摘要：为了研究爆破荷载下围岩及支护锚杆动力响应特征,借助地下工程模型试验系统,开展了三维动态加载物理模型试验,采用电火花震源代替传统炸药,测试了爆破地震波在围岩中的传播规律和支护锚杆的动力响应特征。试验研究表明,电火花震源具有冲击荷载特性,能够很好地代替传统烈性炸药。爆破地震波的径向加速度峰值以及轴向和环向应变峰值沿洞室径向不是逐级递减,而是呈现正负交替波浪式衰减;加速度峰值沿洞室轴向基本上呈现非线性逐渐递减。加速度峰值受震源荷载幅值的影响较大,即震源荷载越大,同一测点加速度峰值越大。另外,测量了爆破荷载作用下支护锚杆的振动特性,发现对于加长锚固锚杆,自由段主要以受拉状态为主,锚固段拉压状态都存在。锚固段和自由段的最大拉应变大致相同,而锚固段的最大压应变远大于自由段,而且锚固段和自由段振动持续时间大致相同。对于全锚锚杆,锚杆既存在拉伸状态,又存在压缩状态,拉伸应变大于压缩应变。对于端锚锚杆,其受力状态主要以受拉状态为主,拉伸应变远大于压缩应变。研究结论不仅具有重要的理论意义,也能够为地下洞室支护设计提供可预见性指导。

摘要：针对产脲酶微生物设计了6种不同的靶向激活方案,进行钙质砂的生物矿化加固试验。通过无侧限抗压测试、碳酸钙生成量测定、SEM和XRD试验分析,评价钙质砂的加固效果,得出最佳靶向激活方案,最后通过高通量测序的分析结果分析激活前后的钙质砂中微生物群落的变化情况。结果表明:(1)靶向激活方案中YE和NH4Cl的浓度会显著影响激活的效果,其中0.2 g/L的YE、100 mmol/L的NH4Cl、初始pH值为9.0的激活方案效果最好;(2)钙质砂中新生成的方解石含量越多、分布越均匀,则钙质砂的加固效果越好,在最佳的激活方案下矿化加固后砂柱的平均UCS值可提高至350 kPa;(3)靶向激活改变了微生物的群落组成,使产脲酶微生物成为优势物种。

摘要：为了研究岩石应变软化、剪胀性质、中间主应力和拉压不等特性对围岩松动圈的影响,基于改进双剪统一强度理论,得到了隧道围岩松动圈半径、围岩应力及洞壁位移的解析表达式。通过与已有方法计算结果的对比,验证了该方法的可行性,并进一步分析了中间主应力大小以及软化程度对结果的影响。研究结果表明:(1)随着软化模量的降低,隧道围岩塑性区、松动区(圈)半径以及洞壁位移均逐渐减小;(2)中间主应力大小对隧道围岩弹塑性行为具有一定的影响,随着中间主应力系数b的增大,围岩的切向应力在塑性软化区、破碎区内变大,而在弹性区内减小,围岩的径向应力在3个区域内均增大;(3)隧道洞壁位移随着中间主应力系数b的增大而减小;(4)考虑中间主应力的影响以及围岩软化的程度,能够充分发挥围岩的强度潜能,合理指导隧道布置、支护设计与施工。该结果为隧道围岩松动破裂分析提供了理论依据,具有一定的工程参考价值。

摘要：通过分析近20年来国内隧道改扩建的发展历程,梳理增建隧道、原位扩建隧道、组合扩建隧道及改建隧道等不同型式的案例,归纳隧道改扩建型式、施工工法、施工力学响应、支护参数设计与优化、安全控制等研究热点的进展,并指出存在的不足。具体如下:1)在改扩建型式研究上,不同工程的选型指标差异大,缺乏指导性标准;2)在施工工法研究上,设计多偏于保守,如何利用既有隧道衬砌并实现高效施工,亟待系统研究;3)在施工力学响应及支护参数的研究上,不同工程的现场监测、解析求解、数值模拟结果存在较大差异,且缺乏对复杂动态加卸载条件下围岩变形、应力及塑性区演变规律的研究,需结合更多的工程实践总结出特点及规律,并建立支护参数优化分析体系;4)在施工安全控制研究上,主要从减轻爆破振动、优化支护布置、软弱围岩局部加固及施工辅助措施方面考虑,并制定风险源评价的定量指标体系。最后,展望隧道改扩建工程标准化设计、信息化管理、绿色施工及快速建造的发展方向。

摘要：以砂岩作为模拟对象,研究满足隧道爆破力学模型试验要求的相似材料配比问题.基于正交试验法,选取石英砂、重晶石粉、石膏、水泥和水为相似材料,设置以石英砂/固体、水泥/石膏、重晶石粉/(重晶石粉+石英砂)的质量比为3个因素,每个因素3个水平,共9组配比的正交试验方案.通过室内试验,得到相似材料的密度、单轴抗压强度、弹性模量和声波波速的实测数据.试验结果表明:相似材料的物理力学参数分布范围较广,可满足不同隧道模型试验对相似材料的配比要求.利用极差敏感分析法分析各因素对相似材料参数的敏感性,并通过各因素对相似材料参数影响的直观分析图,分析各因素对相似材料物理力学参数的影响规律.对试验数据进行多元线性回归分析和室内试验,发现最优配合比下的相似材料与原型砂岩的单轴应力-应变曲线具有相似的脆性破坏特征;相似材料物理力学参数的设计值和实测值误差较小.

