国家自然科学基金(51378071)
- 作品数：22 被引量：207H指数：8
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- 相关机构：长安大学中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安科技大学更多>>
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- 水底明挖隧道深基坑流固耦合数值分析被引量：5
- 2015年
- 以福州市穿越晋安河水底隧道明挖法深基坑工程为依托,采用Midas/GTS建立基坑流固耦合有限元模型,分析了基坑开挖过程中周围应力场和渗流场的变化规律.结果表明,基坑周边的地层沉降、坑底隆起变形和围护结构的水平位均移随着开挖深度的增加而逐渐增大;基坑支护桩全部受压,其轴力随深度先增大后减小,小于设计值,且其最不利位置位于基坑最终开挖面深度处;塑性区随着开挖深度的增加而逐渐下移,发生塑性破坏的位置位于开挖深度6m处.
- 赖金星牛方园樊浩博邱军领李小宏
- 关键词：水底隧道渗流耦合受力变形基坑
- 千枚岩深埋隧道支护参数对结构受力与变形的影响被引量：6
- 2020年
- 为探索成武高速2号隧道支护参数对结构受力与变形的影响,以室内试验、原位试验和现场测试为主要手段,研究了隧道围岩工程特性、初期支护围岩压力、二次衬砌接触压力、拱顶下沉、周边收敛-时间曲线的变化规律;提出增加单层初支刚度、采用双层初支、增加双层初支刚度3种支护参数方案,再利用FLAC3D有限差分软件分析,以原始支护方案和3种支护参数方案为基础建立4种工况来确定不同支护参数对隧道结构受力与变形的影响。结果表明:在原始支护方案模拟结果中,拱顶竖直位移和拱脚水平位移趋于稳定时分别为185.57 mm和330.51 mm,与现场测试结果相对误差分别为5.5%和7.5%;采用单层初支时,钢拱架间距由75 m调整为60 m,钢拱架型号由I18调整为I22,拱顶处的竖直位移为161.45 mm,相对于原始设计模拟结果减少了13%,拱脚处水平位移为273.21 mm,减少了17.3%,右拱腰处应力集中值为11.18 MPa,减少了9.1%;采用双层初支时,2层中钢拱架间距与型号均与原始支护设计相同,为75 m与I18,拱顶处的竖直位移为130.58 mm,相对于原始设计模拟结果减少了29.6%,拱脚处水平位移为227 mm,减少了31.3%,右拱腰处应力集中值为8.24 MPa,减少了33.0%;采用双层初支时,2层中钢拱架的间距均为60 m,型号为I22,拱顶处竖直位移为80.56 mm,相对于原始设计模拟结果减少了56.6%,拱脚处水平位移为159.34 mm,减少了51.8%,右拱腰处应力集中值为6.13 MPa,减少了50.2%,此工况下隧道支护结构的受力变形限制最好,拱顶沉降为80 mm,周边收敛为160 mm。
- 杨晓华赵滨京吴昊李爱明
- 关键词：现场测试支护结构
- 渗透结晶型材料添加剂对水泥浆液性能影响试验被引量：8
- 2019年
- 为获得可用于治理隧道渗漏水的高性能水泥浆液,选取具有优良防水抗渗性能的水泥基渗透结晶型防水涂料Penetron,将其以添加剂的形式加入到水泥浆液中,添加量为水泥总质量的0.6%~1.6%。参照规范使用维卡仪、旋转黏度仪等仪器对水泥浆液黏度、凝结时间和结石率进行研究,使用自行设计的渗透系数测定仪研究注浆体抗渗性能,通过抗压强度试验研究标准养护和全水域养护条件下浆液结石体、注浆体的力学性能,通过SEM扫描试验对添加Penetron的浆液结石体微观结构进行分析。结果表明:Penetron对水泥浆液黏度和凝结时间无负面影响,随着添加量的增多,浆液结石率显著提高,当添加量为1.6%时,浆液结石率可达98.7%;Penetron可改变注浆体内部孔隙结构,有效降低水泥浆液渗透系数,提高注浆体抗渗性能,当添加量从0%增加至1.6%时,注浆体渗透系数从5.03×10-7 m·s-1降低至3.40×10-8 m·s-1;Penetron的加入还可提高水泥浆液固结体的抗压强度,标准养护28 d,添加量为1.6%的注浆体抗压强度为5.36 MPa;在添加有Penetron的浆液结石体高倍SEM扫描图像中可见树枝状结晶体存在,且结晶体数量随Penetron添加量的增加而增多。根据试验结果和Penetron在水泥浆液中的作用机理分析,证明该材料可作为水泥浆液添加剂使用,当添加量为水泥总质量的1.4%~1.6%时,可获得用于治理隧道渗漏水的高性能注浆材料。
