地下空间与工程学报

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叶均华, 黄育, 郭志昆, 范鹏贤, 陈万祥

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 223-230.

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地下洞室开挖和支护过程的应力和应变状态对隧道工程安全性评估至关重要。文章采用LS-DYNA软件的动力松弛法确定围岩和结构的初始应力和应变状态,然后对开挖、喷锚支护和衬砌支护过程进行数值模拟,分析了围岩Von-Mises应力、塑性应变、最大主应变和位移变化情况。分析表明:开挖和支护方案对围岩应力和应变状态影响较大。大跨度地下工程在开挖和支护过程中出现的塑性变形主要局限于锚杆能够达到的区域,说明喷锚支护设计方案合理;另外,在围岩中会出现一定规模的拉伸应变,主要区域集中在围岩直墙和底板的交界处,但喷射混凝土和衬砌上没有塑性应变发生,拉伸应变的数值也很小;锚杆上的轴力远小于锚杆能承受的最大拉伸轴力,开挖和支护过程结束后整个结构系统均是安全的。

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大坪山深埋公路隧道地应力场分布规律探讨

尤哲敏, 陈建平, 李永松, 徐方

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 231-235.

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针对大坪山隧道埋深大、断层带穿越、围岩局部较破碎、整体稳定性差等特点,采用三维有限元法反演隧址区初始地应力场并建立三维地质模型,模拟在自重、水平方向挤压和剪切等4种工况下的构造应力场;用最小二乘法求解回归系数及实测点的计算值,与实测值应力分量对比,给出隧道洞轴线主应力等值线图,探讨隧址区初始地应力场的分布规律及影响因素,结果表明:地应力测试方法、回归公式的相关性和模型的精度、地形和地质构造、边界条件的施加方式及测点岩体质量等均会影响地应力场的反演结果。

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后注浆超长灌注桩竖向承载特性载荷试验研究

王忠福, 刘汉东, 何思明, 黄志全

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 236-240.

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现场载荷试验是确定单桩竖向承载力常用方法之一,基于现场试桩静载试验和桩身轴力测试试验,分析了后注浆超长灌注桩的竖向极限承载力性状、桩身轴力传递特性及桩侧阻力,桩端阻力发挥特性。研究结果表明:在竖向荷载作用下,桩身轴力随着深度的增加而增量减小,且随荷载的增加而逐渐增大;超长灌注桩表现出摩擦桩特性,荷载-沉降曲线没有明显破坏点,其竖向荷载主要靠侧摩阻力进行传递;桩侧阻力和桩端阻力非同步发挥并且相互影响。根据实测数据对计算单桩承载力的侧摩阻力和桩端阻力的系数进行修正,修正后为类似桩基础工程设计提供技术参考。

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邻近地铁基坑开挖影响有限元参数化分析

许杰, 顾国荣, 杨石飞

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 241-247.

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基于大型有限元平台ABAQUS和常见基坑开挖数值模拟方法,借助脚本语言Python对ABAQUS前后处理模块进行二次开发。针对不同断面形式的地铁隧道,如单圆、双圆或矩形断面,开发了邻近地铁深基坑开挖影响有限元参数化分析功能,并形成使用便捷的界面程序(GUI)。该程序能够通过控制参数自动创建几何模型、划分网格、定义荷载工况并自动获取隧道关键变形结果,从而简化基坑开挖环境影响分析流程,弥补ABAQUS在岩土工程领域专业化功能的不足,适用于工程技术人员快速评估地铁周边基坑和地铁隧道结构的安全性。

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基于爆破振速的隧道围岩力学参数反演

邓涛, 李先章, 黄明, 吴向东, 臧延伟

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 248-253.

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采用FIAC3D为正演工具对山岭隧道爆破开挖产生的边墙振速进行数值模拟,结合正交设计和均匀设计试验得到训练样本和测试样本,建立反映围岩参数与振速非线性关系的BP神经网络模型,并基于隧道现场实测爆破振速反演得到围岩的弹性模量和泊松比等参数。结合反演得到的围岩力学参数,建立隧道地质计算模型,对爆破振动条件下围岩的稳定性分析进行数值计算,结果表明,采用数值方法计算得到的爆破振速理论值与现场实测结果吻合较好,说明基于爆破振速的围岩参数反演方法是合理可行的。

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岩溶区桩基稳定性影响参数敏感性分析

孙映霞, 张智浩, 张慧乐

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 254-260.