摘要：当下跨海集群工程建设过程中绝大部分均采用了沉管隧道的通过方式,如港珠澳大桥和深中通道工程等,随着陆续完成,运维期的长期沉降规律逐步成为研究重点。在对管节接头沉降计算中,多采用Winkler地基上的Euler梁模型,而忽略了柔性管节的剪切变形和地基土体的连续性,没有考虑管-土相互作用引起的沉管位移,与实际结果偏差较大。考虑沉管隧道运维期受到长期回淤清淤荷载的影响,基于柔性沉管隧道的受力变形特征,将沉管隧道管节等效为置于Vlasov双参数地基上的Timoshenko梁,考虑了地基土体的连续性,强化了土体的刚度,同时考虑了管节截面的弯曲变形和剪切变形,即将管节变形视为位错变形模式,并以此推导了其竖向变形计算公式,与Winkler地基上的Euler梁模型和Timoshenko梁模型进行比较,以验证所提出的计算方法的合理性。以甬江沉管隧道工程为例,分析在运维期回淤荷载影响下的沉管隧道管节接头竖向位移规律,将基于上述模型的理论计算结果与实测结果对比分析表明:提出的基于Vlasov双参数地基的Timoshenko梁模型更为合理,计算结果与实测数据更吻合。回淤荷载引起的管节接头沉降伴随时间呈指数型变化,在早期阶段沉降发展快,在中后期以半年为周期呈阶梯性下沉,清淤频次影响沉降大小,一年两次清淤引起的管节-接头沉降最小,研究结果对沉管隧道管节-接头的设计计算和运营管理具有一定指导意义。

摘要：为描述深埋软岩隧洞围岩时变位移受岩石应变强化与扩容协同影响的复杂力学过程,假设岩体为符合Burgers体与Drucker-Prager屈服准则组合的黏弹塑性模型,在考虑应变强化及扩容效应影响的初始应力场下,推导得到深埋软岩隧洞的黏弹塑性时变位移解析解并进行分析。结果表明:该解析解能较好地描述软岩隧洞蠕变位移受岩体应变强化和扩容的影响。随着幂强化指数或剪胀角的增大,隧洞围岩的时效变形逐渐增大,且发展变快。隧洞围岩在应变强化和扩容效应的共同影响下,幂强化指数与剪胀角越大,其位移越敏感,且幂强化指数对围岩位移的敏感性更高。为验证该解析解的实用价值,与工程实测数据进行对比,结果显示计算值与实测值吻合较好,表明该解析解对深埋软岩隧洞时变位移预测具有一定的借鉴意义。

摘要：MICP技术可以显著降低固化土壤的渗透系数,然而目前没有关于MICP固化土壤渗透系数的理论计算方法。基于理论推导和试验验证的方法,研究MICP加固花岗岩残积土的渗透特性,提出MICP加固花岗岩残积土的碳酸钙生成量和渗透系数理论表达式。假设MICP的反应速率线性衰减,通过酶促反应动力学方程得到MICP加固土体的CaCO3生成量,估算CaCO3晶体的粒径和个数,从而获得加固后试样的孔隙比、迂曲度和颗粒比表面积,代入修正的Kozeny-Carman方程,得到加固后土体的渗透系数理论表达式。与试验数据对比分析结果表明:CaCO3的产量早期增加快,后期增加变缓并逐渐趋于稳定;MICP加固土体的渗透系数其具有早期降低快,后期趋于平稳的特征。胶结液浓度为0.50、0.75、1.00、1.25 kmol/m3的试样渗透系数最终分别降低了35%、40%、45%和55%。提出的CaCO3含量表达式和渗透系数表达式与试验结果拟合良好,可为微生物加固的设计计算提供参考。

摘要：隧道爆破振动信号具有典型的非平稳冲击特征,其信号特征是爆破参数优化的重要依据。在对厦门海沧疏港通道小净距隧道台阶法掘进爆破信号进行有效监测基础上,利用经验小波变换(Empirical Wavelet Transform, EWT)对爆破信号进行频带细化分析和时频特征提取,并对隧道爆破雷管起爆毫秒延时时间进行了识别。分析表明:大跨度小间距隧道爆破采用台阶法可显著降低爆破振动强度,减小了爆破效应对中夹岩的扰动。经验小波变换具有优良的信号自适应分解能力,其分析精度优于传统的小波和经验模态分解算法,适合用于隧道爆破信号精细化特征提取过程。经验小波变换识别得到的雷管毫秒延时时间与设计延时时间中值最为接近,识别精度高,为隧道掘进爆破网路安全评估和参数优化提供一种可借鉴方法。

摘要：随着中国经济发展,沿海城市对自然资源的需求日益增长,使用超长管道进行跨海域自然资源运输对沿海城市经济发展具有重大意义。但当前跨海超长管道的设计与铺设主要依靠经验与工程类比方法。为对海上超长管道浮运过程提供科学依据和实测数据,依托厦门同安湾海域管道浮运施工项目开展海上超长管道浮运过程的流固耦合数值模拟研究。结果表明:无论在水流还是波浪作用下,海上管道浮运时管身的应变及位移与管道的长细比、相对流速成正比,与拖船数量、管身弯折角度成反比;每增加1艘拖船管身最大位移约减小一半,改变拖船数量或拖力可有效控制管道变形;可根据管道浮运阻力和变形计算结果合理安排拖船,保证管道浮运施工安全;波流联合作用时管道变形较大,应选择海上波浪较小时进行管道浮运。