地下空间与工程学报

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赵景伟, 宋敏, 付厚利

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1047-1052.

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城市三维空间的整合是城市集约化效能发挥的充分条件,现阶段的城市三维空间整合还存在一些问题,需要更加强调城市空间使用上的集约化和空间功能、环境的整合,注重城市地下地上一体化的设计思想。城市三维空间整合的要素包括实体要素、空间要素和区域,为了有利于城市建筑群与地下空间的一体化,合理进行城市轨道交通系统、步行系统及地下空间节点的设计是城市三维空间整合的关键环节,通过有效运用城市设计方法对城市地下与地面空间进行整合,有利于城市地面建筑与地下空间的一体化,提高城市空间的利用效率。

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地铁盾构隧道穿越大直径越江隧道的影响分析

李鹏, 杜守继, 刘艳滨

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1053-1059.

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新建盾构隧道近距离穿越既有隧道时,会对既有隧道结构产生影响。针对地铁盾构隧道下穿大直径越江隧道,在充分考虑衬砌的横观各向同性性质、盾构施工开挖面的支撑力、同步注浆压力、扰动层厚度等因素的基础上,应用三维有限元数值方法,研究了新建盾构隧道施工引起既有越江隧道的变形以及内力的变化规律,同时获得了越江隧道的影响范围。研究结果表明,越江隧道的最大沉降及侧移发生在对称面上,并且对侧移的影响较小;越江隧道经历了加载、卸载、再加载的过程;影响范围集中在垂直于越江隧道轴线方向盾构穿越前2D、穿越后2D的范围内。

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基于损伤理论的隧道围岩松动圈确定方法

李政林, 吴瑞祥, 李龙剑, 王晓艳

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1060-1064.

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针对岩体的应变软化特性,基于双线性损伤模型和应力等效原理,推导了卸荷围岩应力状态的损伤理论解析解,进而分析了隧道开挖后围岩应力随径向距离的分布特点,从而将卸荷后的围岩分为四个区域,即完全损伤区、非完全损伤区、弹性区和原岩应力区。根据围岩的实际破坏特点,采用两种不同的方法对完全损伤区的应力解进行了修正。通过对隧道围岩应力分布特点的分析,提出了基于损伤理论的隧道围岩松动圈的界定标准,认为完全损伤区即为隧道围岩松动破坏区。最后运用损伤理论解析解对张石高速公路隧道围岩松动圈进行了估算预测,同时将预测结果与现场监测值进行对比分析,验证了理论解的适用性。

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无锡地铁深基坑支护结构受力变形特性研究

田娇, 王晓艳, 蔡永昌

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1065-1071.

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地下工程的建设对无锡地区深基坑的设计、施工和监测技术提出了重大挑战。无锡地区尚无本地区的基坑工程设计规范,而且在深基坑的实践过程中也不时发生基坑倒塌、围护结构位移过大、基坑漏水等事故。针对无锡地区独特的地质条件,分析了深基坑支护结构的受力变形特性,探讨适合无锡地铁基坑支护结构的计算方法。结合无锡地铁一号线市民广场站基坑监测数据,总结了地下连续墙的变形规律,并对无锡地区地基水平抗力比例系数m值进行反演,确定了合理的计算参数,为今后无锡地区的地铁基坑设计提供了参考依据。

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软土地区深基坑变形特性三维数值模拟与验证

李彦东, 梁发云, 褚峰

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1072-1077.

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依据离心模型试验设计方案,建立三维有限元模型对上海地区某紧邻地铁超深基坑变形特性进行数值模拟。在数值模型中,地铁隧道和连续墙均采用单层shell单元模拟,支撑体系采用梁单元模拟,土体的本构关系则分别采用考虑土体小应变特性的HSS模型和考虑弹塑性特性的Mohr-Column模型进行描述。通过与离心模型试验结果的对比分析,表明考虑土体小应变特性的HSS模型能够较好地模拟超深基坑的变形特性,同时也对离心模型试验的不足之处进行适当的补充和解释。

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刚性基础下复合地基桩长计算方法

刘鹏, 杨光华

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1078-1085.

