地下空间与工程学报

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曹轶, 冯艳君

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1215-1222.

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地下空间开发已成为中国发达地区向心式城市化的重要途径,对地下空间的需求评估为地下空间科学高效的开发提供了保障。目前地下空间需求评估常采用专家打分法、层次分析法等方法,但不能反映开发规模。本文以福州市中心城区为例,借助Arcgis建立城市地下空间需求模型。模型分为需求预测与相关规划校正两个步骤,其中需求预测运用关联耦合法,对地下空间需求较大的城市用地的地上建设量进行预测,通过停车、民防与商业三个主要功能的地上地下协调系数,推算其地下空间建设量。最后通过相关规划进行校正。与传统预测方法相比,此方法能结合地下空间的整体预测与专项规划,创建地下空间需求量数据库,为现有的需求评估方法提供重要的补充。

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一种新型复合锚固结构抗爆性能的试验研究

李世民, 李晓军, 李洪鑫, 曾宪明

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1223-1230.

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对一种新型复合锚固结构的抗爆性能进行了试验研究。这种新型复合锚固结构是“注浆锚杆-构造措施”型,用于地下空间的加固支护。“构造措施”是指在锚杆里端规律设置一段表面经过处理的空孔。试验研究表明:①复合锚固结构洞室的临界破坏荷载显著高于单一锚固结构洞室,其安全性和稳定性更高,其构造措施段具有一定的抗爆吸能作用;②复合锚固结构用于岩石洞室的抗爆加固是完全可行的;③就本次试验条件而言,在累次爆炸加载作用下,单一锚固结构洞室的破坏程度是复合锚固结构洞室的2.5倍;④加固区具有足够的深度、强度、刚度和稳定性是复合锚固结构优化设计实现的前提。

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喷锚支护洞室抗爆现场试验锚杆应变研究

马海春, 顾金才, 张向阳, 徐景茂

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1231-1235.

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如何提高地下洞室的抗爆能力对国防和民用地下结构设施有着重要的工程意义,而锚杆锚固支护是常见的洞室加固方法。结合现场爆炸试验,介绍了三种锚杆锚固洞室,分析在不同形式锚杆锚固体系的作用下,位于洞室各个位置的锚杆内部应变情况,对比分析了第五炮次作用下锚杆的应变时程曲线,以及到达最大应变的时刻和最大应变所在锚杆位置,其中,短密锚杆锚固作用下锚杆应变数值较小,长密锚杆次之,常规锚杆应变较大;另外,本次试验还对比分析了两种锚杆垫板锚固效果,从抗爆效果上看,碗形垫板具有更好的锚固效果。本文总结出较好的锚杆锚固形式,为工程实践提供一定的借鉴。

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饱水及高温对砂岩声学力学性质影响试验研究

陈腾飞, 许金余, 刘石, 支乐鹏

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1236-1241.

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对砂岩经历饱水及不同温度(25~1 000 ℃)前后的物理参数、纵波波速及力学性能参数进行了量测,分析了砂岩试样的密度变化率,纵波波速的变化规律,抗压强度、抗拉强度的变化及压缩破坏形态的差异。结果表明砂岩在经历饱水、高温后内部微裂隙发展,使结构致密性下降,超声波速降低;经历不同温度后砂岩波速的变化率与温度等级近似呈线性关系;800~1 000 ℃之间存在一个温度阀值,高于此温度后砂岩的密度、纵波波速、强度都急剧降低;温度的不同也会影响砂岩的破坏形态,200~800 ℃范围内及饱水后砂岩的破坏模式基本为剪破坏,25~100 ℃范围内破坏模式为张破裂。基于试验结果结合砂岩材料的微观结构特征对温度和饱水作用下砂岩各方面性质的变化进行了机理分析,结果可为实际岩体工程提供一定参考。

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三峡库区某滑坡滑带土试验研究

汤罗圣, 殷坤龙, 李远耀, 缪海波, 刘艺梁

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1242-1247.

