地下空间与工程学报

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郑嘉轩,王超,孙银,刘光媛

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 889-895.

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城市地下空间开发利用已成为我国城市建设和改造的重要组成部分,是完善城市功能、改善城市环境的重要手段。随着经济发展和城市建设,天津市已经进入地下空间大规模有序开发的阶段。当前天津市地下空间只进行总体规划方面的研究,尚未形成地下空间规划控制导则。本文从土地使用控制、配套设施控制、建筑建造控制、行为活动控制、空间引导设计以及外部环境控制六个方面入手探索研究地下空间规划的关键性控制要素,并以小白楼地区为研究对象进行应用实例研究,用以指导地下空间规划建设。

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山地城市地下空间排水与防洪功能的思考

刘新荣,刘丰铭,李鹏

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 896-903.

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目前,我国很多城市都在大规模进行地下空间的开发利用,随着地下空间开发利用的深入,城市地下空间的排水与防洪功能的重要性也日益凸显,但目前尚无成熟有效的地下空间防洪标准可供参考。本文介绍了国内外地下空间排水与防洪功能的现状,指出我国城市地下空间防洪排水的重要性,并结合山地城市的特点,分析地下空间防洪排水的主要影响因素,对山地城市已运行的防排水系统的特点进行研究,总结山地城市地下空间防洪排水的策略,并提出具体的改进建议,为预防和减少城市地下空间的洪涝灾害事故提供借鉴和参考,对平原城市地下空间的排水与防洪也有一定的借鉴意义。

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沿空留巷围岩结构模型的建立及其稳定性分析

高明涛

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 904-909.

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综合考虑沿空留巷围岩变形、采场覆岩运动规律及巷旁支护结构的特点,将沿空留巷顶板结构简化为采空区矸石、巷旁充填体及巷帮煤体共同作用的弹性力学模型,计算了该条件下的支护反力,利用控制变量的方法分析了影响支护反力的主要因素是充填体宽度和充填体弹性模量,得出了巷旁充填体压缩量计算公式。在此基础上,通过UDEC数值模拟方法,模拟了沿空留巷顶板关键岩块在弹性支撑条件下的应力状态,分别得出了充填体宽度及弹性模量与顶板下沉量的关系。

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深埋圆形隧道的压力拱研究

王迎超,严细水,靖洪文,蔚立元,牟泰安

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 910-915.

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针对压力拱存在概念不明确的问题,阐述了隧道中压力拱的概念,指出压力拱是一条受压的曲线,隧道开挖后会形成一次开挖压力拱,当围岩出现拉应力时会导致二次开挖压力拱出现。然后,在现有深埋圆形隧道解析解基础上,将地应力分为静水压力、双向常应力、与深度成正比三种情况进行压力拱分析。研究结果表明:对于地应力为静水压力情况,一次压力拱和隧道的轮廓线重合;对于地应力为双向常应力情况,一次压力拱和水平与竖向应力比有关,还和受拉判断标准有关,当竖向应力是水平应力的3倍以上时,拱顶将产生拉应力,且压力拱和隧道轮廓线间的受拉体随其值的增大而增大;对于地应力与深度成正比情况,一次压力拱的特性和地应力为双向常应力情况类似,隧道顶部受拉时的水平地应力与竖向地应力比值要小于0.2。从工程安全角度考虑,压力拱宜以最小主应力受拉为判断标准。

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滑坡灾害易损性定量评估模型应用与比较

吴越,刘东升,张小飞,张涛

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 916-921.

