地下空间与工程学报

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李大鹏,李大宇,张伟锋,孙云厚

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 667-671.

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随着经济社会的不断进步,城市正在进入立体化发展阶段,地下空间的开发利用逐渐兴起;由于我国地下空间的开发利用时间不长,在立法上还存在空缺,导致地下空间开发权属不明、管理无序的问题较为突出;分析了国内外“基于地皮”的地上空间所有权历史演变过程,以及由此引发的地下空间开发中面临的权属法律困境;根据地下空间发展现状及趋势,建立了“一体化空间分层模型”,提出了“基于空间”的权属划定方法;阐述了地下空间的资源属性、价值属性,对地下空间的权属及地下空间的管理提出了作者的观点,为今后我国地下空间的开发利用提供参考。

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3D GIS地下工程数字化信息系统研究与实现

仇玉良,黄嫚,王柱,胡晓勇,朱仁义

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 672-677.

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地下空间时代即将到来,寻求科学规划、设计、管理地下工程的方法和手段成为当今研究热点。基于3D GIS思想,突破传统思维,应时代需求,研发集编辑修改、查询分析、三维漫游展示于一体的地下工程数字化信息系统。采用二、三维一体化技术,同时实现地上、地下空间三维可视化表达和空间分析。改善了以往地下工程信息系统较少涉及地面三维信息化的状况,实现了地上地下信息集成统一;并集成开发了地下结构计算分析模块,实现了隧道、基坑工程配筋设计、稳定分析等功能,并可输出标准设计图纸。其成果可有效辅助地下空间规划、开发和利用。系统开发经验可为其它类似软件开发提供参考。

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爆炸荷载作用下洞室变形与锚杆受力分析

张向阳,顾金才,沈俊,陈安敏,徐景茂

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 678-684.

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应用模型试验与数值计算相结合的方法,对爆炸荷载作用下锚杆根部加强加固洞室围岩的变形特征及锚杆受力性能进行了研究。结果表明,在顶爆条件下,拱顶部位岩体产生的变形要大于其它部位岩体,是加固的重点地方;在锚杆端部附近,锚杆受力以受拉为主,在根部附近,以受压为主。在拱顶爆炸荷载作用下,围岩变形特性决定了拱部锚杆的受力要大于侧墙部位锚杆的受力,这两个部位的锚杆压应变峰值和拉应变峰值均不是产生在锚杆两端的截面上,而是产生在杆体中间部位。

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围护结构内的热交换管和结构的相互影响研究

夏才初,朱建龙,曹诗定

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 685-689.

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地源热泵系统是对地温能进行利用的一种新型技术,其中在地下连续墙或钻孔灌注桩内埋设热交换管称为墙埋管和桩埋管。但是在地下连续墙或灌注桩中埋管是否会对其承载能力造成影响,以及地下连续墙或灌注桩的变形是否会对埋管产生影响分别是结构和暖通两个专业关心的问题。通过地下连续墙和灌注桩埋管前后的截面面积和惯性矩的变化,分析了埋管对其承载能力的影响。根据围护结构的结构特点以及允许位移,分析了围护结构的变形对埋管的影响。同时还研究了在地源热泵运营时,防冻液渗入混凝土可能引起的对围护结构的影响及其避免措施,研究结果表明,围护结构内埋管对其承载能力的影响相当小,围护结构的变形也不会影响热交换管的正常使用。

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煤矿立井井筒冻结壁软岩力学特性试验研究

杨更社,奚家米,李慧军,程磊,吕晓涛

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 690-687.

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在煤矿立井井筒建设过程中,近年来的矿井建设逐步向深厚冲积层的深井建设发展,冻结法是有效穿越不稳定深厚基岩的有效施工方法。本文以陕西彬长矿区胡家河煤矿立井冻结施工工程为背景,从主井井筒穿越的不同类型的砂岩、煤岩、和砂质泥岩为代表,进行常温(+20 ℃)和不同冻结温度(－5 ℃,－10 ℃,－20 ℃,－30 ℃)条件下的岩石在单轴和不同围压条件下(6 MPa,8 MPa,10 MPa)的三轴压缩试验。分别探讨了围压对于冻结软岩三轴强度特性的影响和冻结温度对于冻结软岩三轴强度特性的影响规律,分析了不同类型的砂岩、煤岩、和砂质泥岩在相同围压不同温度条件下及相同温度不同围压条件下的强度特性,并对3种软岩冻结温度效应的同一性和差异性进行比较研究。为低温条件下岩石力学特性和煤矿冻结立井设计施工提供有价值参考。

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深埋工程初始地应力场施加方法比较

李启月,许杰

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 698-702.

