地下空间与工程学报

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立体城市规划理念和实现路径探索——《城市总体规划改革与创新》地下空间规划问题研究

于文悫,顾新

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 1-9.

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为应对城市发展转型,城市总体规划面临在定位、目标、理念、方法、实施手段上转型,如何制定一个科学的城市资源战略已成为新时期城市规划的主要任务。地下空间作为城市重要的空间资源,其开发利用成为实现城市可持续性发展的重要战略举措,立体城市的规划建设成为解决城市土地资源约束与发展意愿增长矛盾的有效手段。本文从地下空间资源利用角度探讨总体规划中地下空间规划编制的理念转变、体系衔接、工作重点、主要内容等方面的问题,并提出改革创新建议。

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城市地下商业用地使用权价值评估研究

马骞,沙一粒,赵恺彦,谈周尧,崔飞飞

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 10-16.

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近年来,我国城市地下商业空间大量涌现,地下商业区成为市民休闲娱乐的场所。在地下商业用地租赁交易频繁发生的同时,国内关于地下商业用地使用权价值评估方面的研究却比较少见,这使得地下商业用地使用权价值评估实践没有相应成熟的理论和方法作为支撑。本文以南京市地下商业用地为研究对象,将基准地价的概念扩展到地下土地,试图建立地下商业用地基准地价与地表商业用地基准地价之间的关系。由此,本文通过一定的方法,确立了地下商业用地基准地价的近似推算公式。本文中演示的方法对于今后地下商业用地使用权价值评估理论的研究具有开拓性、启发性意义,也对现实中的地下商业用地使用权价值评估具有指导意义。

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结构性软土的扰动附加变形分析

刘海涛,郭院成

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 17-22.

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通过分析软土结构性成因及压缩特点,采用五段折线模拟结构性原状软土压缩曲线,体现了欠压密片架结构软土的力学特点,且基本符合结构性土体的变形发展趋势。针对扰动软土提出虚拟前期固结压力的概念,指出变形初期扰动土体的受力变形可由结构性部分受力变形和损伤部分受力变形的线性组合表示。算例分析显示相同扰动度情况下,高堆载所引起的扰动附加变形比低堆载所引起的扰动附加变形大得多。本文所建议的扰动附加沉降计算模型对工程实践有一定的参考价值。

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砂岩相似材料制作方法研究

耿晓阳,张子新

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 23-28.

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利用正交试验设计法设计多组试验,并利用磁铁矿精矿粉、石英砂、石膏、水泥等组成的混合物制作岩石相似材料。对影响相似材料的四种因素,包括骨料的比例、骨料中成分间的比例、胶结物中成分间的比例以及掺水率,与其物理性质、力学性质参数之间的关系及影响程度进行了分析。结果显示,可以通过提高骨料的比例和骨料中磁铁矿精矿粉的比例来提高相似材料密度。在提高相似材料单轴抗压强度方面,可以通过提高胶结物中水泥的比例来实现。相似材料粘聚力的变化与骨料的比例的变化以及掺水率的变化呈反相关。内摩擦角的变化主要受到掺水率的影响。

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软土中设抗拔桩底板的内力解析算法

袁自鸣,张银屏

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 29-33.

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在软土地区,采用抗拔桩作为抗浮措施较为普遍,但目前设置抗拔桩底板的内力算法在规范中尚无明确规定。本文在荷载结构法的基础上,结合文克勒地基模型作为土弹簧单元,提出一种分析设抗拔桩底板内力的简化计算模型。此法考虑了桩侧土体与抗拔桩之间的相互作用,并且允许桩体在水反力的作用下发生竖向位移。在将模型简化为结构力学中的超静定问题后,进一步明确了各支座处约束的转角、竖向刚度的取值方法。有限元计算的结果表明,此法较之以往的计算,其方法可行,结构内力更为科学合理,对地下结构的设计和施工具有一定参考与借鉴的价值。

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基于高压水射流破岩的岩石损伤破坏效应研究

雷光宇,党发宁,李骞,潘峰

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 34-38.