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针对前期研究中提出的两种滑坡灾害受灾体易损性定量评估模型,以一个实际滑坡灾害为工程背景,描述了这两种易损性定量评估模型的实际应用步骤。结合实例,从概念、基本假设、适用情况等方面,对两种模型的异同进行比较和分析得出,两种模型均定量地反映了典型受灾体在滑坡作用下的脆弱性;其中一种模型从冲击过程量能转化的角度反映了受灾体具体的毁损程度,适用于需要精确计算破坏程度的情况;另一种模型则从概率的角度反映了受灾体破坏的可能性,适用于需要考虑滑坡致灾过程中不确定性影响,且只需考虑受灾体是否破坏的情况。从而为易损性评估模型的选取和应用提供了理论依据和参考实例。

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基于地应力实测的深部软岩巷道稳定性研究

孟庆彬,韩立军,乔卫国,林登阁,吕言新

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 922-927.

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唐口煤矿埋深较大,地压显现剧烈,在回风石门大巷、西翼辅助运输石门等不同构造部位布置3 个地应力测点,采用YH3B-3型环氧树脂三轴空心包体应变计按应力解除法进行了现场地应力的测试,获得了矿井地应力的大小、方向及分布规律。采用FLAC 3D 研究巷道轴向与水平构造应力呈不同夹角时对深部软岩巷道围岩稳定性的影响,为巷道的合理布置与支护设计提供了可靠依据;当最大水平应力方向与巷道轴向近似平行时,巷道围岩的变形量和塑性区范围较小,巷道变形破坏相对较小;当最大水平应力方向与巷道轴向垂直时,巷道围岩的变形量和塑性区范围最大,巷道变形剧烈、变形破坏严重。

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Hoek-Brown准则的多项式近似解法

戴国亮,龚维明,陈隆

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 928-932.

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Hoek-Brown岩体破坏准则已在全世界范围内的岩土工程中广泛应用,它综合考虑了岩体结构、岩块强度、应力状态等多方面的影响。基于通用的Hoek-Brown准则,引入Lambe变量和既时摩擦角,将其转化为Mohr-Coulomb破坏准则的形式,得到用Mohr-Coulomb破坏准则形式表示的隐式函数Hoek-Brown准则。为求得隐式函数的近似解,采用三次和四次多项式进行拟合,得到了n为0.5及0.65时的近似解以及Hoek-Brown破坏应力圆的Mohr包络线,并给出了各不同多项式拟合公式的误差分布。经分析对比,考虑到精度和工程的适用性,最终选用四次多项式进行拟合。最后结合一嵌岩桩嵌岩段极限摩阻力工程实例,并给出了该算法求解的具体过程。

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柱形孔压缩与扩张问题的统一弹脆塑性解答

孟庆祥,王伟,张诗悦,陈鸿杰,

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 933-938.

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在岩土工程中,柱形孔压缩和扩张问题的研究有着广泛的应用。本文基于统一强度理论,考虑应变软化、剪胀和中间主应力等因素的影响,假设柱形孔在半无限空间中受轴对称应力,通过分析内部应力的不同取值,将柱形孔压缩和扩张的弹塑性解答统一起来。研究表明,柱形孔扩张与压缩问题具有高度的相似性;对于弹脆塑性材料,在弹塑性交界面上,法向应力是连续分布的,切向应力不连续;而切向应变是连续的,法向应变不连续。此外,还探究了中间主应力系数对弹塑性解答影响。该解答可通过选取特定的参数退化为许多现有的公式,具有一定的统一性和实用价值。

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城市地下工程数据管理技术研究

袁长丰,于广明,王晓磊,王宁

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 939-945.

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城市地下空间的大规模开发建设,必须做好设计、施工与运营的全过程动态监控管理,才能有效预防灾害发生。采用系统科学的思想,提出城市地下工程数据管理应包括城市地下工程数据库存储、城市地下工程数据库管理和城市地下工程数据库应用三个层次;研究并建立了城市地下工程数据库概念设计E-R模型,以钻孔数据为例,研究了数据逻辑关系和数据库设计方法,设计了钻孔数据视图;基于SQL Server数据库管理平台,研究了具有时空属性的变形监测点数据存储拓展技术,并基于此探讨了具有时空属性对象的查询扩展方法;研发了基于GIS平台与相关数值模拟软件相融合的城市地下工程数据库应用软件,使空间分析从宏观到细观得到可视化体现。

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基于广义Lade-Duncan准则的圆柱孔扩张问题分析

饶平平,王道远

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 946-950.

