地下空间与工程学报

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刘皆谊,金英红,殷勇,束昱,路珊

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 1-7.

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通过对蚌埠市淮河路地下街设计项目的背景与概况、设计思路与设计原则与手法的总结与分析,探索了在城市核心区的地下街规划过程中,如何在藉由地上地下一体化的设计方式,确保地下街的空间环境、人流、景观与城市活动的基础上,利用地下街的开发,让城市地下空间的开发能够扩大城市便利性、重新定义场所精神、发掘土地潜力、结合低碳技术、人防工程与城市防灾,谋求地上地下商业的共同发展,并创造出城市核心区中舒适与宜人的立体化公共空间体系。

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城市地下空间模糊综合评价方法研究

张晓峰,吕良海,白永强,白光

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 8-13.

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随着城市社会的不断发展,越来越多的设施向地下空间发展,建立有效的地下空间安全评价方法,能在一定程度上为地下空间的正常运行提供支撑。笔者对北京市五类地下空间进行实际调研,包括商业零售、文化娱乐、体育健身、旅馆、餐饮等地下场所及地下车库。从而根据北京地下空间实际情况,首先识别了城市地下空间安全的影响因素;然后,结合专家意见,构建了安全评价指标体系,并运用层次分析法确定了指标体系中指标的权重;最后,将模糊数学理论引用到了地下空间的安全评价中,建立了模糊综合评价模型,并通过实例验证了方法的有效性。

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试论城市地下公共空间的反恐问题

王殿玺

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 14-18.

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城市地下公共空间是指城市各种公共地下商业设施、地下娱乐设施、地下停车场和地铁等交通设施、地下广场等具有聚集性人流的地下公共空间场所。城市地下公共空间可能遭受恐怖威胁的内在因素包括地上空间环境复杂和外部安全保障缺失,外在因素包括内部人员密集性、空间的特定功能性和空间自身的脆弱性,面临的恐怖威胁形式主要有爆炸、纵火、暗杀与人质劫持、生化或放射性物质攻击等。反恐预防措施包括地下公共空间的入口控制,引入地下公共空间的情景预防,消除空间的结构性“犯罪死角”以及建立安全疏散机制等措施。

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黄土无衬砌隧道破坏机制振动台试验研究——隧道稳定性分析讲座之二

郑颖人,肖强,辛建平,冯夏庭

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 19-25.

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在参考相关文献以及做了一定数值模拟分析后进行了黄土无衬砌隧道的大型振动台试验的研究。振动台试验的研究结果表明:埋深越深峰值加速度越小,埋深浅的隧道和地下结构要加强抗震措施;隧道洞口部由于刚性变化较大峰值加速度相比沿隧道其它位置要大,在隧道洞口部一定范围内要提高抗震水准;隧道直墙中下部是最易破坏的部位,而隧道仰拱会出现拉裂缝,最终这两处会形成贯通的破坏区,在输入0.8 g的峰值加速度后测得的加速度峰值曲线变缓,在0.8g的峰值加速度处出现拐点,表明此时隧道围岩进入塑性。进行振动台试验的数值模拟分析表明:在输入0.9 g的峰值加速度计算得到的隧道安全系数为1.07,而在输入1.0g的峰值加速度时隧道的安全系数低于1.0,隧道破坏。试验和数值模拟都说明黄土无衬砌隧道具有很强的抗震性能。

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复杂地层土压平衡盾构推力和刀盘扭矩计算研究

陈仁朋,刘源,汤旅军,周保生

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 26-32.

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千斤顶推力、刀盘扭矩是盾构设计制造及掘进的重要控制参数。通过对盾构推进过程中盾构与围岩相互作用规律的分析,系统分析了土压平衡盾构总推力、刀盘扭矩的影响因素。提出了考虑刀盘挤土效应及土舱内压力分布模式影响的推力计算修正公式,及综合考虑了刀盘挤土效应与开挖面土体渗透性的刀盘扭矩计算修正公式。通过对深圳地铁二号线香香区间掘进载荷实测数据的分析,对修正公式在复杂地质条件下的适应性进行了验证。该修正公式对复杂地层中土压平衡盾构掘进载荷的确定有一定的指导意义,可用于盾构刀盘装备扭矩设计和施工参数的预测。

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桩间土拱效应离心模型试验研究

王成,王东,陈夏雨,刘晓洁

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 33-36.

