摘要：为了研究长盾构隧道在考虑行波效应的地震动作用下的纵向响应规律,以上海沿江通道盾构隧道为原型,利用多功能振动台台阵系统,设计并完成了盾构隧道的多点振动台模型试验。鉴于长大盾构隧道工程规模和多点振动台试验系统的能力,试验几何相似比确定为1∶60;基于Buckingham-π定理以及量纲分析方法,确定了试验所需的土与结构的动力相似关系;为了模拟沿隧道纵向的行波输入,设计并制作了节段式模型箱,箱体总长22m,分为4个主动箱以及3个从动箱,箱体之间通过弹簧铰相连;以砂子和锯末按照一定质量比拌合来优化配置模型土,并通过室内三轴试验进行测试验证;考虑土-结构相对刚度相似比为控制指标,选取PE材料作为模型材料;根据刚度等效原理,设计并制作了盾构隧道的多尺度结构模型。试验以上海人工波为地震动输入,通过一系列工况的多点振动台试验模拟,得到了行波效应下盾构隧道模型结构的地震响应规律。试验测试数据包括行波效应下模型土和模型结构的加速度响应、隧道管环环缝的伸缩量响应等。对比分析了一致输入和行波输入下隧道结构的动力响应。试验结果表明:相比一致激励输入,行波效应会明显放大模型结构的加速度响应和环缝变形响应,从而对隧道抗震产生不利影响;地震动非一致激励应该在盾构隧道的纵向抗震设计中得到足够重视。

摘要：采用耦合计算流体力学-离散元(CFD-DEM)方法模拟了裂缝封堵层结构形成过程,采用自主研制的表征封堵层细观力链网络的光弹实验系统模拟了裂缝封堵层结构承压演化过程,揭示了裂缝封堵层结构形成与演化机制,形成了堵漏材料优选与堵漏配方设计新方法,为提高裂缝性储集层漏失控制效果提供理论依据。CFD-DEM模拟结果表明,架桥概率是决定封堵层结构形成和裂缝封堵效率的关键因素。提出了临界架桥与绝对架桥加量指标,作为架桥材料加量设计的依据。随着绝对架桥加量的增加,架桥模式由材料粒径主导向粒径-摩擦力共同主导转变。光弹实验结果表明,细观力链网络是裂缝封堵层结构承压演化的内在机制并决定宏观封堵层强度,堵漏材料性能参数影响力链网络结构和强力链占比,进而影响封堵层承压稳定性。根据研究结果优选了新型高封堵强滞留堵漏材料、优化了堵漏配方,室内裂缝封堵实验结果表明可有效提高裂缝封堵效率与封堵强度。

摘要：为研究盾构隧道-工作井节点地震响应特征,进行振动台模型试验。该试验几何相似比为1∶60,盾构隧道模型材料为聚乙烯,工作井模型采用尼龙材质进行3D打印技术制作;模型土采用砂与锯末按1∶2.5质量比混合配置;模型箱尺寸为10.0m×4.5m×1.5m的刚性箱。盾构隧道模型由衬砌环模型拼装而成,衬砌环模型纵向切槽模拟纵缝对管片横向刚度的弱化;通过环间卡扣式连接键模拟纵向螺栓,通过旋转模型拼装角度模拟管片错缝拼装。首先进行自由场模型试验,考虑不同地震动输入,得到模型土加速度响应;其次开展盾构隧道-工作井节点振动台模型试验,考虑不同地震动输入方向、不同地震动类型,得到隧道模型环缝张开量、加速度响应、环向应变等数据。研究结果表明:模型箱结构设计合理,边界条件满足要求,试验数据可靠;工作井模型和盾构隧道模型加速度响应频率成分相同,均受模型土控制,两者差异主要为加速度响应幅值不同;盾构隧道-工作井节点在地震作用下环缝张开量明显大于远离该节点的常规区段,前者为后者的1.6~4.5倍;地震动输入方向会导致区间段隧道模型环缝张开量明显变化,但对盾构隧道-工作井节点环缝张开量无显著影响;地震作用下盾构隧道-工作井节点会使工作井模型产生较大环向应变,但不会造成节点处盾构隧道模型环向变形增大。

摘要：目前针对盾构隧道掘进引起周围地层附加应力的研究较少,且既有成果一般均假定施工场地为均质土体。基于层状地基基本解,结合虚拟力法,建立了考虑分层效应的盾构隧道施工扰动地层附加应力的分析方法,重点研究了盾构施工正面附加推力、盾构与土体间掘进摩擦力引起的地层附加应力。结合上海典型分层地基工程实例,分析了盾构施工引起的附加应力分布规律,且与均质土体工况下的计算结果进行了对比研究,考察了地基分层效应对扰动地层应力场的影响。计算结果表明:盾构与土体间掘进摩擦力与正面附加推力引起的土体附加应力分布规律较为相似,靠近开挖面时附加应力衰减较快且影响范围一般较小,而远离开挖面时应力衰减明显变慢,在实际工程中要重视掘进摩擦力和正面附加推力造成的施工风险;此外,考虑分层效应与常规不考虑分层效应时的附加应力场有较大差别,在设计中应重视地基非均质性带来的影响。成果可为合理制定层状地基中盾构隧道施工对临近管道以及建筑物的保护措施提供一定的理论依据。

摘要：随着重载列车运量与运次的提高,路堤沉降增加,影响重载列车的平稳运行,因此对重载铁路路堤的沉降预测显得十分必要.依据巴准重载铁路典型工况,在Abaqus有限元非线性分析基础上,利用长期沉降经验公式,提出重载铁路路堤沉降预测模型,并对路堤年沉降量进行参数分析.研究结果表明,重载铁路路基填土沉降在第一年迅速发展,由于道床沉降的线性增加,路堤总沉降近似线性增加;道床设计参数对路堤沉降的影响较基床表面参数影响更大,减小道床厚度或提高道床刚度可有效降低路堤沉降.