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由于刚性基础下的复合地基没有考虑桩土变形协调和土的沉降位移,桩土相对位移计算偏大,导致计算桩侧摩阻力值偏大而设计桩长偏小。针对复合地基传统设计方法的不足,建立了一个考虑桩土变形协调和土的压缩变形对桩体荷载传递影响的双曲线模型函数,以及建立了荷载从桩顶向下传递计算的方法,可更准确计算桩侧摩阻力及桩端荷载,桩底土层沉降采用切线模量法计算,以桩体压缩量及桩端土体沉降量为控制要求,进而可以确定满足复合地基承载力及沉降要求的单桩长度。通过工程实例验证,该方法计算得到的复合地基桩长与实际工程中桩长基本一致,为今后复合地基桩长设计提供参考。

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岩土材料的剪胀方程

介玉新, 武海鹏, 王乃东, 杨光华

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1086-1090.

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岩土材料的摩擦特性导致土体在剪应力作用下会发生体积的膨胀或收缩,因此建立剪胀方程是描述岩土材料力学行为的关键。基于经典弹塑性理论的框架,可以构建土的一般性剪胀方程。论文分析了Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、SMP等强度准则对应的剪胀方程。总结了剑桥模型、清华模型,以及国内外常用本构模型的剪胀方程。探讨了三轴试验条件下剪胀方程与名义切线泊松比的关系,以及可能的取值范围。结合广义位势理论,进一步给出了利用剪胀方程构造本构模型的途径。

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“饱水-风干”循环作用下砂岩损伤劣化规律研究

邓华锋, 李建林, 王孔伟, 王乐华, 朱敏

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1091-1096.

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水库正常运营过程中,将周期性的进行蓄水、排水,库岸边坡部分岩体处于“饱水-风干”的循环状态,将造成岩体性质劣化。据此,在以往研究的基础上,对循环加卸载砂岩损伤试样进行了“饱水-风干”循环作用试验,试验结果表明,在“饱水-风干”循环过程中,砂岩损伤试样的纵波波速、回弹值和单轴抗压强度均逐渐劣化,而且规律明显。水压力的升、降和“饱水-风干”循环作用对岩体的损伤有累积放大作用,而且,浸泡时水压力变化越大,“饱水-风干”循环次数越多,岩体的损伤越严重。与“完整”砂岩试样的“饱水-风干” 循环作用试验结果相比,损伤砂岩试样各项力学指标衰减的更快,说明损伤岩体对水-岩作用更加敏感,这也能较好的解释一些震后边坡在浸泡或者降雨时出现失稳的原因。研究成果对库岸边坡岩体在“饱水-风干”循环过程中的岩体性质劣化规律研究具有较大的参考价值。

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基于全应力应变曲线岩石破坏动力学特征分析

秦广鹏, 蒋金泉, 陈绍杰

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1097-1102.

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长期的地质运动与地质构造作用,使得岩石力学与工程系统复杂,岩体的变形、损伤、破坏和演化包含多种相互耦合的动力学过程。基于MTS试验得到的不同岩性岩石试件单轴压缩全应力-应变曲线,对轴向应力分量进行功率谱分析、最大Lyapunov指数计算和Kolmogorov熵提取。其功率谱含有丰富频谱成分,具有连续、噪声背景和宽峰的特征,能量随频率增大而减小,遵循反幂律规律;最大Lyapunov指数大于零,属于典型的混沌系统;岩石强度随Kolmogorov熵的增大而提高;表征系统无序程度的Kolmogorov熵可以作为岩石试件弱面发育程度的衡量标准。

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振动荷载作用下黄土应变增长特征试验研究

孙海妹, 王兰民, 王平, 刘红玫

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1103-1107.