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抗滑桩的合理桩间距是设计中的关键参数之一。本文通过桩间净距分别为4 d、5 d和6 d的粘性土抗滑桩离心模型试验,分析了桩间土拱形态变化及破坏状态。试验结果表明,桩间距较大时,土拱曲线形状趋于平缓,土拱矢高较小,土拱的受力趋于梁的受力,难以形成稳定的土拱;桩间距较小时,土拱矢高较大,土拱的受力呈现受压的特征,容易形成稳定的土拱,即随着桩间距的增大,土拱效应减弱。同时从理论上分析了不同桩间距土拱的破坏图式,提出粘土中合理桩间净距为桩径的4倍左右,该结论对抗滑桩的设计具有一定的参考意义。

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土质隧道深浅埋分界的理论解析

程小虎

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 37-42.

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为了从理论上确定土质隧道深浅埋的分界深度并阐明其与影响因素、经验值的关系,以卸荷拱为研究对象,通过引入卸荷拱跨中法向压力极限值为Rankine被动土压力的假定,建立了粘性土隧道和砂性土隧道深浅埋划分的定量判据和求解方程。理论分析表明,粘性土隧道中n值(深浅埋分界深度与压力拱高度的比值)与土体粘聚力、内摩擦角及隧道宽度有关,而砂性土隧道中n值仅与内摩擦角有关。n的理论取值范围为1.0～3.3,经验值在该取值范围内。通过与《人民防空工程设计规范》的对比表明,静荷载作用下的深浅埋分界深度比动荷载作用下的深浅埋分界深度更大。最后通过郑州-西安高速铁路客运专线的大断面黄土隧道工程实例验证了本文方法的可靠性。

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岩体隧道三维建模及围岩非连续变形动态分析

张航,王述红,郭牡丹,袁国良

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 43-47.

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结合东北地区某隧道工程,根据获取到的隧道工程岩体结构现场原始数据,应用自主开发的GeoSMA-3D系统,基于简单块体模型间相互组合构建复杂岩体模型的原理,采用不连续面网络图模拟真实岩体的几何特征,对隧道围岩的岩体结构面进行三维空间模拟,建立了该岩体隧道工程三维数值模型,并采用一种基于网格划分的块体识别方法,获得结构面划分岩体得到的所有块体。将所建立的三维数值模型选取其中某一典型断面的数据信息,导入二维非连续分析程序DDA针对二维平面内的应力及位移进行计算分析,对隧道围岩的破坏过程进行动态分析,得到的动态位移图和模拟结果对隧道工程超前预报、开挖支护具有一定的借鉴意义。

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爆炸冲击波在地铁隧道内的传播规律研究

孔德森,孟庆辉,史明臣,张伟伟

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 48-55.

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地铁是重要的生命线工程,具有造价高、使用周期长、运行期间内部人员密集等特点,极易成为恐怖爆炸袭击的目标。炸药在地铁隧道内爆炸产生的冲击波由于受到地铁内衬砌的限制,会发生反射和叠加,其超压峰值远远大于自由场中的峰值,冲击波的传播过程也会更加复杂。为了探明爆炸冲击波在地铁隧道内的传播规律,以南京地铁隧道为例,利用LS-DYNA动力分析软件,采用流固耦合算法,对10 kg TNT炸药在地铁内的爆炸过程进行数值模拟,分析爆炸冲击波的传播过程,得出沿地铁隧道纵向超压的衰减规律,研究成果可为地铁隧道防恐怖爆炸袭击应急预案的制定和政府决策提供依据。

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爆破荷载在数值计算中的等效施加方法研究

张玉成,杨光华,刘鹏,姚捷,姜燕

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 56-64.

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针对目前爆破荷载数值模拟中施加荷载方法的不足,在分析了各种荷载施加方法的特点及不同爆破数值模拟的目的和要求,利用圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔联心线或者面上,以模拟爆炸作用。数值仿真结果表明,等效荷载施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,分析结果与现场实测结果进行了比较,结果表明,等效方法和现场试验结果的位移和振速在量上比较接近,进一步说明等效荷载施加分析方法是合理的,该方法为爆破振动动力问题数值分析提供了借鉴作用,可供类似工程参考。

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垂直节理影响的黄土隧道洞口段稳定性分析

王铁行,王娟娟,房江锋

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 65-70.