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初始地应力场是影响深埋工程设计施工的关键因素,主要包括垂直自重应力和水平构造应力,呈三维梯度分布。但当前许多地下工程的数值模拟却只考虑自重应力而忽略构造应力,与实际初始地应力场分布规律不符。基于数值分析软件ANSYS,提出了APDL生成法和VB生成法,分别创建了包含三维梯度信息的初应力文件,成功地给计算模型施加了符合初始地应力分布规律的初始应力场。实践证明,这两种方法均可对初始地应力场进行定性的模拟。进一步比较和分析二者的计算结果,建议采用VB生成法,以获得与实际更为相符的模拟效果。

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盾构切削木桩试验研究

万波

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 703-709.

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结合上海新建路越江隧道穿越旧木桩工程,以φ1 800大型盾构模拟试验平台为基础,采用模型试验的方法,研究了盾构直接切削木桩和在土体中切削木桩两种工况,得到了实际施工中所需盾构道具改制方案以及土体加固参数。试验结果表明:盾构推进速度越慢而刀盘转速越快,则切削的效果越好,而推进速度在1 cm/min左右效果最好;增加先行刀的数量以及在盾构周边安装先行刀,可使得切削下来的木屑较易排出;在盾构切削木桩过程中,木桩位移以平动为主,转动位移较小,且桩体位移可以通过加固桩周土体得到控制。

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深部高地应力区软岩巷道模型试验及数值优化

王忠福,刘汉东,王四巍,姜彤,黄志全

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 710-715.

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深部巷道围岩大变形和失稳破坏是高地应力区巷道普遍存在的问题,有效的支护措施是保证深部巷道稳定的重要因素。以淮南某煤矿深部巷道为工程背景,通过相似材料模型试验利用YDM-D多功能地质力学模型试验系统,研究了巷道在无支护和锚杆支护两种条件下巷道围岩的变形破坏特征。研究结果表明:相似材料选用粘土、水泥、砂及水,配合比为4∶1∶20∶1.3的试件表现出良好的塑性大变形特性;相似材料模型经过锚杆加固后,洞壁最大位移有所减小,由15.4 mm减小为12.1 mm,加固效果不明显,表明锚杆的间距偏大,并用数值分析方法模拟验证了试验结果。采用正交设计结合数值分析方法对淮南某煤矿深部巷道喷锚支护方案进行了优化分析。结果表明:拱顶锚杆长度间排距分别取2.4 m、0.8 m、0.8 m,边帮锚杆长度间排距分别取3.7 m、0.8 m、0.8 m,底板锚杆倾角45°,锚杆长度间排距分别取2.9 m、0.9 m 、0.8 m,喷层厚度取120 mm加固方案效果最优。

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花岗岩高温后的超声特性及力学性能研究

支乐鹏,许金余,刘军忠,刘石,陈腾飞

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 716-721.

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采用RSM-5N非金属超声检测分析仪和液压伺服试验系统装置,研究了不同温度等级(25～1 000 ℃)作用后花岗岩的超声特性以及力学性能。结果表明:(1)高温后花岗岩的纵波波速、波幅,波形以及单轴抗压强度都和温度的变化密切相关。(2)随着温度等级的增高,纵波波速100 ℃之前先是增加,100 ℃之后开始减小,高温后波形和波幅整体上由整齐变混乱,尤其在600 ℃变化最明显。(3)随着温度的增加,花岗岩试样逐渐由灰褐色变成灰白色,同时质量也随着温度的增加而减小,试样脆性增加,变得轻脆易碎。(4)400 ℃之前花岗岩单轴抗压强度随着温度的增加变化不明显。但是经历400 ℃之后,强度开始随温度等级的下降而下降,经历过1 000 ℃高温后的抗压强度降低到25 ℃的37%左右。

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钙芒硝盐岩溶解机理细观研究

高红波,徐素国,韩传磊,梁卫国,赵阳升

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 722-725.