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以WF12440型空心圆柱扭剪仪为实验平台,通过室内饱和黄土动三轴液化试验,探讨了饱和兰州黄土液化过程中残余应变的发展规律:应力-应变滞回特性随着振动次数的增加发生变化,塑性逐步增大;当残余应变小于2%时,增长缓慢;此后,残余应变上升速率加大, 3%应变一般出现在“初始液化”前; 3%应变后,应变大幅增加,孔压有可能达到初始有效固结围压,也有可能在“初始液化”前破坏; 3%残余应变是黄土稳定变形和大幅变形的临界点。循环应力比越大,试样的孔压上升越不充分,越容易于“初始液化”前破坏。

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冻土静止侧压力系数的试验研究

姚晓亮, 齐吉琳, 余帆

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1108-1113.

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在土力学中,静止侧压力系数(K₀)是一个重要的力学参数。对于融土,K₀同土的干密度、土质和受力历史等因素间存在着密切的联系;对于冻土,由于土中冰的存在,K₀同温度间也存在着紧密的联系。本文对两种不同土质的冻土样进行了K₀试验,研究表明温度、干密度、土质以及受力历史均同冻土的侧压力系数存在着独特的内在联系。根据试验结果,K₀同温度、粉粘粒含量和加载次数成正比而与干密度成反比;同时,由这些因素导致的K₀的差异会随着轴压增大而逐渐减小。另外随着冻土温度的降低,受力历史对K₀的影响也逐渐增大。因此,在工程计算分析中应充分考虑这些因素对侧压力系数的影响。

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石油污染土体导热系数变化规律和变化机制

李兴柏, 李国玉, 毕贵权, 穆彦虎, 张青龙

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1114-1120.

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室内测试了不同含水量、污染强度、油水相含量的石油污染土体的导热系数。研究结果表明:干密度和污染强度一定时,其导热系数随含水量的增加而增大;干密度和含水量一定时,随污染强度的增加呈现先减小后增加最后又减小的变化趋势;温度对其导热系数的影响主要取决于各温度区间土体水相的赋存状态。内在的变化机制是:土体内部油、水的赋存位置、相状态、含量以及土体自身的导热性能共同决定了其导热系数的大小。研究成果为定量研究、评价和预测石油污染物扩散、迁移等环境问题以及石油污染土体传热、传质和热稳定性问题研究提供了重要参数;为冻土区环境恶化、冻土退化、冻害形成过程等机理性解释提供依据。

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深基坑降水流固耦合数值模拟及敏感性分析

程芸, 冯晓腊, 万里波

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1121-1127.

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基于比奥固结理论,对武汉长江隧道基坑明挖段JB02节基坑降水工程进行了三维流固耦合数值模拟计算。综合分析了存在止水帷幕情况下的地下水渗流场规律,阐述了粘土层的释水固结特征。在合理的数值模拟计算的基础上,采用正交试验的方法,重点对渗透系数、变形模量、抽水量、井点深度、帷幕深度和井点布置等6大影响地面沉降的因素进行了敏感性分析。结果表明,土体变形模量对沉降影响最为显著,土体渗透系数和止水帷幕深度次之,研究结论可用于指导降水设计优化工作,对同类工程有一定的借鉴意义。

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循环荷载下冻结兰州黄土变形性质的实验研究

罗飞, 赵淑萍, 马巍, 焦贵德

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1128-1133.

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对温度为-1 ℃的冻结兰州黄土在围压为0.6 MPa和不同动荷载振动频率条件下进行动三轴试验,试验采用分级加载,每一级荷载振动十次,加载波形为正弦波。实验结果表明:冻结兰州黄土的累积应变在整个加载过程中逐渐增大;当动荷载加载级数增加时,累积应变率逐渐变大。动应变幅随加载频率和振次的增加而减小;当频率小于或等于1 Hz时,动应变幅随加载级数的增加而增大;当频率大于1 Hz时,动应变幅随加载级数变化不大。随着加载级数的增加,滞回曲线的面积和密集程度越来越小,整体斜率和不闭合程度越来越大。用动模量来描述滞回曲线的整体倾斜程度。当频率小于或等于7 Hz时,动模量随加载级数的增加而增大;当频率大于7 Hz时,动模量随加载级数没有明显的规律。

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正交叠层复合材料板弯曲问题辛方法研究

杨有贞, 王燕昌, 马文国, 戚靖骅

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1134-1137.