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由于影响岩溶区桩基稳定性的因素很多,不同的参数分布等条件都会对岩溶区的稳定性产生重要的影响,以大连经济技术开发区海上体育休闲广场为依托,选取了岩溶区典型的力学模型来分析不同影响参数对岩溶区桩基工程稳定性的影响。首先采用量纲分析的方法从众多影响因素中提取关键无量纲量,通过对关键无量纲量的改变,使用数值模拟的方法提取适当判别溶洞稳定性指标的变化规律,从而得出各关键参数对溶洞稳定性的影响程度。运用灰关联分析方法对影响岩溶区稳定性的各因素进行敏感性分析,得到各影响因素的关联次序,从而确定各影响因素的主次关系,为岩溶区稳定性评价和岩溶区桩基工程的勘察、设计及施工提供可靠的理论依据。

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地下水环境氯离子时空变异性模拟研究

宋莹, 张征, 张会兴, 王举位

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 261-265.

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地下水所在的多孔介质空隙几何条件复杂多变,水文地质参数往往呈空间随机分布,致使地下水水流系统中参数具有时间和空间上的变异性和不确定性。本文着重阐述浅层地下水环境评价中的时空变异性,通过实验模拟浅层地下水非均质运移环境,利用时空地质统计学计算了区域化变量氯离子的时空变异函数,构建了乘积—和时空理论模型,并对时空估计插值方法的应用作了进一步探讨。结果表明, 从时间和空间上的变程可以得出浅层地下水水质指标的演变在3.9 h左右,空间上为0.5 m左右;时间边界上的变异性相对空间边界上的要好一些;时空变异性能更精确地反映和估计环境变量在时间和空间的分布,对浅层地下水污染物的迁移运转及预测研究具有重要的现实意义。

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盾构法隧道地表变形影响因素多尺度数值模拟

沈鋩杰, 张子新, 蒋华钦

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 266-273.

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采用三维非线性有限元数值方法,对上海典型地层中盾构推进过程进行了精细模拟,研究了多几何尺度下盾构外径、隧道埋深及土层力学性质等非施工因素对地表变形的影响。计算结果表明,盾构机外径的尺度效应和隧道埋深对地表变形影响显著;不同尺度下修正剑桥模型中与土性有关的对数硬化模量λ及泊松比μ与地表变形正相关,而临界状态有效应力比M与变形之间的关系不是单调增加或减小的关系。研究成果为软土地区盾构隧道多几何尺度的模型试验和设计施工参数的选取提供了依据。

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砂卵石地层基坑开挖土体本构模型辨识研究

李建伟, 陈沅江, 杜金龙

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 274-279.

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随着基坑工程分布的广泛性,施工过程中会遇到各种复杂的地质条件,其中砂卵石就是一种广泛分布的特殊地层。为了解砂卵石地层中基坑开挖的变形特征,探究砂卵石土体的本构模型,该文首先详细介绍了Harding-Soil模型的理论基础,然后采用均匀设计(UD)与有限元(FEM)计算相结合的方法对本构模型的未知参数进行辨识,均匀设计可以减少计算量并保证试验方案的科学性、准确性,最后结合长沙地区某在建砂卵石地铁深基坑工程进行实例验证Harding-Soil模型描述砂卵石地层开挖行为的适用性。有限元计算结果表明Harding-Soil模型能较准确的描述砂卵石基坑的变形特征,且利用均匀设计(UD)与有限元(FEM)计算相结合的方法对本构模型的未知参数进行辨识是可行的。

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多层次地下建构筑物三维数据模型与应用

郭鹏, 王超, 夏吉祥, 孙晓洪, 刘百桥

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 280-284.

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地下建构筑物数据组织是目前地下空间信息化管理的难点,通过分析地下建构筑物的对象类型和应用特征,提出了多细节层次的地下建构筑物多细节层次三维模型。模型从地下建构筑物语义和几何层次两方面出发,尽量精细刻画地下建构筑物细节层次、满足地下建构筑物的三维特征与语义需求,利用一个实例证明该模型可以从微观、中观和宏观三个不同尺度服务于地下建构筑物可视化表达与分析,为实现地下建构筑物信息全面的三维管理提供了理论依据。

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饱和黄土应力-应变特性及K-G模型适用性研究

赵丽娅, 崔彦平, 刘保健

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 285-289.