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通过对钙芒硝盐岩磨片的细观观测研究,发现溶解首先发生在其原有的裂隙内,在水的作用下随着时间的推移,原有裂隙宽度不断增加,次生裂隙数量不断增多,使相邻但初始没有贯通的裂隙最终贯通,形成溶剂流动的通道,使溶解开始正常进行。由于其组分的特殊性,易溶的硫酸钠被溶剂带走后,难溶的硫酸钙留在矿石结构中,使溶解后的钙芒硝矿石形成多孔性质的介质,孔隙率最高可达到50%,溶解的比表面积提高,溶解更易进行,渗透性能明显提高。为提高钙芒硝矿的开采效率相关研究提供指导,同时为金属矿溶浸开采和石油开采的研究也有重要的参考价值。

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红粘土微观结构模型及其工程力学效应分析

周远忠,刘新荣,张梁,张道友

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 726-731.

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根据物质系统的结构功能原理,探讨了红粘土微观结构模型的构建方法,提出红粘土微观“集粒”结构模型。采用该模型对红粘土在含水量、含铁量、剖面位置等影响因素的变化和外荷载作用下的工程物理力学特性进行了理论分析、解释和推测。通过剖面分层控制取样进行室内三轴压缩试验对理论分析结果进行验证,由拟合曲线得到红粘土的相对最佳含水量、临界含水量和临界含铁量,并与相关模型试验、数值模拟结果和工程经验进行对比分析。理论分析和试验结果表明,红粘土力学特性与含水量、含铁量相关程度高,模型能够从微观角度合理解释红粘土的宏观工程力学性质,较好地反映红粘土宏观工程力学效应的微观物理力学机理。

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软弱地层半逆作深基坑支撑轴力变化规律

李守彪,李仕雄,魏子龙

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 732-736.

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结合软土地区某地铁深基坑工程,通过对半逆作深基坑的横纵剖面支撑轴力值随土体开挖变化数据规律的分析,阐明了在软弱地层条件下,半逆作法深基坑支撑轴力的变化特征。结果表明:支撑轴力大小及其变化形式与支撑空间位置、施工工况、支撑形式、挖土时机及开挖速度等因素密切相关;缩短第二道钢支撑及基坑垫层浇筑时的无支撑暴露时间可有效减小最大支撑轴力值;逆作下二层板框架下土体开挖引起基坑某一剖面整体支撑轴力重分布;因第一道钢筋混凝土支撑刚度较大,其对深基坑稳定具有重要作用。

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硬岩介质中洞室渗水的随机数值模拟

牛冠毅,王新征,陈剑杰,蔺昕

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 737-741.

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以岩石的绝对渗透率符合对数正态分布,及其协方差函数为离散指数型的假设为基础,建立了硬岩介质中圆形洞室渗水的二维随机模型。采用Karhunen-Loeve展开、随机摄动法对随机偏微分方程进行求解,并用蒙特卡罗法对计算结果进行了验证,进一步说明该方法的正确性及高效性。计算结果说明:(1)岩石非均质性对洞室壁左上方与右上方两点的水饱和度标准差影响最大;(2)渗透率均值与水饱和度均值及标准差反相关;渗透率对数标准差与水饱和度标准差正相关,与水饱和度均值不相关。

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基坑悬臂式倾斜支护桩受力特性数值分析

孔德森, 张秋华, 史明臣

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 742-747.

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为优化基坑工程中的排桩支护形式,改善支护桩受力特性,对深基坑悬臂式倾斜支护桩进行了三维数值模拟计算与分析,深入研究了基坑悬臂式倾斜支护桩的变形与受力规律,并将所得结果与传统的直立支护桩受力特性进行了对比分析。研究结果表明:倾斜支护桩的桩顶水平位移较传统直立支护桩明显减小,支护桩抗倾覆能力得到了提高;桩身侧移曲线相对平缓,桩体主要发生刚性位移,较直桩支护形式减小了应力集中发生的可能性;桩身弯矩分布更加均匀,正、负弯矩峰值相近,与传统直桩支护形式相比,更充分利用了桩体的材料强度,具有显著的工程应用价值和经济效益。

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流变模型在建筑地基沉降预测中的应用

游强,游猛

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 748-751.