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基于变分原理,利用辛对偶方法分析叠层复合材料板弯曲问题。于是在由原变量及其对偶变量组成的辛几何空间内,许多有效的数学物理方法如分离变量法和本征函数展开法等均可直接应用于叠层梁弯曲问题的求解,推导矩形板本征值超越方程和本征向量的解析表达式。通过算例验证理论推导的准确性,结果显示取前几项本征值就可达到较高的精度。

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某深基坑围护桩结构性态监测与数值模拟研究

张新东, 姚爱军

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1138-1142.

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以某城市轻轨换乘车站深基坑为背景,对开挖过程中支护结构的监测数据进行详细分析,并采用有限差分软件进行数值模拟,与现场监测数据进行对比研究。重点分析了围护桩的水平位移和钢支撑轴力的变化规律。结果表明,在排桩-钢支撑支护体系下,基坑开挖初期,桩身变形呈前倾型,第一道钢支撑架设之后,桩身最大位移点逐渐下移,整体呈“大肚”状。钢支撑对基坑支护结构的侧向位移有良好的抑制作用,但受架设时间、立柱状态、材料和温度等多种因素影响,需谨慎对待。研究成果对类似基坑工程的设计与施工具有借鉴意义。

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岩土体现场水平推剪试验装置的应用及改进探讨

郭捷, 马凤山, 赵海军, 魏爱华

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1143-1147.

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原位推剪试验是确定岩土体抗剪强度的主要途径,而在现有岩土体现场水平推剪试验装置的实际应用过程中发现,前钢板由于一些原因容易出现受力不均并产生倾斜的现象,使得试验岩土体所受正应力与受力面不完全是垂直的,从而造成试验结果的不准确甚至导致试验失败。在总结分析试验结果的基础上,对现有的试验装置进行了改进,提出了一套可以有效避免前受力钢板倾斜的试验装置改进方案并进行了尝试性试验,试验结果证明改进方案比较成功,可为以后的岩土体现场水平推剪试验提供参考和借鉴。

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初始裂隙几何要素对岩石裂隙分维演化的影响

王国艳, 于广明, 宋传旺

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1148-1152.

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采用岩石破裂过程RFPA数值分析系统对特定应力条件下岩石裂隙演化过程进行数值模拟,根据获得的不同应力状态下裂隙扩展的图片研究初始裂隙长度、裂隙数量对岩石裂隙分形维数的影响,根据岩石裂隙分维-应力曲线将岩石裂隙扩展演化过程分为五个阶段,分析不同阶段裂隙分形维数随岩石内部应力的演化特征,揭示初始裂隙几何要素对岩石裂隙分形维数的影响规律。所获得的理论成果,对于研究裂隙岩体在外界荷载作用下的裂隙扩展演化规律具有一定的参考价值。

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有限元极限分析法探讨裂隙拱形成机理

雷文杰, 张瑶, 孙钦昂

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1153-1157.

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以平面应变条件下Drucker-Prager为屈服准则,并给出强度增加系数的适用范围;采用有限元极限分析法,不断增加煤层、上覆岩层强度以至上覆岩层处于极限平衡状态,上覆岩层出现连续、贯通的塑性区,说明上覆岩层存在 “塑性体”拱状结构;裂隙拱结构水平应力高于垂直应力、拱脚应力高于拱顶,符合拱结构受力特征。开采跨度增加,煤壁支撑压力不断增加,采空区底板支撑应力非常有限;裂隙拱跨度增加,拱高不断增加,拱跨比逐渐降低,说明采动对裂隙拱拱高的影响是有一定范围的。

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非均质岩体压缩破坏的数字图像相关研究

雷冬, 王克峰, 汤晓波, 邵国建

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1158-1162.