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由于高压水射流破岩的影响因素繁多和作用机理的复杂,运用动态非线性有限元法,进行高压射流的数值试验,分析破岩过程中应力及破岩深度变化,以破岩过程中诸如射流速度、射流直径、射流入射角度、射流束数等控制参数为研究方向,基于ANSYA/LS-DYNA进行不同井深条件岩石破坏的显示动力有限元分析。结果表明,进行高压水射流破岩时选取不同射流控制参数所实现的射流效率明显不同,射流速度和射流直径的增大都会增加破岩的深度;射流垂直入射时,破岩效果最好;射流束数和破岩深度成反比。以本文研究结果指导实际现场操作,可以有效提高破岩效率。

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大跨度岩洞跨度界定与跨度效应探讨

张宇,黄必斌

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 39-47.

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“大跨度”岩洞在施工开挖稳定性和国防工程抗爆能力与“小跨度”岩洞不同,设计时对“大跨度”岩洞仍沿用“中小跨度”的设计方法,其计算结果显然与实际情况不相符合,甚至导致危险发生, 但国内外规范中对于“大跨度”也没有给出一致的定义。为了弥补规范中大跨度岩洞设计的不足,从工程类比法、规范法、力学划分三方面对不同跨度岩洞进行讨论:分析了国内外600多个已建洞库的跨度和各类规范中洞库跨度的适用范围,得到“大跨度”区别于“小跨度”岩洞的界定标准;利用LS-DYNA 有限元程序对不同跨度岩洞的静力和动力力学特性进行分析,探讨了洞库的跨度效应;通过分析跨度效应,对现有设计规范提出修正建议。

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雪峰山隧道进口段仰拱填充结构开裂原因探讨

崔连友,吴剑,郑波

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 48-55.

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向莆铁路雪峰山隧道进口段仰拱底板填充结构施作后出现大量未贯通的“V”字型裂缝。通过对衬砌结构受力状态分析发现,若只考虑围岩压力,不会导致仰拱底板填充结构出现裂缝;而考虑围岩压力与水压力共同作用时,最大主应力极值出现在填充结构上部靠近隧道轴线位置,为拉应力,且最大主应力极值会大于素混凝土的极限抗拉强度,会产生拉裂缝。通过现场水压力试验验证了作用在仰拱中心水压力值较大,而两侧水压力值相对较小的结论,作用在仰拱填充结构上的水压力是导致其开裂的主要原因。因此,对于处在地下水位线以下的隧道不但要考虑衬砌背后排水系统畅通,也要考虑设置隧底排水措施,以降低作用在隧底结构上的水压力,从而减少类似隧道病害出现。

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长短组合桩复合地基承载性状的试验研究

陆华,高全臣,周波,王东,梁明

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 56-63.

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针对应用前景广阔的长短组合桩型复合地基,进行了承载性状的现场试验。通过对单一桩型复合地基和三组长短组合桩复合地基中桩土垂直受力特性试验数据进行整理、对比和综合,得到了组合桩复合地基中桩土应力、分担荷载比和桩土应力比等随总荷载的变化规律,提出了组合桩型复合地基承载力特征值新的取值标准、破坏模式和破坏标准。研究表明,随着总荷载增加,组合桩型复合地基的桩、土应力的增长率与桩、土的强度或承载力呈正相关关系;短桩的承载能力先于长桩得到发挥,长桩承载能力逐渐被调动;破坏模式受垫层的调节,桩间土先达到塑性状态,桩体承受大部分荷载增量,为组合桩型复合地基设计提供一定的理论依据。

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考虑SD效应的地基承载力广义强度安全系数

赵琦,郑雨婷,朱建明

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 64-69.

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现有的地基承载力安全系数其缺点在于不能体现土体的三维受力状态,广义强度安全系数采用π平面上广义剪应力与强度包络线的比值可以更好的考虑土体的三维受力情形,因而能更好的体现地基承载力的安全特性。为了研究SD效应即土在三轴压缩与三轴拉伸强度不等对地基承载力安全系数的影响,本文首先基于广义非线性强度准则研究了表征SD效应大小R及准则参数α的关系,将R划分成三种情况。然后运用变换应力空间方法描述了基于广义非线性强度准则下的广义强度安全系数的表达式。算例结果表明,SD效应参数R对于地基承载力安全系数影响较大。

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不同厚度及边界胶结颗粒抗压特性离散元分析

孙超,刘芳,蒋明镜

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 70-76.