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以一高层建筑为例,对其地基土进行了一维固结蠕变试验,分析试验结果可知土体变形包含弹性变形、粘弹性变形、粘性变形。因此用Burgers流变模型对试验数据进行拟合,拟合结果发现Burgers模型对地基土粘弹性变形阶段的描述较差,对Burgers模型进行修改,加入Kelvin体形成扩展的Burgers流变模型,采用扩展模型对试验数据进行拟合效果较好。最后将扩展的Burgers流变模型用于该建筑地基的沉降计算,结果显示:模型计算结果与实测结果有较好的一致性,说明在研究建筑地基沉降问题时考虑地基土的流变性质是必要的。

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基于复变量微分法的改进反分析方法及其验证

彭争光,刘成学,尤建新

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 752-755.

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对Levenberg-Marquit优化方法中利用差分法计算偏导数带来的计算精度与效率偏低等缺点,通过采用复变量微分法取代常用的差分法进行偏导数计算,从而实现了对Levenberg-Marquit优化方法的改进,对地下巷道弹性位移优化反分析构造了一种改进算法。该方法以复函数泰勒级数展开为理论基础构造复变量微分法,通过函数计算直接求得偏导数,由此形成了改进的Levenberg-Marquit优化反分析方法,并编制相关计算程序。最后,通过地下巷道弹性位移优化反分析实际算例表明,建立的改进反分析方法在计算的精度与速度方面都明显优于以往的方法,可用于工程实际。

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基于SMP准则的定向钻扩孔泥浆压力计算

朱建明,赵沙沙,江强,彭新坡

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 756-760.

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定向钻施工中泥浆压力是孔壁稳定的关键因素,其计算公式一直是困扰定向钻施工设计的主要问题。文中基于SMP准则分析了定向钻扩孔过程中孔壁土体内的二次应力、应变场以及塑性区半径分布规律,推导出了最大泥浆压力的计算公式。基于SMP强度准则得到的最大孔壁内压和最优孔壁内压值明显大于基于M-C强度准则计算所得值,这说明了考虑中间主应力影响的SMP强度准则对提高最大孔壁内压和最优孔壁内压值具有重要的实际意义,此外,通过改变粘聚力和内摩擦角的大小,得到粘聚力对于最大孔壁内压的敏感性要大于内摩擦角,所以提高土体的粘聚力对孔壁稳定性更具实际意义。

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桩-网复合地基的动力稳定性分析

何强,汪滇菊,梁文文,彭念,傅翔

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 761-766.

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运用plaxis有限元软件分析地震作用下桩-网复合地基的路堤破裂面,揭示了地震荷载作用下复合地基路堤产生路面拉裂破坏,桩-网复合地基的破裂面发生在路堤两边缘的现象,表明土工格栅加筋可起到裂缝隔断作用和变形控制作用,路面张拉裂缝由于长筋的存在而不能向下继续扩展,坡面土体的侧向变形由于短筋的存在受到抑制,进而防止了路堤坡面滑塌。同时利用有限元强度折减法对桩一网复合地基的路堤加筋方式进行优化设计,得出不同加筋情况下的安全系数。研究表明,常规加筋设计时,动力安全系数为1.55,顶部增设通长筋时,动力安全系数为1.78,在中部再增设8 m短筋时,动力安全系数提高至2.35,比常规加筋情况下提高了51.6%。

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基于改进Harris分布的岩石损伤统计本构模型研究

李小峰,王军保

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 767-771.