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通过实验研究了某大型水利工程现场花岗岩,在其岩体局部存在显著非均质情况下,非均质性对岩体的抗压强度和变形场分布的影响。变形场的测量采用数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)方法。花岗岩表面细观形貌存在较好的灰度差异,可以作为DIC方法的自然散斑图。对比非均质岩体与均质岩体两个试样的测试结果发现:花岗岩中夹杂的弱质岩体大大降低了岩石的整体抗压强度,弱质岩体的破坏诱发了岩石的整体失稳破坏。两种不同特性岩体的分布情况会引起整体位移场分布的变化。在两类岩体的边界存在较明显的剪切作用。因为非均质岩体边界混合层的强度并不低,所以这种剪切作用不一定产生剪切破坏。但如果在边界层出有明显缺陷,该剪切作用就可能会引发致命破坏。

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两侧深基坑开挖影响下浅埋运营隧道的位移特性

陈锦剑, 王建华, 杜毅, 温锁林, 向国威

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1163-1167.

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深基坑开挖会引起临近运营地铁隧道的附加应力与变形,并影响其运营安全。本文结合上海地区某工程案例,采用数值方法分析了两侧深基坑开挖对穿越其间的浅埋运营隧道的影响。采用非线性有限元研究了运营隧道的响应特性,并评估了控制隧道位移的各种施工措施的有效性。通过参数分析探讨了施工顺序、绑桩设置、隧道与基坑围护结构的关系等因素对隧道位移的影响规律。结果表明,由于两侧基坑净距小且基坑与暗埋隧道共墙,运营隧道在基坑开挖过程中发生隆起。

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基于钻液压力的非开挖近孔壁位移响应数值分析

孙平贺, 安传德, 曹函

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1168-1173.

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水平孔壁的位移特征直接影响非开挖水平定向钻进敷设管道的质量,而钻孔液的压力是影响孔壁位移的重要因素之一。采用快速拉格朗日的计算方法,利用Mohr-Coulomb准则对美国洛杉矶地下燃气管道敷设中的近水平孔壁位移响应特征进行了数值计算分析。获得了在不同钻孔液压力(0~2 MPa)条件下近水平孔壁x、y和z三个方向的位移矢量、应力分布数据。分析结果表明,随着钻液压力的不断增加,近孔壁各点的x和z位移呈线性增加趋势,z方向变化更为明显,y方向位移基本保持不变。同时,位移变化区域集中在距离孔壁1.6~1.8 m范围之内。因此,合理控制钻液压力的范围对于减少孔壁位移扰动具有重要意义。

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赋存深度对玄武岩变形破坏及能量特征的影响研究

左建平, 柴能斌, 周宏伟

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1174-1180.

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采用MTS815试验机对门头沟急倾斜煤层底板7个不同深度、共计21个玄武岩试件进行了单轴抗压实验,获得了同种岩性不同赋存深度玄武岩破坏的全应力-应变曲线,分析了赋存深度对玄武岩变形破坏特征及破坏能的影响。实验表明,单轴压缩下埋深较浅的玄武岩几乎都出现Ⅱ类形式破坏;随着埋深逐渐增加,开始有小部分试件出现Ⅰ类形式破坏,可见单轴压缩下门头沟玄武岩出现Ⅱ类应力-应变曲线是普遍现象。Ⅱ类曲线反映了某些岩石材料固有的力学性质,若曲线由伺服压力机获得,采用环向位移控制的方式是基本条件,同时岩石本身应具备均质性好、强度高、弹性模量大、泊松比小等特点。计算表明玄武岩破坏时试验机所做的功以及破坏过程中耗散能是反映岩石性能的两个重要指标:随赋存深度的增加,两者在整体上呈上升的趋势,且耗散能随着温度的变化相对更为明显。漫长的地质年代里地球自转、重力影响和地应力的差异导致了玄武岩的矿物组成及颗粒大小随着深度发生变化,这是导致深部玄武岩力学性能显著提高的主要原因。另外,岩层特殊的位置分布导致埋深600 m上下岩石所处的应力状态不同,这也是玄武岩性能局部突增的主要原因之一。

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绢云母石英片岩和砂岩动态破坏过程的能量分析

刘石, 许金余, 刘军忠, 吕晓聪, 支乐鹏

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1181-1185.

