摘要：为揭示泥水盾构管路材料在渣浆冲蚀下的磨损规律,利用自主设计的试验装置,通过室内试验测试渣浆的磨蚀特性,分析泥浆黏度、砂石体积分数、泥浆相对静压、浆体流速以及冲击方向对靶材磨蚀的影响。试验表明:1)泥浆黏度在工程现场允许范围内的变化,对含有小粒径渣土泥浆的磨蚀特性影响可以忽略不计;2)随着砂石体积分数的增加,特别是在高泥浆流速状态下,对磨片的磨蚀作用大幅度增加;3)泥浆相对静压的增加使得携带小粒径渣土的泥浆对磨片具有更强的冲蚀磨损;4)垂直于旋转方向的磨片磨蚀率大于平行于旋转方向的磨片磨蚀率。

摘要：隔离桩作为一种高效的防护措施被广泛应用于城市隧道施工环境效应的控制中。基于两阶段理念建立了可考虑隔离桩与土体之间相对滑移(采用桩侧弹簧与桩端弹簧模拟)的桩-土竖向相互作用的解析模型。基于该模型并引入变形协调关系,利用改进的Loganathan-Poulos(L&P)公式和一般化的竖向位移的Melan解,求解了隔离桩与土体之间的相互作用力(即弹簧内力)。利用叠加原理,进一步求解了隔离桩牵制下隧道开挖引起的地层竖向位移,该结果通过与既有解析方法和现场实测数据对比得到了验证。基于新提出模型的解析结果,分析并揭示了隔离桩对地层竖向位移发挥牵制作用的力学机制。研究表明,隔离桩对土体的牵制作用可以分为向上牵制和向下牵制两个部分,向上和向下牵制作用相结合共同驱使土体竖向位移沿深度方向由原来的隧道开挖引起的不均匀状态转变为相对均匀状态。隔离桩的桩侧与桩端弹簧刚度决定了桩与土体相互作用的程度,其刚度越小则相互作用力越小,桩与土体的相对位移越大,向上与向下牵制效应也越小。相关研究可为隔离桩的设计和效应评估做出理论指导。

摘要：小净距隧道中夹岩受到两侧开挖的剧烈扰动,处于单向或双向受力的不利状态,严重影响施工安全,而预应力全长注浆对拉锚杆常用于中夹岩的主动支护。为阐明对拉锚杆的作用模式和控制机制,建立相应的力学模型和解析方法,开展实测验证,并进行参数分析和工程应用。研究表明:对拉锚杆为中夹岩提供强力水平约束,并提高岩体力学性能,发挥挤压加固作用;对拉锚杆利用剪切摩阻改善浅层围岩受力状态,同时锚固深部岩体,具有承载传力效果;对拉锚杆轴力和剪应力均由两侧向中间非线性衰减,作用范围局限于浅层中夹岩,实测结果验证了理论方法的合理性;进行了对拉锚杆的参数分析,提出了对拉锚杆临界长度、合理锚杆直径等工程建议;结合京张高铁长城站小净距隧道实践,主动增强对拉锚杆设计参数,变更后围岩压力、拱顶沉降和水平收敛的实测均值分别降低12.2%、14.1%和10.2%,保障了隧道开挖的安全。

摘要：复合支护结构中初期支护和二次衬砌的作用关系是隧道支护设计的关键问题之一。本文对复合支护结构的协同作用特点进行分析,提出其协同作用的三种模式并进行解析,建立基于支护承载能力曲线的隧道复合支护结构安全性评价方法。研究表明:初期支护和二次衬砌的荷载分担比与二者相对刚度有关,同时受支护时机和空间位置等因素共同影响;复合支护结构的力学行为具有明显的空间差异性,采用非等强支护设计可提高结构整体受力性能;初期支护作为主承载结构、二次衬砌作为安全储备的通常设计理念是完全可行的;支护结构最不利位置并非位于围岩变形最大处,而应采用不同的内力组合方式通过支护承载能力曲线确定。本文计算方法成功应用于贺街隧道,研究成果可为支护结构体系的定量设计和准确检算提供理论依据。

摘要：为分析渗滤效应对注浆效果的影响机制以及有效扩散距离的计算,首先研制“一维渗透有机玻璃分段拼接式注浆管系统”。然后以碎砾石和水泥浆液为例,考虑孔隙率、水灰比、注浆压力和注浆时间这4个主要影响因素进行正交试验设计,研究不同水灰比浆液在不同孔隙率、注浆压力和注浆时间下的扩散规律。分别得到不同试验组合的真实扩散距离和有效扩散距离,以及有效扩散距离与这4个因素之间的函数关系式,并与既有理论计算模型进行对比。最后简要分析渗滤效应的影响机制,并对既有理论模型进行探讨。研究结果表明:渗滤效应具有明显的时空效应,它与渗流时间、扩散距离有关。注浆口附近一定距离内的渗滤效应更为明显,对浆液渗透起着关键性作用,特别是决定难以注入时间。有效扩散距离与4个影响因素的函数关系符合幂函数数学模型,基于试验的有效扩散距离计算结果相对比较合理,可为多孔岩土体或人工填筑层介质注浆工程的科学设计和施工提供依据。