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对饱和重塑黄土进行了各向等压及等P应力路径试验,分析可知应力应变关系具有非线性,且不符合双曲线型。分别确定了成都科大修正K-G模型及考虑剪胀和应变软化的K-G模型的模量参数并进行了预测值与实测值的比较,结果显示,成都科大修正K-G模型能较好的预测等压固结试验的体积改变量,但不能完全反映软化和应力路径的影响,其仅在低应力比时是适用的;考虑应变软化的K-G模型能很好的反映饱和重塑黄土软化的特性。在预测体应变与剪应变时,在低应力水平时吻合度较高,在高应力水平时不能准确的反映剪胀的影响,更完善的K-G模型修正方法有待提出。

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渗析法确定土水特征曲线的试验研究

沈梦芬, 谭晓慧, 李丹, 侯晓亮, 胡娜

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 290-294.

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土水特征曲线(SWCC)描述的是土体基质吸力与含水率之间的关系,它对于非饱和土的研究具有重要意义。在测定SWCC的各种方法中,渗析法的试验过程较简单、安全且可靠。本文以合肥地区非饱和膨胀土为研究对象,详细介绍了渗析法获得SWCC的试验过程和技术要领,并采用水浴恒温振荡器代替磁力搅拌器改进了渗析试验。结果表明:采用水浴恒温振荡器进行渗析试验是合理可行的,其优点是一次可以进行相同环境条件下多个浓度的渗析试验;使用水浴恒温振荡器对合肥地区膨胀土进行渗析试验时,其渗析平衡时间约为8天。在此基础上,采用Fredlund-Xing模型的3种型式对渗析试验结果进行了曲线拟合,得到了试验土体的SWCC及其拟合参数,可知模型3种型式的区别主要在高吸力部分。

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土体干湿循环过程中的体积变形特性研究

陈亮, 卢亮

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 295-301.

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本文通过室内试验,研究了干湿循环过程中,土体沿不同方向失水导致裂隙沿不同方向开展时,土体应变的变形的特征。采用高精度卡尺直接量测的方法测量了膨胀土膨胀收缩后的应变变化,获得了膨胀土膨胀收缩过程中的应变曲线,试验结果表明:在干湿循环三次后土体的裂隙开始大幅的开展,但强度不会明显降低,此时土体可以看成是由强度和体积均较大的骨架颗粒组成,土体体积的增大即为团聚体间空隙增大的结果,土体在宏观上仍为强度和体积均较大的骨架结构,从而解释为何土体经多次干湿循环后裂隙不断开展但强度趋于稳定。在干湿循环过程中,无论土样沿轴向或径向失水,土样的轴向裂隙一直有较大程度的开展,而在干湿循环三次以后,土样的径向裂隙才开始大幅开展。

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砂岩动静态拉伸力学性能试验与对比分析

平琦

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 302-308.

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通过对皖北矿区3个煤矿砂岩岩样加工成厚径比为0.5的圆盘试件,利用变截面分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,采用不同加载冲击气压驱动撞击杆高速运动,对圆盘试件实施不同加载速率下的动态劈裂拉伸试验,得到了3种砂岩试件的动态拉伸应力和应变率等力学参数,并与静态劈裂拉伸试验结果进行对比,分析了砂岩圆盘试件动静态劈裂破坏形态、动态拉伸应力与加载速率相关性规律;得到了试验冲击气压范围内砂岩动态拉伸应力强度与平均应变率之间近似为乘幂函数关系,比其静态拉伸应力强度提高2～3倍。对砂岩动静态拉伸力学性能研究做了一些有益的探索。

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山地城市边坡景观设计模式探讨

王刃, 张永兴

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 309-313.

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山地城市建设中所产生的边坡因其位置的特殊性,在进行治理及景观设计时,都应当与一般的公路边坡区别对待。从用地紧张、建筑风格和景观设计中的视觉原理三个方面讨论了山地城市中边坡景观治理的特殊性,并以典型的山地城市重庆市区内的一些边坡景观为例进行了分析,提出山地城市边坡的景观治理模式:适当采用景观硬性治理,根据行人和车辆的不同视差视野综合分析确定构图单元,以及结合山地城市的建筑风格注重边坡景观的立面效果。

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平板法研究层布式混杂纤维混凝土早期抗裂性能

范玉玉, 马芹永

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 314-320.