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以圆孔扩张理论为基础,在弹性区中采用弹性小变形理论,在塑性区中采用大变形理论和非相关联流动准则,假定土体服从广义Lade-Duncan屈服准则,在弹脆塑性软化模型的基础上,分析了考虑大变形、中主应力、剪胀特性以及软化等因素的圆孔扩张理论解答。分析结果认为:考虑大变形特性对应的塑性区半径大于小变形所对应的塑性区半径,并随剪胀参数的增加而增大;与Mohr-Coulomb准则相比,考虑了中主应力的Lade-Duncan准则提高了扩孔压力;软化参数对扩孔压力有一定影响,扩孔压力随残余摩擦角的减小而变小。

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多组贯穿节理岩体的扩展遍布节理模型研究

金华,王媛

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 951-957.

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天然岩体中常含有多组密集的贯穿节理,它的存在极大地弱化岩体的力学性质,对围岩的稳定有着重要的影响。针对含多组密集节理岩体,将其看成等效均质的复合材料,建立了扩展遍布节理模型。岩体和节理均是弹性-理想塑性本构关系,都服从带抗拉强度的Mohr-Coulomb屈服准则。提出了屈服类型判断方法,并成功推广用于多组节理屈服类型判断,为选择哪种塑性势函数进行应力修正提供理论依据。采用C++语言,基于VStudio2005开发平台,将该模型成功嵌入到FLAC^3D软件中,并通过两组节理岩体的单轴压缩试验和三轴压缩试验验证了模型的正确性。

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考虑施工过程的深基础坑底土应力状态分析

徐美娟,宋林辉,梅国雄

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 958-962.

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与其他材料不同,土体的力学性能分析必须建立在其所处应力状态的基础上进行。基于这一思想,在对深基础进行变形分析时,根据基础建设的施工工艺,将整个分析过程划分为施工前的准备工作、基坑降水、基坑开挖、结构施工和地下水位回升五个工况;同时为凸显问题核心,简化分析过程,假定每个工况中荷载的加、卸均瞬时发生,且基础为等补偿基础(结构荷重与挖除的土重相等)。在此基础上,详细分析五种工况中坑底土体所处的应力状态,并进行对比分析,计算出各工况下土体大、小主应力的增量变化,绘制出坑底土体经历的有效应力路径,指出在基础建造过程中,坑底土体将经历复杂的应力变化过程,对土体的强度和变形都将产生很大影响。

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基于多重分形的岩石声发射信号特征解构分析

蔡江东,陈亚东,张道明

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 963-968.

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岩石受压会产生局部能量快速释放现象并引起声发射。由于声发射信号是岩石体积效应的综合体现,因此其蕴含着复杂且能体现岩石内部形态结构变化的信息。采用多重分形对声发射信号特征进行解构分析,发现不同加载阶段声发射信号多重分形谱形态均呈现小概率事件的特征,这说明岩石破坏过程的复杂性;进一步研究表明,岩石濒临破坏时声发射信号特征参数与加载初期存有显著差异:加载初期,信号多重分形谱谱宽较大,而濒于破坏时声发射信号标度区间显著增加,不同加载阶段声发射信号结构已经发生变化;不同种类岩石试验的声发射信号都给出类似的提示。

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黄土地区场地条件对地震动放大效应影响研究

陈拓,吴志坚,马巍,王兰民,曾立峰

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 969-974.

