下,围岩的力学特性和破坏模式;对隧道的选址、支护结构的设计和施工具有广泛的借鉴意义与指导作用。

上海铁路南站北广场基坑为超大面积深基坑工程,采用大面积出土口的全逆作法施工。简要地介绍了该工程的地质条件、基坑围护方案及施工工况。实测变形结果表明连续墙最大侧移与开挖深度的比值为0.33%;先期基坑开挖显著地影响共用连续墙的变形形态;大面积出土口的设置对连续墙的变形没有明显影响;连续墙的变形速率随着开挖深度的增大而增大,但随着时间的增长而减小,在本层地下水平支撑结构施工完成后变形速率很快衰减至一个很小的值;立柱的竖向位移表现为沉降,并给出了首道水平梁板支撑体系在各工况下的沉降等值线;桩端和连续墙底的注浆措施较好地控制了连续墙和立柱的沉降及其差异沉降。

隧道内饰景观是改善隧道内行车环境、提升隧道景观效应的有利措施之一。文章归纳分析了作为隧道内景设计重要组成部分的内装饰材料的应用现状,并对内装饰材料的选用标准与要求进行了研究分析,提出了适合国内隧道内装饰的优选材料,可为隧道工程相关设计提供借鉴参考。

轨道交通区间隧道近距离跨越既有病害隧道时,一方面由于区间隧道的开挖将引起病害隧道围岩与结构受力的重新分布,病害隧道受力状态将发生较大的变化;另一方面,轨道梁与车辆等荷载将作用于病害隧道上,使病害隧道承受外部荷载增大。同时,病害隧道本身的承载能力有限,因此,设计必须采取有效措施,避免运营荷载作用于病害隧道上,同时应加固跨越段病害隧道和尽量减少施工开挖对病害隧道的影响。文章介绍了重庆轨道交通三号线建新坡隧道上跨八一、向阳隧道的设计方案,对类似工程具有借鉴作用。

针对隧道工程施工网络计划执行率低的现状,将遗传算法和神经网络技术联合用于隧道施工网络计划的动态优化与决策。基于遗传优化和神经网络方案(模式库、专家知识系统)的优化决策方法能使该技术在隧道施工的应用更科学合理、准确可靠和方便快捷。该技术不仅能解决施工网络计划的执行率低的现状,而且为信息化和智能化的隧道施工提供了有力的技术保障,具有广泛的应用前景。

基于地下工程施工力学理念,结合我国首条海底隧道———厦门翔安隧道工程陆域浅埋段施工过程,根据目前采取的CRD施工方法,建立数值模型,对其施工过程进行了模拟。分析了施工过程中随着各部的开挖,隧道变形动态发展历程;对浅埋隧道地表沉降采用经验预测和数值模拟进行了分析,数值计算结果反映了地表沉降随隧道各部开挖的动态变化过程;通过对初期支护时变受力体系分析,可以为施工过程中结构安全性评价提供依据;对开挖过程中隧道围岩应力状态和塑性区发展历程的分析,为洞室稳定性评价提供了理论依据。通过对大跨浅埋隧道在复杂地质条件下动态施工过程分析,可以进一步了解施工过程中围岩———支护系统相互作用的动态力学响应,为隧道动态设计与施工提供了科学的方法。

基于地理信息系统(GIS)的三维动态可视化仿真技术(3DVS),提出了实现基坑工程施工系统三维可视化数字模型的构造与施工过程动态仿真的方法,并实现了大型基坑工程的图形辅助建模与全过程动态可视化施工仿真。基于前期研究成果———三维数字地层,探讨了大型基坑工程三维可视化数字模型的构造方法与相应数据库标准的建立,依据关系型数据库建立了基坑全逆作法施工过程动态仿真途径。图形辅助建模采用层次化和模块化建模思想,通过组合图形元素建立模型,有效降低了建模的复杂性。全过程动态仿真采用离散事件系统仿真思想,调用关系型数据库,实现施工过程的模型块组合,对整个施工动态过程进行动态仿真。最后结合上海世博会重要配套项目500kV世博变电站基坑工程,开发了一个能科学、直观、逼真地表现大型基坑工程施工的三维可视化仿真系统。

结合铁路某隧道粉砂层充填溶腔钻孔桩地基加固施工实例,介绍隧道溶腔粉砂层充填地段地基加固施工方案的选择以及在该种条件下钻孔桩施工工艺流程和施工过程中主要技术对策。既达到溶腔地段隧底加固目的,同时也保证了隧道的结构稳定与安全。

采用Fortran语言和Marc软件内部相关命令,对Marc程序的粘弹性计算分析功能进行了二次开发,以扩大Marc软件对地下工程计算分析的适用性和应用范围。针对广义Kelvin模型编写了接口子程序,以模拟分析岩石和土体的蠕变现象,应用于地下结构的分析计算。通过检验算例说明了开发思路和接口子程序的正确性,并对地下结构中的隧道开挖进行了三维实例分析,结果符合隧道开挖变形规律,从而也说明Marc程序是分析岩土工程问题较理想的工具软件,具有广泛的适用性。

在护壁桩设计中,根据桩间水平土拱效应确定的合理桩间距有助于安全经济地发挥护壁桩的支护功能。根据各文献归纳出基于水平土拱效应合理确定桩间距的计算式。在此基础上,并根据基坑工程土压力分布的特点建立了土压力增量与位移的非线性共同作用关系的计算模型,将此计算模型应用于桩间距计算式的分析,并进一步探讨了土压力对护壁桩间距的影响。文章最后以工程实例证明,所提出的将水平土拱效应应用在护壁桩设计中的计算方法符合工程实际,可节约基坑支护的成本,具有较高的综合效益。