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采用直径为100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对绢云母石英片岩和砂岩进行冲击动力学试验,研究了岩石动态破坏过程中能量的种类以及对岩石变形破坏所起的不同作用。从岩石的微观结构和能量的角度分析了岩石的动态破坏过程中,能量吸收能力的差异所导致的岩样不同的破坏形态的问题。试验结果表明,在岩石的冲击破坏过程中,试件吸收的能量只有很少一部分转化为破碎石块的动能,其余绝大部分用于产生岩石的变形及破坏。同时还发现,与绢云母石英片岩相比,砂岩的吸收能量的能力更强,破碎的程度也更高。

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橡胶水泥土桩复合地基的承载性状

王凤池, 史富民, 徐云龙, 刘凤起

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1186-1190.

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通过橡胶水泥土桩复合地基室内载荷试验,研究了橡胶水泥土桩复合地基的承载特性及橡胶粉掺量的影响。对于橡胶水泥土单桩复合地基,桩土荷载随上部荷载变化存在再分配过程。桩土应力比在加载过程中非定值,曲线呈上单凸峰变化。褥垫层厚度对橡胶水泥土单桩复合地基的桩土应力比同样有调节作用。随着橡胶粉掺量的增加,复合地基的比例界限值增加;桩身的应变增大并沿随桩身高度呈显著线性变化;桩土应力比值减小。研究表明,合理调整桩身橡胶粉掺量可以优化桩土应力比,改善复合地基承载性能。

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可破碎块体材料在轴向加卸载时的力学特性

刘恩龙, 何思明

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1191-1195.

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应用双轴压缩试验设备对棱柱状颗粒材料进行了轴向加载、卸载和再加载应力路径试验,观察到在不同侧向应力状态下棱柱状颗粒材料在轴向加卸载过程中开裂破损并逐渐形成破损带的过程。当侧向应力较低时,颗粒材料试样的变形主要来自颗粒的错动和破裂;且随着竖向应变的增加,试样体积先压缩后膨胀;加载初期侧向稍有收缩,随后侧向则一直膨胀。当侧向应力较高时,颗粒材料试样的变形主要来自颗粒间压缩、颗粒的压缩和压碎;且随着竖向应变的增加,体积一直收缩,侧向应力越大,体积收缩的越多;侧向则一直压缩。卸载-再加载轴向应力循环中,低侧向应力时可恢复应变较大,高侧向应力时可恢复性应变较小。

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泥水盾构下穿运营地铁隧道的监护技术分析

邵华

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1196-1202.

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相互交叉的隧道近距离施工中,新建隧道施工必然会扰动既有隧道,增加运营地铁结构安全监护的难度。解决好穿越施工引起的运营隧道结构变形控制问题,对城市地下设施建设与安全监护具有重要的意义。以上海西藏南路越江隧道下穿越M8线隧道监护工程为例,介绍了泥水平衡盾构掘进施工对运营地铁隧道结构变形的影响,分析了变形影响主要因素,得出了既有隧道的沉降主要发生在管片拼装阶段的结论;同时,从施工设备、材料、变形监控等方面提供了运营地铁结构安全监护的主要措施手段为同类型工程的监护提供参考。

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临近地铁隧道的基坑施工方案对比分析

张明远, 杨小平, 刘庭金

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1203-1208.

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以广州市某深基坑工程为背景,采用三维有限元软件建立数值分析模型,对基坑施工的全过程进行了动态模拟。分别研究了基坑采用顺作法和逆作法两种施工方案时基坑围护结构和紧邻地铁隧道的位移特点及其相互关系,并将基坑围护结构水平侧向位移的有限元计算结果与实测数据进行了对比分析,研究表明:(1)基坑施工诱发紧邻地铁隧道产生了水平位移和竖向隆起,且以水平位移为主;(2)基坑施工引起隧道结构位移较大的范围主要发生在基坑开挖区域附近;(3)逆作法施工相对于顺作法施工会明显减小基坑围护结构的侧向位移;(4)限制地铁隧道侧基坑围护结构的侧向位移是控制地铁隧道水平位移的一个重要因素。

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顶管施工三维数值模拟及土质适用性研究

邴风举, 王新, 习宁, 方梨

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1209-1215.

