地下空间与工程学报

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朱星平,吕斌

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 247-252.

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从经济价值、社会价值和文化价值三个方面对札幌站前通地下广场的规划、设计和运用进行分析解读,分析这一具有独特空间形式和功能布局的地下空间、它开发思路的形成过程与特征和成为城市的文化符号的构成因素。依据“公共生活空间”的设置、“文化价值”的产生、“经济平衡”的选择和“防灾空间”的形成这四个方面的分析,提出了国内当前地下空间开发中值得借鉴的规划与建设方法。文章还提出了运用价值理论从经济价值、社会价值和文化价值三个方面来对地下空间开发项目进行价值评价的方法。

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重庆轨道交通地下空间商业综合开发研究

李秀敏,张巍,任海静,汤鸿飞

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 253-258.

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以重庆市轨道交通地下空间综合开发为对象,通过对比分析国内外城市轨道交通地下空间商业运营的差距,以差异化理论为指导,提出了重庆市轨道交通地下空间商业利用的发展模式:即结合重庆已运营的1、2、3、6号线轨道站点实际情况按照商业运营特点进行整体化分类;给出了交通枢纽站、核心商务站、居民住宅站、创智产业站、文化旅游站等五类不同站点地下空间的商业业态布局。最后,结合重庆轨道交通地下空间综合开发经营情况,针对连锁经营、自营、租赁经营、合资经营、委托经营五种地下空间商业经营模式进行了系统化分析及阐述,为重庆市轨道交通地下空间的综合开发利用提供了很好的决策参考。

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交通枢纽型地下综合体疏散空间设计研究

吕元,向鑫,胡斌,曲青青

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 259-264.

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交通枢纽型地下综合体在国内呈现蒸蒸日上的发展态势。其空间布局与功能组成的多样化属性,增加了紧急情况下识别空间与疏散寻路的难度,加之人员数量众多,火灾荷载大,设计不善,易带来巨大人员伤亡和财产损失。国内对此方面的研究和标准尚有滞后和缺失,相关研究具有迫切性。本文从剖析交通枢纽型地下综合体的类型与特征入手,分析疏散难点及关键因素;以提高空间识别性和疏散寻路效率为目标,通过划分整体、分区和单元三个不同空间等级;从水平、垂直疏散空间的布局、要素、形态、指标等方面提出系列设计对策,为构建完善的交通枢纽型地下综合体疏散空间设计体系和制定相关设计标准提供借鉴。

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城市轨道交通地下商业空间经营管理模式研究

梁衡义,李涛,黄垚

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 265-269.

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城市轨道交通地下商业空间的经营管理,可产生良好经济及社会效益,实现城市轨道交通的可持续发展。因此,开展城市轨道交通地下商业空间经营管理模式研究具有很强的社会和经济意义。本文从类别、收入、面积、业态四个方面介绍了国内外不同城市轨道交通地下商业空间的概况,并从内涵、优缺点等方面分析了城市轨道交通地下空间的开发模式、建设融资模式和经营模式。指出目前经营管理中存在的主要问题,包括法律法规不健全、被动开发、建设融资模式和经营模式有待创新等。并建议进一步完善相关法律法规,变被动开发为主动开发,在既有建设融资模式和经营模式中不断创新。

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砂土中隧道施工引起近接隧道位移的试验研究

李学峰,杜守继,张得煊

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 270-275.

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新建隧道施工对近接隧道的影响,一直是隧道设计和施工中必须考虑的问题,但现阶段对此还没有一致的认识。为了进一步研究新建隧道施工对近接隧道影响机理,设计了能够模拟隧道分步开挖的室内模型试验装置,并用该试验装置进行了砂土地层中新建隧道施工引起近接水平平行隧道位移的试验研究。试验重点研究了两平行隧道间净距、埋深对既有隧道位移的影响。通过对试验结果分析,得到了既有隧道拱顶和靠近新建隧道一侧拱腰部位的位移发展规律。试验结果分析表明,新建隧道开挖会对既有平行隧道结构产生侧向挤压效应,隧道埋深和净距对既有隧道的位移都有影响,但隧道间净距变化对位移量的影响更大。当隧道间净距大于2倍隧道直径时,新建隧道开挖对既有水平平行隧道位移的影响非常小。研究成果可为砂土地层中近距离平行隧道设计和施工提供参考。

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含水率对泥质白云岩力学特性影响的试验研究

黄彦森,邓建华,钟蜀晖,盛登杰,朱光明

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 276-284.