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为研究胶结厚度和边界条件对胶结颗粒抗压特性的影响,利用离散元数值方法模拟了胶结颗粒的室内微观压缩试验,并与室内试验结果进行了对比。结果表明,胶结厚度对胶结颗粒抗压强度影响较大,抗压强度随胶结厚度的增加呈指数形式下降并趋近恒定值,这一现象与室内试验结果吻合较好。而胶结厚度的影响程度与边界约束有关,当边界约束较强时微观剪切破坏占主导,抗压强度较高。另外,边界形状对微观胶结破坏模式 (拉伸破坏或剪切破坏)有一定影响,平面边界由于边界约束效应更强,导致胶结颗粒的抗压强度更高。

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初始干密度及掺砂比对膨胀土抗剪强度指标影响

杨俊,杨志,张国栋,唐云伟,谢支钢

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 77-83.

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研究了风化砂改良膨胀土对抗剪强度及其指标的影响。通过改变风化砂的掺量,研究了风化砂对膨胀土物理性质的影响。试验表明,随着掺砂比例的增加,最佳含水率逐渐下降,渗透系数逐渐增大,说明风化砂能有效降低膨胀土的塑性指数,增大膨胀土的透水性能,使之更适合用作公路路基填料。通过研究风化砂掺入比例及初始干密度对膨胀土抗剪强度指标c、φ值及抗剪强度的影响,可以得出:在掺砂比例一定时,改良膨胀土的粘聚力随着初始干密度的增大而增大,内摩擦角随着初始干密度的增大先增大后减小再增大,抗剪强度值总体逐渐增大;在初始干密度一定时,改良膨胀土的粘聚力随着掺砂比例的增大而减小,内摩擦角随着掺砂比例的增大先增大后减小,抗剪强度总体变化趋势减小。当初始干密度为2.0 g/cm³,掺砂比例为30%时,抗剪强度达到最大值。

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模型维数对岩土离散元试验影响的宏-微观研究

周杰

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 84-88.

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对实验室常规三轴试验分别进行了二维和三维的离散元数值试验,从试样宏观力学响应和剪切带演化的角度比较模拟结果,分析模型维数对岩土力学性质模拟结果的影响。数值试验结果表明,最密实状态的、具有相同参数的二维和三维试样,在剪切过程中均会表现出软化特性,试样峰值应力均随围压的提高而增大,其峰值应力的数值相近,但三维数值试样达到峰值应力所对应的应变约为二维试样的1/4。随着围压的增大,二维和和三维离散元数值试样剪切带均趋于集中;但在相同围压作用下,不同维数数值试样宏观剪切带的形状和厚度均不同,二维试样剪切带的范围和厚度均较大。

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超前深孔顶板爆破防冲数值模拟及应用研究

赵善坤,王永仁,吴宝杨,李晓璐

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 89-97.

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通过对超前深孔顶板爆破防冲机理及影响因素进行分析,以典型的冲击危险矿井为背景,在对顶板强度及爆破参数现场实测的基础上,模拟分析不同爆破参数(爆孔夹角、装药段长度)下的超前深孔顶板爆破效果,并采用多种监测手段对其现场防冲效果进行检验。研究发现,在爆孔深度一定的前提下,相同的爆孔角度,随着装药量的增加,超前深孔顶板爆破的影响范围也随之增大,巷帮煤体内的高应力区范围及峰值应力梯度下降越明显。在相同装药量前提下,通过调整爆破角度下,可使巷帮的高应力向深部转移甚至消失,对深部煤炭的安全开采具有重要的意义。

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地层变形的流固耦合数值模拟

殷尧,刘益良

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 98-102.

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石油开采当中,地层变形往往是造成套管损坏的首要因素,而开发过程中例如高压注水采油在很大程度上造成了地层的变形。本文针对石油工程中高压注水采油引起的地层变形,运用有限元软件ADINA建立了七井点流固耦合数值模拟模型,具体描述了高压注采过程中地层的变形情况,并对其计算结果进行了研究分析,结果表明,高压注水采油易使井壁处地层应力集中、岩层滑移与膨胀变形、储油地层凹陷等,且与较大孔隙度油层相比,低孔隙度油层高压注采时的孔隙压力与流体流速增加幅度要更大,以上结论为预防和减少流固耦合作用下地层变形造成的影响等提供了理论依据。

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基于振动响应的锚杆松弛评判方法

孟祥程,杨健辉,王丽英,杨滢涛,王利

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 103-107.