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通过模拟节理发育位置和数量的不同,在考虑隧道洞口段上覆土层厚度及洞周土体含水量变化的条件下,对黄土隧道洞口稳定性进行了计算分析。计算结果表明:在隧道洞口宽度范围之内,节理在拱顶中部时对拱顶沉降的影响较小,节理位置越偏离中部,拱顶沉降越大。节理位置位于隧道洞口段某侧时,节理发育一侧土体的相对剪应力水平和屈服区域面积均大于另一侧,说明节理对隧道洞口段有不利影响。当节理在洞顶两侧同时出现时,土体塑性区沿着节理面迅速发展,拱顶中部土体被节理充分切割,形成危险滑体。

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圆砾层地铁车站深基坑变形特征三维数值分析

李佳宇,张子新

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 71-76.

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以南宁轨道交通一号线广西大学站基坑工程为背景,应用FLAC^3D数值计算软件对基坑开挖的全过程进行模拟分析。通过对比计算结果和监测数据,总结了圆砾层中地铁车站深基坑的连续墙水平变形及周围地表沉降变形特征。分析结果表明:基坑开挖对周围土体的影响范围约为4H(H为基坑开挖深度),总体沉降值比较小,产生最大沉降值的位置距离基坑边缘约0.6H;基坑开挖对周围环境的主要影响区为2H,次要影响区为2~4H。数值模拟结果还表明:对于埋藏有深厚圆砾层的地区,Mohr-Coulomb模型适于预估3H范围内的土体沉降,在此范围之外,地表沉降很难收敛,计算结果与实测值误差较大。

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水岩相互作用对岩石劣化的影响研究

刘新荣,傅晏,郑颖人,梁宁慧

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 77-82.

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水岩相互作用作为岩土工程相关学科研究的前沿领域,具有典型的多学科交叉特点,是工程岩土体稳定研究的重要内容之一。水岩相互作用过程中,岩石改变了水的赋存状态,同时自身也受到水的反复侵蚀。本文分别从物理、化学和力学作用三方面入手,对水岩相互作用下的岩石劣化问题进行了综述,对国内外的研究现状进行了回顾与分析,进而总结了岩石劣化的相关机理及物理力学性质变化的部分规律。随着计算理论、试验手段和分析方法的进一步发展,水岩相互作用的研究前景更加值得人们期待。

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软土中静压桩贯入引起的超静孔压力理论分析

曹权,施建勇,雷国辉,艾英钵,陈鸿

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 83-88.

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根据静压桩在软粘土中贯入的特点,用柱孔扩张理论模拟其贯入过程,引入软化系数和对数应变描述沉桩过程中桩周土体塑性区的大变形和应变软化等特征,推导出柱孔扩张时弹性区和塑性区产生的超静孔隙水压力解析式,与Vesic解进行了比较表明,本文推导的理论解适用范围更广。基于该理论解,结合昆山市某场地地质资料,分析讨论了软化系数、孔径大小和剪切应力对超静孔隙水压力大小和分布范围的影响,同时与现场监测数据对比分析,理论计算和实测结果吻合较好,表明该解析解对预测软土中由静压桩的贯入引起的超静孔隙水压力的大小和分布具有一定实用价值。

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土压平衡盾构刀盘开口率对土舱压力的影响

王洪新

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 89-93.

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土舱压力与刀盘开口处的土压力并不相等,两者之间存在压力差,该压力差是开挖面土体正常进入土舱的保证。试验及现场监测数据表明,刀盘开口率是影响该压力差的重要因素之一;其它条件相同时,刀盘开口率越小,土舱压力差越大,反之,则越小。采用流体力学理论推导了近似的土舱压力及刀盘开口处压力差计算方法,通过通过现场监测数据和离散元分析结果对公式进行了验证和修正。研究成果使定量分析开口率对盾构推进的影响成为可能,对土压平衡盾构的土舱压力管理及开口率选型有重要意义。

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埋深在围岩分级修正中的应用探讨

孙辉,郑颖人,王在泉,张黎明,张晓娟

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 94-98.

