国家自然科学基金(50820135907)
- 作品数：15 被引量：240H指数：9
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- 青岛小间距海底隧道施工优化的有限差分分析被引量：10
- 2009年
- 介绍青岛胶州湾湾口海底隧道的工程概况和国内小间距隧道的研究现状。由位于断层破碎带f3-1中的典型断面ZK5+607的几何参数和地质资料构建三维尺寸为215.0m×86.1m×100.0m的数值计算模型,考虑混凝土衬砌,而钢拱架则以等效方法折算给混凝土衬砌。根据各条隧道开挖支护施工步的空间时间关系、工作面开挖方法、掘进进尺、各掌子面空间间距和覆盖层厚度等多种因素制定12种施工方案并用FLAC3D进行相应的三维数值计算。分析特定方案下3条隧道工作面后拱顶下沉量随与相应掌子面距离逐渐增大时的变化曲线后得到有益于施工和现场监测的结论。通过对比各方案的隧道工作面拱顶下沉量、衬砌最大压应力、相互扰动情况以及塑性区体积等因素,对施工方案进行优选。给出多个覆盖层厚度情况的对比,从而验证覆盖层厚度建议值的合理性。最后,通过分析小间距隧道施工相互扰动程度最大断面的服务隧道洞周关键点的位移和最大主应力的分布情况,明确施工、监测中应该重点关注的部位。
- 蔚立元李术才徐帮树
- 关键词：隧道工程施工方案优选覆盖层厚度
- 隧道激发极化法超前探测快速反演研究被引量：13
- 2012年
- 突(涌)水地质灾害是制约隧道等地下工程建设的瓶颈问题之一,掌子面前方存在多个含水构造的情况普遍存在,对隧道前方多个含水构造的超前探测是亟待解决的难题,基于激发极化法中极化率参数对水体响应敏感的特点,将其引入到隧道前方含水体超前探测研究工作中,从正演理论、反演解释、物理模拟和现场应用等方面入手对激发极化超前预报技术进行了较为深入的研究。首先,推导了隧道掌子面前方多个含水构造激发极化法超前探测的理论解公式,采用等效电阻率法计算视极化率观测数据,为激发极化法超前探测快速反演奠定了基础。其次,基于隧道前方多个含水构造的理论解,提出了利用两个阻尼系数控制步长和搜索方向的思路,解决了传统马奎特方法仅依靠一个阻尼系数很难有效同时控制两个变化因素的矛盾;提出了一种改进的马奎特快速反演方法,同时对视电阻率和激发极化数据进行反演,使之对初始模型参数依赖较小,收敛速度较快,精度较高,并对隧道前方存在多个含水构造模型进行了较为成功的反演。最后,物理模型试验和现场实际应用表明,激发极化法超前探测快速反演方法是行之有效的,为解决隧道多个含水构造超前探测这一难题提供了可行的途径。
- 聂利超李术才刘斌李树忱钟世航
- 关键词：隧道工程含水构造激发极化法快速反演物理模型试验
- 海底隧道涌水量数值计算的渗透系数确定方法被引量：19
- 2012年
- 海底隧道的建设往往伴随着高风险,而水害则是海底隧道建设期间风险最主要的来源之一,隧道涌水对施工安全与建成后的运营成本控制有着重要影响,因此,对海底隧道进行涌水量预测便显得尤为重要。数值计算方法是当前涌水量预测中应用最广的方法之一,而计算涌水量过程中最关键的问题之一是渗透系数的确定。以青岛胶州湾海底隧道工程为背景,通过数值计算、模型试验与现场监测数据分析等手段相结合的方法,对海底隧道建设期涌水量的预测进行了研究。