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滑坡滑带土试验是确定滑坡物理力学参数的主要方法之一,是研究滑坡成因机理的基础,但由于人为和试验仪器本身等方面的原因,导致滑坡滑带土试验成果失真,因此非常有必要对滑坡滑带土试验成果进行检验。本文采用室内试验对三峡库区某滑坡滑带土的含水率、液塑限、颗粒级配、自由膨胀率进行了研究,在此基础上结合滑坡实际情况,运用反复剪切试验重点对滑带土的残余强度参数进行了探讨,最后采用区域统计规律对试验成果进行了检验。研究结果表明:该滑坡滑带土为级配良好的粘土,其天然含水率为31.21%,且该滑带为弱膨胀性土;滑带土达到残余强度的剪切位移与垂直压力成正比;该滑坡滑带土的饱和残余强度为:c=0.29 kPa,φ=7.45°。

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循环荷载下老黏土的动力特性试验研究

周健, 简琦薇

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1248-1256.

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本文利用GDS动态循环三轴仪施加竖向循环荷载对武汉地区具有代表性的老黏土进行试验研究,主要分析了老黏土在模拟地铁振动荷载作用下的动力特性。通过对孔隙水压力变化和残余应变发展曲线的分析,探讨了下不同固结比、动应力比、卸荷比等因素对老黏土动力特性的影响,并综合各因素总结出老黏土的动力响应规律;通过与软粘土和淤泥质土的已有研究成果进行对比分析与讨论,提出了合适老黏土的孔隙水压力发展模型及残余应变经验公式。本文的研究对地下工程设计中认识老黏土的物理力学特性等具有一定意义。

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云南非饱和红粘土的强度和变形特性研究

武明, 陈正汉, 姚志华, 罗代明, 章峻豪

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1257-1265.

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为研究压实度对非饱和红粘土的强度和变形的影响规律,以云南腾陇公路路基填土为研究对象,利用非饱和土三轴仪,对3个不同压实度的36个红粘土试样进行了控制吸力的三轴剪切试验,研究结果表明:压实度、吸力和净围压对非饱和红粘土应力-应变曲线性状均有较大影响;红粘土的干密度越大,试样越容易发生脆性破坏;有效粘聚力、有效内摩擦角和吸力摩擦角均随干密度的增大而呈线性增长趋势;干密度相同时,有效内摩擦角随基质吸力的变化较小,可视为常数,而粘聚力随基质吸力的增加,近似线性增大;红粘土的偏应力-应变曲线可用双曲线描述。研究成果可为该地区的红粘土工程问题提供科学依据和有益参考。

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上海软土基坑变形土体扰动机理及室内试验研究

杨科, 贾坚

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1266-1270.

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随着基坑工程规模的增大,复杂性的增加,基坑坑外影响范围和变形量逐渐增大,传统土力学和基坑开挖变形理论已经难以满足工程计算预测需要。深大基坑出现变形较大的原因被归结于施工对周围土体的扰动影响。选取上海软土地区典型基坑工程,对基坑开挖前后的土体进行取样,对比了施工扰动前后的坑外土体性质。发现上海地区④层土在基坑开挖前后,差异明显。因此,针对④层土进行了模拟基坑开挖应力路径的侧向、轴向卸荷室内试验。最后,结合室内试验结果和基坑开挖过程中的实测数据,对上海地区基坑的变形特性和坑外土体扰动变形机理进行了分析和探讨。发现软土地区基坑坑外土体扰动后的固结压缩是造成坑外地表沉降变形的一个重要原因,且坑外沉降曲线可用正态分布函数较好地拟合。

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混合型缓冲回填材料抗剪强度特性研究

贾灵艳, 张虎元, 张明

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1271-1276.

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高放废物深地质处置中,缓冲回填材料的抗剪性能对处置库的安全设计、施工及运营有重要的影响。本文从工程应用的角度出发,测试不同掺砂率时膨润土-砂混合物标准击实样在最优含水率条件下的抗剪强度指标。研究结果表明:随着掺砂率的增大,膨润土-砂混合物的抗剪强度指标略有下降;纯膨润土的抗剪强度指标随着干密度的增大而增大,随着含水率的增大而减小。通过测试和分析不同干密度和含水率时纯膨润土的抗剪强度指标,引入有效粘土密度和有效含水率的概念,对最优含水率条件下不同标准击实样的抗剪强度指标进行分析。

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溶液作用下黏土的界限含水率及渗透试验

何俊, 王宇, 万娟

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1277-1282.

