摘要：地下内衬硐库的压缩空气储能,以其发电时间长、规模大、建设周期短、选址灵活、工程造价低、运行周期长、环境友好等优势,在新型储能领域展现了较强的生命力,将有力地促进新型电力系统的构建和新能源的高质量发展。与传统地下空间的运行特点有较大不同,在充放气过程中,储备有压缩空气的地下内衬硐库不仅需要承受交变高内压膨胀压力,同时伴随着显著的温度变化。围绕地下内衬硐库,阐述了其工作原理以及柔性密封结构的设计理念,针对高压、交变应力和温度变化等荷载特征,系统分析了地下内衬硐库相关理论与分析方法等方面的研究进展,主要包括库内温压响应与密封结构传热特性、围岩应力路径与力学响应、钢筋混凝土衬砌开裂与控制标准、上覆岩体稳定性与安全埋深、密封层及密封堵头等,并对地下内衬硐库基本原理与分析方法的发展趋势进行了展望。

摘要：盐渍土广泛分布于我国西部地区,其盐胀特性对道路工程产生严重危害,研究盐渍土路基水盐迁移规律并切断其路径对盐渍土地区道路安全防治起到关键作用。基于开挖废土利用构想,提出一种新型盐渍土基泡沫轻质土作为盐渍土地区路基隔断层。采用自研设备开展相关试验,测试其内部温度变化、竖向位移及冻融后的水盐分布,分析新型泡沫轻质土隔断层的隔盐消胀效果,并从微观结构角度探究阻盐机制。结果表明:在温度梯度下,盐渍土试样内部水分与盐分向上迁移,多在中上部聚集。新型泡沫轻质土隔断层能有效阻隔水盐上迁并抑制盐胀,土体含盐量越高,抑胀效果越好。盐分在泡沫轻质土孔洞内析出结晶成盐壳,泡沫轻质土的多孔结构不仅能有效储存盐分,而且能阻隔盐分迁移,使盐分结晶在其内部进行,从而减少盐胀对土体的破坏。

摘要：引江补汉工程深埋长大隧洞穿越通城河活动断裂,在活动断裂处隧洞的安全性是工程的关键问题之一。在地应力场分析基础上,采用数值模拟方法,分析了在不采用适应性结构时衬砌的响应,并估算了铰接设计参数,最终验算了建议铰接设计参数下衬砌的响应特征。结果表明:(1)水平大主应力与隧洞轴线夹角为35°,隧洞轴线方向水平应力分量约为20 MPa,垂直隧洞轴线方向水平应力分量约为21 MPa,竖直向应力分量约为18 MPa;(2)当无抗错断措施时,隧洞的相对变形主要表现为拱顶-底板的相对收敛,相对收敛在断层带部位最大,拱顶、底板部位的最大主应力量值出现在断层带及影响带部位,断裂带部位与影响带部位的衬砌大部分处于损伤状态;(3)基于提出的隧洞铰接设计参数的估算方法,给出了设防节段长度为6 m,铰节段宽度为2~4 cm作为初步的设计参数,进一步考虑参数敏感性分析后,合建议按照设防节段长度为6 m,铰节段宽度为5 cm考虑。(4)隧洞按照所建议参数进行铰接结构设防后,铰接结构设计有效降低了断层带内部衬砌整体所受到的拉力,铰接设计条件下,衬砌因错断产生的相对变形、应力、衬砌损伤均有较大程度减少。上述研究结果证实了铰接结构设计有助于提高隧洞抗错断性能。