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试验通过平板约束试验研究粉煤灰混凝土、聚丙烯纤维混凝土、层布式钢纤维混凝土、层布式混杂纤维混凝土的早期抗裂性能,结果表明:聚丙烯纤维混凝土的最大裂缝宽度比粉煤灰混凝土减小了40%,裂缝总长度减小了25.55%,裂缝降低系数为56.56%,抗裂等级达到二级;层布式钢纤维混凝土的最大裂缝宽度比粉煤灰混凝土减小了26.7%,裂缝总长度减小了26.5%,裂缝降低系数为43.24%,抗裂等级达到三级;层布式混杂纤维混凝土的最大裂缝宽度比粉煤灰混凝土减小了67.69%,裂缝总长度减小了78.26%,裂缝降低系数为93.07%,抗裂等级达到一级。层布式混杂纤维混凝土的抗裂效果最好。

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寒区隧道环向排水管的条带保温及温度场分析

吕康成, 马超超, 吉哲, 许鹏

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 321-325.

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排水管过早地冻结与过晚地解冻是引起寒区隧道冻害的主要原因。针对冻结期和消融期隧道衬砌壁后围岩温度的变化特点,提出了一种条带状保温隧道环向排水体系:(1)隧道环向排水管自上而下直通隧道的中央排水管,隧道纵向排水管径三通向环向排水管汇水;(2)间隔地对环向排水管进行局部保温,在衬砌壁后采用条带状保温层,在路面之下采用带有保温层的排水管;(3)条带状保温层有两层防水板密封夹裹,其中一层防水板与隧道的防水板形成一个整体。衬砌围岩温度场有限元模拟分析表明:由于有、无保温层的环向排水管相间布置,两类排水管的冻融状态存在时差,该时差有利于解决衬砌后在冻结期和消融期的排水不畅问题。

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基于弹塑性模型的巷道锚注支护结构控制设计

刘福胜, 王连国, 孙雷, 董刚刚

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 326-331.

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新奥法理论、联合支护理论、围岩松动圈理论等软岩工程支护理论在工程实践中得到普遍应用,取得了显著效果。但是在应用过程中,巷道遭受破坏的现象时有发生,对变形破坏机理的认识还不够深入。本文基于理想弹塑性巷道锚注支护模型,系统研究了锚杆支护力P₀、锚注区半径R₁、锚注塑性区半径R_m等参数之间的关系,提出了锚注支护结构的设计步骤,并结合算例验证了该方法的实用性和科学性。结果表明,锚杆支护力P₀对锚注区半径R₁与锚注塑性区半径R_m比例关系影响不大,锚注区的塑性区变化只取决于注浆材料和围岩性质。本文的研究成果可为锚注支护结构定量设计和施工提供依据。

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溪洛渡电站泄洪洞闸室支护设计与稳定性分析

刘强, 夏勇, 杨敬, 章青

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 332-337.

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溪洛渡水电站泄洪洞采用有压接无压洞内龙落尾的型式,有压段末端设工作闸门室。为了论证泄洪洞工作闸门室开挖支护方式的可行性和合理性,本文根据地形地质条件和结构布置特点,采用三维非线性有限元法建立了相应的计算模型,对泄洪洞工作闸门室从施工开挖到支护进行了全过程仿真,对围岩变形特征、应力状态以及塑性区分布等进行计算分析,确定了围岩稳定支护参数。通过施工过程的监测资料与计算结果的对比分析,印证了应力、变形及塑性区分布的特点,说明设计方案是合理的。

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AHP-TOPSIS法在地铁车站方案选择中的应用

陈婷婷, 宋永发

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 338-344.

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利用层次分析(AHP)法和TOPSIS法相结合的方法,建立地铁车站方案比选和排序的数学模型,确定大连地铁胜利广场车站的施工方案。采用专家调查确定相关影响因素,通过AHP法计算各指标的权重,并进行层次总排序,再用改进的TOPSIS法进行评价指标值的规范化和排序计算,最终确定现场施工方案。通过采用AHP法和TOPSIS法相结合的方法,避免了TOPSIS法在多因素分析中的繁琐运算,同时在一定程度上克服了AHP计算结果的主观性,使实际地铁车站方案的选择更加科学和合理。

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地铁施工实时动态监控研究

陈伟珂, 龙昭琴, 李金玲

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 345-352.

