地下空间与工程学报

Select

路明浩, 李晓昭, 支兵发, 卞夏, 刘祖玺

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1401-1412.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为解决当前地下空间开发适宜性评价中地上地下指标割裂考虑及指标状态对整体权重影响被忽视的问题,结合熵权和变权思想提出一种改进熵权法三维评价流程。以广东琶洲岛、东莞滨海湾新区和南通重点规划区为实例,构建了符合三者地质特征的惩罚型状态变权函数,基于Petrel建立三维地质模型,采用Kriging法全域模拟,最后从数理统计、整体模型和局部剖面层次对改进熵权法前后结果进行对比分析。结果表明:熵权法可有效将地上地下指标纳入评价体系,改进熵权法相较单一熵权法在保证整体分布准确基础上对局部细节刻画有明显优势;三个研究区评价结果模型与当前城市发展现状吻合度高,验证了改进熵权法先进性、科学性与实用性。

Select

城市地下农场发展前景及实践路径初探

邵继中, 罗丹, 谭嫣然, 刘冠, 杨民阁

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1413-1423.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

伴随快速城市化、人口剧增及耕地短缺的现状,都市农业不断发展并衍生出垂直农业,而后又在地下谋求发展空间。地下农场作为一种空间集约、技术先进的新载体,是推动都市农业高质量发展的重要变革。本文基于相关前沿研究和地下农场案例,探讨其发展的可行性及前景。研究发现目前地下农场缺乏理论研究与成熟的发展体系,因此,结合城市发展特征,初步探索了地下农场的发展路径,即建立评价模型来预判发展效益;立足城市既有、新建地下空间探讨集约化利用模式;构建规模化发展体系,提出散点激活、线性连通、区域联动的3种形式。本研究成果将为未来地下农场全面推广及应用提供依据。

Select

城市地下空间网络化拓建相关研究进展

雷升祥, 刘志春, 黄双林, 杜孔泽, 丁正全

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1424-1440.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

随着我国城市地下空间的快速发展,规划落后于建设实践的矛盾日益突显,地下空间的碎片化开发及不合理规划带来了诸多问题。基于既有浅层地下空间建设网络化地下空间的需求导向,提出了“规划设计先天不足、拓建开发后天弥补”的浅层地下空间拓建思路。通过地下空间拓建案例统计分析,提出了网络化地下空间、地下空间拓建等相关概念,以及拓建方式的5种基本类型和18种亚级类型。在地下空间拓建扰动传导路径及内在工作机制分析基础上,提出了城市地下空间拓建扰动分级评价体系,建立了不同拓建方式之间的联系。基于不同拓建方式的施工关键技术研究和典型案例解析,提出了城市地下空间网络化拓建技术将向透视地下、高效装备、装配结构和智能建造方向发展的未来趋势。研究成果可为未来城市地下空间高效、规范拓建提供发展思路和发展模式,促进城市地下空间网络化发展。

Select

酸腐蚀下粉砂质泥岩力学特性及细观机理研究

付宏渊, 龙彪, 史振宁, 曾铃, 高乾丰

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1441-1451.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究酸性环境下粉砂质泥岩宏观力学性质变化规律与孔隙变化规律及其内在联系,对不同pH值条件下不同腐蚀时间的粉砂质泥岩试样开展单轴压缩试验、电镜扫描试验及能谱分析试验,得到了不同溶液pH值与不同腐蚀时间对粉砂质泥岩试样宏观力学性质及细观损伤特性的影响规律。结果表明:(1)随着溶液pH值的减小及腐蚀时间的增加,试样的单轴抗压强度及弹性模量显著降低;(2)孔隙率及次生孔隙率显著增大,断口表面越来越粗糙;(3)粉砂质泥岩试样受酸溶液腐蚀机制主要是岩体内Al₂O₃等化合物与酸性溶液中的H⁺发生化学反应,从而引起试样的宏观力学性质劣化。

Select

土的应力方向依赖性(I):概念与现象

董彤, 孔亮, 郑颖人

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1452-1464.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

土的应力方向依赖性是指土的力学特性随应力方向改变而改变的性质,包含两层含义:一是材料的方向性,即土的各向异性,是应力方向依赖性产生的内在原因;二是应力的方向性,即通常所说的“应力主轴旋转效应”,是应力方向依赖性的外部客观条件。以材料各向异性主轴和应力主轴的位置关系分类,相关试验研究可划分成“应力不转、试样旋转”和“旋转应力、试样不转”两类。诸多证据表明,材料的方向性与应力的方向性之间存在某种密切的关联。随着各向异性主轴和应力主轴发生相对旋转,试样所表现出的力学性质存在显著的差异。旋转角度相同时的剪切试验研究表明(包括直剪试验、三轴试验、定轴剪切试验等),旋转角度、潜在滑移面位置和试样的强度与变形之间存在某种特定的关系。通过对比梳理两类试验的试验原理与重要结论,明晰了土应力方向依赖性的试验研究框架,为相关研究提供一些新的思路,以期抛砖引玉,引起广大岩土工作者对该问题的思考。