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汶川Ms8.0特大地震在甘肃黄土灾区局部场地的震害和地震动具有明显的放大效应。通过在该区布设的地形调查流动强震动观测台阵,获取了同一山体不同高程的余震加速度记录,结果呈现出山顶记录到的峰值加速度大于山腰,而山腰记录也略大于山脚的规律。为了进一步分析黄土地区地震峰值加速度的放大机理,运用地脉动观测手段调查了其局部场地条件,得到了山体不同高程的卓越频率。并以典型黄土塬为背景,运用二维等价线性时程响应动分析法对不同覆盖层厚度和不同坡度的黄土塬进行了地震荷载作用下的动力响应分析,分析了不同条件下的山顶和山腰的地震峰值加速度放大特征。结果表明,地震峰值加速度放大效应和黄土覆盖层厚度及黄土边坡坡度有直接的关系。数值计算结果与实际震害观测吻合较好,证实了黄土覆盖层厚度和坡度是峰值加速度放大的重要因素。

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挠曲核部破碎带岩石力学特性的试验研究

顾锦健,徐卫亚,张玉,王伟,王如宾

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 975-980.

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立煤湾膝状挠曲核部破碎带横穿向家坝水电站大坝坝基,破碎带的岩石由于完整性差,孔隙率大,含水率较高,会对坝基的变形和稳定性产生影响。通过研究破碎带岩石的物理和力学特性,发现破碎带岩石的碎裂岩、碎屑岩在三轴压缩条件下呈现非线性的应力应变关系,强度低、变形大,且没有明显的强度峰值,最终因变形过大而破坏;试验过程中,还发现随着岩石的屈服和变形的发展,出现明显的体积膨胀。并且通过破碎带岩石的流变力学试验,发现岩石流变特征明显,偏应力对流变速率有较大影响。最后根据常规三轴试验的应力应变关系建立了基于双曲线模型的改进Burgers模型,并对其参数进行辨识。

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倾斜地层中斜井井孔的应力分析

邸元,袁子峰

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 981-988.

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井孔周边应力状态的确定是井孔稳定性分析的基础。基于横观各向同性介质的弹性理论,研究了计算层状地质材料中倾斜井孔周边应力分布的解析方法。考虑到地质材料中井孔的真实状态,井孔倾斜度、原地应力的方向和岩层平面倾斜度三者相互之间是任意的。采用广义平面应变假定,建立了斜井孔应力分析的力学模型。利用复变量应力函数的表示方法和井壁边界条件的Fourier变换,得到了斜井孔周围应力分布计算的解析公式。通过若干算例,计算分析了不同井孔倾斜角、不同地层各向同性面倾斜角对井孔周围应力分布的影响。

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深埋隧洞中高水压对致密围岩变形的影响程度

陈振振,阮怀宁,朱珍德,袁文军,孔不凡

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 989-996.

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在深埋高围压、高水压岩石工程中,合理分析高水压对围岩的影响程度,对控制工程成本具有重要意义。为了研究高水压力对围岩稳定的影响程度,通过分析适用于岩石中的Biot有效应力原理,本文在弹性条件下推导出用常见岩石参数表示的Biot系数公式,分析总结出Biot系数不仅和孔隙率有关,随孔隙率减小而非线性减小,而且还跟岩石泊松比或者说岩性有关,其值大于孔隙率。并且提出了在特定围压和水压下,孔隙率小于某个界限值时可以忽略水压力影响,并给出了界限值的求解方法。最后通过锦屏二期水电站引水隧洞实例分析,验证了论文观点的正确性。

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基于一种应力不变量组合的岩石强度准则

李文培,邓宏见,王明洋,范鹏贤

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 997-101.

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针对深部高地应力条件下岩石的破坏机制,建立起一个基于一种应力不变量组合的岩石非线性强度准则。这个应力不变量组合将任意应力状态分解成三个部分:一部分表示最大剪切状态,另一部分代表静水压力状态,最后一部分补充中间主应力的影响。它能解释粘性和塑性介质不可回复变形模型中能量耗散(弥散)的物理机理。该强度准则考虑岩石的拉伸破坏,可同时描述岩体的剪胀或剪缩破坏,其破坏面可以是闭合的也可以是张开的,其子午线能反映高应力状态下的岩石非线性。与两种典型应力状态的试验数据进行了比较,符合较好。

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锚固岩体抗侵彻分析模型

夏松林,刘宏伟,韩立军,徐干成

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1002-1007.