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本文从地铁施工灾害风险源入手,对地铁施工事故数据进行分析。采用多维关联规则数据挖掘方法甄选出关键警兆指标;EPC编码标签和监控看板对关键警兆指标信息进行标识;RFID射频识别技术实现信息的自动识别和远程监控,并根据地铁施工现场调研形成了监控看板。以期达到地铁施工现场各类分散风险信息的准确采集、实时监控和动态跟踪,为建立地铁施工灾害预警监控系统奠定基础,为发生施工灾害时启动预案和确定实施强度提供决策支持。

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双线盾构施工对邻近框架建筑物影响的研究

魏纲, 魏新江

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 353-357.

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采用三维MIDAS/GTS软件,考虑建筑物-土体-隧道共同作用,模拟了双线盾构垂直穿越独立基础的框架结构建筑物的工况。分析结果表明:在左线隧道已穿越建筑物的工况下,随着右线盾构机穿越建筑物的前后,建筑物左右两侧沉降差逐渐减小,最后右线沉降稍大于左线;沿隧道掘进方向的建筑物基础顶面产生不均匀沉降,先逐渐增大,随后逐渐减小并趋向于零;建筑物的最大第一主应力P₁超出标准值,可能引起一部分建筑结构开裂;随着建筑物中轴线到两条隧道中轴线的水平距离L的增大,建筑物呈现向隧道一侧倾倒的趋势,框架最大第一主应力和最大剪应变总体上呈减小趋势,柱间差异沉降则变化不大。

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深基坑施工对紧邻地铁区间隧道结构影响分析

李宇升, 喻卫华

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 358-364.

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随着城市地铁建设步伐的加快和高层建筑大量涌现,城市高层建筑施工中进行基坑开挖必然引起周围地层移动,从而造成临近地铁隧道纵向不均匀沉降,最终对地铁正常运营产生一定影响。本文结合广州地区的一个实际基坑工程,人工挖孔桩施工对紧邻地铁区间隧道的影响、深基坑施工对紧邻地铁区间隧道的影响、水位下降对区间隧道二衬结构受力和变形的影响三个方面进行了分析。研究结果表明在现有的设计方案下,基坑施工不会对地铁隧道的结构安全和地铁的正常运营造成影响。研究成果为基坑的设计、施工及地铁的正常使用提供了依据。

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厚硬岩层盾构隧道施工对地下管线影响分析

王洪德, 崔铁军

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 365-370.

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地铁盾构施工可能造成地下埋藏管线变形损坏。为预测盾构隧道施工穿过厚硬岩层时对地下埋藏管线的影响,以大连地铁201标段某区间隧道横穿马兰河床段为研究对象,对盾构施工引起地下埋藏管线影响状况进行研究。首先,基于FLAC^3D数值仿真,构建了坚硬岩层盾构施工隧道及其支护结构数值模型;然后,应用有限差分数方法对盾构施工地表沉降规律及其对地下管线随掘进过程的变形方式和程度进行分析,进而找出地下埋藏管线变形规律。研究结果表明,两组管线监测点的变形规律趋于一致,即50 m长的盾构开挖施工过程仿真中,均出现了稳定期、临界点和变形期;地下排水管线在X、Y、Z三向监测点均有变形产生,较严重变形出现在管线与地表垂直方向。本研究为掌握盾构施工对地下管线影响、提高施工安全可靠性,具有重要指导作用。

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列车荷载下新地铁隧道开挖对周边管线的影响

于咏妍, 高永涛, 吴顺川

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 371-376.

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利用FLAC3D有限元模拟软件,模拟在既有地铁荷载下进行北京直径线开挖。结合实测结果,研究了隧道周边管线的位移、应力及地表沉降。结合相关管线安全性评价标准,对地下管线的安全性进行分析预测。结果表明,管线水平及倾斜变形均在标准控制范围内。利用地表沉降预测管线安全性时,发现地表沉降最大值、地表最大斜率、地表损失系数及地层移动坡角值均小于控制值。但管线的部分区域最大主拉应力集中于1.6~1.72 MPa范围内,略大于混凝土抗拉强度1.43 MPa。为了保证管线的正常使用,需对管线周围土体进行加固。

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单管双线大直径地铁盾构隧道施工与监测

周松, 荣建, 陈立生, 王洪新

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 377-384.

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上海市轨道交通16号线工程在国内首次采用单管双线地铁隧道,本文以其为工程背景,给出了单管双线隧道的施工控制标准,针对此标准制定了长距离高精度单管双线地铁盾构施工控制技术措施;针对盾构穿越一系列重要管线的风险点,开发了一套非开挖自动水平测斜监测技术,具有及时、灵敏、准确的特点,为穿越成功提供了有力的数据保证;针对东区隧道始发井空间不足的问题,进行了盾构车架转换,采取有效措施规避了切口失稳和泵壳爆裂的风险;对单管双线隧道特有的口型构件同步施工及预制中间隔墙的施工进行了阐述。在采取了上述措施后,隧道施工取得了成功。

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软岩小净距隧道中夹岩柱分区及加固方法研究

刘芸, 周玉兵

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 385-391.

