孤峰平原区作为岩溶地区常见的一种地貌形态,因地形陡峻,一般情况下不具备实施勘察实物工作量的条件。在基于岩石强度、岩体完整性为主要判别指标,以地下水、软弱结构面产状和初试应力状态为修正指标的隧道围岩基本等级分级方法中存在缺乏判定依据。通过对现有勘察数据的分析,以线岩溶率为基础,综合考虑区域岩溶发育情况及孤峰位置的特殊性,建立以线岩溶率、岩溶发育形态和规模、岩溶充填物、地下水径流及溶洞分层特征等为主要计算参数的体岩溶率计算模型,结合体岩溶率同隧道围岩分级的对应关系调查,对隧道围岩进行初步分级,可较好地为设计、施工和建设单位控制工程造价。

土的动力本构模型是土动力学研究的核心问题之一,是开展重要土木工程动力数值计算的基础。一般动力本构模型存在假设多、适用范围小、不能合理反映岩土材料的动力特性等问题。从黏性系数入手,通过黏性土动力荷载作用下的大量试验数据的大数据深度挖掘,确立黏性系数的主要影响因素,建立黏性系数的大数据计算模型。在本研究团队的大数据静力广义塑性力学本构模型基础上,以黏弹塑性理论为模型框架,将黏性系数计算模型引入黏弹塑性模型中,建立黏性土大数据广义塑性力学黏弹塑性本构模型。经验证,该模型拟合程度为0.956,能够较好模拟黏性土在动荷载下的动力特性。

摘 要：厦门机场路一期工程浦南段暗挖隧道具有浅埋、大跨、围岩软弱、周边施工环境复杂等显著特点。 YK7+550~YK7+650段地表无建筑物，为了快速、安全地通过该段，本文通过对垂直高压旋喷、水平高压旋喷、全断面幕注浆在成本、工期、效果等方面做了对比分析，最终采用地表三重管高压旋喷对该段隧道内围岩进行加固，并介绍了方案设计、施工工艺及关键技术。 经过三重管高压旋喷加固后，围岩强度得到了明显的提高，同时有效地抑制了洞内的失水，确保了洞内的施工安全和进度的加快!周边房屋沉降也得到了有效的控制，取得了较理想的效果。为今后类似工程的设计与施工提供了有益的借鉴。

摘要：地下空间资源的开发利用活动是在地质体中进行的，因此地质体的性质和结构、地下水的赋存状态等地质条件对地下空间资源开发利用有重要影响。北京平原地下空间资源开发利用的地质问题主要有地下水的赋存状态"地下水位的变化、地面沉降、活动断裂、隐伏岩溶塌陷、地下有害气体等等。 这些问题对地下空间资源开发利用可能产生不利影响。如果应对措施不当可能造成重大损失。因此在编制地下空间资源开发利用规划时应注意对地质条件的研究。 这对防范风险!保护环境和可持续发展非常重要。

地铁是重要的生命线工程,具有造价高、使用周期长、运行期间内部人员密集等特点,极易成为恐怖爆炸袭击的目标。炸药在地铁隧道内爆炸产生的冲击波由于受到地铁内衬砌的限制,会发生反射和叠加,其超压峰值远远大于自由场中的峰值,冲击波的传播过程也会更加复杂。为了探明爆炸冲击波在地铁隧道内的传播规律,以南京地铁隧道为例,利用LS-DYNA动力分析软件,采用流固耦合算法,对10 kg TNT炸药在地铁内的爆炸过程进行数值模拟,分析爆炸冲击波的传播过程,得出沿地铁隧道纵向超压的衰减规律,研究成果可为地铁隧道防恐怖爆炸袭击应急预案的制定和政府决策提供依据。

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。

地下空间资源(USR)是一种新型国土资源,兼备资源、环境的双重属性。而城市地下空间资源(UUSR)则是现代城市生存与发展的重要资源与载体,极其宝贵、十分敏感且不可逆,其开发利用务必科学有序、合理统筹。UUSR评价是其开发利用、国土空间用途统一管制及城市立体规划的基础和前提。本文分析了土地及矿产资源评价、地下水资源影响评价与UUSR评价的异同,从7个方面论述了UUSR评价的国内外研究进展与不足,讨论了加强UUSR评价研究及其内涵建设的重要性。本文还论述了UUSR的3个关键科学问题—UUSR评价元素的多尺度效应、UUSR与开发利用的互馈机制、UUSR评价元素的动态响应,探讨了UUSR评价的主要研究内容,提出了5个方面的未来趋势。初步提出了建立地下空间资源学(SUSR)的设想,给出了SUSR的初步定义,并构建了其基本框架与研究范式。