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目前对岩体介质抗侵彻方面研究文献资料较多,但尚无弹丸侵彻锚固岩体的理论计算公式或经验公式,本文在球形空腔膨胀模型的基础上,利用球形空腔膨胀模型计算岩石介质对弹丸的侵彻阻力,计入了弹丸直接与锚固岩体中锚杆发生碰撞的侵彻阻力,并将弹丸侵彻过程中岩石介质和锚杆侵彻阻力进行叠加,建立了弹丸垂直侵彻锚固岩体的工程分析模型。与单一空腔膨胀模型和试验数据进行对比后,模型计算结果与模拟试验结果基本一致,表明了研究具有一定的理论意义和工程适用价值。从而为洞库等地下防护工程设计及其加固改造提供理论研究方法和技术支持。

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水耦合装药爆破在隧道掘进中的应用

明锋,祝文化,李东庆

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1008-1013.

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在分析水介质耦合装药结构特点的基础上,根据爆破动力学原理,应用弹性理论和波动理论推导了正入射情况下孔壁岩面上的冲击压力、应力波衰减规律。为了解水耦合装药爆破对岩石的破坏过程,采用有限元软件ANSYS-LSDANA对工程实例进行了数值模拟,并采用数值模拟中的爆破参数进行了现场试验。结果表明:水介质的耦合作用不仅有利于炮孔底部岩石破碎,而且加快了施工进度、改善了施工环境,达到安全增效、降耗的目的。该方法可为其他隧道爆破提供参考,具有重要的推广和应用价值。

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分岔合并下伏煤层破碎顶板超前注浆加固技术

查文华,华心祝,黄嵘,熊礼军

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1014-1020.

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分岔合并下伏煤层分层开采中,上覆煤层的采动对底板有一定的破坏影响范围,导致下层煤工作面顶板破碎,严重影响下伏煤层的正常回采。针对淮北矿业(集团)有限责任公司许疃矿7₁煤与7₂煤分岔合并现象,通过理论分析和数值模拟分析了7₁18工作面采动影响下底板破坏深度的范围;通过室内力学试验确定了最佳浆液水灰比为1∶1,水泥-水玻璃体积比为1∶0.4~1∶0.6之间;设计了7₂25工作面顶板注浆参数和注浆孔布置;通过数值模拟、相似模拟综合分析了预注浆加固效果,注浆后煤壁及顶板稳定性明显增强,顶板控制效果明显。

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黄土压实质量控制指标的科学性和合理性研究

杨晶,王林浩,马富丽,白晓红

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1021-1025.

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回填地基或路基工程中,回填土的压实质量是导致沉降病害的一个重要原因。目前国内通常采用压实度作为填土压实质量控制指标。但压实度自身的准确性受诸多因素影响,若以压实度作为唯一重要指标是存在一定缺陷的。本文通过室内试验研究了不同击实能和含水量下压实黄土的压缩变形规律,分析了压实黄土土样空气体积率的变化规律。研究表明无论击实能如何变化,压实黄土土样的空气体积率在相应击实能对应的最优含水量附近时总是一定的。分析了采用空气体积率作为黄土压实质量附加控制指标的合理性。结合当地工程实际经验,建议在满足规范要求的前提下,以空气体积率不大于6.5%作为判定该地区黄土压实质量合格的参考指标,从而提高当地黄土状填土的压实质量。

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向家坝大型地下厂房长期稳定性研究

周先齐,王伟

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1026-1033.