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为了研究大直径顶管在不同土质中施工的适用性,结合广州市某引水工程,对外径2.8m、壁厚0.028m的顶管隧道施工进行了三维数值模拟。通过模拟结果与Peck经验公式对比,验证了所建模型能够反应顶管施工造成地层扰动的基本规律,并得出地表沉降横向和纵向的受影响范围分别为-3.6~3.6D和-2.14~2.14D(D为外径)。基于以上模型,改变顶管穿越土层的土性参数,得出了不同砂性土的模量及摩擦角、粘性土的模量及粘聚力、顶管穿越复杂土层情况下地表沉降的变形规律,并对顶管隧道不同土质条件下的适用性进行了初步讨论。

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深井大断面动压回采巷道锚网支护技术研究

韦四江, 勾攀峰, 王满想

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1216-1221.

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随着开采强度的加大,平煤股份所属的主力矿井多数已进入800m以上的深部开采,巷道处于高应力环境中,中等强度锚网支护的回采巷道变形量大,稳定所需时间长,返修率高。结合平煤股份十一矿丁5-6-26071风巷的工程地质条件,采用数值模拟技术研究了高强锚杆锚索协调支护巷道在不同动压作用下的矿压显现特征:掘巷阶段,支护方式完全能够满足要求;在受到超前支承压力的初期阶段,仍然能够满足需要;但在超前支承压力的峰值阶段,锚杆锚索滑脱,底臌严重,两帮内挤,需要采取加强支护措施。工业性试验表明:掘巷阶段巷道表面位移、深部位移及支护受力均在合理的范围之内,巷道断面收缩率为最大为12.4%,满足使用要求。

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强夯作用下饱和软土地层的沉降和变形性状

刘利平, 刘晶晶, 石明禄

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1222-1226.

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结合饱和软土地层强夯现场测试结果,分析了不同强夯能量施工条件下地层内部沿深度方向的分层沉降随单点强夯次数和遍数的变化过程,给出了距离强夯中心点不同水平距离处的侧向位移沿深度方向随强夯次数增加的变化过程。利用这些结果,进一步分析强夯冲击荷载作用对饱和土地基的扰动影响。同时,论文还对软土地层中强夯法的加固机理、强夯能量的合理使用以及加固效果进行了分析。

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出线竖井变形监测反馈及衬砌变形稳定研究

王慧娟, 张建海, 赵晓锋, 李杰

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1227-1232.

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溪洛渡左岸布置两条出线竖井,其总深度为488.5 m,穿越的覆盖层深度达到120 m。已有的监测资料表明左岸出线竖井已向下游侧变形约1 mm,向河谷侧变形约18 mm。本文拟合观测墩变形数据,对左岸两条出线竖井及其井壁衬砌结构进行三维非线性有限元分析,得出竖井详细的应力变位情况,并确定观测墩变位和竖井最大变形值的关系,从而提出了竖井观测墩变位的预警控制阈值,以及竖井可能的破坏模式。最后对不同岩层接触面进行了抗滑稳定计算,结果表明沿着这些面整体抗滑稳定安全系数满足设计要求。

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土质及软岩边坡地震稳定性影响因素分析

许江波, 郑颖人, 叶海林

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1233-1240.

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汶川地震后,拉剪破裂面已经成为岩土工程界公认的边坡破坏面,传统的剪切破坏面不符合动力边坡破坏的实际情况,文章修正了传统动力时程分析法,提出一种全新的动力边坡稳定性判断方法。此种方法在理论和实际中都有很大优势,为了保证此种方法计算结果的唯一性和准确性,则必须保证判断动力边坡的判据不受其他因素的影响。为此文章通过采用FLAC软件模拟土质及软岩边坡,计算分析弹性模量、时间间隔和局部阻尼系数的选取对土质及软岩边坡动力稳定性安全系数的影响,以此来验证此种动力边坡稳定性判断方法是否可行。

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地下采动条件下顺层岩质边坡稳定性分析

徐廷甫, 尹志明, 邓月华

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1241-1245.