采用物元模型综合评判方法,分析了影响岩质边坡稳定性的相关因素,针对性地选取11个评价指标,应用物元概念和关联函数,建立了稳定性评估的物元模型。应用本文提出的边坡可拓评价的计算过程,对桂北高速公路K409+390～+528上行线边坡稳定性进行评价分析,计算结果与现场实际边坡野外实际情况相吻合,且与模糊综合评判结果也相符,说明了该方法的有效性。同时,本文的方法进一步计算出了待评边坡的级别变量特征值,反映出了偏向相邻类别的程度,评估结果更符合实际情况。研究表明,将可拓学运用于岩质边坡稳定性的评估是合理可行的,能够较好地反映各因素对边坡稳定性的影响,该方法可以为岩质边坡稳定性评估提供一定的参考。用简单关联函数确定权重,避免了主观因素的影响。

针对行业标准《建筑工程抗浮技术标准》JGJ 476—2019中的一些问题提出理解与思考。对于抗浮设计等级为甲级的工程,该标准增加了较多的工作内容,使用期内的地下水位预测是一个难点,开展基础数据积累和建立地下水数值分析模型是一种可行的方式,该标准将抗浮设计等级与基础设计等级挂钩并不完全合适。除整体抗浮稳定验算外,尚需对地下结构薄弱环节进行 “单元抗浮稳定验算”,并与底板强度和变形验算结合考虑。在承压条件下,地下室底板大部分区域的水头值与承压水水头值相同。抗浮锚杆筋体的截面计算公式存在概念不清晰的问题。采用主动抗浮方法时,应充分考虑地层、环境的适应性,对排水盲沟的保土防淤、渗流计算及截水帷幕的耐久性问题应进行更深入的研究。

工程岩体赋存应力状态的准确评价和判断是地下工程设计、稳定性分析和风险控制的重要前提。为明确高地应力判据的理论研究和工程实践应用的发展现状,详细归纳了温度、地下水、构造运动、不良地质条件、埋深和地形地貌等因素对地应力大小的直接或间接的影响效果;分析了现存的几种高地应力判据,结合最新研究成果汇总了18种高地应力地区的地质标志,并依据工程现象、发生条件以及破坏机制总结出了13种地质标志的相应工程现象和典型图片。对各种判据的普适性进行了合理评价,指出强度应力比判据是目前相对较权威的判据,进而结合工程实例对该判据现存的6种计算和分级方法进行了对比分析,确定准确度最高的强度应力比判据为岩石干燥单轴抗压强度与最大主应力比值法(UCS_干燥/σ₁)。研究成果可为相关高地应力分级的理论研究和工程实践提供借鉴。

露天矿山边坡稳定性分析中岩体力学参数的取值至关重要,Hoek-Brown强度准则可以充分反映岩石的非线性破坏的特点,广泛应用于工程实践;结构面作为岩体的一部分,其对岩体的影响不可忽略;结构面的稳定性由抗剪强度决定,对结构面力学参数的估计同样是评价岩体强度的重要组成部分。利用轮廓曲线法和回弹法量取结构面粗糙度和壁岩强度量化地质强度指标GSI,并对潜在滑移结构面抗剪强度精准取值。结合广义Hoek-Brown强度准则估算和兴矿山II-B边坡岩体力学参数,通过极限平衡法分析其整体稳定性系数;利用Barton-Bandis模型线性拟合,计算结构面抗剪强度,对滑体落岩的稳定性进行分析。计算结果表明,整体边坡安全系数F_s=1.285,稳定性较好;含有潜在滑移结构面的岩体安全系数F_s=0.911,局部存在单平面滑移可能。计算结果符合现场实际情况,经反算法验证后,证明通过该方法估算得到的岩体强度参数及结构面抗剪强度是合理的。

城市快速发展出现诸如环境污染、资源短缺、交通拥堵、房价高等“大城市病”问题,破解“大城市病”的最佳选择在于开展城市地下空间开发利用。归纳我国大城市建设存在的“大城市病”特征,提出了城市地下空间开发利用对于城市可持续发展的现实意义,对国内外城市地下空间开发现状进行了综述,明确了当前城市地下空间开发利用存在的核心问题及发展方向;基于国内外现状分析,明确进行了我国未来地下城市空间开发利用的发展原则;提出未来地下城市规划布局发展的若干理念,从法制构建角度倡导树立第四国土、地下红线理念;从规划、设计、建造角度推崇融合设计、规划留白、智慧建造等理念;从空间角度提议采用节点TOD空间布局理念;从可持续发展角度坚持以人为本理念。本研究综述及发展理念旨在为未来大城市立体空间联动利用提供模式借鉴。