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锚杆支护是围岩加固的一种重要形式,而锚杆的预紧力则是提高加固质量的重要的环节。但根据现行的工程应用情况,对此重要环节反倒没有引起足够的重视,从而增加了工程质量潜在事故的可能性。因此,本文针对锚杆预紧力常常不足的情况,或者当时满足,而一段时间后又因应力松驰等其他作用所再次导致预紧力不足的现象,通过在锚杆顶端与靠近锚杆处的托盘上分别安装一个同向振动的加速度传感器,利用二者之间是否发生同步振动的动力响应,即相位频谱和振动频率差,对锚杆预紧力是否满足进行快速、准确地定性判断,从而为工程质量监管提供一种可行的简便方法。

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GFRP与钢筋抗浮锚杆承载特性试验研究

李伟伟,张明义,白晓宇,寇海磊

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 108-114.

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为深入了解GFRP锚杆的锚固特性,研究了GFRP抗浮锚杆代替传统钢筋锚杆用于地铁抗浮工程的可行性,以解决地铁抗浮中杂散电流对金属锚杆的锈蚀,满足永久性抗浮的要求。本课题组在前期对钢筋锚杆通过粘贴应变片进行杆体应力测试的基础上,又对植入光纤光栅传感器的GFRP锚杆进行现场拉拔试验,进一步研究GFRP锚杆的锚固机理与杆体应力分布。对比分析了钢筋锚杆与GFRP锚杆的破坏形态和杆体轴向应力与黏结应力分布规律的异同。分析认为:GFRP抗浮锚杆的破坏形态与钢筋锚杆有所不同,二者的轴力与剪应力的总体分布规律相似,但轴力和剪应力沿锚固深度的衰减速率和同级别荷载下相同深度处的应力水平有所差异;GFRP抗浮锚杆的锚固承载力可达到钢筋抗浮锚杆的水平且锚头位移可满足工程要求。

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饱和高庙子膨润土的渗透特性

孙文静,刘仕卿,孙德安,方雷

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 115-119.

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在核废料深层地质处置工程中,膨润土的渗透特性是需要考虑的重要因素之一。对浸水饱和的高庙子钙基膨润土压实试样进行压缩试验,利用时间平方根法测定压缩试验中每级荷载下的固结系数,然后用太沙基一维固结理论计算土的饱和渗透系数。试验研究表明:在弹塑性阶段,计算所得饱和渗透系数随竖向应力的增大而减小,在双对数坐标下,计算渗透系数与竖向应力呈线性关系;孔隙比对渗透性起着主导作用,在半对数坐标下,计算渗透系数随孔隙比的减小而线性减小,由该线性关系得到的某一孔隙比下的计算渗透系数与公开发表的相同孔隙比的高庙子钙基膨润土的渗透系数接近。研究结果及相关文献证明应用固结理论方法间接推算膨润土饱和渗透系数的方法是可行的,该方法适用于低渗透性黏土的饱和渗透系数的量测。

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应力释放效应对抗拔桩承载力影响分析及应用

张继红,朱合华

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 120-126.

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抗拔桩受力时,桩身径向微量收缩,桩周土体侧向应力释放,桩侧摩阻力降低。文章将桩对土的卸载作用导致摩阻力降低值与不考虑该作用时摩阻力之比,定义为单桩抗拔承载力折减系数J_s。定义土体的回弹模量与压缩模量之比为土的压缩回弹比λ_j。利用极限平衡状态方程,针对刚性桩、钢筋混凝土桩、预应力钢筋混凝土桩与钢管桩,分析了不同的土体压缩回弹比λ_j所反映的应力释放程度对承载力的影响。结合外径1.7 m,长81.3 m,壁厚25 mm的大直径超长抗拔钢管桩静载荷试验进行验证。结果表明压缩回弹比λ_j能很好反映土体应力释放对承载力的影响,是抗拔桩侧阻力低于抗压桩的主要原因,承载力计算值与实测值相符,其精度远高于现行规范方法,可供工程实践与科学研究参考。

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输水隧洞PC-Net预应力混凝土管片衬砌设计方法

黄怀宁,袁大军

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 127-134.

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PC-Net预应力混凝土管片是将预应力钢绞线成网状布置的预应力管片,是适用于输水隧洞的单层衬砌结构。目前,尚未有针对输水隧道提出的预应力混凝土管片衬砌预应力设定方法。在管片设计中,预应力的设定、钢绞线配置以及接头张开量的计算等为预应力混凝土管片与一般混凝土管片设计的主要区别之处。本文探讨了预应力混凝土管片衬砌中预应力的设定方法,根据对裂缝出现的不同控制要求,考虑环境条件与隧道用途要求,提出了3种预应力设定方法。阐述了PC-Net预应力混凝土管片设计中的内力计算、预应力钢绞线配置计算以及接缝张角计算方法,总结形成了一套PC-Net管片设计流程。

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复杂地质条件下轨道交通长大隧道设计技术

张晋毅

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 135-142.