首先进行海底隧道开挖后涌水量现场监测,得到开挖后涌水量变化曲线;再采用数值计算方法对围岩渗透系数的取值进行反分析,对渗透系数进行不断修正,并在数值计算中成功拟合实测涌水量曲线,所得到的渗透系数即为数值计算中应采用的合理渗透系数。在结合试验段地质情况的基础上将合理渗透系数与前期地勘压水试验得到的渗透系数进行比对,得到两者之间的关系。并通过模型试验的手段对以上结论进行验证。将其应用到海底隧道的涌水量预测中,通过正演数值计算预测围岩相似洞段的涌水量,其结果对海底隧道涌水量预测有一定的参考意义。
- 李术才赵岩徐帮树李利平刘钦王育奎
- 关键词：海底隧道涌水量预测
- 碱土加固注浆材料试验及其工程应用被引量：5
- 2013年
- 在碱土注浆加固的基础上,对一种注浆加固材料的主要性能参数及其在静水条件下的材料特性进行室内试验研究。基于现场施工对材料胶凝时间和加固强度的要求,测定材料在不同配比下的胶凝时间,结合力学性能试验测定材料的净浆结石体强度及岩土固结体强度;针对加固治理的材料要求,测定材料在不同静水条件下的耐久性和稳定性,并与其他注浆材料进行了比对分析。依据材料性能和张马屯铁矿泥质破碎带的特点,系统阐述了材料的应用方法与效果。研究结果表明,该材料的胶凝时间精确可调,净浆结石体强度及岩土固结体强度均较高,耐久性和稳定性良好。
- 冯啸张乐文刘人太张崇高孙子正张伟杰
- 关键词：注浆材料龄期强度耐久性注浆加固
- 电阻率层析成像法探测滑坡面正演模拟与反演成像研究被引量：13
- 2011年
- 滑坡灾害已成为危及人民生命财产安全的重大问题,确定滑坡体和滑坡面的分布是滑坡治理的关键因素,电阻率层析成像法因对物性差异的界面响应敏感,被广泛应用到滑坡面的探测中。首先,对现有的滑坡地电模型进行概化,得到了4种常见的滑坡的简化模型;其次,针对不同类型的滑坡,采用有限元方法进行了系统的数值正演研究,得到了层析成像法探测滑坡面的响应特征,提出了不同类型滑坡面的快速识别方法。然后,采用最小二乘法开展了反演研究,总结了层析成像法探测滑坡面的反演成像规律,结合数值正演的响应特征,提出了层析成像法探测滑坡面的异常识别特征。最后,在山东沂源西里镇滑坡进行了层析成像法探测,成功探明了滑坡面的分布,表明了层析成像法探测滑坡面是行之有效的,为滑坡的治理方案设计奠定了基础。
- 聂利超李术才刘斌苏茂鑫薛翊国路为孙怀凤
- 关键词：电阻率层析成像反演成像工程应用
- 复合土钉墙支护效果数值模拟被引量：12
- 2012年
- 以济南市西客站基坑工程为依托背景,选取具有代表性的2-2支护剖面和2-2加强段支护剖面进行分析,在修正剑桥模型的基础上,利用摩尔库伦准则,通过FLAC3D有限差分软件对简单土钉墙和复合土钉墙(CSNW)进行数值模拟。其中,物理参数的选取、监测点的布置、最大不平衡力的精度、初始条件、边界条件的确定等均满足计算精度的要求。通过两种支护形式计算结果的对比分析,验证了复合土钉墙在控制边坡水平位移方面较简单土钉墙具有一定的优越性,分析了土钉和锚索的受力机理,预测了潜在滑移面的大致位置;结合基坑变形曲线,预测了可能发生滑坡的位置,提出了防治建议。
- 刘日成张芹王育奎公铭
- 关键词：修正剑桥模型FLAC3D有限差分复合土钉墙数值模拟
- 确定水下隧道覆盖层厚度的经验公式及其应用被引量：6
- 2011年