深圳是我国的经济特区和粤港澳大湾区的核心城市之一,在城市建设方面取得了显著成就,而随着地面空间越来越有限,开发地下空间成为深圳未来发展的必然趋势。本文首先综述了深圳在地下交通系统(包括轨道交通系统和地下快速道路)、地下综合管廊、地下商业中心及其他地下市政设施方面的建设现状及未来规划情况,并提出了深圳地下空间开发利用现状中存在的问题和不足。然后,结合几个深圳已建成或拟建的典型地下空间开发工程实例,介绍了几个不同类型的地下工程案例的设计与建设概况,分析了其中的技术创新及重难点问题。最后,针对深圳地下空间在统筹规划、开发程度、施工难度和政策法规等方面存在的不足,提出了关于深圳未来地下空间开发的几点建议。

依托穿越发震断裂的兰新高铁大梁隧道震害复旧整治工程,通过现场调研、测绘、勘探等手段,揭示了穿越活动断裂带铁路隧道在近场强震作用下的变形破坏特征;结合地震安评结论,提出“预防护与加固、结构拆除重建、预留变形空间、增设减震消能层、结构节段设计、大调整量无砟轨道”多维一体的活动断裂带隧道震害综合修复方案。在保障施工快速安全的同时,一次性解决后续运营阶段活动断裂可能进一步变形带来的相关问题,达到震后余滑、濡滑变形结构自适应和粘滑错位破坏快速修复的效果。经现场施工及监测结果反馈,相关方案可实施性强,修复后的隧道结构受力良好,可为后续类似工程震害抢通及隧道抗震设防提供实践经验。

地铁系统能够有效缓解城市交通拥堵问题,但地铁建设费用高昂,且公共交通的行业属性也决定了其不可避免的亏损。地铁车站地下空间的商业开发,是提高地铁运营综合收益、减少亏损的有效手段,但作为城市公共交通系统的骨干,地铁车站的商业开发不能影响其交通功能。因此,有必要在进行商业开发时,评估其对地铁车站交通运行的影响。本文以行人仿真为基础,以实际工程应用为出发点,构建了地铁车站地下空间商业开发的行人交通影响评价方法。该方法以服务水平为评价指标,包含数据分析、模型构建、仿真结果分析、优化改善等步骤。实际工程中的应用表明,该方法能够定量化的反映商业开发对地铁车站交通功能的影响,具有较强的可操作性。

地质构造是影响煤矿生产安全和生产效率的主要因素,如果工作面内存在不明地质构造,则很可能会影响开采进度,甚至引发煤岩动力灾害事故。以滕州市东大矿业有限责任公司1301综放工作面为研究对象,首先介绍了电磁波透视技术的工作原理,然后通过在1301工作面布置测点和现场实测得到了大量的原始探测数据,通过数据处理和探测结果分析,探明了1301工作面的地质构造特征。分析结果表明,1301工作面内有21条隐伏断层,这为该工作面的综放开采提供了技术支持。

选用合适的土的本构模型是确保岩土工程问题数值模拟定量计算精度的关键。近些年来,两种土的高等本构模型,即硬化土模型(HS模型)和考虑小应变刚度的硬化土模型(HSS模型)在已有的研究中表现出良好的有效性和先进性,但目前鲜有将其应用于黄土工程问题的研究。为此,针对笔者开展的室内黄土三轴压缩试验和现场黄土地基平板载荷试验,采用Diana有限元软件?械腍S和HSS模型及常用莫尔—库伦模型(M-C模型)和邓肯-张模型(D-C模型)开展了数值模拟对比研究。结果表明:HS和HSS模型比常用的M-C和D-C模型更好地拟合了这两种试验结果,且HSS模型比HS模型总体拟合结果更好。因此,HS和HSS模型在模拟黄土变形及其失稳破坏机理方面比后两者更可靠,具有推广使用价值。

快速识别岩体隧道掌子面不连续面的点云信息并解译其几何与力学参数是实现隧道远程诊断的重要基础。目前基于数码相片的三维点云识别严重依赖商业程序,本文基于计算机视觉开源框架,自主开发了隧道掌子面不连续面点云信息识别的微服务模块。该微服务模块基于Django框架封装,可灵活部署于任一具有微服务架构的隧道安全诊断平台中,根据用户在线输入的不同视角下隧道掌子面岩体相片,可自动识别三维点云并实现三维重构。该微服务模块已部署于同济大学基础设施智慧服务系统 (iS3)中,点云识别结果与其他程序进行了对比,结果表明,该微服务模块能满足基本的三维重构功能要求,在点云识别速度方面具有优势,未来在计算精度方面仍存在提升空间。