摘要：覆土填埋是处理城市垃圾的主要手段之一,但垃圾中的有机质在降解时会生成大量气体,若产气速率过快或导排不顺,内部将产生过高的气压,导致土质覆盖层发生变形破坏,进而影响填埋场的稳定性.基于此,开展气压诱导非饱和土破坏的二维模型试验和数值模拟,研究不同土体厚度、气压条件下的土体变形破坏机制.结果表明,气压诱发土体破坏的过程可分为水气运移、局部微裂缝、贯穿主裂缝和内部空洞四个阶段.土体破环主要发生在充气孔上方与表层之间的倒三角区域内,其破坏形态根据是否有前期气压作用可分为“劈裂型”与“爆裂型”两种.土体的破坏压力随覆土厚度的增加近似线性增大,适当的气压有利于增加土体的稳定性,在此基础上提出临界稳定气压的概念.通过提出的数值模拟方法研究了土体内部的渗流变化规律,发现气压会增加土体内部的孔隙压力,同时会驱使水向四周扩散,导致周围土体的饱和度发生变化;最后,研究结果表明有效应力增量的区域性变化可能是临界稳定气压产生的原因,可为实际工程提供参考.

摘要：隧道支护结构体系的设计方法是隧道围岩稳定性控制的基本需求,如何确定合理的支护参数是保证隧道施工安全的关键问题。为此,首先将协同学原理引入隧道支护设计,构建了隧道围岩协同支护系统,阐明了其系统组成、研究层次及表征参数;隧道围岩协同支护的核心为充分发挥支护—围岩系统、构件和要素的工作性能,从而产生协同增强效应,其特点为时机衔接、刚度匹配和变形协调,而其目的则是以最小的支护代价实现围岩稳定,本质上为多目标优化问题;进一步以围岩变形、支护受力和支护成本为设计目标,建立了基于分组加权的目标函数隶属度表征方法,据此提出了隧道支护体系多目标协同优化设计方法。将该方法在新建京张高铁八达岭长城站大跨过渡段进行应用,较之优化前支护性能利用率更高,设计更为合理,为隧道支护结构体系的优化设计提供了一种思路。

摘要：为研究考虑空间效应的地铁车站基坑的整体变形情况,结合北京地区18个地铁车站基坑工程的大量变形实测数据,首先通过建立基坑在距坑角距离为d的各个断面与其中部之间最大变形的关系,得出狭长型基坑在砂卵石地层中的整体变形规律可根据不同的长深比L/He及围护结构的类型选用相应的分段高斯函数表示,同时可以确定基坑最大变形断面的位置;在此基础上得到的基坑整体变形模式可根据基坑长度L定量划分坑角效应区域和平面应变区域。最后基于上述研究初步建立以内支撑施加预应力为主的地铁车站基坑动态变形控制流程,并对流程的可行性进行验证。结果表明,该动态控制流程可使基坑在设计、施工和监测阶段都能充分考虑基坑开挖过程中空间效应的影响,从而经济有效的控制基坑变形。

摘要：在基坑工程和重力式挡墙工程中,非饱和土体在浸湿条件下会产生显著的侧向土压力增量,严重时还会造成支挡结构的破坏。为定量评估浸湿作用对非饱和土侧向土压力的影响,通过室内试验实测浸湿饱和作用下,不同初始饱和度的试样,在不同上覆荷载条件下的侧向土压力增量;并建立相应的静止土压力增量计算模型。研究结果表明:①试样湿化饱和后,其静止土压力系数K_(0)值大小一致,与初始饱和度和上覆荷载无关;②湿化前的初始饱和度越低,湿化饱和后的静止土压力增量越大;③湿化饱和后的静止土压力增量,随湿化时的上覆荷载增加而变大;④基于试验数据和机理分析,得到了湿化条件下考虑上覆荷载与初始饱和度的双线性土压力增量计算模型;将该计算模型应用于某支挡工程,发现湿化后的土压力可达初始土压力1.8倍以上,在设计时必须予以重视。

摘要：针对海底隧道不良地质体注浆加固必须同时满足稳定性、致密性和承受高水压作用的特殊要求,提出复合注浆新理念,即通过材料复合和工艺复合在围岩中形成功能型复合结构以实现安全控制和高效堵水。为此,首先建立浆液扩散机制模型,揭示注浆范围与浆脉厚度等空间分布特性及其影响因素;创建复合加固体的壳体力学模型,可对加固体的稳定性进行预测及评价,进而提出宏观力学参数的确定方法;系统分析加固体力学性能的主要影响因素,提出注浆参数的设计方法,由此可对复合注浆实现全过程工艺控制;基于复合注浆体功能型结构特点,创造隧道周边帷幕注浆技术,并首次提出采用堵水率、加固体强度和整体稳定性作为注浆效果的评价指标,较日本青函隧道等采用的全断面注浆方式显著提高了效率和可靠性。最后介绍复合注浆技术在厦门翔安海底隧道F1风化槽强透水地段的应用,达到了预期效果,确保了工程安全,由此形成了海底隧道穿越不良地质体的地层加固技术模式。