- 杨晓华郑坤隆徐礼笑
- 关键词：隧道工程水泥浆添加剂浆液性能
- 基于CT图像的集料三维棱角性计算方法被引量：14
- 2017年
- 为了提高集料棱角性评价的准确性,提出了集料三维棱角性计算方法;基于CT技术和三维重建技术,对集料的CT图像进行增强和锐化滤镜处理,以突显沥青混合料中的集料;对增强后的CT图像进行灰度阈值计算与灰度划分,采用MIMICS重构了马歇尔试件中集料的三维模型;提出了集料粗糙度与球形度的评价指标,依据集料三维模型评价了集料棱角性,并分析了三维模型重建的影响因素。计算结果表明:在AC-16马歇尔试件中,集料、沥青和孔隙的灰度分别为101.32~170.14、4.32~101.32和0~4.32,因此,采用图像增强和锐化滤镜处理可以突显CT图像中的集料,增强集料三维重建的准确性;采用2pixels×2pixels、3pixels×3pixels锐化滤镜计算球形度标准差为0.000 7,而采用5pixels×5pixels、6pixels×6pixels、7pixels×7pixels锐化滤镜计算得到的球形度标准差为0.042 3,因此,应当采用2pixels×2pixels或3pixels×3pixels锐化滤镜处理CT图像,以确保球形度计算结果波动小;采用50、70个·mm^(-3)采样点密度计算粗糙度的标准差为0.001 6,而采用5、15、25个·mm^(-3)采样点密度计算粗糙度的标准差为0.034 9,因此,应当采用50~70个·mm^(-3)采样点密度来保证集料三维模型精确地反映集料的真实状态;采用5个CT截面图像计算的二维球形度和粗糙度的标准差为0.012 1~0.048 2,存在较大变异性和偏差,而采用基于三维集料模型的粗糙度计算方法得到集料1~5的粗糙度分别为0.991 2、1.032 1、0.974 2、1.075 1、1.043 2,集料1~5的平均二维粗糙度分别为0.994 1、1.023 9、0.988 3、1.097 5、1.060 8,两者基本一致。可见,基于三维集料模型的粗糙度和球形度计算方法充分考虑了集料的棱角性,计算结果不受CT截面的影响,计算结果不存在变异和偏差。
- 崔喆张生瑞
- 关键词：路面材料CT技术灰度阈值
- 富水断层隧道涌水特征试验被引量：7
- 2017年
- 为探究隧道穿越富水断层破碎带过程中各工况下掌子面安全厚度、涌水量以及水压力的变化特征,以模型试验和数值模拟为主要手段,研究隧道在无地表水补给无注浆、有地表水补给无注浆、有地表水补给有注浆这3种工况下各测量值的变化规律。模型试验以实际工况为基础,设计1个尺寸相似比为1∶80的模型试验系统,其包括渗流系统、控水系统、测量系统和注浆系统4个部分,采用量纲分析法确定各物理力学参数的相似关系,模拟在重力场作用下隧道的涌水特征;数值模拟分析域在X(横向)、Y(竖向)和Z(纵向)方向上的长度分别为240、48、160m,隧道埋深约为80m,普通围岩为Ⅴ级,断层破碎带为Ⅵ级。研究结果表明:地表水补给可显著增加隧道涌水的可能性,模型试验中,有地表水补给较无地表水补给隧道涌水量增加了128.6%,掌子面安全厚度增加了6倍;采用预注水泥浆的方法可在一定范围内改善施工过程中的涌水情况,但不能将涌水量降到正常范围内,还应采取其他必要措施;围岩中的孔隙水压力呈现出以隧道为轴心的降落漏斗分布,涌水量和水压力值突变点即为掌子面临界安全厚度,为保证施工安全,建议无地表水补给无注浆时掌子面安全厚度取0.8~1.6m,有地表水补给无注浆时掌子面安全厚度取2.4~4.8m,有地表水补给有注浆时掌子面安全厚度取1.6~3.2m。
- 吴昊杨晓华陈星宇
- 关键词：隧道工程模型试验涌水数值模拟
- 基于首超准则的随机车流下悬索桥加劲梁动力可靠度评估被引量：1
- 2016年
- 为了研究考虑车辆运行状态的大跨度悬索桥加劲梁动位移概率特征及桥梁运营期的安全水平,基于实测车流数据和动力可靠度理论分析悬索桥加劲梁在运营期内车致响应的动力可靠度。建立考虑车辆占有率的桥梁动力可靠度数学模型,分析主跨为820 m的悬索桥在运营期内稀疏运行车辆和密集运行车辆作用下的加劲梁位移动力可靠度。研究结果表明:在随机车流作用下,悬索桥加劲梁在1/4跨节点的位移动力响应均方根最大,且加劲梁位移的界限跨越率随车辆样本数量的增大趋于稳定;在100 a内,实际运行状态下的动力可靠指标由5.92降至5.11,介于密集运行状态与稀疏运行状态之间;在不考虑桥梁抗力退化的情况下,随机车流作用下悬索桥加劲梁位移超限失效事件主要由密集运行车辆引起,但随着密集运行车辆的增大,可靠指标下降趋势减缓。