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随着隧道力学的发展,人们对围岩分级标准认识提高,现有的围岩分级标准还存在一些问题,也没有考虑到洞跨、埋深等因素的影响。为此,主要参考铁路、公路和锚喷支护设计规范,将岩体强度参数、安全系数同围岩级别对应起来,利用FLAC3D软件对不同埋深情况下的安全系数进行了模拟计算,把埋深作为围岩分级的影响因素加入其中,建立了安全系数与围岩分级指标BQ之间的数学关系,探讨了埋深对岩体评分标准的影响,完善了岩体基本质量指标BQ的计算公式。

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特长深埋隧道基岩裂隙水探测与应用研究

周宗青,李术才,李利平,杨军红,隋斌

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 99-104.

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基岩裂隙水的富集对隧道施工安全及建成后的运营管理造成严重威胁。对基岩裂隙水的赋存情况进行准确及时的预测,可有效降低隧道地质灾害的发生几率,确保隧道施工安全。依托宜巴高速公路郑家垭隧道,结合掌子面YK129+843处涌水情况,研究了岩体赋存裂隙水情况下深度偏移图、反射层提取图以及岩体物性图中岩石参数曲线的变化趋势。研究表明TSP超前地质预报方法对基岩裂隙水赋存情况的探测结果比较准确,对类似地质条件下的超前地质预报工作具有一定的借鉴意义。

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地铁隧道围岩传热规律的监测分析

李晓昭,熊志勇,乔恒君,马娟,张学华,杜茂金

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 105-110.

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地铁隧道,由于其封闭性,在使用过程中所产生的大量热量要靠环控系统来排除,而围岩传热量的准确估算对环控系统热负荷的确定以及热环境控制都有着重要作用。但是目前隧道围岩传热的规律尚不明确,缺乏科学可靠的预测评价,因此,本文对南京地铁1号线典型地铁隧道区段的隧道空气温度、壁面温度和壁面热流进行了现场实测。实测结果分析表明,隧道壁面温度与热流变化的主要诱因是运行车辆发热,地面气温的剧烈变化也是重要因素之一;同时也表明在典型条件下地铁隧道围岩壁面温度和热流随地表气温变化,壁面热流呈现日周期变化规律。最后,本文基于列车实际运行参数,初步估算了典型地铁隧道区段列车运行的总产热量,以及围岩传热量占总产热量的比例。

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地铁联络通道冻结施工中渗漏影响的数值分析

李大勇,曹立雪,李健

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 111-115.

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为了掌握地铁联络通道冻结施工过程中,冻土帷幕不同位置发生渗漏时,渗流场和位移场的变化规律,以南京地铁二号线莫愁湖站～汉中门站区间联络通道及泵房水平冻结法施工为研究背景,采用有限元数值方法,对冻土帷幕中渗漏分别发生在拱顶、拱角、底角处的三种情况进行模拟,研究了渗流对冻土结构的影响,即渗流场、垂直位移场、水平位移场及地表变形分析,得出对渗漏点进行加固的最低期限,避免由此产生的工程事故,为联络通道冻结法施工提供理论依据。

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基于安全系数的地铁车站衬砌优化设计探讨

孙文杰,孔亮,郑颖人,任晓云

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 116-121.

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实际工程中初衬受力与变形很大因而初衬会进入塑性,应将初衬视作弹塑性加固材料进行设计计算。结合一个青岛地铁车站衬砌的设计计算,将强度折减法应用于隧道稳定性分析。考虑衬砌施作时的围岩应力释放率影响,利用强度折减法计算隧洞围岩及衬砌的安全系数。初衬后围岩安全系数不应小于1.15~1.20,如果围岩安全系数小于1.30,此时二衬将承受一定荷载。二衬安全系数与初衬后围岩安全系数的乘积应大于2,以确保二衬安全。通过计算可以定量的确定初衬和二衬的结构尺寸,确保隧洞安全并合理降低成本。

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上海长江隧道冻结监测优化设计及数据分析

李攀,谢雄耀

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 122-128.