摘要：随着深部地下空间开发以及深部能源开采的发展,深部岩体地应力测试技术越来越受到重视,深部岩体高温高压的测试环境是制约该技术发展的关键。提出一种触头式显微光学孔径变形测量方法,并研制相应的测量装置。该装置采用多组刚性触针的结构设计,触头部位感知孔壁变形并通过触针尖端进行反映,利用显微光学成像技术,采集触针尖端变化影像并识别变化量值,通过多组对称布设的触针实现孔径变形测量,避免了应变片式传感器易受高温影响的问题,变形感知部件与数据采集部件独立封装,既保护了核心元件,又有利于系统耐温耐压的设计。进一步利用该系统的功能特点,实现了钻孔形态测量,突破了长期以来仅能测量孔径变形的固定思维模式,为基于钻孔形态的地应力测量方法奠定了基础。通过室内试验,验证了系统原理的可行性、结构设计的合理性和测量结果的准确性。该系统研制为深孔地应力测量提供了新的思路和方法。

摘要：以川藏铁路线控制性工程——折多山隧道为研究对象,建立隧道动力时程分析模型。结合场地地震动设计反应谱,选取近断层脉冲型地震动及远场地震动记录,用于增量动力分析隧道工程结构的抗震性能水平。初步探讨适用于隧道结构的地震动强度指标IM,分析不同特征部位隧道结构易损性,对比分析近断层脉冲型地震动及远场地震动作用下隧道结构的地震易损性概率,并进一步给出在2种不同地震动作用下隧道结构在三级设防要求下的失效概率。结果表明:对于隧道结构,PGA为合适的IM指标;隧道左右边墙处衬砌为震害易损部位,可视作抗震设计的薄弱部位;在Ⅷ度多遇地震水平作用下,隧道结构仅发生轻微损伤甚至保持完好无损伤状态的概率较大,而在Ⅷ度罕遇与极罕遇地震水平作用下,隧道结构发生危及生命安全的严重损伤的概率较大;在相同强度的地震动作用下,近断层脉冲型地震动导致隧道结构发生更为严重破坏的可能性更大,具有更强的破坏性,在隧道抗震设计中,不可忽视近断层地震动的速度脉冲效应对隧道结构抗震性能的影响。

摘要：在中国西部强震区兴建的大型水利工程中,输水隧洞常不可避免地横跨多条区域性活动断裂,受活断裂错断运动影响,这些输水隧洞面临着严重的错断威胁。传统隧洞抗错断数值模拟方法多将围岩简单考虑为等效连续体,不能从细观尺度模拟断裂错动时围岩的破裂过程和大变形现象。将三维离散–连续耦合方法引入跨活动断裂隧洞抗错断问题的研究上,研究在断裂错动作用下衬砌的内力响应,及围岩破裂的细观特征。在该分析方法中,采用离散元球形颗粒表征围岩,同时将隧洞衬砌结构考虑为连续单元体。验证接触边界上耦合力的相容性与连续性的同时,通过参数标定使离散区域与连续区域的宏观属性一致,在此基础上建立穿越活动断裂隧洞的三维离散–连续耦合数值模型。利用这一方法,讨论了不同断裂错距影响下隧洞因断裂错动而产生的位移变化与力学响应,并从细观角度对围岩破坏特征进行了探讨。获得的结论可以为穿越活断裂隧洞的抗错断设计提供一定参考。

摘要：针对建设盐穴地下储气库在实施单井油垫法水溶造腔过程中经常出现的造腔管柱破损和失稳问题,开展了水溶造腔管柱的动力稳定性试验研究,结合现场调研和理论分析结果,揭示出管柱抗弯刚度、悬伸长度及过流面积等是影响管柱动力稳定性的关键参数。据此设计出悬臂管动力失稳物理模型试验装置,开展了水溶造腔管柱磨损和动力失稳的试验研究。试验中观察到5种力学响应现象:(1)水锤现象;(2)静力屈曲;(3)混沌运动;(4)"类悬臂管"受迫振动;(5)不同端部条件影响现象。试验结果表明,引起水溶造腔管柱液—固耦合失稳现象的主要原因包括:(1)造腔水流的波动性易引起水锤和受迫振动现象,超长的受限空间悬臂结构管柱易"放大"这种现象;(2)过大的造腔注水流量可能引起造腔管柱发生静力屈曲或混沌运动;(3)造腔管柱结构和力学特性对造腔管柱系统的稳定性和安全性有着重要影响。