Select

砂岩单轴压缩本构数值模拟影响因素研究

柯长仁, 刘迎澳

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1465-1470.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于虚内键模型,提出虚内键密度演化函数,将虚内键思想引入到砂岩单轴压缩本构研究中;并选用Weibull分布赋予岩石内部细观单元非均质性,研究了模型特征参数c₁、c₂、模型单元数量以及非均质系数m对模拟结果的影响。研究表明:c₁、c₂不会改变岩石模型的弹性模量,c₁越小应力-应变曲线越“高大”,c₂越大应力峰值越大,且峰后曲线更加陡峭;单元数量越多,模型破坏特征与试验值越接近;非均质系数m越大,模型弹性模量越大,且应力峰值越大。通过对影响因素的合理控制,虚内键模型可以很好地模拟砂岩单轴压缩应力-应变过程。

Select

隧道力学状态离散元模拟中的粒径效应

薄英鋆, 王华宁, 蒋明镜, 车纳

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1471-1480.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

对于工程尺度的离散元隧道模型,颗粒尺寸是决定模型计算准确性以及效率的重要参数。引入隧道直径与平均粒径之比(特征长度比Ra=D/D₅₀)度量颗粒的相对尺寸,研究不同工况下相对粒径对离散元模型中应力、位移以及胶结破坏的影响。通过离散元结果与解析解对比和胶结破坏率分析,给出可获得高精度模拟结果的特征长度比范围。结果表明:无胶结破坏时,离散元径向应力误差略大于环向应力误差;相比于等压情况,不等压情况下平均位移误差将增大,当R_a>35,离散元应力、位移与解析解误差将收敛至10%以内;发生胶结破坏时,破坏域范围达到稳定;对测量圆大小的分析显示,当圆内颗粒数目大于150左右时可以有效减小相对粒径较大时的应力误差。

Select

基于LSTM多变种模型的岩爆微震参数预测研究

马佳骥, 马春驰, 曾俊, 邓叶林, 易聪

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1481-1494.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

岩爆是深地工程和深部资源开采中必须要解决的核心问题之一。基于改进的LSTM神经网络,提出了用于时间序列预测的LSTM微震多参数预测模型,包括单变量时序预测模型和多元平行序列预测模型。并以峨汉高速大峡谷隧道微震监测数据对模型进行验证,同时与多项式回归方法结果进行对比分析。结果表明:单变量预测模型中堆叠式LSTM(S-LSTM)的预测精度最高;多变量预测模型中卷积LSTM(CNN-LSTM)对累积视体积和能量指数具有最好的预测效果,且余下几种LSTM模型仍可准确实现各参数演化趋势的预测,其精度均优于多项式回归分析方法。研究可为正确识别岩爆当前活动及未来状态的危险性提供理论支撑,为及时掌握岩爆未来活动状态提供重要依据。

Select

膨胀岩隧洞时效变形预测模型及应用

熊晨超, 黄向明, 吴华君

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1495-1503.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

膨胀性软岩隧洞变形是一个以吸水膨胀性变形为主,蠕变、扩容等多因素影响的复杂时变问题。为了预测隧洞开挖后围岩的变形,假设隧道围岩遵循Burgers体与Hoek-Brown准则组合的黏弹塑性模型,并结合湿度场理论和非关联的流动法则,推导了膨胀性软岩遇水工况下的黏弹-塑性时效变形方程,最后根据所得的位移解析式,结合理想案例和Nabetachiyama隧道实例分析了不同参数对深埋圆形隧洞围岩位移随时间变化的影响规律。结果表明:采用的预测模型可以较好地预测膨胀性软岩在遇水工况下的时效变形,且参数相对较少,物理意义明确,识别简单,本文方法可以很好地应用于地下工程实践。

Select

基于环向失稳的浅埋盾构隧道极限支护压力分析

吕玺琳, 庞博, 付艳斌, 刘树佳

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1504-1510.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于数值模拟和理论分析,从环向角度对浅埋盾构隧道开挖面稳定性及极限支护压力进行了研究。通过弹塑性有限元数值模拟,获得了开挖面支护力与变形的关系和最终破坏模式,发现破坏模式主要受内摩擦角和埋深比影响较大,而受黏聚力影响较小。根据得到的破坏模式,建立了一种基于单参数变量的极限平衡模型,通过优化分析得到最危险破坏面和极限支护力。将极限支护力表示为黏聚力、上覆荷载、土体重度与其影响系数乘积的叠加形式进行了分析,其呈现为随内摩擦角、埋深比、侧向支护压力比增大非线性减小、随黏聚力增大近似呈线性减小的规律。通过与数值模拟和离心试验结果对比,验证了所建模型计算极限支护力的合理性。