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水-岩相互作用,将对岩质边坡和路基的稳定发生严重的影响,分析不同含水率情况下泥质白云岩的变形特性和强度变化规律,可以为水-岩相互作用地层中的工程设计、施工和运营提供参考。本文根据干燥状态下泥质白云岩纵波波速波动范围对岩样进行分组,并对岩样进行含水率配制,将不同含水率岩样进行单轴压缩试验。试验结果表明:随着含水率的增加,泥质白云岩的单轴抗压强度和弹性模量呈下降趋势,而泊松比呈上升趋势;岩样干燥状态下纵波波速越大,岩样越密实,单轴抗压强度和弹性模量越大;岩样含水率越小,对单轴抗压强度和弹性模量的影响程度越小;采用纵波波速对岩样进行分组,可以减小试验数据的离散性,增加试验结果的规律性和可靠性。

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伞式扩底抗拔桩承载机理及其足尺试验研究

张继红,朱合华

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 285-289.

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介绍了伞式扩底抗拔桩这一新的抗拔桩形式,该抗拔桩可通过地面操作使预制构件在桩基持力层中完成扩底施工,扩底幅度不受限制。在工程试验与工程应用的基础上,研究了伞式扩底抗拔桩的承载机理,提出冲剪破坏、局部剪切破坏与整体剪切破坏三种承载破坏模式,给出了承载力计算方法,并结合足尺试验进行验证。在本文介绍的足尺试验中,桩身直径为0.35 m,在18 m深度以下的扩底直径达到了2.172 m,为桩身直径的6～7倍,大幅度提高了单桩抗拔承载力。试验结果表明,承载力计算结果与实测值接近,可为工程应用及扩底抗拔桩承载机理的研究提供参考。

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合肥地区重塑非饱和黏性土强度特性试验研究

朱宝龙,冯君,巫锡勇

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 290-294.

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利用非饱和土三轴仪,对合肥地区非饱和黏性土的重塑样进行了控制基质吸力的三轴剪切试验。研究结果表明,控制吸力和净围压为常数的重塑非饱和黏性土三轴排水剪切试验的应力-应变关系呈现应变硬化的力学特征,且在试验条件范围内,净围压越大,硬化特征越强,吸力越小,硬化特征越强;重塑土样的强度参数粘聚力c值和内摩擦角φ值随吸力的增加都有一定程度的增加,且在试验吸力范围内,c值和φ值均呈良好的线性增长趋势,且c值的增长幅度明显大于φ值。

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上海陆家嘴地区回灌试验分析

瞿成松

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 295-298.

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地下水回灌试验表明地下水水位对地面沉降有直接的影响,当进行地下水回灌时,地下水位逐渐回升,地面产生回弹。地面沉降规律与地下水水位变化较为一致,水位回升越大,地面回弹也越大。地面沉降和回弹较地下水水位的变化有一定的滞后性。地下水水位的变化与所在点周围的地面沉降具有较好的时空对应关系。基坑降水设计可采取地表水回灌措施有效抑制地下工程施工过程中因工程降水引起地下水变化引起的地面沉降,基坑降水中选择坑内降水井抽出的地下水对坑外回灌井通过密闭管道在还原环境下实施回灌。

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充填料浆十字板剪切测试分析

邓代强,吴鸿云,袁爱平,何远富

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 299-303.

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为了解采空区中充填料浆所呈现的状态,基于充填对二步骤安全开采的重要性,本研究采用十字板剪切测试的方法,进行了不同浓度及配比充填料浆原状剪切应力C_u、扰动剪切应力C′_{u、灵敏度S_t参}数的测试,并分析了这些指标的变化规律。结果表明:浓度较高的充填料浆具有较强的结构性,其原状剪切应力较大,扰动后强度大幅减小;料浆浓度很低时,剪切应力产生的压力不足以使剪切仪传感器产生明显变形,当浓度增加时料浆剪切应力增大;相同浓度的不同配比料浆,随着水泥量增大,剪切应力也随之增大,研究可为采空区充填工艺优化与改进提供依据。

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基于GPR的地下管线图谱特征的正演研究

张鹏,王旭东,王晓文,马彬,张桂芝

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 304-310.