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黏性土的界限含水率是用于土的分类和评价的重要指标,并可能与渗透系数等参数具有一定的相关性,但溶液作用下界限含水率的变化规律没有一致的结论。选取填埋场渗滤液中的几种代表性溶液,对0~15%含量的膨润土改性黏土的界限含水率及渗透性进行了试验。研究发现,CaCl₂溶液和乙酸溶液具有絮凝作用,使高液限黏土变为高液限粉土;膨润土改性黏土的液限和塑性指数与膨润土掺入量正相关;改性黏土的液限随CaCl₂溶液浓度的增大而减小;渗透系数与液限之间没有显著相关性,溶液作用下土的渗透性能还需要深入研究。

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煤岩孔隙率与渗透率变化规律试验研究

段品佳, 王芝银

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1283-1288.

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煤岩的渗透率与孔隙率密切相关,而煤岩的应力状态对孔隙率具有显著的影响。本文基于对韩城3#、5#和11#煤的单轴和三轴压缩试验结果,根据煤岩的变形特性与孔隙率之间的关系,得出了各类煤岩在压缩条件下孔隙率随应力状态改变的变化规律;然后,利用Palmer等提出的煤岩孔隙率对渗透率的影响关系,计算得出了渗透率随煤岩应力状态改变的变化规律;通过三类煤岩计算结果的对比分析,确定了煤岩类型对渗透率随应力状态变化规律的影响。研究表明,煤岩孔隙率和渗透率随应力状态改变呈先减小然后逐渐增大的趋势,在反弹点处,煤岩的应力值为峰值强度的20%～40%;峰值强度后孔隙率随有效应力增大的速率比峰值强度前大2～3倍,并受煤岩类型的影响较大。研究成果可为煤层气工程排采过程中确定和分析渗透率的变化规律提供参考。

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静态破碎剂反应温度变化规律的试验与分析

李岩, 马芹永

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1289-1292.

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研究了一定量的静态破碎剂在不同水剂比及不同的拌合水温条件下,静态破碎剂反应溶液温度变化规律及体积膨胀规律。结果表明:在保持水剂比不变的前提下,提高反应水的温度可以加快前期的反应速率,但不能改变反应所能达到的最高温度。在保持反应水温度不变的前提下,在一定范围内提高水剂比会降低反应所能达到的最高温度。当反应到达100 ℃时,温度会暂停上升,待水完全蒸发后温度才会继续上升。试验研究对静态破碎剂在不同水剂比、不同反应温度的情况下测定反应溶液膨胀体积非常重要。

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深埋隧道围岩及支护结构稳定性分析

贾剑青, 李晶, 张宪, 王宏图

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1293-1297.

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运用FLAC3D应变软化模型,模拟分析了共和隧道深埋段某断面围岩及支护结构稳定性以及围岩塑性区的变化特点,结果表明:(1)拱顶位移>拱腰位移>拱脚位移,拱顶最大位移量约20 mm,底板有膨胀现象,但其绝对位移较小,为4.5 mm;(2)随着掌子面的向前推进,模拟特征断面上围岩及支护结构的位移及应力均有所增加;当掌子面与特征断面之间的距离大于30 m时,特征断面上各特征点的位移及应力基本趋于稳定,拱顶、拱腰和拱脚的位移收敛值分别为18 mm、15 mm及10 mm,竖向应力收敛值分别为31 MPa、22.5 MPa及7.5 MPa,水平应力收敛值分别为8.1 MPa、6.0 MPa及2.5 MPa。

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正交各向异性岩体地应力计算的误差研究

王空前, 焦建伟, 王衍森

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1298-1303.

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准确的地应力实测资料是确定地下岩体力学性质,进行工程结构设计施工、围岩安全稳定性分析和科学化决策的必要前提和基础。然而,应力解除法求解地应力无法考虑非理想岩性问题,工程应用中采用的忽略或修正的处理方法必将造成较大的误差。根据有限单元法的原理,针对正交各向异性岩体,分别采用理想模型和正交各向异性模型开展了地应力求解研究。结果表明:岩体弹模会造成应力分量误差最大可达56%,第一主应力大小误差为15%~26%,方位角误差为30%~37%,倾角误差为23%~57%。

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GFRP筋混凝土圆截面受弯承载力计算方法

张金柱, 庞振勇, 沈洪

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1304-1309.