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中夹岩柱是软岩小净距隧道围岩稳定控制的关键部位。结合具体工程,提出对中夹岩柱进行区域划分,针对软弱围岩,采用二维有限元计算方法,对中夹岩柱预应力锚杆及注浆加固、中岩墙预应力锚杆加固和中夹岩柱不同加固组合方式进行了研究。数值计算结果表明:在中夹岩柱各区加固中,中岩墙加固是最重要的,对其进行加固,可以减小隧道变形,提高围岩稳定性,改善支护结构的力学状态;各种加固方法对于不同级别的围岩其加固效果不同,在软弱围岩中,注浆加固比对拉锚杆或预应力锚杆效果更显著;加固参数应根据围岩级别、净距大小、中夹岩柱加固组合方式等综合确定,围岩越差,净距越小,则注浆参数应提高越大。

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引汉济渭工程秦岭区深埋隧洞地应力场研究

赵宪民, 李永松, 周春华, 尹健民

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 392-397.

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为了研究引汉济渭工程中秦岭深埋隧洞地应力分布规律,以便为隧洞设计及施工提供依据,在重要工程部位进行了三维水压致裂法的地应力测试工作。测试结果表明:测试部位最大水平主应力为19.5～31.4 MPa,大于自重应力,说明地区是以水平应力场为主导;最大水平主应力方向集中为NW～EW向。结合实测结果及隧洞围岩力学参数可知,工程测试区域隧洞洞身段属于高～极高应力区。最后,从地应力的角度讨论了隧洞轴线的选择,并采用常用的Russenes判别法和Turchaninov判别法对洞室围岩进行了施工期岩爆预测分析。

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爆破施工下小净距隧道围岩稳定性分析

宋天宇, 王述红, 万明富, 梁燕, 饶文杰

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 398-404.

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针对辽宁地区某公路隧道的地质情况和施工条件,重点讨论了小净距隧道爆破过程对施工中围岩应力、位移和间距的影响。提出采用有限元法研究小净距隧道爆破施工过程中每步开挖围岩的应力应变状况,以此优化设计方案。爆破荷载以均布压力荷载的形式垂直于洞壁方向作用在隧道洞壁上。结合本隧道台阶法开挖过程提取8个关键点应力应变值。模拟结果显示,开挖前期拱腰受力明显,此后边墙底部应力增长迅速,两洞的内侧边墙应力都普遍大于外侧边墙应力,而应变矢量和最大处主要集中在洞顶。中岩柱左侧的应力应变始终大于右侧说明开挖过程对先行洞侧的中岩柱扰动影响最大,同时左洞中台阶开挖完毕后中岩柱两侧位移差逐渐增大说明中岩柱有膨胀破环的趋势。

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基于子集模拟的边坡可靠度分析方法研究

曹子君, 王宇, 区兆驹

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 405-409.

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边坡稳定受到诸多不确定性因素的影响,比如土体性质的空间变异性以及地层情况的不确定性。这些不确定性因素的影响可以通过蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation, MCS)进行定量地分析。MCS概念简单并具有广泛的适用性。但是,在小概率失效区域内,MCS计算效率很低,需要庞大的随机样本量来保证一定的计算精度。本文提出了一种实用的边坡可靠度分析方法。通过采用一种高级的MCS方法(Subset Simulation, 子集模拟)来提高小概率区域内的计算效率以及计算精度,并以EXCEL的表单环境为平台,联合使用Visual Basic Application(VBA)编写计算程序。在该程序中,子集模拟、边坡稳定的确定性分析和不确定性分析分别由三个相对独立的计算模块实现。最后,本文以James Bay 土坝为例,简明地说明了所提出方法的有效性,并探索了临界滑动面的不确定性对边坡可靠度分析的影响。

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洞桩法隧道边桩参数对变形规律的影响研究

瞿万波, 刘新荣

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 410-414.