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以国内轨道交通领域第一条复杂地质条件长大越岭隧道——重庆轨道交通一号线中梁山隧道为工程背景,针对城市轨道交通长大越岭隧道的设计过程中所采用的新技术和遇到的重难点问题,着重阐述隧道穿越含瓦斯地层、煤层采空区、石膏岩、软弱破碎围岩、富水岩溶区等复杂地质体的处理思路和应对措施。同时,针对城市主城区的生态环境保护特殊要求提出可持续发展的隧道设计理念、思路和方法,以期对今后的类似工程具有一定的启发和参考价值。

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隧道竖井施工对邻近管线沉降影响的研究

田亮,单仁亮,李润军,陈慧娴,张苗

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 143-148.

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地铁施工不可避免的要穿越大量既有地下管线,引起周边土体变形,导致管线产生附加应力和变形,对管线的安全使用具有潜在威胁。以北京地铁7号线湾达区间施工竖井为背景,利用FLAC数值分析结合现场实测的方法,探讨了钢支撑、开挖深度、管径、埋深对邻近地埋管线的影响。研究发现:钢支撑对周边环境起着有效的控制作用;随着管径的增大,埋深的增加,管线沉降值呈减小趋势;竖井开挖至一定深度后,随着开挖深度的增加沉降变化明显。并针对竖井施工土体薄弱部位,提出了加固措施,对竖井施工有一定的指导意义。

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地面表层温度场及隧道排水沟埋置深度设计探讨

王兆瑞,许鹏

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 149-155.

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在寒冷地区的交通土建工程中,冬季地层的最大冻结深度是一项重要的设计参数。论文通过分析地面表层传热的条件及特点,以一维热传导方程为基础,给出了地表传热模型在定解条件下的解析解,通过编程计算、分析得到地表温度场的变化规律。针对公路隧道设计细则(JTG／T D70—2010)中中央排水沟埋置深度设计参数不明确,提出采用:中央排水沟上部岩土体的总导温系数、年平均气温、地表温度年振幅三个参数进行中央排水沟设计,并给出了查询表格。

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盾构隧道施工对砂性地层的扰动及管片受荷特征

王俊,方勇,何川,江英超

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 156-162.

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以西安地铁土压平衡式盾构穿越砂性地层为背景,采用颗粒流(PFC^2D)数值方法研究盾构施工对砂性地层的扰动情况,同时通过现场测试获取砂性地层下盾构隧道管片衬砌的荷载分布和内力特征。研究结果表明,相对于黄土等粘性地层而言,砂性地层的颗粒性较为突出,盾构开挖引起的地层移动在空间分布上连续性较差,出现局部松动或欠密实区域。砂性地层透水性较好,孔隙水压力测试值与水头高度有很好的相关性,但土压力测试值要低于实际受力值。受各种施工荷载的影响,管片弯矩和轴力在盾尾脱环阶段波动较大,随着盾构的推进,盾尾注浆等施工荷载对结构受力的影响减小,当脱出盾尾10~15环后,管片内力逐渐稳定。研究成果可为砂性地层土压平衡盾构隧道的设计与施工提供参考。

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深埋地下车站双岩柱开挖方法的模拟研究

康富中,贺少辉,杨佳璇,曹瑞琅

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 163-170.

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基于新建京张铁路八达岭地下车站超大跨的特点,研究其大埋深和大跨度开挖时采用双岩柱法的围岩和支护力学性能。车站埋深达75 m~110 m,跨度43.87 m,高度21.7 m,长度495 m,断面面积为857.102 6 m²,如此大的地下车站在国内尚属首例,世界罕见。采用大型非线性有限元软件ABAQUS模拟计算双岩柱法开挖和支护全过程,得出每一开挖步围岩应力,锚杆轴力,衬砌应力,围岩变形的力学参数。计算结果表明,岩柱在开挖过程中发挥了充分的作用,对围岩应力,拱顶沉降起到了非常好的作用,使得地表沉降控制在合理的范围内,说明设计方案比较合理,双岩柱法在较好的围岩中对施工具有快捷和维护围岩稳定的作用。

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砂卵石地层盾构施工滞后沉降形成的细观研究

江英超,方勇,何川,王俊

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 171-177.