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GFRP筋混凝土桩越来越多的应用于地铁车站端头井等需要后期截桩的基坑工程中,但目前其截面受弯承载力计算方法却并不完善。本文从截面受力平衡分析出发,并考虑了圆形截面特性、混凝土和GFRP筋的材料特性,推导了GFRP筋混凝土圆截面受弯承载力计算公式,能够解决GFRP筋混凝土桩的受弯承载力计算问题。通过理论分析和实例计算可知,本文推导的计算公式与现有方法相比,力学意义更加明确,能够考虑GFRP筋的弹性模量及应力状态对截面受弯承载力的影响。

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土岩二元地层逆作法施工基坑变形数值分析

荆少东

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1310-1314.

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随着城市地下空间开发和高层建筑的建设,受到城市空间有限的限制,深基坑工程逐渐增多,且其规模和深度不断增加。在这种情况下,可以减小对邻近建筑物地下结构破坏、造价低、施工工期短的逆作法基坑施工应用越来越广泛。本文就青岛土岩二元组合条件下某大型基坑逆作法施工为例,运用有限元方法进行了数值分析。结果表明,逆作法施工的基坑桩体位移、周边建筑物沉降等参数均符合基坑规范要求,可以为以后土岩二元组合条件下的基坑施工提供借鉴。

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基于神经网络的深基坑沉降预测模型比较

张灿, 琚娟, 郭志

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1315-1319.

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神经网络预测为深基坑预测提供了一种有效的路径。运用哪种模型较优,输入层、输出层、隐含层参数如何选取,对预测的结果都有一定的影响,本文结合实际轨道交通工程案例,以深基坑沉降监测数据为例,对常见的几种神经网络预测模型进行了对比分析,对几种模型的残差、均方根误差(RMSE)和绝对平均误差(MAE),收敛次数这几个方面进行对比,结果表明遗传算法神经网络对深基坑沉降监测数据预测较为有效,同时对模型参数的选取提出了建议。

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交通荷载作用下桩锚支护结构动力响应分析

乐金朝, 邱洪志, 张利军

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1320-1325.

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应用ABAQUS分析软件对交通荷载作用下基坑支护结构体系的动力响应进行了计算分析。通过将车辆荷载简化为半波正弦荷载,并通过调整半波正弦荷载作用位置以及荷载的角频率,较系统地分析了交通荷载作用下基坑桩锚支护体系内力及位移变化的规律。当荷载作用位置距离支护结构越近时,支护桩的水平位移值就越大,且锚杆的轴力值也越大;当荷载频率增加时,支护桩的水平位移值增大,而锚杆的轴力却减小。结合一个具体的工程实例,通过对其监测数据进行了分析,并与数值计算结果进行了比较。分析结果表明,支护桩的水平位移与锚杆的轴力的变化规律与数值模拟结果符合较好。

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微型桩破坏机理的数值模拟

辛建平, 郑颖人, 唐晓松, 肖强, 覃小华

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1326-1332.

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强度折减法与具有拉和剪破坏分析功能的有限差分程序FLAC^3D相结合,对同一排内均匀布置的桩心配筋微型桩进行数值分析。岩土体、桩体均采用实体单元,模型采用摩尔-库仑理想弹塑性本构模型,依据微型桩的受力特点考虑了桩体进入塑性状态,得到了单排微型桩和具有纵向连系梁的三排微型桩的应力、应变分布规律和破坏机理。计算表明,单排桩的破坏主要为滑带处的剪切破坏,三排桩为滑带处的拉剪破坏,桩体所承受的最大弯矩和剪力均位于滑带处,混凝土主要起抗剪作用,钢筋提供抗拉和抗剪能力。

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桩墩扶壁复合土钉墙工作性状数值分析

朱逢斌, 朱莉, 顾欢达, 程月红

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1333-1340.

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针对软土地区采用桩墩扶壁复合土钉墙围护结构的基坑,按实际工况进行了开挖支护的三维非线性有限元模拟,其中土体采用修正剑桥弹塑性模型,计算结果与现场实测数据能较好地吻合,表明本文研究方法是可行的。现场实测数据与四种不同型式复合土钉墙围护结构基坑开挖的数值计算结果,均表明三维基坑开挖存在明显的“角部效应”;在复合土钉墙中设置灌注桩墩与锚杆对于减小灌注桩、搅拌桩、锚杆、土钉及周边土体变形及内力有是利的,且灌注桩墩的影响效应要超过锚杆,故在深基坑开挖中采用桩墩扶壁复合土钉墙支护结构是合理有效的。

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考虑曲线滑裂面的非极限被动土压力计算

李昕睿, 徐日庆

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1341-1345.

