摘要：内衬式地下洞室群的隆起破坏机制分析对于提高氢气存储容量和储库安全性具有重要意义。基于HoekBrown强度准则和极限分析上限方法,推导分层岩体中内衬式地下洞室群的隆起破坏线函数,建立极限内压(Pu)的表达式,将理论分析结果与有限元软件计算结果进行对比分析,并在此基础上探讨洞室群形状/布局参数对Pu和隆起破坏线的影响规律。结果表明:Pu理论解与数值解的误差范围处于1.57%~2.20%范围,且隆起破坏范围基本一致;Pu与附加荷载和洞室间距成正比,与洞室半径成反比,且对附加荷载的敏感性最高,半径次之,对洞室间距的敏感性最低;分层界面处各隆起破坏线间的水平距离与盖层厚度成正比;地面处水平隆起破坏范围间的差距与盖层厚度成正比;在内衬式洞室群库址选择时,可将土体黏聚力和内摩擦力作为安全储备,并综合考虑洞室半径对Pu和氢气容量的影响,同时根据隆起破坏范围规避地质构造缺陷区域。研究成果对于分层岩体中内衬式地下洞室群氢能存储库址选择、洞形设计具有指导意义。

摘要：为了分析大直径盾构始发段冻结过程中冻胀对槽壁变形的影响,评价工作井的结构设计和稳定性,依托上海上中路越江隧道盾构始发段冻结加固工程,通过现场监测,分析深基坑槽壁承受冻胀力及变形的变化规律。研究结果表明:冻结初始阶段,冻胀作用主要引起地层压缩变形,当冻土温度降低到-20℃以下时,冻胀作用会引起深基坑槽壁水平位移明显增加,盾构始发前实测槽壁顶端最大位移达到28.76 mm;在冻土形成过程中,土体温度降低会明显提高冻土强度和弹性模量,使冻胀力明显增加,而最大冻胀力出现在冻土温度降低到-20℃以后,且随着埋深的增加而呈线性增大,施工中实测最大冻胀力由埋深6 m处的0.314 MPa增加到埋深20 m处的0.782 MPa,为相应深度地层压力的1.5~2.0倍,地层最大冻胀力与周围地层的约束作用紧密相关,冻土周围约束作用的变化会明显改变冻胀力及其分布。冻土冻胀力导致工作井底板上部和下部的槽壁结构分别向工作井内部和外部产生弯曲变形,施工中实测最大水平位移分别为2.11mm和3.62 mm,而冻结38 d后,槽壁水平位移的增加不仅会抑制冻胀力增长幅度,而且可以减小槽壁的弯曲变形。深基坑槽壁的水平变形会明显减小其承受的冻胀力,相应减小其内部的应力分布,而工作井槽壁变形和承受冻胀力的协调作用是影响工作井稳定性的关键因素。

摘要：系统研究月球极端环境下月壤热、力学特性及工程响应已成为当前月球原位资源利用(ISRU)和国际科研站(ILRS)建设的亟需任务.针对现阶段缺乏月球极端环境模拟设备的现状,本文研发了月球小重力及真空环境地面模拟试验系统.基于磁力场模拟重力场原理,推导了磁拟小重力场基本要求,在此基础上设计了磁体结构及附属模块,实现了持续时间大于20 min的(1/6)g重力场模拟.同时,通过耦合设计叠加了真空模块,实现了∅85 mm×160 mm试验空间中1×10^(-3)Pa空载真空环境的模拟.最后,开展了CUMT-1模拟月壤在不同重力环境下的静力触探试验和不同真空环境下的导热系数测试,验证了系统的可靠性.

摘要：为准确预测地埋管换热器在分层岩土中的传热特征,采用分离变量法和格林函数法,基于单个圆环热源基本传热单元问题的解答,建立考虑岩土结构分层和横观各项同性特征的地埋管传热解析模型。该模型适用于工程中常见的垂直钻孔和桩基埋管换热器分层传热问题,具有较好的普适性。以2层岩土为例,利用模型解答对分层岩土中地埋管的传热特征以及分层参数对其影响规律进行研究。结果表明:均匀介质假设计算误差随作用时间的增加而逐渐增大,在靠近热源处误差更加明显,预测地埋管长时间温度响应时,应采用分层传热模型;在临界区域范围内,可用均质假设模型预测地埋管的传热特性,均质等效热物性参数取为对应岩土分层的热物性参数值;分层岩土导热系数对地埋管传热性能影响较大,岩土平衡温度随分层导热系数比的增大而明显降低;地埋管长度和直径的比值对地埋管传热性能有所影响,岩土平衡温度随长径比的增大而升高,且其影响程度随分层导热系数比的减小而增强。

摘要：分级加载压缩蠕变试验未能充分考虑稳定蠕变中的黏塑性应变,故采用三轴循环加卸载压缩蠕变试验来实现岩石的黏弹、塑性应变分离,从而使岩石黏弹、塑性应变在岩石蠕变的各个阶段得以充分考虑.以某水电站闪长玢岩为例,探讨该类岩石蠕变特性.在破坏前,岩石的瞬时弹性应变以及瞬时塑性应变随着偏应力逐级增大呈线性增长;随着偏应力的增加,黏弹性应变和黏塑性应变呈非线性增长.引入一个分数阶Abel黏壶与Kelvin模型串联形成新型黏弹性模型;用分数阶Abel黏壶代替传统的黏塑性模型中的线性牛顿体并基于损伤建立黏塑性损伤模型.然后将新型黏弹性模型和黏塑性损伤模型与瞬时弹性模型和瞬时塑性模型串联组成一个新的岩石蠕变损伤模型.最后将该模型与岩石蠕变曲线进行拟合,从而证明该模型的适用性.