Select

交通荷载作用下埋地管道纵向受力计算

李豪杰, 韩高孝, 王旭

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1511-1520.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究车辆行驶通过未经处理的埋地管道上方时管道纵向应力分布形式及其影响因素,采用Winkler弹性地基梁模型,提出相应的简化计算方法,并通过现场试验和数值模拟进行验证。对比理论计算、现场实测数据及数值模拟结果发现,三者所得的管道纵向应力分布规律一致,随管道埋深和管径变化的规律一致;由于存在荷载动力放大效应,管道实际纵向应力明显大于理论计算结果。结果表明:运用Winkler弹性地基梁模型和本文的简化方法计算交通荷载作用下埋地管道纵向应力是可行的;理论计算公式中附加应力扩散角和地基系数取值会对计算结果产生一定影响,但影响较小;可引入动力影响系数对计算结果进行修正,并给出影响系数的建议值。

Select

卸荷条件下岩体裂隙扩展贯通及能量演化机制

郭颖泉, 岑夺丰, 李悦, 黄达

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1521-1531.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

采用颗粒流软件PFC模拟了单轴压缩、双轴压缩和卸围压条件下裂隙倾角和岩桥倾角分别对含单裂隙和双裂隙岩体的裂纹扩展贯通的影响,对比分析了不同应力路径下裂隙岩体破裂演化过程,总结了裂纹扩展贯通模式,揭示了裂纹扩展贯通的细观力学机制和裂隙岩体损伤破裂的能量机制。研究表明:卸围压条件下岩样张性破坏略弱于单轴压缩条件但远强于双轴压缩条件,而剪性破坏远强于单轴压缩条件但略弱于双轴压缩条件;裂隙尖端应力集中导致岩体开裂,随后张性翼裂纹受拉应力场驱使沿拉应力释放区与压应力区边界延伸扩展,剪切裂纹受压应力场驱使,其扩展路径处压应力释放;裂隙岩体发生卸荷破坏时,内部损伤和贯通裂隙的产生会导致耗散能的急剧增加。

Select

天津滨海重塑软黏土一维固结蠕变特性研究

杨爱武, 梁振振, 杨少坤, 仲涛

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1532-1538.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

软黏土蠕变产生的长期变形严重影响建筑物及地基的安全性和稳定性,故通过设置不同预压条件模拟软黏土的初始受力状态,对重塑软黏土进行一维固结蠕变试验。研究表明:不同预压条件下,重塑软黏土一维固结蠕变历时曲线的瞬时变形较大,随着加载时间的增长,土体产生缓慢的蠕变,变形量逐渐减小,最终趋于稳定;此外,软黏土一维固结蠕变等时曲线中应变随应力水平的增大而增大,曲线延伸方向逐渐向应变轴靠拢,非线性愈加明显。基于上述研究,引入时间参量t,建立了软黏土一维固结蠕变预测公式,并对公式的准确性和适用性进行验证。该公式可对软黏土地基因蠕变产生的长期变形进行预测分析,为实际工程的设计、施工提供理论指导。

Select

木质素纤维黄土渗透性能影响因素研究

解邦龙, 张吾渝, 孙翔龙, 谷遇溪

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1539-1546.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了研究木质素纤维作为改良材料时木质素纤维黄土的渗透特征,通过恒水头三轴渗透试验和扫描电镜试验对不同木质素掺量(掺量为1%、3%、5%和7%)和养护龄期(龄期为0 d、3 d、7 d和28 d)的木质素纤维黄土进行试验,探讨不同条件时木质素纤维黄土的渗透性及微观差异。试验结果表明:木质素纤维黄土的渗透系数随养护龄期增加先增大后减小(趋于稳定),部分后期又增大;施加的围压越大,试样的渗透系数越小;木质素纤维掺量为3%时,渗透系数最小,木质素纤维掺量在1% ~ 7%范围内,渗透系数先减小后增大;木质素纤维掺量越多,木质素纤维间聚集现象更明显,掺量较小时黄土与木质素纤维的复合效果越好。对木质素纤维黄土渗透性影响因素的显著性顺序为木质素纤维掺量 > 围压 > 养护龄期。

Select

稻壳灰水泥固化淤泥土试验研究

李丽华, 杨星, 裴尧尧, 徐维生, 杨智勇

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1547-1555.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为拓宽稻壳灰和淤泥土等固废资源处理途径,基于传统水泥固化处理方法,提出稻壳灰-水泥固化处理淤泥土技术。通过室内击实、无侧限抗压强度(UCS)和电镜扫描(SEM)试验,分析稻壳灰-水泥土强度特性及微观机理。结果表明:稻壳灰对淤泥固化土强度增强效果显著,并且15%稻壳灰+8%水泥掺量效果最佳,稻壳灰加入显著提高淤泥固化土韧性,其破坏应变在3%~5%左右,变形系数E₅₀与抗压强度近似呈线性递增关系,E₅₀可取(19~50)q_u。微观分析表明:水化硅酸钙生成是稻壳灰-水泥固化淤泥强度提高的主要来源,其填充孔隙、胶结作用使土体更加密实,提高强度。基于试验结果,提出了稻壳灰-水泥固化淤泥微观演变机制分析模型。