- 肖新辉鲁乃唯刘扬郭鑫
- 关键词：桥梁工程悬索桥动力可靠度随机车流
- 明挖隧道深基坑受力与变形的现场测试分析被引量：5
- 2015年
- 基坑稳定性是城市浅埋明挖隧道施工的重要控制节点。通过对福州市某隧道工程中的一段深基坑工程地表沉降、临近建筑物沉降、土层水平位移、支撑轴力和基坑水位的监测,对因基坑开挖而引起的变形与结构受力等规律进行分析,并且研究了水位变化的变形特性。监测分析表明:基坑的水位变化随开挖时间的渐变过程经拟合后近似二次抛物线型;周边建筑物沉降随开挖时间的递增而增大,增长速度前期慢后期快,最终趋于稳定。该明挖隧道深基坑工程支护结构的基坑变形控制设计方案是合理可行的,可为类似工程提供经验借鉴。
- 赖金星田冲冲邱军领樊浩博汪珂
- 关键词：深基坑水位沉降
- 隧道爆破施工对邻近砌体结构影响的动力分析被引量：3
- 2015年
- 为研究砌体结构物在爆破振动作用下的受力变形规律,采用动力有限元软件Midas/GTS,以安平高速公路马家梁隧道爆破施工为依托,建立三种砌体结构模型,求解出砌体结构物在爆破荷载下的峰值振动速度和应力.结果表明:三种砌体结构其最大振速为11.11mm·s-1,小于工程要求的2.8cm·s-1,其最大应力为415.082kPa,超过砌体结构的失效应力;在整个考察范围内,砌体结构的质点振动速度达到最大时,其受力没有达到最大,说明砌体结构在爆破荷载作用下的振动速度不代表其受力状态.
- 赖金星牛方园郭春霞邱军领李锋宁
- 关键词：隧道爆破动力有限元受力变形
- 隧道防寒泄水洞适宜埋置深度数值分析被引量：3
- 2016年
- 基于MIDAS/GTS有限元分析软件,以雁口山隧道为实例,固定隧道主洞位置并贯通,仅调整防寒泄水洞的埋置深度,通过分析防寒泄水洞在不同埋置深度条件下的位移变化规律、应力变化规律和塑性区变化规律,揭示了防寒泄水洞在不同埋置深度条件下对隧道主洞结构的影响。结果表明：隧道主洞与防寒泄水洞之间的结构影响是相互的;从位移变化规律来看,雁口山隧道防寒泄水洞的适宜有效埋深为5～6 m;从应力变化规律来看,雁口山隧道防寒泄水洞的适宜有效埋深为5～6 m;在考虑防寒泄水洞支护和材料受力均一性的基础上,从塑性区变化规律来看,雁口山隧道防寒泄水洞的适宜有效埋深为4～6 m。在综合考虑隧址区最大冻结深度、安全经济要求以及结构影响因素,最终确定了雁口山隧道防寒泄水洞适宜的有效埋置深度为5 m,即雁口山隧道防寒泄水洞适宜埋置深度为8 m。
- 毛正君魏荣誉李广平
- 关键词：隧道工程埋置深度
- 砂土地层盾构隧道小角度斜下穿既有隧道施工参数优化研究被引量：38
- 2018年
- 针对隧道工程中新建隧道小角度斜下穿既有隧道工程中亟待解决的难题,以西安地铁1号线二期张家村-后卫寨区间左线盾构下穿既有1号线出入段线为工程依托,通过现场调研、数值模拟和现场监测等方法进行施工参数对轨道既有隧道和轨道高差的沉降规律(重点进行对轨道高差的控制)研究。选取土仓压力、注浆压力、注浆量等施工参数,其中注浆量用注浆厚度间接体现,构建三维数值计算模型,并对结果进行分析,依据分析结果给出合理的盾构施工参数建议值,在此基础上进行现场监测,验证给出的施工参数建议值对轨道高差的控制效果。研究结果表明:随着土仓压力、注浆压力的增大,既有隧道的沉降和轨道高差不断减小,当其土仓压力超过0.10 MPa、注浆压力超过0.22 MPa时,既有隧道沉降和轨道高差控制效果不再明显提高;既有隧道沉降和轨道高差随着注浆厚度的增大而减小,其与注浆厚度均近似呈线性关系,因此适当增大注浆范围是控制既有隧道沉降和轨道高差的有效方法;确定的施工参数建议值为0.10 MPa(土仓压力)+0.22 MPa(注浆压力)+0.23 m(注浆厚度);通过现场监测,既有地铁隧道道床上C,B,G,F四条测线上最大沉降量均在6 mm左右(小于20 mm),最大轨道高差为1.2 mm(小于4 mm),均小于规范所要求的控制值,表明以上施工参数建议值对于既有隧道沉降和轨道高差起到了很好控制效果。
- 来弘鹏郑海伟何秋敏刘海洋
- 关键词：隧道工程数值模拟