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结合连续损伤理论和统计损伤理论,从岩石内部缺陷分布的随机性出发,提出了一种新的岩石微元强度概率密度分布函数—改进的Harris函数,建立了基于改进Harris分布的岩石损伤统计本构模型,并分别用曲线拟合法和多元函数求极值法确定了模型参数,最后用试验数据对模型进行了验证。结果表明:该模型理论曲线与试验曲线吻合良好,能够较好的反映岩石在三维应力状态下的应力—应变关系和破坏全过程,特别是岩石的应变软化特性和峰值强度随围压增加而增大的特性,从而说明了模型的合理性和可行性。

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某大型地下空间项目结构设计

汤华,王松帆,陆少芹

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 772-776.

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广州市珠江新城核心区市政交通项目金穗路以北区段是一个使用年限达100年的全埋式超大型地下空间项目,使用功能为平时商业,战时作为人防区。结构不分缝长度最大约390米,远超出现行规范限值;项目从已建成的地下铁路集运系统线上方跨越而过,存在对地下铁路保护问题。为确保地下空间结构及地下铁路安全,采用多个软件进行了专项有限元分析,在此基础上结合工程经验,在结构抗浮、耐久性、防止超长结构因温度效应开裂、跨越地下铁路隧道结构布置及施工顺序等关键问题上采取了针对性措施,取得了较好效果。可为同类项目结构设计提供参考。

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盾构施工引起的横向沉降模式及其识别

廖少明,徐进,孙璕,肖敏

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 777-784.

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地表沉降是盾构施工质量及环境控制的重要指标。然而由于具体施工参数、地质条件及地表边界条件的复杂性和不确定性,实测地表沉降大小及其分布形态往往与理论、经验的预测结果之间存在较大的差异,正确解读这种差异性,分析其隐含的物理、力学意义,对信息化施工控制意义重大。鉴于此,根据大量实测数据以及盾构施工力学原理,归纳提出几种常见的典型沉降曲线模式,并将其形态特征与施工工况条件对应起来,可以将实测地表沉降数据的变化及时、科学地解读出来并指导施工合理进行。此外,由于施工数据与监测数据量巨大且离散性大,人工模式识别需要实时在线且经验丰富的专家,且存在耗时长、工作量大等缺点,针对这种情况,本文建立的计算机模式识别和远程数据传输可有效解决该问题,且经过工程实例验证是可行的。

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桓仁铅锌矿隔离矿柱留设方案模拟研究

刘洪磊,杨天鸿,许宏亮,黄德玉,刘爱军

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 785-790.

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桓仁铅锌矿地表不允许崩落。由于诸多因素,在矿井下形成了大量的采空区,而采空区的下部还赋存大量矿体急需开采。为了避免采空区塌陷引起的冲击地压带来的安全隐患,满足矿山生产需要,采用留设隔离矿柱方法来隔离上部采空区,避免冲击地压作用。应用FLAC^3D程序,通过研究隔离矿柱留设位置、隔离矿柱厚度等因素,分析了留设隔离矿柱对整个采空区应力分布的影响及矿柱自身稳定程度。研究表明,在向阳坑-630水平留设14 m厚的隔离矿柱可以有效缓解应力集中程度及分散地压分布,继而能够保证后续深部矿体安全高效开采。

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地铁浅埋隧道爆破开挖振动控制研究

薛里,施龙焱,孙付峰

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 791-795.

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以青岛地铁工程为背景,研究并提出了控制浅埋隧道爆破开挖振动的措施。文章通过对隧道掘进向不同位置的地表振动矢量合速度检测和数据分析,得到了浅埋隧道开挖爆破不同作用类型炮孔引起的地表振动特性及其衰减规律,并以此提出了爆破施工减振措施。试验与分析结果表明:开挖掌子面上不同的炮孔爆破类型其衰减规律有所不同,随着爆破起爆段别的增加,衰减公式中的K值逐渐递减;α由地质条件决定,基本保持不变;根据K、α值的大小和变化规律来调整掏槽方案、改善起爆顺序、减轻爆破夹制作用,大幅度降低了爆破振动;青岛地铁隧道采取全断面开挖时,其衰减参数K值随着段数的增从68逐渐减小到26,α值在1.4~1.6之间。

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流固耦合作用下水平定向孔壁稳定性分析

王建强,李国民,赵洪波,简崇林

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 796-801.