隧道施工中,岩石的磨蚀性是影响各类破岩工具磨损的主要因素之一。国际上设计了许多评价岩石磨蚀性的小型试验,其中Cerchar试验因其操作简易性获得了普遍应用,其结果CAI(Cerchar Abrasivity Index)值能够较好地预测破岩工具连续、平稳的正常磨损,目前我国也广泛采用该试验进行岩石磨蚀性评价。由于我国引进该试验时间较晚,尚无国家试验规范,CAI值的等级划分不明确。本文收集了国际上各试验室与机构使用的分级标准,从CAI值分级所用的钢针硬度、CAI值对应的破岩工具磨损量、大量试验数据的分布3个方面综合比较,认为国际岩石力学协会推荐的CAI值分级比较合理。本文对国内Cerchar试验规范创立、岩石磨蚀性评价具有借鉴意义。

为了减小经典库仑土压力理论与实际工程中竖向分层土压力之间的误差,在传统库仑土压力理论和有限土压力理论的基础上,考虑了非饱和土的强度特性,建立了挡土墙后竖向分层填土的静力学平衡关系,得到了竖向分层填土的主动土压力的计算公式。通过与现有理论对比分析,验证了本文理论的正确性。分别分析了填土性质参数及挡土结构几何参数对土压力的影响规律。研究结果表明:竖向土层的不同对主动土压力计算结果影响较大,竖向分层非饱和填土主动土压力随有效黏聚力、有效内摩擦角和基质吸力的增大而减小,随墙背倾角及填土表面倾角的增大均呈增大趋势;靠近墙背侧填土抗剪强度指标变化对主动土压力的影响更明显。

作为一座已成功举办G20峰会以及即将主办2022年亚运会等重大国际活动的城市,杭州开始大步迈向国际舞台。然而随之而来的大量外来人口涌入使得有限的城市土地不堪重负。目前城区土地利用已趋于饱和状态,现有的地面交通结构无法满足要求,因此迫切需要向地下空间发展。本文通过简要阐述杭州市区地下交通设施的建设现状,对以地下交通空间为代表的城市地下空间开发利用问题进行探讨,希望能为快速发展的中国其他城市地下空间的布局与发展提供经验和启示。

为了研究单轴压缩PFC^2D模型宏细观参数之间的关系及对其细观参数进行标定,以平直节理接触模型作为颗粒接触本构模型,对PFC^2D模型细观参数进行正交设计,以多因素方差分析、量纲分析研究宏细观参数之间的关系,在此基础上,提出了试错法标定细观参数的具体流程,将其用于灰岩单轴压缩PFC^2D模型细观参数的标定中,数值模拟所得宏观参数、应力-应变曲线和破坏特征与室内试验结果相近,验证了本文方法的可行性。分析结果显示,如果要建立双轴压缩PFC^2D模型,还需进一步标定细观参数tanφ_b和μ_b。研究成果可为岩石力学试验的颗粒流模拟提供一定参考。

数据中心是推动整个社会高度数字化、信息化的重要组成部分,其可靠性与安全性对国家或企业正常运转至关重要,由于高环境敏感性与高能耗性导致数据中心的选址与节能一直是整个产业链的首要和关键问题。随着国内一些大型隧洞式地下数据中心的成功建成,地下数据中心所具备的诸如高隐蔽、低能耗、抗干扰、低污染等优势逐渐被人们所关注,而大型地下数据中心相比普通地下工程涉及交叉专业更复杂、运营环境更严苛。鉴于未来数据中心不断向高标准、低能耗、绿色化的方向发展,全面综述了国内外地下数据中心的发展与研究现状,并分别从等级划分与相关规范、选址区域与建造过程、能耗需求与冷却技术、绿色数据中心等角度总结分析了数据中心的发展政策、趋势与地下化后的特点,提出了地下数据中心建造在节能与环境控制协同化需求、既有地下洞室适宜性改造、新建地下洞室、智能化预警与防控4个方面面临的问题与挑战。地下空间的开发利用不仅是简单的空间扩展,更多是功能性的需求,本文旨在为今后大型地下数据中心建造提供思路,同时也希望为新型功能性地下空间开发利用提供借鉴。