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基于探地雷达工作原理与二维FDTD正演模型,研究了在不同天线频率与天线间距的雷达测试参数下的管线雷达图像特征,分析了管线材质、管径、埋深和埋地介质等因素对管道雷达图像中双曲线特征的影响规律,对比了管线与不同几何形状空洞地质体的雷达图像差异。通过图谱规律的分析与研究,总结了复杂条件下探地雷达检测地下管线的图像识别规律,明确了实测探地雷达图像判识过程中目标图谱的典型特征。对提高地下管线雷达图像解释的合理性具有积极的促进作用,也为进一步开展探地雷达图像的反演研究奠定了基础。

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上海水泥固化黏土的强度与硬度相关性研究

曾智,沈水龙,王志丰,许烨霜

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 311-314.

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现场施工过程中,往往需要对水泥固化土的无侧限抗压强度进行快速检测。针对目前水泥固化黏土无侧限抗压强度检测中存在的操作不简便、试验时间长、测试费用高等缺点,提出通过水泥土硬度估计强度的方法,对现场水泥土强度进行快速检测。本文以上海地区黏性土为研究对象,对上海地区水泥固化黏土强度与硬度的相关性进行了试验研究;探讨了加固土的硬度与养护时间、水泥掺量以及强度与硬度之间的关系。试验结果表明:上海黏土水泥土强度和硬度呈正比相关,对数坐标下的强度和硬度有着形如lnq_u=ap+b的线性关系。养护初期,硬度增长速度大于水泥土强度增长速度。养护后期,强度增速大于硬度增速。

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极限拉应变准则在围岩松动圈模拟中的应用

赵彦钵,吴瑞祥,李政林,蔡永昌

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 315-321.

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结合张石高速公路隧道工程的具体实践,对隧道开挖后形成的围岩松动圈进行研究,探讨其合理的模拟技术。首先基于隧道开挖后的围岩应力分布特点,将围岩的松动破坏区与松动区进行区分,进而从概念上对围岩松动圈的形成机理进行详细的阐述;随后应用极限拉应变准则对围岩松动圈进行了数值模拟分析,并重点介绍了各级围岩的极限拉应变值的选取原则。最后通过数值模拟结果与现场声波测试值、规范计算值的对比分析,充分验证了使用极限拉应变准则进行隧道围岩松动圈模拟的合理性和实用性。

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粒径及洞室形状对围岩应力、应变影响的模拟

伍小林,王学滨,潘一山

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 322-328.

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将岩石视为含孔隙的颗粒体材料,研究了粒径尺寸及洞室形状对洞室围岩中的最大、最小主应力及剪切应变增量的影响。研究发现,随着粒径尺寸的降低,呈圆环形的剪切应变增量的高值区圈数增加,其间距(与颗粒平均直径大致相同)降低;呈辐射状的最大主应力的正高值区(受拉区)范围减小。最小主应力的负高值区(受压区)与剪切应变增量的高值区呈现类似的规律,这两种高值区与压力拱的形态基本一致。洞室围岩中的最大主应力的值有正有负(径向受拉或受压),其正值主要位于洞室表面附近,这是由于这一位置高的最小主应力引起了颗粒之间的明显剪切错动;其余的正值位置较为分散,且其值较小。洞室围岩中的剪切应变增量、最小主应力及最大主应力的分布规律都受洞室形状的影响。在洞室表面的尖角位置,前两种量都较高,而最后一种量较低。最大主应力在洞室表面的直边界上向围岩中延伸的尺寸较大,这对于围岩的稳定有不利的影响。

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悬臂式抗滑桩桩间竖直拱的拱形及力学分析

李新哲,王振强,覃勤,傅翔

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 329-332.

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在对悬臂式抗滑桩对边坡支护所产生的土拱效应分析的基础上,提出了桩间竖直拱的存在及合理桩间距,通过桩间竖直拱的受力特征,得出竖直拱的拱形为悬链线,通过拱脚的受力平衡及拱顶截面满足摩尔库仑定理得出竖直拱存在的最大桩间距,并定量地说明了竖直拱的拱跨随土体的粘聚力和内摩擦角的增加而增加,拱高的变化除了与桩间净距相关之外,随桩间土荷载的增加而减小。最后,通过工程实例对计算公式进行了验证,得出的最大桩间距符合工程实际。

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悬臂桩挡土板对桩板后土拱效应的影响

商秋婷,刘祚秋,林治平

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 333-339.