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孔壁失稳是目前水平定向钻进工程中经常遇到的一个实际问题,尤其是在地表的第四纪松散地层中钻进孔壁失稳更是屡见不鲜,严重影响工程施工。针对以往研究中没有考虑渗流场对孔壁稳定性的影响问题,本文在Biot固结理论的基础之上,建立了应力场和渗流场耦合数学模型,采用有限元方法对所建立的模型进行求解。通过对某一水平定向钻进孔壁稳定性进行数值模拟,分析了在流固耦合作用下地层孔隙压力、有效应力和位移的变化规律,并分析了在不同的冲洗液压力下,地层沉降情况。研究发现,在定向钻进过程中,流固耦合作用对地层特别是井壁附近围岩的应力和变形影响很大。研究结果为钻进过程中避免孔壁失稳,合理选择冲洗液及冲洗液压力提供理论依据。

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空气隔层成层式结构抗常规武器设计荷载分析

颜海春,艾德武,袁正如,李勃

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 802-806.

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采用空气隔层的成层式结构是地下工程抗常规武器破坏效应设计中新近采用的一种防护结构形式。但是对于如何确定空气隔层情况下结构上的常规武器爆炸设计荷载尚没有明确的计算方法。为了给工程设计提供较为可靠的依据,本文以某实际工程为例,采用对比法和有限元数值模拟法对工程顶板上的爆炸荷载进行了计算。对计算结果进行对比分析后提出:在实际工程设计中,通过控制空气隔层的厚度可以有效降低爆炸荷载的破坏作用,使常规武器爆炸荷载成为工程设计的非控制荷载,为合理简化设计过程提供了新的思路。

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软土地区盾构法隧道施工三维数值模拟

张社荣,田新星,王刚,崔溦

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 807-814.

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本文采用三维有限元方法,考虑软土的固结作用和隧道开挖与周边建筑物变形的相互作用,对隧道施工的全过程进行数值模拟,分析盾构法隧道施工对周边建筑物的影响。数值计算结果表明:在考虑流固耦合的条件下,盾构法隧道开挖时3~4倍洞径范围内的土体变形可能会超过土体位移的规范规定值,施工中应加强该距离范围内的土体和周边建筑物的监测;盾构法仅对开挖掌子面处附近局部区域的孔隙水压力有影响,说明软土地区盾构法隧道施工对地下水的扰动很小;通过监测数据与计算值的对比分析可以得出,典型监测点的变形规律与监测规律相同,说明在工程条件相似的软土地区采用数值模拟对盾构法隧道施工进行预测和仿真分析是可行的,具有一定的工程参考价值。

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特殊条件下超深孔分段爆破成井技术研究

李廷春,刘洪强

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 815-820.

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在煤矿井下,煤仓等筒状结构物常用的开掘方法为钻井法,由于其存在耗水大、搬家难、施工速度慢、安全程度低等缺陷,钻井法施工筒状结构物含有较大难度。超深孔分段或一次爆破成井技术是施工筒状结构物的新技术,虽然不存在上述问题,但是爆破技术仍需完善。本文立足改善掏槽形式,基于“裂槽、抛渣”爆破思想,设计了含抛渣孔的新型菱形掏槽方式;提出了合理分段高度、炮孔间距、起爆时差等爆破参数选取方法。在杨村煤矿十采区煤仓,在必须保证施工过程不影响下部巷道持续通风的特殊条件下,设计了超深孔分段成井爆破方案和管道通风方案。爆破成井后,壁面规整、块度适中,达到了省工、省料和安全施工的目的。

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郑州东明路站站位调整设计难点与施工对策

孙双篪,刘锟

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 821-827.

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以郑州1号线东明路站为例,分析了由于站位调整,车站在设计阶段以及在施工中可能会遇到的问题,并提出了解决方案。其中重点介绍了基坑周边雕塑“和谐之林”对基坑开挖的影响,通过监测点沉降计算与有限元分析,对建筑物的保护提出了要求;同时对基坑降水方案以及西侧端头井地墙接缝的处理方案作了较为详细的分析。分析表明:车站在调整站位以后遇到的设计难点和所采用的施工对策,需要综合考虑周围地质环境,既有或规划建(构)筑物的功能要求等,通过设计和施工紧密配合,采取安全、经济、方便施工的有效措施,以确保车站基坑顺利开挖。

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某软土明挖隧道回填不均匀沉降控制技术研究

林秀桂,李志刚

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 828-835.