Select

合肥膨胀土轴向卸荷回弹变形的试验研究

侯晓亮, 谭晓慧

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1556-1564.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究轴向卸荷路径下的土体回弹变形特性以及初始含水率和蒙脱石粉含量等指标的影响,以合肥膨胀土为研究对象,开展了一系列的室内一维压缩回弹试验。试验结果表明:卸荷时合肥膨胀土样的e-p曲线具有明显的先缓后陡特征;每级卸荷量越大,膨胀土产生的回弹变形量也就越大;与其他土质相比,合肥膨胀土的一维压缩回弹变形偏低;最大轴向荷载、卸荷比等指标与回弹变形指标之间具有良好的拟合函数关系;相同卸荷比条件下,试样回弹变形量随初始含水率增高而相应增大;当初始含水率较低时,试样的非饱和吸力会抑制土样的回弹变形;蒙脱石粉含量与试样的一维压缩回弹变形之间具有很好的正相关性。这表明膨胀土的胀缩性会影响到膨胀土基坑坑底土体产生的回弹变形量。

Select

土中结合水对红黏土抗剪强度特性的影响机制

曾召田, 潘斌, 吴昱东, 张炳晖, 梁珍

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1565-1572.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过室内红黏土试样的直剪试验和等温吸附试验,探讨了含水量对红黏土抗剪强度的影响,并对红黏土中吸附结合水含量和类型进行了测定和划分,阐释了结合水影响红黏土强度特性的微观机制。结果表明:(1)红黏土吸附曲线可分为稳定吸附阶段(RH<0.908,此阶段主要吸附强结合水),强吸附阶段(RH=(0.908, 0.976),这一阶段主要吸附弱结合水),吸附平衡阶段(RH>0.976);(2)红黏土的抗剪强度值与黏聚力均随含水量增加呈先增后减的趋势,且均存在临界含水量,R1和R2分别约为23.0%和12.0%(与各自的土中结合水总含量接近),内摩擦角则随含水量增加不断减小,呈一阶线性负相关;(3)红黏土强度的改变是土中各种微观作用力共同作用的结果,当土中吸附水主要为强结合水时,颗粒间的水膜连结力和胶结作用力增大,宏观表现为黏聚力增大,抗剪强度增大;(4)随着土中自由水的出现,结合水膜变厚,水膜连结力减弱,同时胶结作用也被破坏,黏聚力下降,抗剪强度减小。

Select

土体温度场物理模拟用土的制备方法研究

吴琼, 李顺群, 黄雄飞, 李丽君, 陈之祥

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1573-1579.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为提高冻土模型试验对现场实际的反映程度,基于模型与原型之间的相似关系,提出了一种制备热学参数满足相似原理的模型土方法。首先,根据傅里叶方程、第三边界条件和相似理论推导出了土体冻结过程中热学参数相似准则,并依照Johansen的导热系数广义几何平均计算方法列出了模型土应满足的3个方程。在此基础上,选用高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉制备模型土并模拟了天津地区某粉质黏土冻结过程温度变化。根据高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉和天津地区粉质黏土的导热系数、比热和密度实测值,结合模型土的三个配比方程确定了模型土的相态组成。分别将配制好的模型土以及粉质黏土用于模型试验和原型试验,并将实测温度值进行了对比,验证了模型土配置方法的有效性。该研究对于冻土温度场的跨尺度预测具有借鉴意义。

Select

冻融循环后砂岩抗冲击力学特性及数值模拟

李宇白, 翟越, 李艳, 孟凡东, 张韵生

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1580-1587.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

长期冻融循环作用对砂岩力学性能的影响是岩石力学和地下空间工程研究的前沿问题。通过对冻融循环作用后的砂岩进行CT扫描和霍普金森杆(SHPB)冲击压缩,以宏-细(微)观结合的试验手段和数值模拟技术解释冻融砂岩从初损状态到裂隙形成这一演变过程及力学响应。结果表明:冻融循环作用使砂岩内天然孔隙不断扩展,随着冻融次数的增多,试件孔隙、裂隙逐渐增大,冲击压缩后导致峰值强度降低;由破碎模拟可知,冲击后试件轴向压缩并且径向膨胀,达到极限后致使破坏,应力在中心处最大并向边缘环向递减。

Select

双井筒试验下页岩水力裂缝扩展与机制研究

张伯虎, 周逸, 王燕, 胡欣欣, 周昌满

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1588-1593.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

