教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET-12-0770)
- 作品数：9 被引量：170H指数：7
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- 相关机构：北京交通大学更多>>
- 发文基金：教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程更多>>
- 深圳地铁富水软弱地层工程性质及开挖后沉降特征研究被引量：4
- 2014年
- 为研究富水软弱地层工程性质及开挖后沉降特征,文章通过室内试验对深圳地铁国贸至老街区间隧道的地层物理力学参数进行了测定和分析,结果表明:(1)该区域地层存在较大孔隙和微裂隙且相互贯通,土体压缩性高,固结沉降大;(2)地层倾向于散粒体,含水量大且含砂多,施工排水易冲刷夹带松散颗粒而导致地层损失难于控制;(3)地层强度低,隧道开挖时围岩稳定性差。以上因素导致此类地层具有开挖影响范围广、地层沉降大并易发生地表塌陷的显著特征。实测地层沉降验证了试验结论的正确性,国贸至老街区间隧道开挖引起的地表沉降最大值约为193.5 mm,地表沉降槽宽度约为80 m,并发生了2次地表塌陷事故。可见,隧道开挖引起的地层沉降与地质条件密切相关,通过地层物理力学特性预测隧道开挖引起的地层沉降是必要的和可行的。
- 张成平张顶立韩凯航王剑晨
- 关键词：浅埋隧道施工软弱围岩地层沉降
- 衬砌厚度不足对隧道结构安全性的影响分析被引量：17
- 2017年
- 衬砌厚度不足缺陷的存在将显著改变隧道结构的力学状态,并对隧道结构的安全造成威胁。文章以Ⅳ级围岩双车道公路隧道为工程背景,采用数值模拟研究衬砌整体或局部厚度不足条件下隧道结构的安全状态。结果表明:衬砌厚度不足使缺陷处结构的轴力与弯矩减小,同时降低了结构的极限承载力,从而导致缺陷处隧道结构的安全系数显著降低;衬砌局部厚度不足对缺陷处隧道结构截面内力、承载力和安全系数具有显著影响,而对远离缺陷处隧道结构截面的影响相对较小;衬砌厚度整体或局部厚度不足时,衬砌厚度值与结构安全系数基本呈线性关系,经回归分析确定了满足结构安全要求的临界衬砌厚度值。研究成果可为存在衬砌厚度不足缺陷隧道的结构安全性分析及评价提供参考。
- 张成平张旭冯岗张顶立
- 关键词：隧道结构安全系数
- 衬砌背后双空洞影响下隧道结构的安全状态分析被引量：46
- 2015年
- 衬砌背后多空洞的存在使隧道结构受力状态更加复杂,极易引起结构开裂并直接影响到隧道结构的安全性。针对Ⅳ级围岩两车道公路隧道,采用数值模拟和模型试验分别研究拱顶或拱肩背后存在双空洞条件下隧道结构的安全状态。数值模拟结果表明:衬砌背后双空洞的存在,显著改变了隧道结构内力分布,恶化了结构受力状态;空洞尺寸增大会导致隧道结构轴力整体降低,并使空洞范围内及两空洞之间的隧道结构弯矩明显增大;两空洞间隧道结构各截面安全系数较无空洞时显著降低,并表现出随空洞尺寸增加而逐渐降低的趋势,该区域也是隧道结构安全性评价重点部位;拱肩衬砌背后存在双空洞时,其对结构截面安全系数的影响较拱顶和拱肩分别存在空洞的情况更大。模型试验得到的空洞对衬砌结构安全系数影响规律与数值模拟结果基本一致,并获得了双空洞作用下衬砌结构的破坏演化规律。研究成果可为隧道衬砌背后空洞的致灾机制和灾变控制研究提供参考和借鉴。
- 张成平冯岗张旭韩凯航张顶立
- 关键词：隧道工程衬砌背后空洞破坏过程模型试验
- 不同埋深下地铁隧道围岩破坏的试验研究被引量：21
- 2013年
- 文章采用模型试验对北京粘性地层中不同埋深条件下地铁区间隧道的围岩变形和破坏规律进行了研究。相似模型试验分析结果表明,随着埋深的增加,相应增大了地层变形传递到地表的距离,同时地层中拱结构的存在也在一定程度上阻隔了地层变形的发展,进而降低了地表沉降值;不同埋深下地铁隧道围岩的破坏过程是类似的,首先是起拱处的围岩发生剪切滑移破坏,然后是顶部围岩发生拉剪破坏。不同埋深下围岩破坏的特点是:埋深小于2.5D(D为隧道等效直径)时,隧道围岩塌落破坏可发展到地表,塌落形式类似椎体;埋深大于或等于2.5D时,隧道围岩的破坏程度相对较小,围岩能够形成拱结构,坍塌破坏未发展到地表,塌落形式类似拱形。在此基础上提出的相应控制措施是:对于埋深小于2.5D的隧道,建议在隧道起拱处双排或三排布置锁脚锚管,并且预先密排或双排布置顶部小导管注浆加固地层;对于埋深大于或等于2.5D的隧道,可采用单排布置锁脚锚管的辅助支护和均匀布置顶部小导管的预支护措施。
- 李倩倩张顶立张成平房倩