摘要：剪切带是土体局部化变形的典型形式,是控制土体稳定性的重要因素。为了自动、精确识别模型试验中剪切带,基于自行研制的数字散斑相关(digital speckle correlation method,DSCM)软件系统PhotoInfor,提出采用最小二乘曲线拟合的砂土剪切带识别方法,针对不同倾角下剪切带边界点的识别问题,设计一种基于最佳拟合线搜索的剪切带自动识别算法,给出基于边界点识别结果的剪切带厚度及剪切带内应变的简明计算方法。通过室内大型砂土剪切模型试验,验证该方法的有效性。研究结果表明,在剪切过程中剪切带呈现剪胀特点,剪切变形可分为缓慢增长和急速增长两个阶段,剪切带最终形成时的厚度在不同区域并不完全相同。研究成果可为岩土力学试验中识别与分析剪切变形模式提供一种简便高效的方法,对于研究土体变形特性和评判工程稳定性都具有重要意义。

摘要：全面掌握冻土抗拉强度研究现状是进一步深化研究的基础。首先,分类介绍了目前可用于冻土抗拉强度测试的各典型方法,详细阐述了不同测试方法的试验条件、试样形式和受力机理,对比列举了典型抗拉强度测试方法优缺点。其次,归纳总结了基于不同试验方法已进行的研究工作和不足。然后,全面分析了温度、含水量、加载(变形)速率、土质及试样尺寸等影响因素对冻土抗拉强度变化规律影响的最新研究进展。最后,提出发展并完善冻土抗拉强度研究方法和体系,增加高温冻土抗拉强度测试研究,从而获得更加准确模拟冻土张拉破坏行为的展望。指出应结合冻土微细观结构和数字图像技术研究手段,深入揭示冻土抗拉强度形成内因和张拉破坏机制。阐述以多影响因素试验为基础,探寻更为完善的冻土抗拉强度预测方法。同时,拓展冻土抗拉强度的现场原位测试研究,加强室内外双轨并行式研究思路。通过对国内外研究现状及发展趋势的分析,为冻土抗拉强度试验研究、冻胀理论模型完善、寒区岩土工程设计和人工冻结加固工程等提供参考和指导。

摘要：由于端头地层地质与施工空间条件的复杂性,始发与到达成为地铁盾构工程施工过程中的主要风险点.既有工程案例数据库系统的建立与有效利用能够为新的类似工程设计提供科学决策辅助,从而降低盾构始发与到达的工程风险.为实现工程案例数据库的网络共享和高效利用,本文基于对工程案例资料的收集、整理和分析,采用Java+SQL Server开发工具,研发了基于Internet的地铁盾构始发与到达工程信息系统.获得的主要成果有:基于理论计算公式和JavaWeb方法,编程实现了地铁盾构始发与到达端头地层稳定性判别以及加固范围计算功能;对盾构始发与到达的工程信息进行了分类并设计了数据库结构,建立了含有100多个不同区域及地层条件的地铁盾构始发与到达工程案例数据库;研制了基于Internet的盾构始发与到达工程信息系统,实现了工程案例数据库及标准知识库的查询统计、加固方案推理、加固范围计算分析和风险评估等应用功能.

摘要：波浪荷载作用下的海床响应是岩土工程领域的研究热点,波致海床液化是导致海床及结构物失稳的主要原因。针对海床响应分析中涉及的诸多不确定性因素,如沉积物参数的空间变异性以及荷载的随机性,建立了基于随机有限元方法的概率分析框架,将在MATLAB中实现的空间异质土体的模拟与在COMSOL中实现的孔隙弹性有限元分析通过LiveLink程序进行耦合。提出了一种分解的Karhunen-Loève(简称K-L)展开方法,该方法占用较少的计算时间和内存空间,使得高分辨率、大尺寸的三维随机场的模拟更加高效。应用上述概率框架分别对规则波浪荷载作用下的二维倾斜海床以及随机波浪荷载下的三维海床响应进行了研究,揭示了海床土体渗透系数K与剪切模量G的空间变异性以及波浪荷载随机性对孔隙水压力分布和海床液化深度的影响规律,表明了传统确定性分析方法将导致不安全的工程设计。

摘要：云南他白依隧道位于青藏高原东麓,穿越多条断层构造带,其围岩软弱破碎,遇水强度骤降。原设计方案下围岩存在米级大变形,出现了拱架扭曲、仰拱隆起和突泥涌水等灾害。针对富水断层带隧道围岩破碎难题,首先通过矿物成分分析、点荷载试验及地应力测试,分析了富水断层带隧道变形力学机制及其转化,通过未注浆、常规注浆及双梯度注浆的围岩承载力试验,确定采用双梯度注浆工艺进行NPR锚索锚固;然后,通过数值模拟及现场试验,得出了最佳锚索数目;最后,通过现场应用,基于监测数据验证了双梯度注浆及高预紧力长短NPR锚索支护体系的可靠性。研究结果可为类似富水断层带隧道的大变形灾害控制提供参考。