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传统的土压力计算方法所求结果实际为极限状态土压力值,在工程设计中采用该值可能导致浪费或是产生偏于不安全的后果。而目前对于非极限状态下土压力计算的研究主要假定直线破裂面并针对填土为松散的干砂这一特定情况。鉴于此,考虑不同密实度砂土摩擦角与位移的关系,建立滑裂面为曲面情况下土压力的逐层计算方法,推导非极限状态下被动土压力强度、合力及其作用点的计算公式。分别验算填土为不同密实程度砂土以及饱和砂土的模型试验,与实测数据对比,发现两者结论比较吻合。

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盾构机切刀切土过程的有限元模拟分析

李守巨, 于申, 崔娟, 曹丽娟

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1346-1349.

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采用有限元方法数值模拟了盾构机刀盘切刀的切土过程。采用Drucker-Prager本构模型表征土体的非线性变形特性。讨论了如何将土体直剪实验得到的抗剪指标参数转换为ABAQUS软件的3个塑性指标的方法。有限元分析结果仿真再现了在刀盘切刀作用下的土体破碎过程。在开始时刻,在切刀与土体的接触面产生较大的应力。随着切刀的继续向前推进,最大等效应力位置已经转移到切刀前方大约45°方向。研究结果表明,在切刀启动阶段,切刀切土阻力近似为平稳阶段的4倍。本研究可以为刀盘切刀的优化布置和盾构机掘进参数的合理设定提供借鉴和参考。

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复杂接缝面管片接头的力学性能数值分析

张建刚, 何川

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1350-1354.

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根据武汉长江隧道工程管片接头所具有的复杂接缝结构特点,采用三维非线性有限元方法,对管片混凝土和接头承压衬垫均采用非线性材料性质,对螺栓采用三维实体结构模拟并考虑了螺栓预紧力的作用,对榫头采用三维实体模拟并考虑了接触关系,完成了对管片接头力学特征的分析研究。分析表明,接头弯曲刚度随接头弯矩增大而明显减小,但当弯矩增至一定程度后,接头切线弯曲刚度反有轻微增大;随接头弯矩的增长,端面混凝土最大压应力也相应增大,但当接头弯矩增到一定程度后,接头端面混凝土最大压应力数值趋于稳定不变;随接头正弯矩增大,弯螺栓拉应力将有明显提高,而随接头负弯矩增大,弯螺栓拉应力将会有所衰减。研究结论可供类似盾构隧道工程参考。

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双连拱隧道中墙监测及受力特性研究

万飞, 郑鹏武, 谭忠盛

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1355-1361.

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依托北京地区第一座公路双连拱隧道—黑古沿隧道,开展中墙的受力特性研究。通过埋设量测元件对隧道中墙进行现场监控测试,获得了施工过程中,中墙的钢筋应力、底部锚杆内力及接触应力的变化情况,并结合数值模拟手段对施工诱发的中墙不均匀沉降进行研究,结果表明:最不利于中墙受力的施工工序发生在隧道由单侧施工过渡到双侧施工时;中墙底部截面的轴力及弯矩最大,有必要对中墙基底围岩采用小导管注浆方式进行加固;应该尽早施作初期支护以分担中墙承受的压力;中墙不仅存在横向不均匀沉降,而且存在纵向不均匀沉降,有必要设置临时横撑进行支护。研究成果为类似工程中控制施工诱发的裂缝发展,采取相应措施优化支护结构形式与参数提供了依据。

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连拱隧道初支结构稳定性评价及施工方法探讨

邹建华, 谭捍华, 张学民

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1362-1367.

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连拱隧道结构形式复杂,开挖与支护工序转换频繁,围岩受多次扰动,施工风险高,直接影响隧道围岩与支护结构体系的安全性。依托某浅埋偏压连拱隧道工程,采用数值分析方法评价了连拱隧道初期支护结构的安全性。结果表明,受地形偏压影响,左、右侧主洞初支结构内力和变形存在明显的不对称性,深埋侧主洞贯通而未施作二衬情况下开挖浅埋侧主洞,初支结构多个典型特征点处的安全系数均小于规范规定限值,是导致连拱隧道发生大型塌方的主要原因。浅埋偏压连拱隧道主洞开挖时应采取“先外后内”的施工工法,并保持合理的安全步距,相关结论可为相关工程提供参考。

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浅埋软弱地层隧道施工中掌子面稳定性研究

胡亚峰, 董新平, 马晓良, 车广洲

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1368-1372.