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以上海长江隧道联络通道冻结加固工程为背景,详细介绍了1# 联络通道人工地层冻结法工程的监测设计,提出了冻结监测的设计原则,对冻结监测数据进行了深入分析。通过盐水温度监测判断冻结设备运转情况,通过冻土帷幕监测得出冻土帷幕发展规律、冻土帷幕交圈时间、冻土帷幕有效厚度等。然后,将监测分析结果与解析计算对比。研究结果表明:通过优化的冻结监测设计,不仅减少了对管片的破坏,而且用较少的测点就可以实时地、准确地判断人工地层冻结法的土体加固效果。本文监测优化设计的思路和数据分析方法可以为同类工程的设计和施工提供指导。

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全遮帘式板桩码头结构遮帘桩合理桩间距确定

黄伟,潘泓,王燕燕

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 129-134.

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遮帘桩桩间距的确定是设计中的一个重要方面,桩间距过小,则浪费材料,经济上不合理,若桩间距过大,则土拱效应得不到良好的发挥,其遮帘效应亦不明显。在确定遮帘桩桩间距时,假定土拱厚度与遮帘桩正面及侧面宽度均有关进而确定土拱厚度,利用土拱合理拱轴线和拱脚土体破坏面的特征,通过桩间土拱静力平衡及强度控制条件得到两种条件下的桩间距计算方程,据此得出遮帘桩的合理桩间距的计算方法,并应用于全遮帘式板桩码头工程。同时,采用三维有限元数值分析确定的合理桩间距大小,与所提出方法的计算结果较为吻合,证实了该方法的可行性、合理性,其成果可供类似工程参考。

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MJS工法在轻轨车站换乘通道中的工程实践

梁利,李恩璞,王庆国,王秀志

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 135-139.

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在轻轨车站换乘通道建设中,面临着施工净高低,周边环境复杂,需要保证上部结构安全等工程难题。MJS工法较传统的旋喷工法相比,有着施工扰动小,土压力稳定,施工效果可靠等优点,同时可以进行垂直,倾斜和水平施工,可以应用的领域也很广泛。以上海某轻轨车站换乘通道建设为例,详细介绍了MJS工法在复杂条件下的应用,探讨了MJS工法的施工参数,同时采取了一系列保护措施保证施工对桩基等结构无损坏。现场施工以及监测数据都表明MJS比传统工法具有更强的优越性,能够进行地基和支护结构加固,并有效地保护了周边的重要建筑物,值得类似重要工程借鉴和应用。

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长兴岛盾构工作井超深基坑施工风险评估

马睿

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 140-147.

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以上海青草沙原水过江管工程的长兴岛超深基坑为背景,在深入研究工程特点、建设要求、工程地质情况及周边环境的基础上,对本工程项目超深基坑施工过程中的主要风险点进行辨识与分析,并给予风险等级评定,最终结合风险发生机理提出风险控制措施及相应的结论和建议。实际施工和管理过程中,风险管理的理论与方法同具有丰富工程经验的专家意见进行有机结合,并督促施工方将风险控制措施一一落到实处,为青草沙原水过江管工程的隧道施工与后期运营奠定了坚实的基础。其中相关经验可为今后上海长江边类似超深基坑工程施工提供有意义的参考。

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水压致裂法地应力测量的数值模拟

曹金凤,孔亮,王旭春

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 148-153.

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由于测量深度深及其他突出优点,水压致裂法在地应力测量中已在国内外得到了广泛使用。基于大型通用有限元软件平台 Abaqus,建立了二维应力-损伤演化模型,对不同水压及初始裂隙下的多工况进行数值模拟试验,并与理论解进行比较以验证数值模拟结果的可靠性。分析结果表明:数值模拟试验的裂纹开展方位、致裂压力最小值与理论解吻合;初始裂隙的存在将影响致裂最小水压力值和裂纹扩展方向及模式,其结果可对原位地应力测试和水压致裂工程设计提供借鉴和指导。

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地铁深基坑采用可回收锚索支护方案优化设计

李兆平.黄明利 ,王建,李文涛

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 154-160.