水力压裂是页岩气开采的主要技术,研究水力裂缝的扩展规律有利于促进复杂缝网的形成。为了研究裂缝扩展规律和破裂机制,对页岩进行了真三轴双井筒水力压裂模型试验。结果表明:(1)竖向应力越大,裂缝形态越单一,多条水力裂缝间越不易沟通,页岩破裂压力越大;(2)水平应力差越大,双井筒水力裂缝与天然层理沟通越明显,越易形成垂直于水平最小主应力的裂缝;(3)双井筒出口在不同层理面时,两条水力裂缝形态相似,各自会沟通层理和天然裂缝;(4)双井筒出口在同一层理面时,两条主裂缝容易相交,与天然裂缝的沟通较少,不易产生缝网;(5)通过对上升斜率RA和频度FA值综合分析得到,页岩水力压裂以剪切破坏为主,在不同层理压裂更易产生复杂缝网。

Select

受水平循环荷载影响的斜桩p-y曲线构建及应用

曹卫平, 谢泽东, 岳亚新, 张伟伟

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1594-1604.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

p-y曲线法是分析水平受荷桩基承载变形特性的主要方法,利用p-y曲线法的关键在于构建合理的p-y曲线。在砂土地基中开展了2组共10根水平受荷斜桩模型试验,其中2根斜桩仅分级施加了水平静力荷载,其余8根斜桩先施加了不同幅值的单向水平循环荷载,然后再分级施加水平静力荷载。试验测试了10根斜桩的砂面处桩身横向位移及桩身应变,根据桩身应变计算得到了桩身弯矩,在此基础上根据Euler-Bernoulli梁理论得到了桩侧土抗力及相应的桩身水平位移,构建了承受水平单向循环荷载后再承受水平静力荷载时斜桩的双曲线型p-y曲线,并给出了斜桩初始地基反力模量及桩侧极限土抗力的确定方法。用上述构建的双曲线型p-y曲线计算了本文模型试验及文献中模型试验斜桩的响应,发现利用所构建的p-y曲线得到的计算结果与实测结果整体上吻合较好,说明本文构建的双曲线型p-y曲线是合理可行的。最后利用p-y曲线计算了承受单向水平循环荷载后再承受水平静力荷载斜桩的桩身位移及桩身内力,计算结果表明:(1)相对于斜桩桩顶自由,桩顶固支能有效地减小斜桩的桩身横向位移、桩身弯矩及剪力;(2)在单向水平循环荷载作用下,正斜桩桩顶横向位移、桩身最大弯矩及剪力均小于负斜桩;(3)无论是正斜桩还是负斜桩,桩顶横向位移、桩身剪力随着抗弯刚度增加而减小,而桩身最大弯矩随着抗弯刚度增加而增加。

Select

应力波扰动下孔洞块体超低摩擦效应试验研究

李利萍, 唐垒, 潘一山, 鞠翔宇, 孙媛涛

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1605-1614.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

矿山开采过程中,采掘、放炮、地震等扰动极易诱发冲击地压灾害。用含孔洞砂岩块体模拟巷道,采取自主研制的含孔洞块体超低摩擦加载试验装置,进行应力波扰动对含孔洞砂岩块体超低摩擦效应影响的试验研究,并分析不同工况下工作块体相应能量变化特征。研究结果表明:应力波扰动通过顶板向下传播会使巷道块体在长时间拉压作用下形成疲劳损伤,巷道稳定性大幅降低,此时巷道极易在水平冲击作用下产生超低摩擦效应,尤其是垂直方向应力波扰动频率趋于2 Hz时超低摩擦效应强度最大;含孔洞砂岩块体超低摩擦效应强度与应力波扰动强度成正比;同一水平冲击及应力波扰动作用下,含孔洞砂岩块体单位质量动能幅值及功率谱密度幅值均大于完整砂岩块体,含孔洞砂岩块体稳定性远低于完整砂岩块体稳定性。

Select

巷道开挖效应下围岩损伤演化规律及试验研究

任恒, 朱永建, 王平, 余伟健, 李鹏

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1615-1622.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了研究巷道开挖卸荷引起的围岩损伤演化规律及力学响应机制,采用RMT-150试验机开展了白砂岩试件三轴加载-卸载-单轴再加载力学特性试验,建立了岩石三维损伤本构模型。根据损伤岩石单轴加载应力-应变曲线,分析其破坏模式,确定了单轴再加载强度、波速与初始轴压加载比的非线性关系。结果表明:(1)三轴应力作用下,岩石损伤演化过程分为5个阶段,即损伤稳定减小阶段、无损伤阶段、损伤稳定增长阶段、损伤加速增长阶段、损伤破坏阶段;(2)单轴再加载强度、波速与初始轴压加载比呈现3次非线性相关关系,从环向应变规律来看,损伤岩石表现出塑性硬化和塑性软化两种状态;(3)损伤岩石以张拉破坏为主,随着损伤变量值增加,破坏形式逐渐向剪切滑移破坏转化。通过对岩石损伤演化规律的研究,为工程围岩稳定性判别及预警提供理论依据。