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不均匀沉降控制是软土地基处理的关键问题。本文结合沿海地区某接线工程,对软土地基城市明挖隧道的不均匀沉降控制问题进行了研究,分析了明挖隧道大面积高回填土下不均匀沉降控制标准和设计原则,对地基不处理、桩隔离和桩支撑三种施工控制方法进行了比选,并通过有限元动态模拟施工全过程,得出了隔离桩的施工处理方法。工程建成通车5年来,明挖隧道变形缝使用状况良好,地面道路及明挖隧道总体变形满足使用要求,采用的软土地基不均匀沉降控制标准和控制方法可以为同类工程提供参考,具有一定的借鉴意义。

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土岩复合地层注浆微型钢管桩-锚杆联合支护研究

吴学锋,寇海磊

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 836-841.

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注浆微型钢管桩以其施工作业面小、土层适应性强、布置形式灵活、具有超前支护作用等特点越来越受到工程技术人员的青睐。通过现场测试获得了青岛地区某大型建筑物用于基坑支护的注浆微型钢管桩在基坑开挖过程中的受力变形特征,总结分析了其沿深度的变化规律,认为微型钢管桩的计算模式采用桩锚计算理论较为合理。并将其成果运用于青岛地铁站基坑支护设计,通过数值模拟取得了地铁站开挖过程中基坑水平位移以及竖向位移的变化情况,分析表明该新型支护模式用于以岩石为主的土岩复合地层基坑支护有着独特的优势,产生的水平位移以及竖向位移较小,能够满足工程要求。

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盾构隧道侧穿筏板基础变形响应与安全评估

姚爱军,杨学嘉

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 842-846.

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随着城市地铁进入大规模建设阶段,地铁隧道将侧穿众多基础形式不同的既有建筑物,为了确保建筑物的安全使用及地铁的正常施工,需要在地铁隧道穿越建筑物地基基础施工前对其进行安全性评估。本文结合北京地铁十号线二期盾构隧道侧穿某筏板基础建筑物的工程实例,通过对建筑物现状调查与检测,对建筑物结构体系、倾斜及沉降现状进行评价;利用FLAC^3D软件进行数值计算,研究盾构到达建筑物前、通过及离开建筑物三个阶段的地表横向及纵向变形规律;最后综合建筑物地基基础已发生变形和盾构施工将产生的基础附加变形,依据规范提出该建筑物地基基础变形控制标准,据此来指导盾构隧道安全施工。

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基于模糊概率方法的软土隧道结构性态风险评估

雷进生,包磊,陈建飞,文亮

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 847-851.

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利用模糊数学中的模糊概率理论,建立了软土隧道结构性态的模糊概率综合评估模型。模型应用模糊权重的概念,充分考虑了权重的模糊性以避免权重取值的不确定性。结合影响软土隧道结构性态的主要因素,选取渗漏水范围、横向水平位移、隧道断面收敛位移和钢筋泄露电流密度为主要评估影响因子,同时将隧道结构性态风险等级划分为优秀、良好、一般和较差4个等级,进而使评估结果更为精细。算例分析表明了文中方法对软土隧道结构性态风险评估的合理性和有效性。

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地热资源勘查风险决策评价模型研究

朱永琴,翁其能,李瑛

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 852-856.

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近年来我们开展地热地质工作是在收集现有地热田的水文地质背景、地热勘探点的基础地热地质资料的基础上,采用地表有限的线索来判断地下深部未知点的水量和水温,难度相当大,勘查风险也较大,为了控制地热资源勘查风险,对其建立一个风险评价模型是很有现实意义的。本文利用模糊综合评价法建立了风险评价模型,该模型中包含了热储构造开启程度、热储构造部位、沟谷切割程度、物探效果、热储埋深、热储厚度、热储岩层倾角、热异常情况等9个风险因子,并对其进行量化处理。最后,该风险模型在本文中应用于万盛区黑山谷实例中,具有较高的可靠性和合理性。

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重庆地铁某暗挖车站设计方法及安全性分析

王立新

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 857-862.