摘要：针对许多隧道面临的穿越活动断层挑战,该研究提出一种基于脆性缓冲理念的隧道抗错断方法。通过设计并实施模型试验,验证脆性缓冲结构在抗错断方面的有效性。研究结果表明:当断层发生错动时,采用脆性缓冲结构的隧道设计理念是可行的。通过观察破坏模式发现,脆性缓冲材料的粉碎和衬砌的部分脱空作用可有效分散局部剪切破坏,显著降低断层带区域衬砌的损坏程度。在上盘区域,拱顶处的脆性缓冲结构被压碎,与此同时,拱底处脱空。下盘区域的拱顶处脱空,而拱底的脆性缓冲结构被压碎。这种变形模式有效分散了断层位置的局部剪切变形,显著减轻了衬砌的损坏。在50 mm厚缓冲结构的保护下,即使错动位移达到100 mm,相当于实际情况下的4 m位移,衬砌模型表现出的损坏较小,突显了脆性缓冲结构在保护隧道结构完整性方面的强大性能。此外,从应变监测数据分析可以看出,衬砌的应变峰值并不出现在断层破碎带内,而是迁移至离断层位置较远的区域,显著减轻了断层破碎带内的应变集中现象。该研究为跨越活动断层带的隧道设计提供了重要的理论依据和实践指导,为抗错断方案的选择提供了参考。

摘要：动剪切模量和阻尼比是土动力非线性性能中最重要的两个参数。为考虑应力历史对膨胀土动力学特性的影响,开展加载、卸载和再加载固结路径下南阳膨胀土共振柱试验,利用双曲线模型和经验关系分别对动剪切模量和阻尼比随剪应变演化规律进行分析,提出膨胀土在剪应变值为5×10^(-6)~10^(-2)范围内的剪切模量比和阻尼比推荐值,同时分析应力历史影响下动剪切模量比和阻尼比的不确定性。研究表明,应力历史对最大动剪切模量与动剪切模量随剪应变演化规律都有很大影响,卸载和再加载条件下的最大动剪切模量较加载条件下的大,最大增幅为66.59%;应力历史对阻尼比的影响规律性不强。动剪切模量比的极小值均出现在加载路径;经历较大外荷载后,卸载程度越大,动剪切模量比不确定性越大;动剪切模量比和阻尼比的变异系数最大值分别达到了46.30%和48.99%,说明在工程设计和施工中应充分考虑应力历史对动剪切模量比和阻尼比的影响,根据相应的应力历史来选取土体动力学参数。

摘要：深部硬岩隧洞开挖卸荷常诱发高强度岩爆灾害,岩爆已成为影响隧洞工程安全建设的关键问题。物理模型试验作为研究深部隧洞开挖工程的重要手段之一,其材料的性质特征对试验结果影响很大,配制出适合开展岩爆物理模型试验的模型材料是研究的关键。在传统岩爆模型材料研制的基础上,通过引入岩爆倾向性指数和脆性评价指标,采用正交设计法和敏感性分析,开展低强度、高脆性的岩爆模型材料配比试验研究。试验选择石英砂含量、重晶石粉含量、高强石膏与水泥质量比和水含量4个影响因素,每个因素设置5个设计水平,共25组配比方案。每组配比方案均测定模型材料的强度、力学参数、岩爆倾向性指数和脆性评价指标,并研究这些参数和指标随4个影响因素在不同设计水平下的变化规律。最后,针对挑选出的岩爆模型材料,分析讨论了各影响因素与岩爆倾向性、脆性之间的相互关系。试验结果表明:基于岩爆倾向性指数和脆性评价指标,所配制的岩爆模型材料满足物理模型试验要求;配制岩爆模型材料重点要控制重晶石粉和水的含量,并合理调节高强石膏与水泥质量比。