基于二次受力的隧道套拱加固损伤衬砌模型试验

松动荷载引起损伤衬砌失稳是不良地层隧道运营期间关键的科学问题.针对此问题,研制了双车道公路隧道带缝衬砌套拱加固模型试验加载装置,可对衬砌结构任意位置施加松动荷载,在损伤衬砌受力同时进行套拱加固,解决了衬砌加固二次受力的“瓶颈”问题;开展1∶10模型试验,研究了松动荷载作用下损伤衬砌套拱加固补强效果,对比变形特性、力学响应及破坏模式.结果表明:衬砌结构刚度随荷载增加而退化,套拱加固有效修复受损衬砌,整体结构刚度明显增大,损伤严重衬砌经套拱加固后承载力仍可提高1倍;原衬砌结构破坏位置为拱顶、拱肩和边墙;套拱加固带缝衬砌构件关键控制截面为拱顶和墙脚,拱顶易发生大偏心压弯破坏,建议加强拱顶纵向配筋,提高抗拉承载力;墙脚出现斜裂缝,属于压剪破坏,应增设墙脚箍筋,以提高抗剪承载力.     

侧向荷载作用下公路隧道衬砌损伤演化分析

为了研究侧向荷载作用下隧道衬砌的损伤演化机制,采用1∶10相似模型试验分析了隧道结构在侧向荷载下的受力变形特征、破坏形式和损伤过程,基于试验结果利用数值计算反演分析了衬砌结构刚度衰减规律。研究表明:侧向荷载下隧道受力变形过程分为4个阶段:弹性受力阶段、拱腰开裂阶段、保护层局部破碎剥离阶段、结构软化破坏阶段;结构破坏模式表现为拱肩位置的斜剪破坏,关键部位破坏顺序为“拱腰开裂—拱肩脆性剪坏—拱腰延性破坏”,破坏时形成三铰拱可变体系。衬砌结构刚度在拱腰开裂后快速衰减,结构丧失承载力时刚度衰减幅度为84%;考虑隧道安全性评价,以结构技术状况评定值为界,结构在无破损、轻微破损、中等破损、严重破损、危险状态下的刚度折减系数分别为0.95、0.57、0.33、0.21、0.16。     

双圆盾构管片结构计算中的一些问题探讨

梁-弹簧模型仅考虑环向接头的转动刚度,纵向分别用径向剪切和环向剪切刚度模拟;同时应用此模型分析了不同的通缝拼装方式,通缝与错缝拼装的区别,以及纵向螺栓、环向螺栓、地层抗力对错缝拼装下结构内力的影响,同时,探讨了水土分算时两种水压力加载方式、拱背土压力的影响以及不同纵向地层抗力对结构的影响.     

基于特征增强的盾构掘进参数显式预测分析

盾构法施工时掘进参数的选取是保证盾构机安全、高效掘进的关键。为了实现掘进参数的预测与揭示参数之间的关联性,提出一种掘进参数的显式分析方法。依托实际的盾构隧道掘进数据,首先通过构造掘进参数的二次项以及耦合项进行特征增强;其次通过五折交叉验证和逐步线性回归相结合的方式获得最优特征子集;最终通过最优特征建立掘进参数的显式预测模型。研究结果表明：结合特征增强和特征选择可成功地将模型中的20个特征缩减到5个之内;建立的掘进参数预测模型,能良好反映真实值的变化趋势,且刀盘转速、土仓压力、总推进力、推进速度、螺机转速相对误差在15%以内,刀盘扭矩相对误差约21%,各参数误差基本可满足工况需求;此模型可定量揭示特征参数对预测量的影响程度,如对总推进力影响最大的特征是刀盘扭矩与推进速度的耦合项,其权重为1257,而推进速度和土仓压力受到多个独立参数组成的耦合项的共同影响。     

层状地层粘弹性优化反分析与混合遗传算法

本文针对基坑开挖过程所表现出来的时间效应 ,采用Voigt粘弹性模型进行模拟 ,并结合具体的施工过程 ,进行粘弹性位移优化反分析。由于遗传算法具有早熟收敛 ,并且在进化后期有搜索能力较低等特点 ,把阻尼最小二乘法和遗传算法结合起来 ;并结合具体的工程实例 ,对遗传算法以及混合遗传算法进行了对比分析。结果发现 ,混合遗传算法在保证搜索精度的基础上加快了搜索速度。     

基于实测数据的隧道衬砌受力分析

以武广客运专线浏阳河隧道为工程背景,基于实测数据,对隧道的二衬围岩压力进行分析,并用实测二衬围岩压力与普氏理论以及深浅埋法计算所得值进行对比.利用实测围岩压力作用于衬砌上,计算出其结构内力,分析其受力特性.分析结果表明:普氏理论在浅埋时计算所得竖向围岩压力偏大,埋深大时计算值与深浅埋法接近;二衬所受水平压力远大于理论计算值,与竖向压力的比值大于1.浏阳河隧道二衬最不利位置一般位于仰拱或拱顶处.     

层状地层粘弹性优化反分析与优化方法对比分析

针对基坑开挖过程所表现出来的时间效应，采用Voigt粘弹性模型进行模拟，并结合具体的施工过程，进行粘弹性位移优化反分析。结合具体的工程实例，分析了阻尼最小二乘法、遗传算法以及混合遗传算法对粘弹性位移反分析的适应性，结果发现，阻尼最小二乘法对粘性参数优化不明显，而遗传算法则不同，可以对参数进行全面优化，而混合遗传算法集合了两者的优点，克服了阻尼最小二乘法的不足。     

软土地层管幕-箱涵顶进工具管网格自平衡设计理论研究

目前,国外在软土地区箱涵顶进施工中均对箱涵顶进工具管开挖面前的土体进行加固,以保证在箱涵高度范围内的土体能够自立稳定。为降低工程造价,上海市中环线虹许路—北虹路地下立交隧道工程是世界上首次在软土地区采用不加固软土方法进行管幕-箱涵顶进施工的工程,为维持开挖面土体平衡,工具管网格的合理设计是工程成败的关键。以此工程为背景,从力学原理出发,利用网格内土体在稳定的前提下摩擦力与土压力始终平衡——自平衡原理,建立平衡微分方程,推导出工具管内土压力、土-钢板接触面正应力、剪应力随工具管长度的分布及衰减规律——指数方程,由此方程可解出维持开挖面稳定所需的工具管网格临界长度,并建立网格的长、宽和高之间应满足的定量关系。影响网格长度的主要因素有网格前的土压力、土与网格壁的摩擦特性和土体性质等,分析表明,网格临界长度随土压力的增大而增大,随摩擦系数的增大而减小,为对数方程,所建立的公式可为工程设计提供理论依据。