基于有限差分理论,通过对FLAC3D软件自带蠕变CVISC模型进行适当修正后得到组合粘弹塑性KV-M-C模型,采用该模型对SMW工法围护软粘土基坑不同开挖工况下坑底回弹、基坑周围地表沉降、钢支撑内力及围护墙的变形情况等进行了蠕变数值计算,结果表明:随着基坑开挖深度的增大,坑底位移及基坑周边地表沉降将越大,围护墙体最大侧向位移在第二道支撑与基坑底部之间;将蠕变计算结果与弹塑性计算结果进行对比分析表明,基坑底鼓及周边地表沉降的位移分布规律基本相似,但考虑土体蠕变特性后基坑底鼓、地表沉降及钢支撑轴力的数值都明显偏大。

根据生产需要,为满足采矿工艺要求,在一定程度上通过及时排水来提高充填料浆浓度可降低充填作业的风险。文中对矿山水泥-分级尾砂充填料浆进行沉降测试,根据测得的试验参数,得到各种情况下沉降参量的变化趋势线,分析了沉降参量随浓度、配比的变化规律。充填时若能够及时将料浆上部泌出的清水从采空区排出,则能够加快料浆凝结硬化速度,从而减小充填挡墙所受的侧向静水压力,可为安全采矿和减少采充接续时间提供保障。

随着国民经济的迅猛发展,矿产资源的逐渐枯竭,矿山露天与地下联合开采的实例越来越多,采空区上下方同时作业的矿山不在少数。针对这个问题,总结了评价矿山采空区顶板和矿柱稳定性常采用的理论分析方法,并针对大岭铁矿的实际工程实例,采用K.B鲁别涅依他公式和平板梁理论公式计算了顶板的最小安全留设厚度,利用岩石力学的极限平衡法分析了矿柱和顶板的稳定性,结合有限元数值模拟进行了对比分析,结果表明大岭铁矿采空区是稳定的。由此得出了上述理论分析和数值模拟是进行铁矿采空区稳定性分析的可靠手段和常用方法,可为以后类似开采提供参考。

岩溶塌陷是某新建国际机场建设面临的最主要工程地质问题,开展岩溶塌陷易发性预测评价研究十分必要。选取3个条件层的15个因子构建岩溶塌陷预测模糊层次评价模型,确定各因子的权重,刻画各因子对岩溶地面塌陷产生的影响程度及各因子的组合效应;采用模糊数学和MapGIS方法,对含有不同权重的各因子进行空间迭置分析计算,确定工程区岩溶地面塌陷的易发性分区。预测评价结果客观可靠。

针对水工隧洞运营期管理存在的问题,如何减少事故发生率,减少灾害损失是亟待解决的问题,引入风险管理技术,对隧洞运营期风险水平和风险后果进行了等级分类,分析了隧洞管理中风险成本~风险效益之间的关系,归纳了隧洞耐久性的影响因素,采用专家调研法,根据工程实例,评价了水工隧洞的风险等级,提出了隧洞处理措施,实现了风险分析方法在水工隧洞运营期风险管理中的应用,为水工隧洞管理提供了借鉴的范例。

地下空间的潮湿环境除了对工作人员的身体健康有影响外,还会造成工程内电气设备的腐蚀损坏,文章针对地下工程的特点,分别研究了适用于地下工程环境的电气配电箱的防潮技术,介绍了防潮电气配电箱的箱体密封技术、箱内干燥剂的选用及放置技术和间断工作时配电箱内外压差防护技术。

深基坑工程是高层建筑、地铁隧道、地下空间开发利用等城市建设中的重要基础工程。深基坑工程对区域地面沉降影响明显,而地面沉降是上海最主要的地质灾害。通过实例及数值模拟分析表明,降承压水是上海深基坑工程引起地面沉降的主要影响因素。而不同的降水方式,地面沉降效应差异较大。从地面沉降角度进行了深基坑工程类型的划分。结合上海地面沉降防治分区,提出了深基坑工程地面沉降危险性分级标准,为深基坑工程地面沉降危险性评估提供参考,为城市防灾减灾提供决策依据。

锦屏辅助洞作为锦屏水电枢纽工程(一、二级水电站)的前期控制性工程,既是沟通东、西雅砻江交通的重要通道,又是锦屏二级水电站引水隧洞的施工辅助洞和地质探洞。辅助洞具有埋深大,地应力高,围岩完整性好、强度高等特点,具备了发生弱~强岩爆的条件。施工过程中高频率岩爆严重困扰着施工安全。在总结锦屏辅助洞岩爆规律的基础上,分析了影响岩爆特征的主要因素,并针对岩爆烈度分级探讨了岩爆综合防治措施,该综合防治措施在实际应用中取得了很好的效果,为接下来的引水隧洞施工积累了丰富经验,并为国内外同类工程提供借鉴。

为了保证地下开挖影响下建筑物的正常使用,需要准确评价地下开挖工程对临近建筑物损害影响的程度。文章根据力学原理分别从受力机理、影响因素及破坏形式三个方面说明地下开挖对临近建筑物损害影响的研究情况;阐述了国内外建筑物损害影响评估体系的发展历程;归纳出目前广泛使用的建筑物损害影响的评估方法及损害等级评估标准;指出了现有开挖影响下建筑物损害评估体系存在的不足及需要进一步研究的方向。