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由于可回收式锚索能够回收重复利用,不但解决了普通锚索支护造成的地下建筑垃圾问题,而且不影响邻近地下空间的开发利用,在今后的城市建设中将会有着广阔的应用前景。深圳地铁3号线停车场基坑采用了钻孔桩和可回收锚索联合支护形式。本文以该工程为背景,采用FLAC3D三维数值模拟软件,对可回收锚索的不同的回收方案进行了模拟,并讨论了锚索回收对基坑稳定性的影响。在此基础上,提出了锚索回收的优化方案,数值模拟计算结果表明:采用优化的锚索回收方案能够满足基坑安全要求。本工程采用了优化的回收方案进行了锚索回收,施工期间基坑围护桩变形监测结果表明:基坑围护桩变形在设计允许的范围内,施工实践证明了本文提出的锚索优化回收方案是合理可行的。

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大直径土压平衡盾构掘进引起的地表沉降分析

纪梅,谢雄耀

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 161-166.

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为研究大直径土压平衡盾构掘进对地表沉降的影响,以迎宾三路隧道新建工程为背景,基于ANSYS与FLAC3D软件,建立了大直径土压平衡盾构穿越地层的三维模型。数值模拟结果表明,大直径土压平衡盾构施工会引起较明显的地表位移;数值模拟结果与经验公式及实测数据相吻合,证明了该数值模拟结果的可靠性以及等代层在本模型中的适用性;土仓压力取值过大或者过小会破坏土体极限平衡,造成过大的地表位移;当土仓压力在适当的范围内取值时,其大小变化对地表沉降基本无影响。

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土岩组合地层暗挖地铁车站参数优化研究

丛宇,王在泉,张黎明,贤彬,石磊

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 167-171.

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青岛地铁车站均为土、岩组合地层,车站大部分在风化程度不同的岩层中,因此研究土岩组合地层中暗挖法车站的合理埋深及结构参数有一定意义。以青岛地铁五四广场站为例,采用数值模拟方法,利用有限元软件Abaqus, 结合强度折减法和结构安全系数方法,探讨暗挖车站稳定性的影响因素。通过对车站埋深、衬砌强度及应力释放率正交设计优化模拟,得出埋深影响车站围岩结构的稳定性最大,其次是衬砌强度和应力释放率。通过分析,对结构及施工参数进行了优化,优化方案的车站围岩安全系数为1.69,结构安全系数有足够的余度。

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地铁隧道通风系统节能研究

王峰,雷波

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 172-176.

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地铁隧道通风系统普遍采用远期最不利工况选型运营对能源的浪费较大,为研究相应节能措施及节能效果,通过分析不同时期客流量、列车运行模式和土壤蓄热等变化因素的影响,采用地铁环境模拟软件对不同运营时期、多种风量工况下地铁热环境进行逐时模拟。结果表明,地铁隧道内全日最高气温出现在晚高峰时刻;初期、近期关闭轨道排热风井隧道内气温满足规范要求,大量节省能耗;远期推荐排热风量选取40 m³/s;远期活塞井主要表现为引进新风。

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公路隧道通风计算中车密度系数的取值方法研究

张翛, 赵队家,刘少文,申俊敏

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 177-181.

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隧道通风需风量确定是公路隧道通风中的关键技术问题。对《公路隧道通风照明设计规范 JTJ 026.1—1999》中的需风量计算进行了讨论,从交通工程的基本理论角度分析了车密度系数概念的不合理性和取值的不科学性。分析表明:单位时间内交通量是唯一决定需风量的变量,《规范》引入车密度系数是表象,其本质作用是修正设计交通量。因此,研究车密度系数的取值的本质是研究如何修正不同工况下交通量,也即研究不同速度下的交通量的取值。在分析交通流中流量—密度—速度关系的基础上,提出了一种基于交通流基本图模型的改进的隧道通风计算中车密度系数的取值办法,并以Greenshields线性速度—密度模型为例说明了在实际需风量计算中如何合理正确计算车密度系数。

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复合土钉墙支护效果数值模拟

刘日成,张芹,王育奎,公铭

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 182-189.

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以济南市西客站基坑工程为依托背景,选取具有代表性的2-2支护剖面和2-2加强段支护剖面进行分析,在修正剑桥模型的基础上,利用摩尔库伦准则,通过FLAC^3D有限差分软件对简单土钉墙和复合土钉墙(CSNW)进行数值模拟。其中,物理参数的选取、监测点的布置、最大不平衡力的精度、初始条件、边界条件的确定等均满足计算精度的要求。通过两种支护形式计算结果的对比分析,验证了复合土钉墙在控制边坡水平位移方面较简单土钉墙具有一定的优越性,分析了土钉和锚索的受力机理,预测了潜在滑移面的大致位置;结合基坑变形曲线,预测了可能发生滑坡的位置,提出了防治建议。

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潘家沟泥石流灾害特征及其综合治理

刘大才,彭涛

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 190-197.