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成都地铁区间盾构隧道所处地层主要为典型富水砂卵石地层,盾构施工引起的地层损失在地下水、地面荷载等影响下很容易形成滞后沉降,导致地表发生塌陷。针对成都地铁1号线一期工程建设经验,总结了砂卵石地层滞后沉降形成的原因,同时,采用颗粒分析软件PFC^2D,从细观层面对砂卵石地层中滞后沉降的发展形成过程进行模拟,分析隧道埋深、地层空洞位置等因素对滞后沉降的影响。研究表明,砂卵石地层的特殊工程地质性质是滞后沉降形成的根本原因,盾构施工工艺是关键影响因素。细观研究表明,地层损失导致在隧道两侧上方约45°方向出现两条破碎带,形成三角形的松散区域,洞周地层应力发生显著变化。隧道埋深直接影响滞后沉降是否发生,地层空洞方位对滞后沉降的发生区域有重要影响。

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明挖隧道上跨运营轨道隧道施工安全影响研究

胡学兵,胡居义

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 178-183.

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重庆市机场立交改造工程中的A匝道是一条重要的匝道,其顶部紧接机场高速路面结构,底板下部为轨道三号线区间隧道,两者间围岩净距不足3 m。区间隧道与机场高速路为上下平行关系,A匝道与它们呈75°左右夹角。为了评价A匝道明挖隧道施工对轨道交通隧道安全运营的影响,A匝道采用了筏板基础和桩基础两种基础形式进行了比选,采用ANSYS软件对A匝道的施工过程进行了三维数值模拟分析。计算结果表明,两种基础结构型式对轨道隧道的影响基本相同,同时,A匝道施工对轨道隧道结构及轨道梁的影响也很小,不会影响其安全运营。

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岩巷钻爆法掘进速度影响因素因子分析

单仁亮,刘扬,黄宝龙

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 184-189.

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为了提高岩巷钻爆法掘进速度,根据现场调查状况,在采取头脑风暴法征求专家意见的基础上,设计了《岩巷钻爆法掘进速度影响因素调查表》,该表有6个一级指标和30个二级指标,进行了问卷调查,对调查结果运用SPSS软件进行了因子分析,提炼出影响岩巷钻爆法掘进速度的5个公共因子:精益管理因子、组织专业能力因子、设备管理因子、岩层条件因子、水文瓦斯因子。根据这5个公共因子,为加快岩巷钻爆法掘进速度提出了5个方面的建议:(1)导入精益管理,建设高效班组;(2)优化组织结构,提高专业能力;(3)科学配置设备,提升维护水平;(4)超前地质勘探,制定应对措施;(5)加强监测监控,保障掘进安全。

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软土地层盾构隧道施工期监测分析

谢文斌,黄伟东,白云

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 190-198.

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通过对施工期现场的跟踪监测以及数据分析,对沿海软土地层下大直径泥水平衡盾构施工过程中开挖面距离及不同施工步序对地下水位、地表沉降、隧道整体变形等的影响进行研究,对部分监测数据进行分析及对比,得出相互之间的关系及沉降变化特征。其中地表沉降研究主要针对开挖面距离对地表沉降的影响以及实际沉降槽形状与理论结果的分析对比;隧道整体变形研究主要包括成环隧道沉降与开挖面距离的关系以及洞周收敛的变化规律。从分析结果可见:此工程泥水平衡盾构隧道在施工过程中的地表沉降以及隧道整体变形基本符合过往研究结果,其存在的差异性本文也从理论及现场实际情况两方面予以分析。以期对未来类似工程提供参考意见。

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地下水动态监测系统研发与应用示范

何春燕,韩文权

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 199-203.

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目前重庆的地热、矿泉水和地下水监测工作仍采用传统的人工监测,不仅工作效率低、精度差,而且监测频率低,无法达到管理的自动化和数据采集的实时性要求。本文提出的地热、矿泉水、地下水动态监测系统就是针对重庆特殊的地质环境特点,通过先进的传感器技术、通信技术和数据分析处理技术而研发的一套集数据自动采集(水位、压力、水量、水温等)、传输、接收、分析与管理于一体的实时动态监测监控系统,该系统的运行,有效解决了目前监测手段落后、频率低、精度差等问题,实现了动态监测监控管理,极大地推动了重庆市地热、矿泉水、地下水动态监测及管理工作的发展。

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滑坡深部变形监测方法与应用探讨

王凯,张伟毅,马飞,李沁羽

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 204-209.