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采用FLAC^3D软件建立了悬臂桩桩板墙的有限差分模型,通过改变挡土板的位置和刚度,对比研究桩板后土拱效应的变化规律,以探求有利于土拱效应发挥的合理设板位置和板体刚度。结果表明,设板位置越靠近桩前或板体刚度越小,土拱效应越强且分布范围越广。设板位置和板体刚度两因素对土拱效应的影响存在相互耦合,当板体刚度越小时,设板位置对土拱效应的影响越剧烈,反之亦然。相对板体刚度而言,设板位置对土拱效应的影响程度更大,因而是最重要的控制因素。土拱效应越强,则土拱能将更多的滑坡推力传递至两桩,相应地减少了作用于挡土板的土压力,从而降低了对挡土板的结构强度要求,有利于节省工程投资。

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嵌岩桩破坏模式有限元极限分析

史曼曼,王成,郑颖人,康景文,董天文

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 340-346.

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以某嵌岩桩现场静荷载试验为背景,基于有限元分析软件ANSYS这一平台,利用有限元极限分析法中的荷载增量法,探讨了不同情况下的嵌岩桩破坏模式。由数值模拟的分析结果可看出,当桩身承载力比基岩承载力低时,破坏一般发生在桩体;当桩身承载力比基岩承载力高时,破坏多发生在桩底基岩及桩与周围岩土界面上;当基岩中存在结构面时,尤其是软弱结构面,破坏多发生在桩周基岩与软弱结构面上。基岩中倾斜的软弱结构面对嵌岩桩的极限承载力影响较大,建立无结构面情况下嵌岩桩桩基模型进行对比,可以看出无结构面情况下的嵌岩桩桩基承载力是有结构面的嵌岩桩桩基承载力的4倍,当软弱结构面与嵌岩桩的距离较近时,嵌岩桩的承载力会急剧降低。

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差别定义下边坡传递系数法计算差异分析

袁兴平,李珂,张顺斌

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 347-350.

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边坡传递系数法是边坡工程设计中的重要计算方法,边坡传递系数法中边坡剩余下滑力计算的准确性和合理性决定了边坡工程治理的长期稳定性与治理的整体效果。然而现今许多文献及规范中根据不同边坡稳定性定义提出的计算方法,导致计算得到的剩余下滑力结果存在差异。本文通过对现有不同传递系数法稳定系数定义下推导出的稳定性系数及边坡剩余下滑力进行对比分析,得到了造成计算结果差异的理论依据,并通过实例证明了在实际工程运用中剩余下滑力的差异及其对设计计算造成的影响,针对计算差异提出了适用意见与建议。

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竖向荷载作用下单桩三维模型参数分析

吴增伟

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 351-355.

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运用大型数值分析软件GTS,通过设置摩擦接触单元来模拟桩与土之间的共同作用,对桩-土进行三维有限元模拟;分析了桩-土模量比、桩的最终剪力、剪切模量、法向刚度、桩端承载力等因素对桩荷载-沉降(p-s)曲线的影响。分析结果表明:在竖向荷载作用下考虑桩-土间接触与非接触对桩顶竖向位移影响较大;接触面最终剪力、剪切模量、桩端弹簧刚度及土体的弹性模量都会对单桩在竖向荷载作用下荷载-沉降曲线产生显著的影响,而桩端承载力和接触面法向刚度不会对桩荷载-沉降(p-s)曲线产生影响。

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储气库高跨比关系及最不稳定位置研究

陈剑文,贾圣龙

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 356-361.

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针对我国盐岩矿床地质结构具有单层厚度薄、软弱夹层多等特点,储气库形状以及盐岩夹层在储气库中的位置对储气库稳定性有很大影响,根据岩石在地下受力情况,分析导致盐岩储气库变形破坏的外力,即地应力。对围岩体微元体进行分析,根据微元体受力情况,推导出了盐岩储气库不同部位受力情况的变化以及高跨比与地应力关系,据此分析夹层所处位置不同对储气库稳定性的影响,根据盐岩在地下物理力学性质情况,用圆弧滑动法分析了储气库下部深度与宽度比值,而后应用数值模拟进行了验证。为储气库建设提供理论依据。

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基坑开挖引起邻近管线变形的理论解析

姜峥

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 362-368.