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洞桩法地铁站隧道中边桩的横向变形是重要的力学效应之一。采用模型试验和数值模拟方法,分析了边桩的直径、间距、桩底埋置深度等参数对桩身横向变形规律的影响。研究结果表明:增大桩径和减小桩间距都能有效减小桩身横向位移,而桩底埋置深度加深对桩身横向位移影响不显著,其取值主要应考虑边桩的整体稳定性和竖向承载能力;在相同控制位移要求下,增大桩径对最大横向位移的控制效果优于减小间距对位移的控制效果。

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苏南软土地区地铁车站深基坑变形特性研究

成峰, 张远芳, 万永祥

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 415-419.

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由于目前苏南地区的南京、苏州、无锡都在大规模建设地铁项目,且常州地铁也已立项,所以苏南地区地铁项目建设将会持续很长一段时间。为了给该地区地铁项目的设计及施工提供一些借鉴,收集了现有相关文献资料的数据,通过对该地区多个地铁深基坑实测数据分析,应用经验统计法得出开挖深度为10～20 m左右的围护结构为地下连续墙或咬合桩的地铁深基坑的变形规律。提出了最大侧移位置为(0.57 h～1.13 h),基本在开挖面附近、最大沉降值在(0.62‰ h～3.17‰ h)范围内、最大侧移值与最大沉降值基本成线性关系。并与上海地区经验统计数据比较后发现苏南地区相关数据得出的规律与上海地区具有相似性,但存在一定的差异。这些结论可为今后苏南地区的地铁深基坑的设计与施工提供参考。

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五一水库联合进水口高边坡抗滑稳定分析

文军, 龚建新, 廖建忠

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 420-426.

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为调查分析五一水库联合进水口边坡的整体稳定性与局部稳定性,首先根据进水口边坡的地形地貌特征、地层岩性等,对进水口边坡的稳定性进行定性分析评价,并确定其可能的失稳模式,其次根据进水口边坡岩体产状与边坡产状的关系以及可能的失稳模式等特点,将进水口边坡分为正面坡、左侧坡、右侧坡三个子区。并在三个子区选取具代表性的剖面,采用二维极限平衡方法,对进水口边坡各工况条件下不同滑移模式的稳定状况进行定量分析计算。计算结果显示:除进水口正面坡在施工期整体滑动(由坡顶至坡脚剪出)滑移模式的安全系数较小、有发生浅层滑动失稳的可能外,其它各边坡计算剖面各工况下的安全系数均满足规范要求。由于边坡在水库蓄水后大部分位于库水位以下,在水的作用下岩土体软化,其局部部位存在发生浅层滑塌失稳可能,建议加强施工、蓄水和运行期间边坡的变形观测,并采取相应的支护措施。

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色多沟泥石流综合评价及防治措施研究

李章树, 郭毅

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 427-432.

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色多沟位于龙门山地震影响带上,由茂县经较场坝至漳腊岷江干流沿线地震活动频繁且强烈。特别是5.12汶川特大地震触发了大面积、数量众多的崩塌、滑坡,具备了再次暴发泥石流的条件,通过野外勘查和高分辨率遥感影像资料,从地形地貌、地层岩性、地质构造、气候和地震等方面较全面地分析了色多沟泥石流的形成条件,获得了研究区泥石流的基础数据,并对不同暴雨频率下的泥石流的流量和单次暴发量进行了计算和预测,得出色多沟泥石流属于中等规模的高山区沟谷型泥石流,提出了治理的必要性和紧迫性,最后根据沟谷的特点和危害特征,采取了以栏档工程为主、辅以排导及生物措施的治理方案,坚持生态、社会和经济效益的兼顾和统一,实现泥石流长期治理目标。

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基于联系数的地铁隧道施工塌方风险评价研究

游鹏飞, 牟瑞芳

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 433-438.

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目前,地铁隧道施工塌方事故时有发生,为了控制塌方事故的发生,需要对塌方风险进行研究,而风险评价为风险研究的重要方向,本文基于塌方事故的特点,对塌方事故进行危险源辨识,将塌方的致险因子归纳成“人-机-环境系统”,人子系统、机子系统、环境子系统是相互联系、相互影响的,基于集对分析理论构建了子系统及指标之间的联系数,根据各个子系统的不同特征选择不同的评价方法,结合权重及评价分值,最终评价出子系统、系统的风险等级,为建设单位避免地铁隧道施工塌方风险发生提供理论参考。

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拱北隧道施工方案风险评估与决策研究

李志宏, 李剑

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 439-444.