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观测滑坡深部变形是了解滑坡启动机理以及进行滑坡监测预警的重要内容。本文以三峡库区凉水井滑坡作为监测实例,收集了测斜仪监测方法和拉线式监测方法测量出的深部变形数据,分析了深部变形随时间的变化规律以及与地表变形的关系,对比了两种监测方法获得的数据,测斜式监测方法表现更加灵敏,但量程小,拉线式监测方法量程大,但灵敏度低。依据深部与地表协调变形对滑坡变形启动模式提出了新的分类,在此基础上,对两种监测方法的适用性进行了总结,并提出了合理建议。

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特长铁路隧道横通道间距设置问题研究

张念,谭忠盛

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 210-215.

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铁路隧道的横通道作为灾害发生后的安全疏散通道,其间距的设置在人员安全疏散中是至关重要的。本文以特长铁路隧道为研究对象,从人员安全疏散的角度出发,运用疏散模拟软件STEPS建立人员安全疏散计算数学模型,模拟计算了两种火灾场景在不同横通道间距情况下人员疏散所必需时间,通过与人员安全疏散可利用时间比较,判断人员疏散的安全性,给出了一般特长铁路隧道横通道间距设置方案,为特长铁路隧道安全疏散设施的优化设计提供理论依据。

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软基处理中土体抗剪强度与压缩模量的研究

关振长,陈诗,黄明,邓涛,郭光照

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 216-221.

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以福州江阴港铁路大型货场的软基处理项目为背景,对四种常用的软基处理工法(包括排水板堆载预压、砂桩堆载预压、真空联合排水板堆载预压、搅拌桩联合排水板堆载预压)进行了工程适用性研究。通过对现场监测、原位测试与室内试验数据的分析,在现有规范公式的基础上引入了两个新参数,提出了东南滨海相欠固结软土的抗剪强度与压缩模量随上覆荷载增长的经验公式。这种反映软土主要力学指标随上覆荷载发展的规律,可以为东南沿海地区类似条件下的软基处理工程提供借鉴与参考。

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基于可拓学的采煤塌陷区土地复垦适宜性评价

王桂林,张望成,宋可实,胡启飞,罗海川

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 222-228.

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土地复垦适宜性评价是土地复垦项目决策的依据和前期工作的中心环节,但目前针对采煤塌陷区的适宜性评价尚不多见,同时由于传统的土地复垦适宜性评价方法都含有一定的主观因素,导致评价结果受到影响。因此本文提出基于可拓学的适宜性评价方法,根据采煤塌陷区土地复垦的特点,采用改进的层次分析法和模糊数学理论建立适宜性评价模型。通过塌陷区实例进行分析,得出了土地复垦的适宜性评价结果。研究结果表明该方法对于采煤塌陷区土地适宜性评价具有适用性和合理性,同时可以克服人为因素的影响,从而提高评价精度,充实了土地适宜性评价理论和实践体系。

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灰关联分析在南湖水库水质评价中的应用研究

廖亮,罗亭

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 229-234.

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应用灰关联分析方法,根据南湖水库水质功能,选取高锰酸盐指数、COD、TN、TP、DO、BOD₅、NH₃-N、石油类和粪大肠菌群9个指标,进行南湖水库水质综合评价。引入劣V类标准限值,按6类分级进行评价,以关联度最大者所对应的分级数为水质的最终等级。比较分析了幂函数法、极差法和线性法建立的关联离散函数对水质的评价结果,表明线性法更能反映水体水质实际情况,极差法常因存在个别较好或较差的指标而导致对水质的误判。灰关联分析表明:南湖水库春季和冬季水质较好,达到或高于III类水质标准,4-8月水质较差,以IV类为主;南湖水库主要污染物为TN、TP和粪大肠菌群,污染源为农田面源和库区周边居民点源。

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改进关键链技术在隧道进度风险控制中的应用

陈桂香,宋久乐,黄宏伟

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 235-240.