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基坑开挖将造成邻近地下预埋管线向基坑方向变形,针对此问题,采用弹性地基梁推导了管线的变形和内力解析式。传统的弹性地基梁模型中,在基坑开挖面施加卸载释放荷载,然后通过Mindlin解获取管线上的附加应力,详细分析了该法的不足,提出采用基坑开挖引起的土体附加变形作为弹性地基梁模型中的外部作用。分析了基坑一侧土体纵向变形适用的经验公式,并以此建立了弹性地基梁微分方程,给出了管线变形和内力的解析解,针对解析解的计算困难,进一步给出了加权残值解。考虑到实际工程为三维问题,推导了管线的扭矩求解公式,完善了弹性地基梁解答。

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土壤介质对土压传感器测量准确度的影响研究

郭永兴,张东生,孟汇,朱方东

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 369-373.

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土压力传感器在边坡防护等岩土工程中广泛应用,其测量的准确度受到多种因素影响,其中标定方式和土壤介质情况的差异对传感器测量结果的准确性有重要影响。以膜片结构光纤Bragg光栅土压传感器为研究对象,采用与传感器工作环境相近的各种砂土介质进行压力实验。实验结果表明:土壤环境不均匀大小的颗粒介质以及其分布状况对传感器测量结果有很大影响,鉴于该实验结果,我们提出了一种不受外部压力分布方式影响的土压力传感器,并做出初步的压力试验验证,实验结果表明该传感器测量值与载荷作用方式无关,解决了该类传感器在工程应用中因土壤环境不同而带来的测量不准确的问题。

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台宽比对坑中坑基坑变形的影响分析

王新

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 374-379.

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台宽比即坑中坑基坑土台与基坑宽度的比值。作为坑中坑基坑的重要设计参数,台宽比对基坑变形有着直接的影响。本文运用二维有限元软件对不同台宽比下某深长坑中坑基坑开挖进行动态模拟,通过对地表沉降和围护墙体变形规律分析得出有利于此类基坑设计的指导性建议。其中:当台宽比小于0.67时,基坑左侧不宜按外坑深度进行单元计算,可考虑按基坑总深度进行单元计算;当台宽比大于等于0.67时,基坑左侧可考虑按外坑深度进行单元计算;当台宽比小于0.67时,基坑右侧宜按基坑总深度进行单元计算;当台宽比大于等于0.67时,可适当减小基坑右侧单元计算深度;当台宽比不大于0.5时,内坑支护效应对基坑的整体稳定性影响较大,宜增加中墙整体刚度或插入比。

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岸坡岩体浅表生改造在地应力分带中的应用

陈佳,兰昌义,赵其华,张锋

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 380-384.

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根据岩体结构浅表生改造的两类形式,本文对某大型水电站左右岸不同高程平硐的裂隙线密度、裂隙张开率、纵波波速、RQD作了大量统计。统计表明,岸坡岩体结构随深度变化具有明显的分带性,岸坡表部受表生改造影响岩体结构较破碎,随硐深增加,在某一硐深范围内,岩体结构相对较完整,其后由于浅生结构面的影响,岩体结构略微破碎,而后岩体结构较为完整。故岸坡岩体结构由表及里可分为表生改造带、浅生改造带、构造改造带。分析表明岩体结构随着硐深的这一变化规律与应力分带具有明显的对应性,表生改造带对应于应力降低带与应力增高带,浅生改造带对应于应力波动带,因此岩体结构这一分带特征可作为地应力分带划分的重要参考依据。

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双线暗涵近距离下穿既有地铁车站的沉降研究

王子甲,陈峰,梁青槐

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 385-390.

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小间距双线隧道近距离下穿运营中的地铁车站,会造成既有结构沉降变形,影响运营安全。本文针对南水北调北京西四环暗涵穿越五棵松车站工程的特点,提出了限速运营沉降控制标准,制定了穿越施工方法及预加固方法,并建立了三维有限元模型,预测了既定施工方法下车站及地表的沉降,并通过数值模拟分析了穿越段双线隧道工作面错距、注浆横通道与车站结构间距以及长管注浆加固效果对沉降的影响;结果显示保证6 m的工作面错距可以减小变形缝差异沉降,注浆通道与车站结构的距离对既有结构沉降影响不大。最后将数值模拟结果与监测数据进行了对比。

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不同类型冻土中隧道隔热保温层铺设方式的选择

范东方,夏才初,韩常领

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 391-397.