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对四川省青川县潘家沟泥石流形成条件、发育机制及特征进行了研究。从地形地貌、地质环境、物源、降水等方面较全面地分析了潘家沟泥石流形成的条件,查明了泥石流形成的关键因素。通过定性分析和流量、流速及一次冲出固体量等参数的定量计算分析,较细致地研究了泥石流的各项特征,得出泥石流是由暴雨诱发的中频中等规模的泥石流。进一步分析了泥石流的危害特征,治理的必要性和紧迫性。针对危害特征,对泥石流采取了以拦挡工程为主、辅以排导槽、防护堤及生物措施的综合治理方案。工程实施后, 收到良好的社会、经济效益,保护了当地群众的生命财产安全。

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白鹤滩水电站边坡结构面强度及稳定性分析

朱永生,朱焕春,石安池,孟国涛

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 198-204.

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结构面变形及其破坏特征是岩体岩石力学研究的基本问题之一,针对白鹤滩水电站边坡工程,本文利用数值方法,研究了影响控制性结构面强度的一般性因素,确定了控制性结构面强度上限值;基于反演手段,获取了控制性结构面综合强度指标,并由此建立河谷演化模型再现河谷地应力场,根据结构面地应力赋存环境为选择合理的结构面本构模型奠定理论依据。在上述基础性研究前提下,利用平面数值计算手段分析了左岸边坡稳定性特征,并对平面计算结果进行了合理性评价;最后,基于岸坡改造、破坏过程中结构面性状弱化这一前提假设,利用强度折减法揭示了左岸边坡变形、破坏方式。解决了工程问题,并得到有关的方法应用认识。

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地震动特征对岩体边坡动力响应的影响

刘贵应,梁庆国,韩文峰

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 205-211.

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岩体边坡在地震动荷载作用下的变形破坏过程受岩体介质和结构特征、赋存环境和动荷载特征的控制,是这三类因素共同作用的结果。结合松动岩体和强震极震区地震动的研究成果,应用数值分析的方法研究了在不同地震动峰值、频率和加载方向情况下,岩体边坡的动力响应。结果表明,岩体中的动力响应随动荷载的峰值的增加和频率的降低而显著增大,双向加载的动力响应远大于单向加载;岩体动力响应表现出极大的不均匀性;分析了其机理和数值模拟研究的局限性,提出物理模拟和现场调研资料的积累和定量化研究是解决岩体地震动力破坏问题的关键。

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岩质边坡在地震荷载作用下的动力响应分析

李书兵,苏骏,毕辉

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 212-216.

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在动力有限元理论的基础上,运用ANSYS软件对石家庄至武汉铁路客运专线岩质边坡进行地震荷载作用下的动力响应分析。获得了位移、加速度和锚杆(索)轴向力放大系数及其变化规律,结果表明:边坡对地震加速度存在放大作用,坡顶水平向峰值加速度为5.13 m·s^-2,约为输入地震峰值加速度的1.6倍,锚杆(索)框架梁支护能有效地提高岩质边坡的动力稳定性,具有良好的抗震效果。研究结果对岩质边坡的抗震设计具有一定的借鉴意义。

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基于强度折减法的深基坑周边环境安全性评价

杨华伟,李亮,赵炼恒

地下空间与工程学报. 2012, 8(1): 217-222.

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城市深基坑工程周边环境变形要求非常严格。因基坑开挖引起的土层扰动,可能会造成建筑物及地下管线破坏,甚至引起基坑失稳。为解决其安全性评价这一难题,吸收强度折减法的优点,提出了基于强度折减技术的深基坑周边环境安全系数的计算方法。以深基坑支护结构水平位移值达到设计控制值作为周边环境破坏的临界判据,通过不断搜索折减系数F,将岩土体材料的力学参数按F值折减代入计算模型中,达到临界条件的折减系数即为安全系数F_s。工程实例分析表明,该方法可以客观、有效地评判深基坑施工中周边环境的安全裕度,为城市深基坑施工顺利进行提供参考。

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