Select

新型预应力钢筒混凝土顶管受力特征试验研究

钟祖良, 熊一丹, 张绍炜, 杨庆辉, 李超

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1623-1629.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

城市供水能力不足与供水安全保障脆弱等问题一直制约着城市的发展,为实现特大山地城市供水组团与水库资源间互联互通需修建大量引水隧洞,而在岩质地层引水隧洞顶管法施工中预应力混凝土管节(JPCCP)抗裂问题一直是施工及运营管理极切关注的重点。本文采用现场顶进原型试验方法开展了预应力混凝土管节在轴向顶力作用下内外层混凝土应变、内外表面混凝土应变及混凝土管节裂缝开展研究。研究结果表明:(1)JPCCP管节在轴向加载过程中,内外层应力分布形式一致,但外层应力远大于内层,受偏心加载影响,管节应力在纵向传递中均出现偏心方向变化;(2)管节端口内侧混凝土是最薄弱区域,加载到顶力设计荷载的2/3左右时,在端口附近开始出现裂缝,且随着荷载增加沿环向发展,最终接近贯通;(3)推导了轴向荷载作用时JPCCP管承载特性计算公式,并与试验进行了对比验证,为类似结构的计算提供了理论基础。

Select

顶爆作用下地下大跨度硐室抗爆性能研究

罗军洪, 刘宏伟, 付安琪, 林振荣, 蔚立元

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1630-1638.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

钻地武器爆炸荷载下地下工事的稳定是保障军事和物资储备安全的前提。通过物理模型试验和数值模拟相结合的方法,研究了顶爆作用下大跨度地下硐室的抗爆性能。研究结果表明:随着爆心距的增加,压应力峰值和位移峰值均逐渐降低,加速度响应主要发生在前20 ms;8 g TNT当量顶爆荷载作用下,爆点附近围岩破坏严重,硐室拱顶内壁出现轻微纵向裂缝,总体保持稳定;随着爆压峰值的增大,硐室变形逐渐增大,塑性区逐渐由爆腔向硐室扩展,衬砌结构的塑性区破坏范围也同步增大。根据硐室动态响应规律,可以针对硐室上方围岩和拱脚进行锚杆锚索加固,从而提高硐室的抗爆性能。研究结果可以为大跨度地下硐室抗爆设计提供有益借鉴。

Select

圆形地连墙环向刚度非线性及自锁效应的研究

杨光华, 张文雨, 陈富强, 李支令

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1639-1648.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

圆形支护形式因其结构稳定、变形较小,具有拱效应等特点,使得混凝土能充分发挥其抗压能力,得以广泛应用于盾构施工工作井中。通过考虑圆形地连墙槽段间接缝泥皮的压缩变形,进而提出环向刚度折减系数的非线性变化计算方法。结果表明:地连墙环向刚度随位移增加而增加,从而发现圆形支护在变形中具有较好的自锁效应,说明其具有较好的安全性,与通常按圆形地连墙环向刚度等值折减的计算方法相比更安全且符合实际。用于珠三角水资源配置工程中开挖最深的LG03#圆形竖井进行支护变形内力分析,与实测数据进行比较,发现考虑环向刚度非线性的技术方法更符合实际,可为圆形地连墙提供一种新的计算方法。

Select

整体式反应位移法在地下结构抗震设计中的应用

江志伟, 刘晶波, 高鑫, 杜修力

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1649-1656.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

整体式反应位移法是地下结构抗震设计的重要方法之一,具有理论成熟、操作简便、适用性广和计算精度高等优点,但已有文献中并未详细介绍整体式反应位移法的操作步序,这易对方法的正确使用带来问题。针对工程界经常反馈的几个问题,结合北京地铁16号线阜外大街站主体结构设计方案,提供了一个完整的整体式反应位移法抗震分析例题详解,同时分析了土体侧向边界至结构侧壁距离对计算结果的影响,结果表明,此距离不宜小于2倍的结构横断面长度。本研究诣在解决整体式反应位移法在工程实践中的具体使用问题,有助于避免由操作不当带来的计算误差,具有较强的工程参考价值。

Select

复杂环境超大面积深基坑整坑实施设计与实践

戴斌, 李靖, 陈永才, 邬林

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1657-1664.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