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掌子面失稳是浅埋软弱地层大跨度隧道施工时面临的主要工程难题之一,以依托工程为研究对象,采用三维有限元就CRD开挖时掌子面失稳的产生原因、主要影响因素及需要采取的应对措施等进行了研究,研究表明,掌子面地层软弱,挤出位移过大,易进入塑性状态导致掌子面稳定性问题突出;上、下台阶掌子面的中部为最容易失稳部位;上、下台阶岩体随着开挖面逐渐临近,球应力减小而剪应力逐渐增大,当与开挖面距离达到某临界值时,掌子面即进入短期稳定和不稳定状态。为有效防治掌子面失稳导致坍塌事故,必须对掌子面进行加固,且掌子面加固区长度应大于临界值。

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轨道车站与地下商业连接通道的方案设计研究——以重庆市轨道交通1号线石油路站为例

黄伯伟, 汤鸿飞, 刘新荣, 吕鹏

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1373-1378.

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目前随着城市轨道交通的快速发展,轨道交通节点作为人流、客流的聚集点,也成为城市生活的节点,更是商业活动的节点。本文结合重庆市轨道交通一号线石油路站的两个通道设计为例,通过龙湖后工连接通道、万科河运校连接通道的两个方案对比,从平面布置、立面布置、横断面设计、与车站主体关系、与区间隧道关系共五个方面分析,给出了轨道交通车站与周边地下商业连接通道设计建议,为充分发挥轨道交通与商业资源结合发展优势,实现城市整体利益、开发商投资利益以及公众社会利益的多方共赢,提供了有效的参考和指导。

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基坑钢管内支撑装拆过程中的相互影响研究

宋建学, 陈成

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1379-1385.

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结合郑州地铁车站基坑工程实例,通过现场试验和理论分析,研究钢支撑安装和拆卸过程支撑轴力影响范围。第一道支撑安装时影响范围是:本层左右水平距离0～12 m,第二道支撑左右0～9 m,第三道支撑左右0~3 m。第二道支撑安装时影响范围是同道支撑面左右水平距离0～3 m,对第三道支撑无影响。支撑拆卸时轴力影响范围与安装时大体相同,但由于预应力损失,拆卸时的影响幅度小于安装时。按交叉梁系超静定模型分析支撑轴力在灌注桩、冠梁、钢围檩之间的分配与传递,可以得到钢管内支撑安装与拆除时的影响范围,理论计算结果与实测结果趋势相同,幅度相近。

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武汉地铁深基坑围护结构钢支撑轴力研究

郭利娜, 胡斌, 李方成, 徐海清

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1386-1393.

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钢支撑的轴力变化是深基坑监测的重要内容,它是验证深基坑设计合理性,保证安全施工的重要依据。武汉地铁名都站深基坑因开挖深度大、周边高层建筑物多、管线密布等原因,钢支撑的支护作用对于维持该基坑的稳定性尤为重要,所以监测和研究钢支撑轴力的变化,对于分析基坑稳定性具有十分重要的意义。以名都站深基坑钢支撑监测数据为基础,分析深基坑开挖过程中钢支撑轴力的变化情况。同时,采用莫尔-库仑本构模型,建立了各道钢支撑在不同开挖阶段的轴力分布模拟云图,并进行有限元分析,得到了深基坑施工过程中的钢支撑轴力变化规律。此外,还对各横撑与斜撑的轴力模拟计算最大值与监测最大值进行了对比分析,得出模拟值与监测值较为接近,为后续武汉地铁深基坑的设计和施工总结了值得借鉴的经验。

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盖挖法在双岛四线平行换乘地铁车站中的应用

陈鹤, 孙立柱, 薛茹镜, 于娇

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1394-1400.

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本文对国内第一座采用盖挖法施工的双岛四线平行换乘地铁车站-国家图书馆站的设计进行了总结,通过对交通的影响、施工难度、工期及管线改移难易程度等方面进行比较,创造性的提出了盖挖逆作法施工国家图书馆站的全新思路。采用增量法对施工进行了全过程模拟,对车站围护结构的受力、变形进行了分析,并且采用大型通用计算程序ANSYS对钢管混凝土梁柱节点进行了分析,结果表明结构是安全可靠的。本文对今后类似工程的实施具有一定的参考意义。

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隧道开挖及爆破对地表高压铁塔影响的FLAC^3D分析

肖欣欣, 李夕兵, 宫凤强

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1401-1405.