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对地下洞室的长期观测和量测都表明,许多在成洞之初呈现稳定的岩体,由于变形随着时间推移而不断发展,经过一段时间之后,洞体可能失稳或坍塌破坏,特别是大型地下洞室,地质条件复杂、开挖时间长、扰动大,其长期稳定性更值得关注。向家坝地下厂房为一超大型地下洞室,开挖跨度在国内外已建、在建和拟建的水电站中居第一,其跨度和规模均居世界前列。洞室围岩地质条件复杂,岩性较差,有不稳定块体,地下水较为丰富,岩石透水性较好,且夹杂有多条软弱夹层,对地下厂房长期运行不利。基于此,通过试验得到了地下厂房围岩的长期强度;结合实际工程中常用的变形和流变速率,提出了洞室最佳支护时间、长期稳定流变时间、最大流变变形的判据;对洞室支护措施进行了模拟,对其支护效果进行了评价。经过总结分析,得到了对工程有指导性的结论。

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山地浅埋煤层工作面支架合理工作阻力研究

刘国磊,樊克恭, 肖同强

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1034-1040.

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针对山地浅埋煤层开采过程中工作面出现的矿压显现强烈,支架被压死或支架尾梁与顶梁分离等现象,通过建立山地浅埋煤层基本顶初次垮落时岩块触矸前控制基本顶滑落失稳的结构力学模型对山地浅埋煤层开采工作面支架合理工作阻力进行了研究。研究表明:山地浅埋煤层开采过程中基本顶出现滑落失稳的可能性相对较大,且基本顶的初次破断具有不对称性,通过计算得出发耳井田1、3煤层山地浅埋煤层工作面液压支架工作阻力应大于5 773 kN。

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多因素引发的公路隧道偏压效应分析

晏鄂川,周瑜,毛伟,宋琨

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1041-1047.

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针对鄂西北某高速公路隧道出口段由地形因素与顺层结构面因素共同引发的偏压问题,运用离散元方法进行数值分析。结果表明:多因素偏压下围岩压力分布极不均匀,表现出大小相间的分布形式,该值较地形因素与顺层结构面因素各自引发偏压下围岩压力之和高37%,偏压侧与非偏压侧围岩压力差值较各单因素偏压之和高23%,初期支护结构内力甚至呈现数量级式增长,三者均表现出多因素偏压下的附加效应。多因素偏压下,初支结构在水平方向表现为扩张变形,而竖直方向上则表现为非偏压侧上升、偏压侧下沉,呈现出顺时针方向旋转的“压旋效应”。在围岩压力分布、初期支护结构内力及变形方面,顺层结构面因素均较地形因素影响显著,表现出控制性作用。

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基于Geddes应力解的桩筏基础沉降计算

毕平均

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1048-1051.

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桩基础沉降计算理论在国内应用较多的是Geddes应力法,目前在应用Geddes解计算桩基础沉降时,一般不考虑筏板刚度的影响,假定所有桩均分上部荷载,理论上存在缺陷。为了使桩筏基础的沉降计算更加合理,本文将薄板理论与Geddes解结合在一起,提出分析桩筏基础的新方法。该方法采用Kirchhoff薄板理论模拟基础底板,土被当成各向同性弹性半空间体,桩与桩之间以及桩土之间的相互作用通过Geddes解实现,采用有限单元法计算出每根桩分担的荷载,据此桩顶荷载,根据Geddes解计算桩基沉降。本方法解决了桩基沉降计算理论上的不足,使计算原理和计算结果更加合理。同时,在有限元计算中,采用对角阵近似代替群桩的满秩刚度矩阵,使计算时间大大缩短,能够分析较大规模的桩筏基础。

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临空面对爆破震动强度影响的数值研究

邵珠山,乔汝佳,王新宇

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1052-1058.

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现有岩体爆破破碎理论中,临空面都发挥着极为重要的作用,利用临空面的破岩作用来达到降震的目的成为研究的重点。然现有研究多是理论探讨和现场试验,数值模拟方面鲜有涉及。本文采用LS-DANY有限元程序,定量分析了不同临空面数量时隧道结构的爆破震动响应,从数值上探讨了临空面对隧道爆破震动响应的影响机理;并结合西康二线小瓢沟隧道爆破开挖施工时既有大瓢沟隧道的振速实测数据,验证了数值模拟的合理性。研究结果表明,隧道爆破开挖施工中临空面的合理构造可有效降低既有结构的震动响应,所得结论亦可为新建隧道钻爆施工方案的优选提供理论依据。

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暗挖地铁车站围岩稳定性分析与支护优化

吴学锋,吕文杰,张黎明,王在泉

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1059-1064.