摘要：基于BOTDR分布式光纤传感技术,研究了桩顶荷载作用下支盘桩桩身轴力的变化规律和桩侧摩阻力的发挥特征。结果表明:当荷载较小时,支盘桩的承载机理与普通直杆桩相似,即随着荷载的增加其桩身轴力逐渐向深部传递。随着桩顶荷载的增加,支盘的作用逐渐显现,并承担了大部分荷载,但桩的沉降和压缩量也增加,使支盘与上部土层间出现离层。随着支盘桩沉降量的增大,支盘与上部土体之间离层面积逐渐增加,在桩土相互作用下使得支盘上部的土体被剪裂,离层上部土层逐渐失去结构的完整性而产生负摩阻力,从而增加了支盘的负担。因此,在支盘桩的设计中,应提高支盘周围的土层性质和桩身强度,减少桩的压缩变形和沉降,从而提高支盘桩的承载能力。

摘要：以上海大型深基坑在建工程为依托,采用有限元数值模拟方法,研究了基坑降水及加固等施工措施对基坑开挖过程中地下连续墙水平侧移、坑外地层以及隧道变形的影响规律,计算结果与现场实测数据有较好的一致性.研究表明:地下连续墙两侧SMW工法加固以及坑内土体加固可有效控制周边地层以及临近隧道的扰动变形,在采取加固措施后上行线仰拱测点的沉降量降低43.2%;相对于跨层降水,采取逐层降水方案时,坑外地表沉降、地下墙水平侧移以及运营隧道水平和竖向变形的最大值分别减小4.8%,4.2%,12.3%和12.7%,通过优化降水方案控制临近隧道变形的效果较为明显.

摘要：结构充填开采是为解决煤矿充填成本高、充填效率低等问题而提出的技术，其核心是形成充填体-直接顶协同承载结构，发挥直接顶的承载能力，降低充填率.为探究不同倾角对充填体-直接顶复合结构协同承载能力的影响机理，设计了0°～60°倾角岩充组合体的单轴压缩试验，通过声发射和数字图像相关技术监测组合体的受载破坏特征，并进行了界面力学分析.试验结果表明：组合体的强度和弹性模量随着倾角的增大有减小的趋势.小倾角组合体比大倾角组合体更容易实现协同承载与变形.岩充组合体最终的破坏呈现为3种形式，分别为协同贯穿型破坏、沿界面部分滑动破坏和沿界面整体滑动破坏.当岩层倾角小于30°时，界面压应力大于充填单体强度，组合体能够实现协同承载与破坏，声发射单个最大振铃计数出现在峰后阶段，一般由砂岩部分破坏或组合体块体脱落引起.当岩层倾角超过30°时，组合体存在界面抗剪切滑移阻力不足的问题，未能发生协同破坏，声发射单个最大振铃计数出现在峰前，组合体表观裂隙发育不明显.该研究对结构充填开采中充填体间隔布置时，不同岩层倾角条件下采空区“充填体-直接顶”协同承载结构的设计具有重要意义.

摘要：为解决高地应力软岩隧道建设过程中支护结构破坏、围岩大变形等问题,依托地处炭质板岩地层,具有地质构造复杂、断层发育、埋深大、地应力极高等特点的木寨岭特长公路隧道工程,对隧道围岩NPR锚索支护方案进行研究。首先,采用原位试验、现场勘察和室内试验方法,对其地质条件及破坏成因进行分析;然后,利用自主研发的高预紧力恒阻大变形锚索(NPR锚索)材料,设计出一种能够控制公路隧道围岩大变形的NPR锚索综合控制体系;最后,使用该控制体系在现场进行工业性试验,通过对NPR锚索加固区的围岩变形量、钢拱架应力和NPR锚索受力进行实时监测,分析NPR锚索支护方案的围岩控制效果。试验结果表明:采用NPR锚索“非对称布设和长-短锚索组合搭配”的综合控制体系,能有效控制隧道围岩初期支护大变形难题,最大变形量从2936 mm控制到240 mm以内,消除了初期支护侵限、开裂等破坏隐患,控制效果显著。

摘要：计算机模拟技术作为一种比较先进的技术手段,利用其技术优势弥补了解析法、类比法等传统预测法的不足,对井筒涌水量的预测更加符合实际。论文以平煤股份十矿三水平进风井平顶山砂岩含水层段为例,采用计算机数值模拟软件COMSOL,构建数值计算模型,对井筒的开挖过程进行数值模拟,实现了不同施工工况下,井筒涌水量的预测分析。模拟结果为建井方式的合理设计及井筒安全施工提供了理论依据。