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以长湘高速公路李家冲隧道工程为背景,针对地表高压铁塔塔基受到隧道开挖及爆破影响的情况,运用FLAC^3D对铁塔4个塔基的沉降及质点振动速度进行了数值分析。并与现场实测数据进行对比分析,结果表明:(1)隧道开挖后铁塔塔基发生沉降,最大沉降量发生在测点3即1号塔基处,为3.55 mm。(2)施加爆破动载荷后,最大沉降量增量出现在1号塔基为2.23 mm ,其他塔基沉降量也有不同程度的增大。(3)塔基的质点振动速度幅值为4.2 cm/s,在允许的安全振速范围之内。质点振动速度与隧道开挖中线距离有关,距隧道开挖中线距离越近质点振速越大,反之则越小。分析结果与实际观测结果相吻合,并给出了避免爆破震动诱发地表铁塔塔基失稳塌陷的几条建议。

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米仓山深埋公路隧道岩爆预测与防治对策研究

张然, 王金安, 马海涛

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1406-1411.

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岩爆是地下工程中一种严重的地质灾害,其破坏性巨大,是一项世界性的难题。为对岩体岩爆危险性进行综合分析,提高岩爆预测精度,本文从理论分析和现场测量两方面归纳了学术界隧道岩爆判据研究现状,建立了岩爆综合分析与预测系统框架。以米仓山公路隧道为例,结合数值模拟和岩爆综合分析与预测系统对其岩爆的趋势进行了预测。结果表明,隧道开挖后,隧道周边产生较大的应力集中,而且开挖使隧道周边围压迅速降低,产生较大的主应力差,导致围岩发生岩爆。预测米仓山隧道K49+175~K50+650段以弱~中等岩爆为主,最大埋深段附近为中等岩爆,局部可能发生较强烈岩爆。针对工程进展情况和岩爆情况提出了相应的防治对策。

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盾构隧道穿越火车站股道风险分析及对策

卢裕杰

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1412-1418.

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以昆明市轨道交通首期工程环城南路站~昆明火车站站盾构区间隧道为背景,采用专家分析法和数值模拟法对其下穿昆明火车站股道的施工风险进行综合分析,并提出相应对策。结果表明,盾构隧道下穿股道时,股道的差异沉降和纵向不均匀沉降风险等级为极高,且股道纵向沉降在L=10 m弦量测的最大矢度值达到5.13 mm,股道间的差异沉降最大值4.13 mm,均超过4 mm的控制要求,需要采取纵向轨束梁吊轨加固、土体改良、优化盾构参数等一系列措施加以控制,以确保昆明火车站的运营安全。研究成果可应用于本工程的设计与施工,同时也可为将来其它类似工程提供借鉴,具有进一步推广的可能。

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龙潭隧道F₂断层处涌水突泥机理及治理研究

刘钦, 李术才, 李煜航, 张立丰

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1419-1426.

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在岩溶地区深埋长大隧道的施工过程中,当隧道穿越断层、岩溶发育地段和富含水区域时,容易发生涌水、突泥等事故,给施工安全带来极大威胁。龙潭隧道属于深埋特长岩溶隧道,施工期ZK72+205~ZK71+940段断层溶蚀带发生了四次涌水突泥事故,针对这四次事故,基于该段地层的岩溶发育规律,从地质学角度系统地分析了涌水突泥机理。分析得到:具有丰富补给来源的地下水、松散的岩溶洞穴堆积物给涌水突泥创造了必要条件,一经开挖扰动,事故一触即发。基于涌水突泥机理的分析结果,合理选择了超前小导管挤压劈裂注浆、负压排水、长管棚注浆、前进式分段高压注浆等治理措施,成功穿越了该段,完成了贯通,所得结论对类似工程具有一定的借鉴意义。

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基于模糊层次分析法的盾构隧道施工风险分析

陈自海, 陈建军, 杨建辉

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1427-1432.