武汉十里铺二期K4地块项目位于武汉市中心,基坑面积约4万m²,开挖深度17 m~24.2 m,属于超大规模深基坑工程。为满足项目工期造价的控制要求,基坑采用整坑顺作实施方案。本基坑通过采用“桩墙合一”技术,在减薄地下室外墙厚度的同时取消了常规的止水帷幕。北侧高地坪重点保护区域通过设置双排桩门式刚架围护结构和上K撑等措施保证了周边浅基础建筑的安全。在确保支撑体系受力安全的前提下通过支撑杆件避让塔楼竖向构件缩短了总工期。通过设置立体下坑栈桥坡道等技术措施,解决了本工程施工场地紧张的问题,并进一步提高了施工效率。综合以上技术措施,在保证基坑安全顺利施工的同时,有效控制了基坑的工期和造价。

Select

海底盾构隧道管片上浮分析及控制研究

施有志, 阮建凑, 林树枝

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1665-1677.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究海底盾构隧道中管片的上浮机理及控制方法,以厦门地铁2号线海底盾构段为依托,采用数值模拟方法,首先分析注浆压力、初凝时间等对管片上浮量的影响,并提出相应的上浮控制措施;然后,建立三维管片模型,对注浆压力作用下,上浮量和管片错动及螺栓的内力进行分析计算;最后,结合现场实测数据予以分析。结果表明:注浆压力越大,管片底部上浮量越大;软土与硬土条件下相比,管片上浮量下降43.8%;沿管片周边不同部位设置不同的注浆压力,提高浆液早期刚度,能显著降低管片上浮量,注浆材料的刚度比E1/E28从0.6提高到0.8时,管片上浮量降低37.99%,最大弯矩降低43.27%;结合实测土压力与计算值表明,基于黏弹塑性流变模型(shotcrete混凝土本构)的海底盾构隧道模拟方法,能较合理地预测管片外土压力主要区段的量值和衰减规律。研究成果可为管片结构设计提供更加合理的依据。

Select

地铁车站土建工程施工进度三维动态优化控制

段晓晨, 孟春成, 吴曼茜, 施振东

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1678-1688.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对地铁车站土建工程施工极易出现进度偏差的问题,基于识别提取的11个地铁车站土建工程施工进度主要影响因素并依托历史案例信息构建案例数据库,提出一种地铁车站土建工程施工进度的三维动态优化控制方法。研究表明:将PSO聚类算法与BP神经网络相结合用于地铁车站土建工程施工进度预测,有助于准确反映各影响因素与施工进度间的非线性映射关系并提高预测效率;建立进度预警响应体系,综合集成EVM法与PDCA循环,可实现地铁车站土建工程施工进度的分级预警与动态优化;采用BIM虚拟可视化技术并搭建Web协同管理平台实现了地铁车站土建工程施工进度的三维可视化控制与实时信息管理,通过在HG地铁车站土建工程施工中的实际应用,证实了此方法对于地铁车站土建工程施工进度控制的有效性。

Select

拆复建桥桩对软土地层盾构隧道结构影响研究

王怀东, 王二丽

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1689-1695.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以大直径桥桩紧邻既有地铁盾构隧道施工为研究背景,基于隧道病害调查和长期变形监测数据,分析典型河漫滩软土地区钻孔桩打、拔近接施工对盾构隧道衬砌环结构影响,并对钢护筒超前加固效果进行量化评估。结果表明:近距离桥桩拆复建工程在原隧道结构较大变形的基础上,进一步对结构病害产生不良影响,使得结构安全性储备降低,需要进行及时必要的修复性处理;淤泥质粉质黏土较其他地层内隧道受施工影响变形量更为显著;采取钢护筒措施可减少隧道62.5%位移变形量、42.9%横断面收敛变形量。

Select

既有建筑下半盖挖深基坑变形影响因素研究

徐健, 王自强, 王林枫, 周小涵

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1696-1704.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

由于盖板与建筑荷载的存在,既有建筑下半盖挖深基坑承受偏压荷载,对基坑与支护结构变形造成影响。依托南京山西路地铁车站半盖挖深基坑,采用数值模拟手段,研究了既有建筑对半盖挖深基坑变形的影响,得出以下结论:地连墙最大侧移量δ_hm随上部建筑层数增大显著增大,随地下室层数增加显著减小;最大侧移位置H_m随上部建筑层数增大而上移,随地下室层数增加而下移;既有建筑导致地连墙侧移曲线整体发生向基坑内的移动;随着上部建筑层数的增大,建筑侧坑外最大地表沉降δ_hm显著增大,最大地表沉降位置d_m向坑外移动;存在地下室时,最大沉降均发生在建筑靠近基坑侧;δ_hm随开挖深度H呈二次相关。