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寒区隧道工程中,铺设隔热保温层可以减轻隧道冻害。隔热保温层的铺设位置不同,起到的隔热或保温效果也不同。采用有限元计算法对不同类型冻土中隔热保温层表面铺设、夹层铺设以及离壁式铺设下的围岩温度场进行了模拟,从隔热保温效果方面对3种隔热保温层铺设方式进行了对比。季节冻土受洞内与外界气温的双重影响,铺设隔热保温层无法阻止围岩冻融循环的产生;多年冻土中隔热保温层夹层铺设以及表面铺设隔热效果相差不大,但夹层铺设时,隔热保温材料遇水以及受挤压后隔热保温效果将降低,应优先采用表面铺设方式。非冻土中隔热保温层离壁式铺设的防冻效果最好,当无法采用离壁式铺设时,将隔热保温层铺设在二衬表面的防冻效果要好于隔热保温层夹层铺设,但应对拱脚位置处的防排水系统进行保温处理。

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地震折射层析方法在隧道松动圈测试中的应用

宁刚

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 398-401.

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围岩松动圈可分为松散带,过渡带和原岩,这三层在波速度上存在明显的差异这为利用地震折射层析方法测试围岩松动圈提供了良好的地球物理基础。本文通过介绍地震折射层析方法的原理,松动圈现场测试时测线的布置位置,每条测线的布置方式(包括检波器和炮点的位置),测试时对炮点检波距炸药用量的要求,采集到的数据的处理流程,以及松散带、过渡带和原岩的划分方法和解释原则,用一个实例说明了地震折射层析方法如何划分松动圈范围和设计锚杆长度。证明了地震折射层析方法在围岩松动圈测试中的有效性。

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盾构刀盘扭矩对风化岩地基中邻近桩基的影响

钟小春,王慧洁

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 402-408.

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基于地铁盾构施工对邻近某客运站桩基影响的问题,利用FLAC^3D有限元模拟分析软件,通过八种工况对比分析了刀盘扭矩与盾构推力对风化岩地基中邻近桩基的影响。结果表明:刀盘扭矩与盾构推力对桩基的影响呈现不同的规律。刀盘扭矩对桩基的影响规律主要为:盾构刀盘扭矩的存在使得桩身主要产生沿隧道横向的附加弯矩和位移,桩身沿隧道纵向的附加弯矩和位移相对较小;桩身最大弯矩和最大水平位移均发生在隧道中心线附近。与刀盘扭矩的影响不同,盾构推力主要使桩身产生沿隧道纵向的附加弯矩和位移;但桩身最大弯矩和最大水平位移也发生在隧道中心线附近。在风化岩地基中,刀盘扭矩对桩基沿隧道横向的影响是不可忽略的。

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坝肩开挖高边坡锚固方案优化分析

邓华锋,朱敏,孙旭曙,杨栗

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 409-414.

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高边坡锚固工程中相关设计参数的选取,如锚固区域、锚索吨位、锚固角、锚索间距等将直接影响边坡加固的可靠性和经济上的合理性。以往的研究在预应力锚索锚固机理和锚固角优化等方面取得了较大的进展,但在高边坡锚固方案优化分析时较少综合考虑上述这些因素的影响。基于此,采用极限平衡和有限元相结合的方法,对某坝肩开挖高边坡的锚固方案进行了综合的优化计算分析,得到了优化的锚固方案。研究成果对于保证坝肩开挖高边坡的整体稳定,节约工程材料,降低施工成本具有重要意义,也可以供类似工程参考。

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引水隧洞开挖释放荷载模拟方法的对比研究

刘仲秋,廉照彬,章青

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 415-422.

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岩体工程开挖后的应力调整和变形与施工的具体方法和时空间效应相关,对于开挖边界等效释放荷载的模拟问题,常用的方法有应力释放法和参数弱化法。总结了应力释放法和参数弱化法两种方法的原理和优缺点,考虑在无渗流场和渗流场的两种情况,对一典型引水隧洞开挖问题中释放荷载的模拟,分别采用上述方法进行数值计算和对比分析,并采用其中的应力释放法应用于锦屏深埋引水隧洞施工开挖围岩稳定分析。分析结果表明,等效荷载释放率相同时,无渗流场情况和有渗流场情况均为应力释放法对隧洞周边应力扰动最大,应力释放法和参数间接弱化法计算结果较为相似,直接参数弱化法计算结果与二者相差较大;锦屏隧洞在实际开挖时应该采取措施控制水平方向的等效荷载释放,实际开挖工程中的同一断面不同位置的荷载释放会存在差异,将影响最终开挖损伤区的范围和损伤程度。

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沿空送巷煤柱在锚杆支护下的稳定性研究

骆驰,漆泰岳,琚国全

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 423-428.