以北京地铁7号线工程为研究背景,首先,利用现场实测数据对深孔注浆预加固条件下,地铁暗挖施工引起地表沉降特性及其地层损失率、沉降槽宽度系数进行了反演分析。其次对注浆加固圈厚度、加固圈等效变形模量、洞室开挖面积、开挖面地层加权变形模量、上覆土厚度、上覆土加权变形模量等参数对深孔注浆条件下地层变形的影响情况进行了因素分析,并在此基础上,提出了深孔注浆预加固条件下Peck理论方法关键参数的预测方法。另外,采用室内试验、数值试验以及理论研究相结合的方法,对深孔注浆复合体的变形和强度特性进行了系统分析,提出了注浆加固复合体等效压缩模量的数学模型,建立了注浆复合体数值计算模型参数的确定方法。以上工作可以为获得可靠的地表变形预测提供方法基础,同时可以为深孔注浆设计优化提供借鉴。

黄土隧道具有埋深浅、开挖时变形量大、稳定性差的问题,下穿既有建构筑物时,给地表建构筑物的安全带来巨大的影响,需保证开挖过程中变形在规范规定的范围内。针对黏质黄土地层高铁隧道开挖过程中的拱顶及地表变形规律进行分析,结合现场实测数据的分析,得出黏质黄土地层中隧道的沉降量与埋深及开挖方法有直接关系,相同的埋深下地表沉降与拱顶沉降有着显著的线性关系,其比值与施工方法的相关性不大。进一步得出了基于地表沉降控制要求的黏质黄土地层高铁隧道施工变形控制基准:S_v=[δ]/i_H,可供类似工程进行变形控制提供依据。

上海复兴东路越江隧道为国内首条双层隧道, 其联络通道采用水平冻结信息化施工。对施工全过程的监测结果表明, 冻结管布置形式、管片散热是影响冻土帷幕形成的重要因素。通道段单排管布置、喇叭口双排管加强的布置方式使冻土帷幕形成三个性状不同的区域,隧道管片散热显著影响了喇叭口部位冻土帷幕的特征。通过冻土帷幕的厚度和平均温度描述了三个区域的性状, 并通过定义隧道管片散热影响系数, 分析了隧道管片散热对冻土帷幕厚度的影响程度以及影响范围。所得到的结论为将来施工类似工程提供有益借鉴。

通过对国内81座悬索桥锚碇形式的统计分析,同时结合国内外研究资料,分析了目前我国隧道锚应用现状和发展趋势,总结了目前隧道锚在承载变形特征、破坏模式及抗拔力计算等方面的研究现状。介绍了课题组在软岩地层中开展的四次缩尺模型试验,验证了在软岩地层中修建隧道锚的可行性,明确了影响软岩隧道锚稳定性的关键因素。认为以下4个方向是今后研究的重点:(1)研究软岩隧道锚传力机制,探讨软岩隧道锚的破坏形态和长期稳定性;(2)针对不同的破坏模式,研究相应的加固措施;(3)掌握破坏面上应力分布状态是计算锚碇系统承载能力的关键;(4)模型试验和离散元等数值模拟相结合,研究隧道锚在主缆拉力作用下的变形-破裂-失稳演化过程。

结合上海虹桥综合交通枢纽的开发建设，介绍了目前世界上规模最大的交通枢纽——虹桥综合交通枢纽交通核心体地下空间开发与总体布局方案。同时，依托枢纽的建设，分析了枢纽地区地下空间开发的条件，对虹桥枢纽地区地下空间开发的必要性和紧迫性进行了研究。提出了虹桥枢纽地下空间开发的目标、原则及总体思路，在对地下空间的功能、规模进行研究的基础上，明确了枢纽地区地下空间规划控制要求，对地下交通设施、地下综合体的设置及地下空间规划实施提出了建议。

微震监测技术是一种高科技信息化的地下工程动力监测技术。随着设备硬件技术、信号处理技术和数字化技术的快速发展,微震监测技术的应用在国际上也越来越多,目前国内出现了对该技术的应用研究热。结合作者对该技术的研究体会,简要介绍了微震技术的特点及微震技术在地下工程安全监测中的作用。根据微震监测技术在国内外的应用,概括了该技术在地下工程安全监测和防灾减灾监测的若干方面的应用,最后介绍了该技术在国内的一个成功应用实例。

城市地下空间利用规模越来越大,在部分城市中心区浅层地下空间利用甚至已经饱和,对深层地下空间需求日趋强烈,同时,地下工程施工技术进展也已使深层地下开发利用成为可能。本文对国内外城市深层地下空间利用动态进行了分析。地下空间开发利用往往首先从城市中心区开始,继而逐步向城市周边移动,而规划在深层地下空间利用起着战略引领和刚性控制的重要作用,是科学开发利用深层地下空间的首要任务。笔者提出了国内地下空间规划层面优先解决“开发利用前提规律认识不清”“利用模式与准则不明”和“控制引导指标及量化不确定”3类基本问题。