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针对青岛地铁中山公园暗挖岩石车站开挖出现地表变形过大问题,结合现场施工监测动态信息,采用有限元方法模拟了车站在各施工开挖步后产生的地表沉降、洞室收敛变化情况。结果表明,原设计方案车站地表沉降达50 mm左右,洞室直墙处收敛值较大,车站整体有塌陷的可能,实际监测地表最大沉降为45 mm,与模拟值较为吻合。施工中掌子面穿过断面一定距离后,该断面地表沉降速率变小,表明支护结构的施作对地表沉降起到了一定的控制作用。提出了加强支护控制过大变形方案优化方法,对修改后的支护设计方案数值模拟表明,采用新设计方案的车站地表沉降量减少44%,最大地表沉降为28 mm,且中导洞开挖引起的位移沉降量占总沉降的60%左右,能保证地表变形控制在允许安全范围内。

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新建盾构隧道施工对近接平行隧道的影响分析

李学峰,杜守继, 张顶锋

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1065-1069.

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针对软土地层中浅埋大直径盾构隧道施工对既有近距离平行隧道的影响,以上海人民路越江隧道工程为背景,采用三维有限差分数值分析方法对南线隧道施工引起北线隧道的变形和洞周土压力的变化规律进行了研究。数值模拟结果表明新建隧道施工会使既有隧道侧向受压,引起既有隧道拱腰部位产生较大的压缩变形,拱顶及仰拱部位产生较大的张拉变形。新建隧道掘进过程中,既有隧道周围土压力经历增加、减小和趋于稳定三个状态。将数值计算结果与现场实测资料进行对比分析,表明计算值与实测值基本一致。此外,数值计算还有效弥补了现场实测在土体位移分布和土体塑性区形成方面的不足,计算结果表明受新建隧道施工影响,既有隧道周围地层位移和塑性区范围都有增加。研究结果可以为浅埋大直径近距离越江盾构隧道的设计和施工提供参考。

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大跨隧道穿越高层建筑物桩基托换设计及优化

王莉平

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1070-1074.

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目前,在国内地下工程建设中,桩基托换已经得到一定范围的推广应用,但大部分托换工程均因地铁施工引起,地铁隧道断面较小(多为盾构隧道,直径6m左右),托换梁跨度小(约10m左右),容易施工,托换工程理论上可行,但是对于市政道路交通隧道工程,由于其断面跨度大,施工工艺目前尚不成熟,大跨度梁式托换工程仍需要深入研究。本文以广州某市政公路隧道下穿9层的Z大厦为例,对桩基托换进行了初步设计、计算及优化,可供相关工程或研究参考。

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采矿塌陷区耕地破损评价指标体系分析

蔡宇,张永兴

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1075-1080.

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通过深入分析采矿塌陷区耕地质量破损演化过程,认为采矿塌陷区耕地破损可分为可耕性破损、土壤环境破损及土壤本底质量破损;以采矿塌陷区耕地破损状况为研究对象,提出了指标选取的科学性原则、目的性原则、可行性原则以及敏感性原则,并建立了基于矿山地表移动变形规律的评价指标体系;采用专家打分法以及层次分析原理对各层指标进行了重要性排序。所得结论将矿山耕地质量研究与矿山地表移动变形规律研究联系了起来,为矿山地质环境整治以及矿山地表耕地的保护提供了有益的参考。

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TSP系列探测仪器在隧道中的应用

罗利锐,刘志刚

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1081-1087.

