含夹矸顶煤回收技术研究

通过对含夹矸顶煤破碎特点的分析，提出了提高顶煤冒放性的主要技术措施，并在东滩煤矿４３上０２综放面的实践中得到了应用，取得了明显的效果。     

海底隧道复合注浆技术及其工程应用

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。     

含砂砾土层SMW围护结构变形的三维数值分析与监测

结合某含砂砾地层中的地铁基坑工程,对这种非软土地层SMW围护结构变形情况进行了三维数值模拟分析,同时对基坑开挖过程中的围护结构变形和周边地表沉降监测数据进行了对比分析。通过综合分析,SMW围护结构适用于含砂砾地层,而且其刚度优于桩径800 mm、桩间距1400 mm的排桩围护结构。同时对围护结构变形和周边地表沉降的时空分布规律进行了总结,为今后类似工程的变形预测及变形控制值的确定提供有益的参考。     

铁路运营隧道衬砌背后接触状态及其分析

 铁路隧道衬砌背后接触状态可分为衬砌背后接触密实、衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞3种情况,其中,衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞统称为衬砌背后接触不良,是常见的隧道质量缺陷。研究表明：衬砌背后接触不良是诱发隧道病害的重要原因,直接影响到隧道结构的安全性。通过对100余座铁路运营隧道衬砌无损检测及统计分析,取得以下结论：(1) 同等条件下,单层衬砌比复合式衬砌更易出现衬砌背后接触不良状况,且单层衬砌背后接触不良程度高于复合式衬砌;(2) 衬砌背后接触不良段所占比例及严重程度与围岩级别有密切关系,在隧道围岩稳定性较差的区段更为严重;(3) 衬砌背后接触不良状况随断面位置而变化,以拱顶处最大,拱脚减小;(4) 衬砌背后空洞的存在受到隧道设计理念、工程质量控制和运营养护水平等因素的影响,而衬砌背后及时的回填注浆则是控制的关键。取得的隧道衬砌背后接触状态及其分布规律可为结构缺陷的病害演化及致灾机制的研究提供参考与借鉴。     

地铁隧道穿越既有桥梁安全风险评估及控制

 由于城市地铁建设的不确定性和桥梁结构的复杂性,导致城市地铁工程邻近桥梁施工安全风险的显著增加。针对地铁施工对邻近既有桥梁的安全影响问题,建立包含工前检测、工前评估、工中动态控制、工后评估及恢复等四个方面的既有桥梁安全风险评估及控制体系,即识别可能存在的风险,提出地铁施工过程中既有桥梁施工中的控制指标及控制标准,关键是既有桥梁所能承受的最大差异沉降量;综合应用注浆加固及主动顶升等措施,利用信息化手段实现既有桥梁在全过程中的安全性;通过对施工结束后施工数据的分析,对既有桥梁结构进行必要性评估及恢复。将该成果应用于北京地铁6号线穿越花园桥施工过程中,结果表明,穿越施工风险控制达到了预期的控制目标,实现了既有桥梁在隧道施工过程中的安全运营。     

材料结构状态集合分析理论

材料的结构性具有普遍性,材料的结构性研究是目前这一领域的研究难点和重点问题。材料结构状态集合分析理论是研究材料结构性问题的一种新的方法。材料结构状态集合分析理论是以材料结构的状态集合为研究对象,以材料的微结构元集合为基础,通过对材料微结构元配分函数的分析,建立起材料宏观层面上的材料结构状态集合函数方程,得到材料的整体宏观性能描述方法。根据对材料结构的宏观强度、材料结构的刚度和材料几何状态的变化,建立了材料结构状态集合函数的控制方程;通过材料微结构元集合的分布状态分析,建立了材料不同结构状态下的微结构元的配分函数方程;在对微结构元组构关系分析的基础上,建立了微结构元的具体分析方法和宏观参数之间的关系;讨论了材料结构状态集合分析理论下的若干理论问题及今后需要做的工作。     