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根据某暗挖车站TBM过站的工程实际,将“先拱后墙分部开挖法”应用到重庆地铁大跨暗挖车站设计中。按破损阶段法对车站初期支护强度进行验算,并进行安全系数评价;对二次衬砌采用破损阶段法设计原理,建立荷载-结构模型进行模拟分析,并对混凝土抗裂进行验算;施工工序采用二维地层－结构模型进行有限元模拟,得出定性的结论;结果表明,重庆地区类似工程采用“先拱后墙分部开挖法”施工大跨暗挖车站安全可行,结论对城市地铁设计和施工具有参考与指导意义。

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爆炸应力波引起地表位移的数值分析

徐平,夏唐代

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 863-868.

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将爆孔围岩粉碎区简化为一个圆形孔洞,将半空间表面假定一个半径为无穷大的圆弧,则爆炸应力在粉碎区表面产生向外传播的P波(压缩波),在半空间表面产生散射,而散射波在粉碎区上再次产生散射,如此多次散射,进而引起半空间表面的位移。根据粉碎区周边应力平衡和半空间表面完全自由的边界条件,求得了待定散射系数,并进一步得到了半空间表面的位移的理论解答。最后通过数值计算分析了不同爆炸应力峰值和爆炸源埋深对地表位移的影响,结果表明:(1) 在爆炸源埋深和爆孔围岩粉碎区大小等条件都相同的情况下,随着爆炸应力峰值的增大,地表振动位移明显增大,增大的数值基本上与爆炸应力峰值成线性比例;(2) 在爆炸应力峰值和爆孔围岩粉碎区大小等条件都相同的情况下,随着爆炸源埋深的增大,地表处水平位移和竖向位移明显减小,但减小的幅度由快变缓。

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城市岩石地下工程安全分级方法研究

刘爱华,刘欣宇

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 869-873.

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由于工程水文地质条件、技术方案人员以及周边环境的复杂性,地下工程施工中存在着较多危险源。但目前针对其施工安全评价尚缺少较好的方法。本文通过对地下开挖过程中的危险源进行辨识,以岩体工程分类法为基础,根据影响工程施工安全的主要因素及其权重,采用DOW法为模型,导出具有针对性的危险性评价指数,建立针对岩石地下工程安全的分级体系。同时,应用该方法对广州地铁2号线区间隧道盾构工程的安全评价分级,结果与工程实际符合性较好。

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山岭公路隧道洞口景观问题分析探讨

王东方,叶飞,张金龙,孙海东,苟长飞

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 874-883.

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山岭公路隧道的洞口景观问题,随着隧道工程的迅速发展已经显得愈发突出。本文在对我国公路隧道工程发展总体情况及公路隧道洞口景观问题研究现状进行综合分析归纳的基础上,阐述了我国公路隧道洞口景观研究中的存在的问题,分析了洞口景观的主要作用,包括消除旅途疲倦、文化展示和传递、地标及环保等作用。进而对公路隧道洞口景观设计的过程及表现形式等展开了探讨。分析结果表明,公路隧道洞口景观艺术作为一门涉及众多学科的系统工程,亟待更多隧道工程专业技术人员开展交叉学科的研究;华丽的洞口景观是否又对安全行车造成了不利影响,以及公路隧道洞口景观的评价问题值得开展更深入的研究。

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长沙地铁1号线对白沙井的影响及预防措施探讨

彭柏兴, 汤淼文

地下空间与工程学报. 2012, 8(4): 884-888.

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城市建设诱发的地质环境变化已越来越多为人们关注和重视。白沙井是长沙的风景名胜,对长沙有着特殊的含义。文章分析了白沙古井地下水形成的自然条件,分布状况,水文地质特征和补给、径流及排泄条件,对地铁1号线工程建设和营运对白沙井的潜在影响进行了分析,认为这种潜在影响主要表现在如下方面:阻遏了地下水的径流,引起地下水位升降,导致地下水环境恶化,提出了预防途径和措施,为工程设计、施工和地下水环境保护提供了参考依据。

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