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地下采煤引起的顺层滑坡是一种常见的矿山地质灾害,论文分析了地下采煤诱发顺层滑坡的机理和采动滑坡的特点,从滑面形态变化的角度分析了地下采煤对顺层岩质边坡稳定性的影响,并运用极限平衡理论给出了采动影响下的顺层岩质边坡稳定性系数的估算公式。分析结果表明,随着逆坡开采的推进滑体稳定性系数不断的减小,当开采到滑体恰好达到充分采动下沉时,稳定性系数最小。通过预测开采对坡体稳定性造成的影响程度, 从而为地下采煤的开采方案和边坡防护设计提供理论依据。

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柳林江大桥南段旧路处治及工后沉降预测

赵冰, 侯佳琳, 宋毅, 何贤锋, 卢毅

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1246-1250.

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根据现场勘察成果,柳林江大桥南段公路旧路拓宽工程的软土工程力学性质差,且分布广泛,厚度较大。道路回填时,随着时间及上部荷载的增长,不均匀沉降会加剧。为了保证工程安全和施工进度,需对路基处治做出优化及并预测工后沉降。本文对柳林江大桥南段公路软土旧路拓宽所采用的反压护道处治方案做出数值模拟和优化,应用Flac二次开发得到的广义Bingham体流变本构模型预测路基的工后沉降。结果表明,广义Bingham体模型能够很好地模拟柳林江软土的早期流变过程,能准确反映其软土路基的早期流变特性。

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锦屏二级水电站深埋引水隧洞岩爆特征及防治措施

侯靖, 张春生, 单治钢

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1251-1257.

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硬脆性大理岩条件下深埋隧洞的岩爆问题是西部开发建设中遇到的工程难题之一。文中通过对锦屏二级水电站辅助洞、施工排水洞与引水隧洞施工中发生的岩爆规律与特征的分析总结,提出了该地区地质条件下岩爆的基本条件、分类、风险分区、时空分布特征等。文中阐述了岩爆防治设计思想与原则,并从设法降低潜在震源区的应力水平与设法提高围岩的抗震(抗冲击)能力两个方面出发,针对TBM掘进与钻爆法掘进的不同开挖方案,分别提出了不同的岩爆防治措施。

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城镇污水管网现状调查及整改对策研究

邱鸿荣, 罗建中, 郑国辉

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1258-1262.

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随着我国经济的迅速发展,城镇基本上都建起了污水处理厂,城镇污水处理厂是城镇控制水污染、改善和保护环境的重要工程设施,但污水处理厂却普遍存在并且长期存在进水实际浓度远低于设计值问题,并没有发挥其效能保护环境。因此,通过对城镇污水管网进行详细的调查,发现污水管网主要存在破损,局部高程设计不合理,管网淤塞,排水体制混乱等九大问题。针对这些实际问题,结合当地的实际情况提出相应有效可行的工程措施和管理措施,同时也对污水管网的建设、管理与维护提出了要加强排水档案管理,完善管网工程的监理和验收体制,建立雨污分流制等一些合理的建议,希望能对城镇污水管网的规划、建设、改造等方面起到一定的借鉴作用。

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基于改进可拓方法的地下工程围岩稳定性风险分析

王凤山, 何雷, 刘猛

地下空间与工程学报. 2011, 7(6): 1263-1268.

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为解决地下工程围岩稳定性分析中指标权值存在的风险难题,提出了一种地下工程围岩稳定性风险分析的改进可拓方法。通过提取地下工程围岩风险期望与风险指标极值变化特征,建立了围岩稳定性风险分析工作模式,构建地下工程围岩稳定性风险事件物元、风险域,确定风险特征隶属度,建立了地下工程围岩稳定性风险分析的形式化物元描述,以数据包络分析改进可拓方法,建立支持地下工程围岩稳定性相对风险评价模型。模型应用于地震作用下围岩稳定性风险案例,结果正确可靠,表明方法合理、可行,具有一定的普遍应用性。

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