基于超前加固的深埋隧道围岩力学特性研究

为了提高隧道施工过程中开挖面及围岩的稳定性,超前加固措施得到了广泛应用,而如何正确评价围岩加固后的力学特性对隧道围岩稳定性判别和支护结构设计是极其重要的。为研究超前加固条件下隧道围岩的力学行为,将深埋圆形隧道简化为静水压力作用下的平面应变模型,引入等效加固区来体现超前加固的效果,提出了考虑超前加固的隧道围岩力学分析模型。基于广义Hoek-Brown屈服准则和非关联流动法则,在对塑性区可能的分布情况进行分析的基础上,对全断面加固方式下围岩位移、应力和塑性区半径进行了理论推导,通过与实测值和数值计算结果进行对比,验证了该文方法的正确性和合理性,并通过与传统方法进行比较,进一步探讨了该文公式在支护设计中的工程意义。研究表明,该文计算结果与实测值和数值计算结果基本吻合,且在指导支护设计时比传统方法更具优越性。该文研究成果更好地反映了超前加固措施对于围岩的作用效果,为超前加固的定量化设计提供理论依据,研究成果可为全断面加固方式下隧道工程的支护设计及安全性评价提供参考。     

高速铁路隧道围岩参数空间变异性的力学响应分析

 针对大断面高速铁路隧道围岩的参数变异性及空间相关性等问题,在随机场理论的基本框架下,将非侵入式随机分析、地层结构模型、有限差分法和蒙特卡洛模拟有机结合,提出考虑围岩参数空间变异性的非侵入式随机有限差分分析模型。运用该模型对隧道开挖后围岩的力学响应进行分析,得到围岩参数空间变异性的2个基本要素：参数变异性和空间相关性,其特征参数的取值变化会直接影响到围岩变形特性、塑性区发展模式以及地表沉降形态。同时与确定性模型的计算结果进行比较,提炼出隧道开挖后围岩参数空间变异性的4种典型工程效应：(1) 围岩结构性低强度荷载占优效应;(2) 围岩结构空间相关各向异性效应;(3) 功能函数敏感性差异及非线性效应;(4) 功能函数转变分布类型效应。研究成果为拓展基于空间变异性的高速铁路隧道工程稳健性设计奠定了一定的基础。     

北京地铁运营隧道病害状态分析

基于北京地铁隧道病害检测结果,分析结构形式、配筋和运营时间对隧道病害状态的影响。研究结果表明,管片接缝变形是盾构隧道病害的根源,并由此引发了盾构断面的椭圆化变形、管片的压溃与错台以及盾构隧道的渗漏水。衬砌开裂是矿山法隧道的主要病害,裂缝宽度与深度受运营时间影响大且具有离散性强、随机性大的特点,配筋对隧道结构安全有积极影响。渗漏水受降水的影响较大,多出现于隧道衬砌结构的缝隙,如盾构隧道的接缝、螺栓孔或矿山法隧道的变形缝、施工缝和衬砌裂缝等。衬砌空洞多位于拱顶,形状接近于长条形、正方形和椭圆形,且多伴随着邻近衬砌的开裂。混凝土碳化深度与运营时间成正比,碳化深度和速率在隧道道床位置最大、边墙次之、拱顶最小。裂缝是整体式道床的常见病害,道床在剥离的同时还伴随沿其纵向的扭转。     

盾构隧道近距离侧穿高层建筑的影响研究

 以北京地铁盾构区间隧道近距离侧穿高层建筑为背景,采用有限元计算和现场监测相结合的方法,对新建隧道施工所引起的邻近高层建筑物的结构沉降、基础倾斜进行深入研究,分析盾构到达建筑物之前、侧穿过程及离开后3个阶段建筑物的沉降、倾斜变化规律。计算结果表明,模型的竖向位移等值线在建筑物附近有一定的突变现象,而在距离建筑物一定的距离范围外,位移等值线又逐渐过渡为平滑曲线。现场实测结果表明,在盾构到达建筑物之前的临近影响区域内,建筑物向远离隧道方向一侧倾斜;盾构侧穿过程中,建筑物向邻近隧道方向一侧发生一定程度的倾斜,直至后期稳定。盾构到达监测断面前10 m,测点的上浮量达到了最大;盾构离开监测断面约60 m后,各测点的沉降速率明显减小,并开始趋于稳定。从数值模拟计算结果与现场监测情况来看,两者所反映的规律是相一致的,为今后类似工程提供借鉴。