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城市地铁盾构隧道施工常因出现各种事故而未能达到预期目标,即存在风险性。为了研究地铁盾构隧道施工中各种事故发生的概率以及事故造成的损失,采用模糊层次分析法,对杭州某地铁盾构隧道施工进行风险识别和风险估计,并在此基础上采用模糊综合评判法进行风险评价,得出该地铁盾构隧道施工的风险等级。该法不需对判断矩阵进行一致性检验,并能够保证在度量相对准确的基础上,使计算过程得到简化。文章最后对评判结果进行有效性验证,增加了可信度。本次实例风险分析可为同类型工程项目提供借鉴。

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复杂环境下深基坑地下水综合控制分析

陆建生, 付军

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1433-1438.

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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,其周边环境及水文地质条件复杂,在其基坑开挖期间,地下水控制难度极大。为消除或减弱该基坑地下水引起的基坑安全风险及环境风险问题,开展了专项水文地质试验,进行了基坑环境水文地质评价,评估了相应水文地质条件及地下水引起的环境变形问题,分析了基坑地下水控制的难点及风险,进而提出了基坑地下水控制的建议措施。本文为类似基坑的基坑工程地下水控制分析提供了借鉴意义。

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河谷形状对深覆盖层上面板堆石坝变形的影响

王玉才

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1439-1442.

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采用非线性有限元分析方法,建立了坝体和坝基的三维有限元模型,通过改变岸坡坡度,对深厚覆盖层上面板堆石坝的坝体及面板变形的变化规律进行计算分析。研究了河谷形状和深覆盖层对面板堆石坝的变形特性的影响。研究结果表明:建在深厚覆盖层上的面板堆石坝,坝基覆盖层对上部坝体的沉降变形有明显的影响,坝体和坝基的沉降数值随着岸坡坡度的逐渐变缓而增大;面板底部的最大挠度较建在基岩上的有所增大,而且随着岸坡坡度的变缓,也呈现出逐渐增大的趋势。

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地基沉降预测的两种灰色模型与Asaoka法

潘翔

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1443-1448.

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Asaoka法、GM(1,1)模型和灰色Verhulst模型都是地基沉降预测中的常用模型。通过分析Asaoka方程与两种灰色模型之间的联系,指出灰色模型理论与Asaoka法一阶微分方程具有一致性,可以利用GM(1,1)模型代替Asaoka法进行沉降预测;灰色Verhulst模型是参数收敛的时变参数Asaoka方程。分析指出三种方法都存在两点不足,即只能应用于等时距沉降数据分析以及参数求解精度还可以进一步提高,从而建立了改进的GM(1,1)模型和改进的灰色Verhulst模型,最后通过工程实例说明了改进灰色模型的具体应用。

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地下空间开发对下方铁路隧道安全影响分析

谢明

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1449-1456.

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石家庄新胜利大街地下空间利用工程位于穿城入地铁路六线隧道的上方,地下空间开发工程的建设及后期运营对铁路六线隧道的安全影响极为重要,保证铁路六线隧道安全是地下空间开发项目成立的前提条件。本文通过采用有限元模拟分析、理论公式推导计算等手段,分析了地下空间施工、建成对铁路六线隧道结构安全的影响,以及地下空间运营期间可能发生的突发事件对铁路六线隧道结构及运输安全的影响,并据此得出地下空间开发对铁路六线隧道安全性影响评估结论,同时根据地下空间开发工程的特点,提出了保证铁路六线隧道安全的措施与建议。

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长江三峡水库回水对洛碛镇浸没的预测

卢丙清, 陈光海, 张良建, 王治祥, 卢炳科

地下空间与工程学报. 2013, 9(6): 1457-1464.

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三峡工程正常蓄水水位175 m时,洛碛镇水位达175.5 m,5年一遇洪水位为176.5 m,20年一遇洪水位为180.7 m,百年一遇洪水位为184.9 m。洛碛镇长江高漫滩地表高程低于183 m,属三峡工程浸没区,库区回水形成的浸没现象普遍。本文通过对洛碛镇地层结构和水文地质条件进行分析,结合历史监测资料,建立回归方程和三维非稳定流地下水流系统,采用常规方法和三维数值模型预测回水后洛碛镇地下水雍高,确定浸没范围及相应程度,为地质环境保护策略提供依据。研究表明,研究区为上下两层地下水位的二元结构,上层水位高于下层水位;库水位保持在175.5 m的时间为41 d,上层地下水从175.5 m壅高的总时间为58 d;数值模拟计算结果能较好的匹配地下水壅高实测值;库水位175.5 m时,浸没区面积为0.386 8 km²。

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