- 关键词：地铁隧道埋深模型试验地层变形围岩破坏
- 浅埋隧道围岩应力及位移的显式解析解被引量：36
- 2014年
- 浅埋隧道施工引起的地层位移将传递至地表进而形成地表沉降,施工前准确预测地层位移是有效控制地表沉降的前提。基于复变函数法,利用逆映射函数求解z平面复势函数的级数形式,并结合柯西–黎曼方程(C–R条件)对Verruijt提出的浅埋隧道围岩应力及位移隐式解析解中的解析函数求导,得出了浅埋隧道应力及位移函数的级数显式表达式;与Verruijt隐式解析解相比,该显式解析解直观,便于被工程人员使用,其编程计算量也较小;为确定显式解析解中的未知系数,基于浅埋隧道洞室变形产生的原因,提出了3种隧道洞室边界的变形模式和2种变形比率,合理调整变形比率可以实现多种边界条件组合。工程实测地层位移与显示解析解的计算结果吻合度高,验证了所提显式解析解的正确性和实用性。
- 韩凯航张成平王梦恕
- 关键词：浅埋隧道复变函数法
- 浅埋隧道施工扰动下含空洞地层破坏演化规律试验研究被引量：17
- 2016年
- 地层中隐伏空洞的存在是浅埋隧道施工安全事故的重要诱因。通过模型试验,系统研究了浅埋隧道施工扰动下隐伏空洞位置和数量变化对地层破坏的影响规律。模型试验结果表明:1浅埋隧道施工扰动下,含空洞地层较无空洞地层的破坏进程更为快速,破坏程度更为剧烈,导致的地面塌陷范围更广。2浅埋隧道邻近地层空洞施工过程中,空洞往往会成为隧道周边围岩破坏的起点,施工前对邻近的地层空洞进行有效处理是防控安全事故的基础。3地层空洞位置和数量的变化会显著改变围岩破裂面角度和破裂面对称性等几何特征,使得地层破坏的发展演化规律更为复杂。4当地层空洞位于隧道斜上方时,空洞对侧(无空洞一侧)区域地表裂缝的出现时间要早于空洞一侧区域,且空洞对侧区域地表裂缝的数量和尺寸均明显大于空洞一侧区域,这也为浅埋隧道施工过程中通过观测地表裂缝分布来推断地层空洞的位置提供了依据。
- 张成平张旭李贺张顶立
- 关键词：隧道工程模型试验
- 隧道施工扰动下管线渗漏水对地面塌陷的影响及控制被引量：30
- 2015年
- 管线渗漏水是城市隧道施工中地面塌陷事故发生的主要诱因。采用平面应变模型试验研究了隧道施工扰动下管线渗漏水对地面塌陷的影响规律,结果表明:由于模型土体具有湿陷性特点,隧道开挖前管线渗漏水即会引起明显的地表沉降;渗漏持续时间、渗漏管线与隧道相对位置以及管线内水压力变化均会导致管线渗漏水范围的变化,而渗漏水范围是直接影响地面塌陷范围及地层破坏剧烈程度的主要因素;渗漏水范围越大,隧道开挖后造成的地面塌陷范围也越大,且地层破裂面与管线渗漏水范围的边界高度相关。基于模型试验结果,提出了隧道近邻渗漏水管线施工的安全控制要点,包括渗漏水范围的确定和相应的地层加固措施、管线安全状态的评估和沉降的动态监测以及主动和被动的管线保护措施等方面。
- 张成平岳跃敬王梦恕
- 关键词：隧道工程地面塌陷模型试验
- 分离式暗挖地铁车站结构断面型式正交优化设计被引量：1
- 2015年
- 本文以双洞分离式浅埋暗挖地铁车站为研究对象,采用正交试验设计方法,研究了不同的地铁车站结构断面选型影响因子对地表沉降、洞周收敛偏差值、围岩塑性区面积和应力集中等力学指标的影响规律,并分析了结构断面选型影响因子对开挖断面面积和衬砌周长等经济指标的影响规律,探讨了地铁车站结构断面形状及洞室布置参数、本构模型参数和支护参数等11项因子对各项试验指标的影响程度。基于对各项试验指标的影响程度,确定了影响该指标因子的主次顺序,并根据综合平衡法直观分析,获得了双洞分离式暗挖地铁车站结构断面型式的最优因子水平组合。
- 王凯张成平王梦恕
- 关键词：浅埋暗挖法地铁车站
- 砂卵石地层小净距隧道渐进性破坏过程试验研究被引量：7
- 2015年
- 以不同埋深条件下砂卵石地层小净距隧道为研究对象,选取颗粒级配和内摩擦角为主要相似指标研制了砂卵石地层模型材料以及配套试验设备,研究了隧道结构的渐进性破坏全过程,分析了围岩的应力场特征和结构内力的分布规律并揭示了其最终破坏形态。综合试验结果,可以得出以下结论:(1)围岩应力的影响范围大致为衬砌外1倍洞宽;围岩径向应力随埋深增加而递增,且在加固圈与围岩的接触面会产生应力集中。(2)小净距隧道靠近夹岩一侧结构内力大于另一侧,且差值随着埋深的增加而加大;拱顶以及近中夹岩一侧的拱腰和拱脚是结构薄弱部位。(3)裂缝以纵向为主,出现在弯矩较大的部位,并会造成局部应力重新分布。(4)中夹岩的承载能力和变形控制对隧道结构稳定性起到关键作用。
- 何张成平杨公标
- 关键词：小净距隧道砂卵石地层破坏过程模型试验