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轨道交通进度控制是施工单位、业主以及政府主管部门面临的主要问题之一。关键链项目管理通过优化作业持续时间与设置缓冲区,提高了项目在受到进度延迟风险因素影响时而能按期完工的保证率。在分析隧道盾构施工特点的基础上,结合PERT三时估计法,研究了区间隧道作业持续时间的确定,以及缓冲区的大小与作业持续时间、资源利用率、工序复杂度、项目管理者风险偏好度的关系,进而提出了基于PERT的区间隧道关键链工期与缓冲区的计算方法,并以郑州轨道交通某区间隧道进度控制为例进行实证研究。

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阻滞下的竖井型隧道自然通风试验与数值模拟

童艳,王昶舜,陈丽萍

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 241-245.

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针对竖井型城市公路隧道自然通风的当前研究现状,分析阻滞工况下的流场特征与存在的问题。依据相似准则,搭建局部暗埋段小尺寸模型,设置车辆发热源,测试纯热压作用下的流动速度。采用三维非稳态流动模型,利用FLUENT软件,模拟热压作用下的温度场、速度场,采用试验验证了模拟的准确性。进一步的车速、竖井个数与暗埋段长度的敏感性分析表明:车辆阻滞时,交通风力对隧道内自然通风影响小,热压成为影响隧道流场的主导因素;同一暗埋段内流场不均匀分布,中部远离两端竖井,改变竖井个数对此处流场影响较弱;暗埋段各典型位置风速随暗埋段长度增加而增加。

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土岩质基坑土层开挖稳定性计算

严薇,杨超,左交明,陈吉全

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 246-250.

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重庆地区土岩基坑随处可见,在涉及这类基坑的稳定性计算时,设计者往往强调的是整个基坑开挖面岩土体的稳定性,却忽视了基坑岩层以上土体的稳定性。针对此种情况,推导出了这类地质条件下的基坑在采取垂直开挖或放坡时,上层土体沿某一平面滑动的稳定性计算模式,并提出了土岩交界处以上土体稳定性的判别标准,以及可以采取的相应施工措施。通过工程实例与理论计算的对比分析,证明了此种判别标准和施工措施不仅能保证基坑的稳定性,同时也有利于降低工程造价,为今后类似工程提供有益的借鉴。

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紧邻地铁深基坑地下水抽灌一体化设计实践

陆建生,付军,许旭

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 251-258.

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上海长江西路隧道浦西工作井紧邻地铁3号线和逸仙路高架。基坑开挖期间,地下水水位降深幅度大,为有效保护地铁3号线,本工程采用了抽灌一体化措施。首先通过抽灌试验确立了抽灌一体化设计;其次再通过运行控制试验,确立了抽灌一体化的运行控制设计。在40天的抽灌一体化运行过程中,轨道3号线立柱桩的沉降控制在10 mm以内,达到了预设的安全指标。本文针对抽灌一体化运行控制设计作了较为详细的阐述,为类似基坑的抽灌一体化设计提供了借鉴意义。

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张掖某深基坑在降水条件下支护结构的性能分析

朱彦鹏,任永忠,周勇

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 259-265.

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在基坑工程中地下水对基坑支护结构性能的影响不能忽视。本文以张掖市某深基坑工程为背景,论述了复合支护土钉墙(上部土钉墙支护,下部排桩预应力锚杆支护)设计要点,同时对降水设计进行了详细的论述,并且利用岩土分析软件PLAXIS,采用HSS土体高级本构模型对此工程进行了数值分析计算,分析结果表明:降水作用对基坑坑底的隆起量影响较小,但对基坑壁的侧向变形影响较大,同时设计软件计算的排桩桩身弯矩值比考虑降水条件下和未考虑降水条件下的弯矩值都大,因此设计结果偏于保守。最后在降水条件下基坑地表的沉降量比一般条件都大,这与地下水的源汇项和土体参数有关。

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地震载荷作用下地下厂房围岩稳定性分析

虞松,朱维申

地下空间与工程学报. 2015, 11(1): 266-270.

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探讨了非连续变形分析方法(DDA)动力学算法中阻尼条件施加方法,并针对具体实际问题采用速度阈值控制的复合阻尼方法提高了计算效率。以某水电工程地下主厂房为例,采用改进后非连续变形分析方法对汶川地震载荷作用下节理围岩和洞室开挖过程中锚杆的锚固作用及对边墙稳定性的影响进行研究,重点对比分析了地震载荷下洞室围岩在有无锚固条件对于拱顶、边墙和节理位移变形位移的影响。研究表明,锚杆的锚固作用对地震载荷和高应力条件下地下厂房开挖过程中洞室围岩的变形和稳定性起着关键性的作用。

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