Select

多年冻土区黑色沥青路面公路路基吸热特征

杨晓明, 蔡汉成, 贾海锋

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1705-1713.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为了研究冻土路基的吸热特征,对青藏高原多年冻土区的黑色沥青路面公路工程进行了现场试验监测。利用监测的地温数据,基于热传导理论计算分析了冻土路基的热量收支特征,并通过数值模拟研究了路基高度与宽度对热量收支的影响。研究结果表明:(1)路基的填筑会造成地基热量收支幅度减小,净吸热量较同深度的天然地层明显增大;(2)路基在当年10~12月以及翌年1~2月放热,在当年3~9月吸热,总体而言在一个完整的冻结融化周期内(一年)路基的累计吸热量大于累计放热量,净吸热量约为42.6 MJ/m²·a,路基的净吸热量在冻土上限以上的地层及路基填土中耗散约50%,以下占50%;(3)在路基高度一定的情况下,随着路基宽度的增大,地基的净吸热量也逐渐增大,但增加的幅度逐渐减小;(4)在路基宽度一定的情况下,随着路基高度的增大,地基的净吸热量逐渐减小。

Select

大跨斜撑无柱地铁车站结构地震响应分析

陶连金, 吴尚, 丁鹏, 石城, 韩学川

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1714-1723.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究大跨斜撑无柱地铁车站地震响应特性,基于三维静-动力耦合非线性有限元模型,分析在不同地震动作用方向下的地震响应规律,揭示结构地震损伤演化过程。分析表明:设防地震和罕遇地震作用下车站结构的最大层间位移角分别为1/1 352和1/602,满足规范要求;地震作用对斜撑轴力、侧墙端部剪力和底板跨中弯矩的放大作用显著;随输入地震动强度的增加车站顶板加速度放大系数依次减小,竖向地震动对相对竖向位移的影响不可忽视;斜撑两端、墙板交界处和开窗周围区域是结构的抗震薄弱部位;强震作用下,车站结构塑形损伤积累且地震动空间效应显著,宜按空间问题进行抗震分析。研究成果可为类似结构的抗震设计与分析提供参考。

Select

隧道爆破及车辆荷载耦合作用下公路振动研究

赵立财

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1724-1730.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对隧道下穿环城公路爆破开挖产生的振动效应,同时考虑公路上车辆瞬时荷载耦合作用,运用LS-DYNA分析环城公路的振动规律及响应特征,并与实际监测结果进行对比分析,研究结果表明:(1)公路中部位置的峰值应力为1.7 MPa,大于两边的峰值应力,随着爆破点与路面间水平距离的增大,峰值应力也逐渐增大;(2)在0.015 s到0.02 s这段时间内,振速幅值最大,随后,幅值降低,振动频率变小,振动趋于缓和,数值模拟的结果要普遍小于实际监测的振速峰值;(3)公路左侧振动的位移响应最大,但是公路中部位置会在之后的振动过程中产生二次峰值,造成更大的位移响应。研究可为相似工程设计提供一个参考。

Select

我国地铁建设事故规律分析与安全管理启示

闫惠娇, 马永驰

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1731-1741.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

近年来我国各类地铁建设安全事故频发,造成了重大的工程经济损失和严重的社会负面后果。为提升我国的地铁建设安全、揭示地铁建设事故发生的特征与规律,基于统计学的视角,对我国2001—2020年期间发生的336起事故,从时间、地域、事故类型、事故工程性质、事故严重程度等维度进行了系统全面的统计分析。研究发现:地铁建设事故总体呈现上升态势且事故分布呈现显著的时空分异特征;事故类型以坍塌为主但逐渐多元化;不同于海因里希法则的事故三角形,我国地铁建设事故总体呈沙漏型分布。最后围绕上述统计发现,给出了相应的安全管理启示,如在事故高发时段加强常态化监督检查工作、确定重点防控的事故类型、根据事故类型风险等级进行精细化的预案管理,以及构建全国地铁建设事故案例库以加强事故的检测与预防等。

Select

地铁隧道穿越砂-黏地层沉降控制技术研究

范长海, 陈志敏, 钱浩, 张常书, 纪海波

地下空间与工程学报. 2022, 18(5): 1742-1750.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

依托广州地铁区间隧道下穿条形浅基础密集民居建筑群工程,通过渣土改良试验,明确各改良参数对渣土力学性能的改良效果及其合理范围。利用FLAC3D软件模拟盾构穿越松散富水砾砂、粉质黏土和风化花岗岩复合地层的施工过程,探究可有效控制地层沉降变形的盾构施工参数范围。研究表明:基于室内渣土改良试验用发泡剂浓度为3%的泡沫剂进行渣土改良,控制渣土含水率在16.95%、20.95%左右,泡沫剂掺入比分别为21%~46%、71%~92%,可将渣土塌落度、渗透性等力学性能改良至理想状态;根据盾构实况,应调整土仓压力大于原应力平衡体系静水土仓压力;通过增大注浆压力,最大化密实地层空隙与盾尾脱空间隔,提高加固层弹性模量,控制地层不均匀沉降;对比分析试验段、下穿段和危害建筑物的沉降监测数据,施工过程中采取渣土改良措施与设定优化的盾构参数,可将地层与危害建筑物的变形控制在规定的安全范围内。为类似盾构隧道提供技术指导。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容