- 覆盖层厚度是水下隧道纵断面线路设计的主要参数之一,直接制约着工程的安全和造价。为了应对我国大规模建设的水下隧道的浪潮,必须给设计者提供确定覆盖层厚度的简便方法。对于不同的水深和开挖面积,编程求解了日本最小涌水量法的基本公式,并拟合出了经验公式。在介绍挪威经验曲线的基础上,对不同基岩纵波速度提出了相应的回归公式。根据大量数值计算的结果,利用最小位移法判据,分别针对Ⅱ～Ⅳ级围岩条件推导出了覆盖层厚度和开挖面积、水深之间的函数关系。最后,对各种方法的适用性进行了评价。
- 蔚立元徐帮树李术才丁万涛李利平
- 关键词：隧道工程水下隧道覆盖层厚度经验公式
- 海底隧道流固耦合模型试验系统的研制及应用被引量：48
- 2013年
- 围岩与水体的流固耦合作用对海底隧道的稳定性具有重要影响,很有必要开展流固耦合模型试验研究。根据流固耦合模型试验的特点,研制可用于模拟准三维平面应力和平面应变的新型流固耦合模型试验系统。该系统的整体尺寸为3.4 m×3.0 m×0.8 m(宽×高×厚),由钢结构架、钢化玻璃试验箱和水压加载装置组成。其中钢结构架由6榀可独立操作的高强度合金铸钢构件通过高强螺栓连接组合而成;钢化玻璃试验箱结构,既能保证试验要求的密封性,又便于可视化观察施工过程中海底隧道围岩渗流、变形特征。同时,采用研制的新型流固耦合模型试验系统和独立研制的新型流固耦合相似材料依托青岛胶州湾海底隧道开展流固耦合模型试验研究,揭示海底隧道施工过程中洞壁压力和围岩位移场、渗流场等的变化规律。研究方法技术及结果对类似工程研究具有一定的指导和借鉴意义。
- 李术才宋曙光李利平张乾青王凯周毅张骞王庆瀚
- 关键词：隧道工程海底隧道流固耦合模型试验相似材料
- 深基坑双排桩结构支护效果有限差分数值模拟被引量：9
- 2012年
- 由两排平行的钢筋混凝土桩以及桩顶冠梁形成的双排桩支护结构可以有效控制基坑侧向变形,被广泛应用于基坑支护设计中。本文以济南市西区文化中心项目大剧院为工程背景,对双排桩支护结构下基坑坡面水平位移,坑底隆起,桩身弯矩、剪力,桩土接触面切向刚度和法向刚度等特征进行研究,并通过"实体单元桩"和"结构单元桩"的计算结果进行对比分析。研究表明,桩与土体相互作用力学模型能较好模拟双排桩支护施工过程,计算精度较高;桩顶的水平位移最大,基坑开挖底面的弯矩和剪力最大;计算结果可为双排支护桩作用机理的研究提供参考。
- 刘日成徐帮树张芹公铭
- 关键词：双排桩桩土接触面
- 舟山灌门水道海底隧道钻爆法施工稳定性分析被引量：4
- 2009年
- 以舟山灌门水道海底隧道为背景,依据地质资料,选取隧道典型横断面来研究钻爆法施工时围岩的稳定性。由典型横断面的几何参数和地质资料构建数值计算模型,采用国际上常用的计算模式模拟爆破荷载,根据FLAC3D动态计算的特点,将爆破荷载以等效应力的方式加载于模拟炮孔之上。数值计算结果表明,各关键点的位移、振动速度、加速度-时程曲线均满足隧道爆破变形规律,且振动速度峰值均小于规范要求临界值,爆破作用影响范围小于岩石覆盖层建议厚度,验证了岩层覆盖厚度建议值和爆破方案的合理性。最后,为了弄清岩石覆盖厚度和炸药量对围岩稳定性的影响,给出了不同岩石覆盖厚度和炸药量情况下的计算结果。所得结论对后续施工和类似工程具有一定的指导意义。
- 蔚立元李术才徐帮树
- 关键词：海底隧道钻爆法爆破荷载