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为了在提高煤炭资源采出率的同时保证巷道的稳定性,提出在陈四楼煤矿2216工作面二2煤层采用留小煤柱沿空送巷技术。本文通过平面应变模型试验和FLAC^3D数值模拟计算,分析了在锚杆支护下不同宽度煤柱的破坏状态、应力分布及巷道围岩变形等因素,进而确定沿空送巷的合理煤柱宽度。研究表明,留设煤柱是沿空送巷围岩的一个重要承载结构,选择5 m煤柱作为窄煤柱护巷能够保证巷道的使用安全并具有相对较高的采出率,而帮锚采用全锚支护能够使锚杆的支护效应得到更为充分的发挥。

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超前支护对软岩隧道空间变形的影响分析

洪开荣,杨朝帅,李建华

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 429-433.

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软岩大断面隧道施工中掌子面的挤出位移及其前方的先行位移对开挖稳定性影响很大,因此以某软弱围岩铁路隧道大断面施工为例,针对两种预支护加固——掌子面玻璃纤维锚杆预加固和管棚超前支护,设定了5种计算工况,分别进行了开挖过程中掌子面前方的先行位移、掌子面挤出位移和掌子面后方最终位移变化的三维数值模拟,并考察了相应塑性区的分布情况,结果表明:管棚超前支护对最终位移和先行位移有明显的控制作用,掌子面超前玻纤锚杆加固对先行位移有一定的控制作用,但对最终位移的控制作用不明显;与管棚超前支护相比,掌子面锚杆加固对掌子面的挤出变形的控制作用更明显;超前管棚支护更能抑制拱部上方围岩塑性区的发育,而掌子面锚杆加固对抑制超前核心土塑性区发育的效果更好。

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正交下穿施工对上部既有隧道安全的影响研究

白海卫,何海健,李玲

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 434-440.

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本文首先对新建隧道下穿上部既有地铁隧道的类型进行了划分,对此类工程既有隧道的变形特征进行了总结。进而,在假定隧道正交下穿施工引起的地层沉降槽符合高斯曲线、既有隧道与周边地层的变形趋势一致的基础上,基于弹性地基梁模型,推导了计算既有隧道受新建隧道垂直下穿施工影响而产生的纵向沉降曲线表达式、纵向应力计算公式以及既有隧道所能承受的极限沉降表达式。形成了定量评价新建隧道垂直下穿施工对上部既有地铁隧道纵向变形和内力影响的理论计算方法和思路。通过与具体工程实例监测结果的对比分析,上述方法所得计算结果与实测值吻合较好,可以满足工程使用要求,对今后类似工程的设计和施工很有借鉴意义。

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高地应力隧道台阶法施工过程数值模拟

赵佃锦,梁庆国,鲁得文,尹庭杰,高勤运

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 441-448.

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结合高地应力区兰渝铁路某隧道实际施工方法,运用有限元分析软件MIDAS-GTS进行隧道三台阶法开挖数值模拟分析,通过选取合适物理力学参数进行建模,从模型中提取围岩位移、塑性区、二衬位移、轴力、弯矩等数据进行分析,通过对比分析,得出台阶法施工中应加强支护部位及支护控制措施(如超前支护、拱腰、拱脚加密锁脚锚管等),二衬受力、变形随侧压力系数变化趋势、二衬安全系数等,并和隧道实际监测数据进行对比分析,验证数值模拟的合理性和正确性,可以为高地应力隧道设计施工提供有益的参考。

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金佛山沥青混凝土心墙坝二维渗流计算分析

张慧萍,赵迪,梁越

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 449-454.

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渗透水流将会对土石坝的坝体以及坝基渗透破坏产生巨大的危害性。本文依托金佛山水电站工程,根据沥青混凝土心墙堆石坝方案的地质条件及渗流控制特点,建立了平面有限元计算分析模型,模拟了坝体和坝基在不同水位组合条件下的渗流场,重点研究了其渗透破坏的可能性,并且对防渗帷幕和坝基渗透系数的敏感性进行了分析。计算分析结果表明:各种水位组合下,沥青混凝土心墙及防渗帷幕起主要的阻水作用,防渗帷幕的水力比降较大,其安全稳定性需要重视。渗流场分布对防渗帷幕及坝基渗透系数不敏感,而渗流流量相对敏感。

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公路隧道通风弯道设计优化研究

李峰,夏永旭,苟长飞

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 455-459.