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拱北隧道是港珠澳大桥珠海连接线的关键性控制工程,隧道穿过我国第一大陆路口岸拱北口岸,具有地质条件复杂、周边环境特殊、环境保护严格、技术风险高、协调难度大等特点。为降低工程施工风险,针对拱北隧道口岸段施工方案提出了单层明挖、单层暗挖、双层明挖和双层暗挖4个方案。本文从施工风险角度出发,对不同方案的常规工期风险、常规成本风险以及技术难度、协调管理、周边环境影响风险等进行评价,利用多目标决策方法,结合群决策计算过程,通过编制的决策计算软件对拱北隧道不同施工方案进行风险分析和决策。通过计算证明,拱北隧道口岸段采用双层暗挖方案实施风险最小,可作为施工推荐方案。

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地铁过江隧道事故通风系统对火灾的影响研究

王峰, 覃新, 欧阳院平

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 445-450.

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以某城市地铁过江隧道火灾为例,采用地铁环境模拟软件,计算和分析列车不同着火部位及隧道事故通风系统启动时间对火灾高温烟气分布的影响。结果表明,列车活塞风由于惯性作用将对火灾高温烟气控制产生一定的影响。车头着火时,列车活塞风有利于控制烟气回流,隧道事故通风系统启动越快有利于控制车头烟气温度的升高;车尾着火时,活塞风对控制火灾烟气向车头蔓延产生不利影响,事故通风系统立即启动使车尾烟气温度快速达到最高,可能产生轰燃现象,事故通风系统推迟启动使高温烟气快速向车头方向扩散,不利于人员逃生。建议加强列车车尾自身的消防灭火装置,提高人员灭火救援的自救意识。

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某地下通道穿越轨道交通施工方案的风险分析

纪梅, 唐明杰, 周红波

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 451-455.

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以铁路上海站南北广场地下通道工程穿越三、四号线地铁线路为例,对其施工方案可能对轨道交通产生的线路停运、线路及道床平整度降低、轨道交通设施破坏、线路维护成本增加等影响风险进行了辨识分析,并运用五级定性分析法和模糊综合评判法对上述影响进行了风险分析与评估,最终得出施工方案对轨道交通影响的风险等级为5级,为完全不可接受风险。针对该风险评估结果,本文提出了相应的降低风险的施工措施,为本工程施工方案的制定提供了一定的意见和建议。

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基于影响图的溃坝临灾决策模型

彭铭, 张利民

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 456-461.

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溃坝灾害给生命财产带来严重威胁。溃坝临灾疏散是一种有效的降低溃坝风险的措施。疏散决策必须经过科学分析,因为过晚的疏散可能造成巨大的生命财产损失,而过早的疏散往往会带来不必要的疏散成本。本研究采用影响图(Influence Diagrams)建立了一个溃坝临灾决策模型。该模型通过获得最小的期望损失来选择最佳疏散时机。本文首先介绍影响图方法的基本概念;然后建立一个分析溃坝应急决策的影响图模型并确定该模型的先验概率值;最后通过贝叶斯更新的方法讨论本决策模型的参数敏感性和溃坝决策的规律性。该模型避免了常规决策树方法中各个事件互相独立的假设,考虑了各个影响因素以及决策方案之间的相互关系和不确定性。该模型集成了风险定性分析、风险定量评估和基于风险的决策三个模块,以实现合理和高效的决策分析。

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重庆西部地区地下热水分布规律及水化学特征

舒泽宣

地下空间与工程学报. 2013, 9(2): 462-468.

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本文根据重庆市西部地区天然温泉及人工揭露的温泉资料,应用统计、规律性分析的方法,对重庆市西部地区地下热水的形成及各背斜轴部、翼部、倾没端的分布、埋藏、运移,以及水量、水温、水化学特征规律进行了系统研究。结果表明:本区地下热水的分布、运移严格受本区的地形地质构造条件和上覆盖层的制约,地下热水主要分布于高隆起开启型、半开启型背斜的轴部及翼部,地下热水主要顺背斜构造线作纵向深部运移;地下热水的水量、水温及水化学特征的变化,从背斜轴部向翼部、倾没端水量增大、水温增高,水化学类型由重碳酸盐型水逐渐过渡为硫酸盐型水。在宽缓的向斜构造区,储热水层埋深大,地下热水径流滞缓,水化学类型为氯化物型水。重庆市西部地区地下热水资源丰富,分布规律明显,开发前景广,为重庆市旅游业、浴疗业、养殖业等经济发展提供了丰富的可再生的天然资源。

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