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针对TSP探测仪器使用中存在的问题,分析了TSP-202和TSP-203探测仪器各自的优缺点、TSP仪器现场探测时炮孔探测壁的布置原则、抑制声波干扰的方法、多台阶施工时接收器孔布置原则以及套管与接收器孔的耦合等技术。总结了一些受到各种干扰的现场数据实例。提出了在数据处理时频率、横波斜率的选取、处理结果多解性等问题以及解决的方法。结果表明:TSP-202的预报结果适合预报不良地质体的位置,TSP-203的预报结果适合较大区域的围岩分级;现场探测时炮孔不宜布置在左右洞之间;将炮孔深度增加至1.7 m可有效抑制声波的干扰;数据处理时依据频谱图手动选取频率效果会更好,横波斜率可依据不同围岩级别选取不同的参考值;不同的TSP解译成果不宜进行比较,这些结论对于TSP仪器使用者有着一定的参考作用。

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下穿隧道对既有地铁线路及周边环境影响研究

张瑾,王旭春, 刘涛

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1088-1093.

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随着城市地下空间的开发,隧道交叠与穿越案例越来越多,隧道下穿既有线路时往往引发交汇段地表沉降叠加,对既有线路和周边建筑物的安全产生威胁,研究其影响可以有针对性地采取预先加固措施。通过数值模拟试验方法,研究发现当新建隧道下穿既有线路时,后者的衬砌对前者起到了预先加固作用,使得下穿隧道的拱顶沉降比未穿越段较小,但上部隧道的拱顶部位沉降显著加大有必要预先加固。此外先后两次施工的扰动会增大围岩塑性区体积,导致新旧隧道的塑性破坏区相互连通,使得穿越段上方地表的沉降槽仍然表现为显著增大。

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偏最小二乘回归在边坡工程安全监测中的应用

金丹,徐卫亚,黄玮

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1094-1098.

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偏最小二乘回归法利用了成分提取的工作思路,在变量系统中选取若干对系统具有最佳解释能力的新综合变量,而非直接考虑因变量与自变量进行回归建模,因而能有效地解决自变量之间具有多重相关性的问题。应用该法针对边坡工程安全监测变量及其影响因子间的复杂相关性进行研究。通过对锦屏一级水电站左岸边坡深部变形的实测资料的建模分析表明,偏最小二乘回归法适用于对复杂相关的因子进行建模,通过交叉有效性检验确保模型的精度,同时对引起边坡变形的影响因子的重要程度进行排序,因而在边坡工程安全监测资料的统计分析方向具有广阔的应用前景。

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软土地基支撑机械拆除及临近建筑动力响应研究

李福清

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1099-1105.

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以上海市某大型基坑内支撑机械拆除为例,在大量振动监测的基础上,研究了基坑内支撑机械拆除过程中产生的振动在基坑内部和基坑边缘挡土墙、高层建筑物竖直方向上的传播规律,监测同时考虑了临近建筑对机械振动的动力响应。研究表明:机械拆除基坑内支撑对周围建筑物所产生的振动速度较小,不足以影响构筑物结构安全,但由于振动信号的主频较低,接近于建筑物的固有频率,地震效应仍应该引起足够重视;利用小波包技术可得到振动信号各频带上的能量分布,从能量角度研究振动信号可以直观地了解信号在传播过程中的衰减特性。

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城市道路隧道空气温度计算方法

孙文昊

地下空间与工程学报. 2012, 8(5): 1106-1110.

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城市道路隧道空气温度与隧道长度、交通量、通风方式、风速、隧道与地层换热条件等因素相关。在对隧道周边地层的温度场进行分析的基础上,建立了道路隧道内空气换热模型,并对地层与空气间的换热量、汽车散热量、隧道内灯具散热量计算方法进行了分析,推导出了隧道内空气温度的解析解。按照本文推导出的隧道内空气温度计算方法,对武汉长江隧道内空气温度进行了计算,经与实测温度对比,计算结果与实测温度基本吻合。

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