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在长大公路隧道通风系统中,经常涉及到设置导流叶片的弯曲风道。本文首先对隧道通风系统弯道局部效应进行了探讨,继而采用有限元数值模拟方法系统研究了角度分别为30°、60°、90°的弯曲风道及含同心圆型、翼形、107°薄圆形、95°薄圆形导流叶片直角弯曲风道的局部阻力损失系数,并将其计算结果与经验公式进行对比验证,在此基础上对公路隧道通风弯道设计参数进行了进一步优化研究。研究结果表明:(1)直弯风道内局部阻力损失系数与所设置的导流叶片类型及直弯参数(r/D)密切相关,不同类型导流叶片的设置只有对应特定的直弯参数(r/D)才能达到较好的导流效果;(2)采用角度为80°的弯曲风道取代设置导流叶片的直弯风道完全可行。

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基于试验的钱江隧道火灾人员疏散综合研究

吴敏慧

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 460-467.

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以钱江隧道为例进行水下大直径盾构隧道火灾时影响人员疏散的主要影响因素综合研究。通过现场试验,分析了火灾发生时隧道照明度、横通道宽度和长度、人员载客系数对于人员疏散效率影响,获得在隧道中人员的行走速度、人员间隔时间、人流层数等特征参数;使用FDS+EVAC进行隧道人员疏散模拟,研究了疏散滑梯和楼梯不同人员荷载密度和通过条件下的人员疏散时间特征,得出了载客系数和速度折减系数对疏散能力的影响,为大直径盾构隧道防灾的设计提供一定借鉴依据。

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风管出口位置对隧道施工通风效果影响的研究

方勇,彭佩,赵子成,周超月

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 468-473.

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为研究风管出口位置对公路隧道施工通风效果的影响,利用流体力学软件Fluent,建立隧道三维模型并进行了数值模拟。通过分别对风管管口与工作面5种布设距离及4种布设形式下流场特性的对比,分析了管口与工作面距离及风管附壁程度对流速变化和有效射程的影响。并进一步探讨了风管出口不同位置对局部风阻压力的影响。模拟结果表明:在相同的入口速度条件下,风管附壁程度越高、距离工作面越近,射流速度变化梯度越大,通风效果越明显;风管管口离工作面越近引起的局部压力损失越大。

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地铁工程建设施工事故统计分析

李凤伟,杜修力,张明聚

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 474-479.

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地铁建设的快速发展和建设管理的不完善导致各种类型的地铁事故频繁发生。通过网络搜集、文献查阅、现场调查、问卷调查等手段,对2003—2010年国内地铁建设中118起地铁施工事故进行了统计分析。从不同角度揭示了地铁施工安全事故发生的规律:塌陷和坍塌是最主要的事故类型;事故类型的分布有一定的区域性;提出了死亡(受伤)比率的概念来反映一个城市的安全管理水平状况。统计分析的结果对地铁施工安全管理具有指导意义。

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三峡库区某滑坡稳定性时域分级评价

胡大儒,易庆林,李平,卢书强,曾怀恩

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 480-485.

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结合三峡库区某滑坡全自动专业地表位移长期监测资料,利用小波分析等数学方法半定量地探究在降雨和库水位两个因素作用下滑坡的运动演化过程,分月测值、日测值、时测值逐步细化的分级模式综合评价滑坡的稳定性及变形特征。结果表明:此评价法能客观、全面的反映滑坡稳定性的现状和发展趋势,对同类滑坡的研究具有借鉴意义;现阶段该滑坡处于潜在不稳定状态,库水位上升时抑制滑坡变形(较为微弱),下降时促进滑坡变形,并且这种影响一般会滞后一个星期左右。降雨量与滑坡变形成正相关,两种因素叠加作用时,变形速率显著增加。

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曹家洼金矿采场围岩稳定性分析

赵小稚,徐振军

地下空间与工程学报. 2014, 10(2): 486-491.

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曹家洼金矿小尹格庄矿段受招平断裂(主裂面)及其三组次级断裂影响,采场岩体中发育出主要与主裂面大体平行的优势结构面。该矿段三中307、308采场于2010年发生围岩垮塌,造成部分矿量损失,因而采用CSRI分类法并结合RMR分类法的方式开展岩体稳定性调查与预测。根据实测和计算分析,认识到岩体结构面状态及其性质是影响采场围岩稳定性的最重要和最根本的因素,进而得出了小尹格庄矿段A、B、C、D各分区岩体稳定性预测结果,与307、308采场岩体垮塌滑移状态基本一致。预测结果已作为调整采场结构参数和支护方式的依据。

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