非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解

在非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道弹性解基础上,先利用对应性原理求解应力释放率λ为常数时隧道的黏弹性解。然后考虑到施工过程中应力逐步释放,隧道内壁(r=R0)处边界条件随开挖面和研究断面之间距离x变化,距离x取决于掘进速度v和时间t,从而边界条件可以表示为时间t的函数。采用斯蒂尔杰斯积分法将常应力释放率时黏弹性解中的λFi(t)(i=1～11)转换为Fi(t)对应力释放率导数dλ(t)的积分形式,可得非静水压力场中考虑应力释放的圆形隧道黏弹性解。该解在侧压系数k0=1时,可转化为静水压力场中考虑应力释放的黏弹性解;在λ=1时,可以转化为非静水压力场中不考虑应力释放的黏弹性解,所以后2种解均为非静水压力场中考虑引起释放圆形隧道黏弹性解的特例。考虑非静水压力场,求解边界条件能较好地反应工程实际中原岩应力分布;考虑应力释放能够反应隧道掘进过程中围岩应力及变形分布情况。故所提出的黏弹性解能够为隧道设计、施工阶段及长期变形及稳定性预测提供理论依据。     

3维任意域内点集的Delaunay四面体化研究

Delaunay空球准则广泛应用于3维四面体剖分算法,但标准的Delaunay四面体化只适用于点集的凸包区域,且要求不存在多点共球。为了将Delaunay四面体化更广泛地应用于网络剖分,通过引入局部优化三角形面代替Deluany严格的空球准则,提出了3维任意域内点集Deluanay四面体化(DTETAD)的概念,并首先通过若干关键定理的证明,研究了一个四面体划分是DETEAD的充要条件,然后建立了DTETAD的空球准则。该研究成果为拓展Delaunay算法在更广泛范围的应用提供了理论依据。     

大口径急曲线钢筋混凝土顶管管节接缝张开量分析

大口径急曲线顶管工法在我国首次使用，在国际上也很少见。本文介绍管节接缝张开量的监测方法，并利用梁-接头不连续模型对其进行模拟分析。实践证明，该模型能比较真实地模拟顶管施工中管节接缝张开情况。     

阻燃聚合物改性水泥基复合板材的防火性能

通过热重分析、差示扫描量热分析和傅里叶变换红外光谱分析,表征了阻燃聚合物的发泡过程,并对其产物进行了细观层面的定性和定量分析;通过单面明火高温试验,从宏观层面揭示了应用不同形状的阻燃聚合物改性水泥基复合板材的防火隔热效果.结果表明:阻燃聚合物在高温下存在3个明显的失重过程,且发泡产物具有蜂窝状的炭化结构;在明火条件下,不同形状的阻燃聚合物通过熔融、聚合和发泡等过程,能够延长水泥基复合板材的"温升平台",在一定程度上降低热量以热传导方式向结构内部传递的速率,且发泡产物能够溢出并覆盖结构受火面,充分发挥了隧道衬砌结构自身的防火能力.     

高温后上海软黏土的物理性能试验研究

土的温度效应是岩土工程领域的热点问题,但对于100℃以上高温环境下土的物理性能的研究并不多。详细介绍了自行研制的高温加热试验装置,并利用该设备测定了上海软黏土样在105℃,120℃,150℃和200℃等高温加热2.5h和4.0 h后的体积变化、干密度和饱和度的变化,测定了105℃,150℃和200℃下恒温4.0 h土的导热情况。试验结果表明土样的体积和饱和度均随温度增加而减小,土样的干密度随温度的增加而增加,且随加热时间增加变化趋缓;湿土和干土的导热系数均随温度升高而增大,且干土的导热系数小于湿土的导热系数。说明软黏性土在100℃以上高温环境作用下会出现塑性变形和加热硬化现象,高温对土的导热系数影响显著。     

隧道衬砌结构火灾安全及高温力学行为研究

国内外大量的火灾案例表明,隧道内一旦发生火灾,除了会对隧道内的人员、设备造成损害外,也会对衬砌结构产生不同程度的损伤,进而影响衬砌结构的力学性能,严重降低衬砌结构的安全性。借助缩尺及足尺火灾试验、理论分析等手段,对衬砌结构防火涉及到的火灾场景、衬砌结构高温力学行为及安全性评估方法开展了研究,系统得到了衬砌结构管片、接头及衬砌环在火灾高温时(高温后)的力学行为,并建立了能全面反映温度随时间、空间变化的火灾场景及其设计方法与衬砌结构火灾安全性的模糊综合评估方法。     

埋深对软弱隧道围岩破坏影响机制试验研究

通过室内模型试验,研究公路隧道IV,V级围岩在不同埋深条件下全断面开挖时的围岩破坏情况,实现自重应力场作用下毛洞状态时隧道围岩破坏过程的试验模拟,得到拱形塌方和塌穿型塌方2种围岩破坏模式。试验结果表明:隧道围岩的破坏从拱顶开始,并逐渐向上发展;埋深越小,隧道越易发生塌穿型塌方,而当埋深小于某一值时,因隧道开挖后围岩应力未超过围岩强度,隧道反而能保持稳定状态;对塌穿型塌方,隧道埋深越大,开挖后围岩维持稳定时间越短,塌方程度越严重,塌方向地表发展得越快;对同一类型的塌方,隧道埋深越大,塌方后隧道周边应力变化幅度越大。     

隧道智能施工研究的可视化分析与展望

随着信息化、人工智能等概念的提出,隧道智能施工的相关研究也逐渐成为一个热点话题,为总结我国隧道智能施工的阶段成果、明确未来的发展方向,利用文献计量分析的手段进行相关文献的可视化分析,并通过已有的研究,梳理智能施工的发展脉络和关键问题。首先,基于CiteSpace软件和中国知网的文献分析功能,对我国隧道智能施工领域的文献进行可视化分析,依据年发文量、关键词时间线图谱、关键词共现图谱及来源机构共现图谱,阐述我国隧道智能施工领域的研究现状。其次,通过阅读文献、调研、专家访谈等手段,梳理智能施工的研究框架,对智能施工的研究重点：施工设备机械化、施工数据的获取与处理、搭建信息集成平台,做进一步论述。在施工设备、数据获取与处理、信息管理等方面,我国已有一定成功的实践,但随着信息化和智能化技术的不断发展,智能施工也被赋予了更高的期待,我国的隧道施工距离实现全过程的智能施工还有较大发展空间。     

大型基坑工程数字化施工仿真方法研究与应用

基于地理信息系统(GIS)的三维动态可视化仿真技术(3DVS),提出了实现基坑工程施工系统三维可视化数字模型的构造与施工过程动态仿真的方法,并实现了大型基坑工程的图形辅助建模与全过程动态可视化施工仿真.基于前期研究成果--三维数字地层,探讨了大型基坑工程三维可视化数字模型的构造方法与相应数据库标准的建立,依据关系型数据库建立了基坑全逆作法施工过程动态仿真途径.图形辅助建模采用层次化和模块化建模思想,通过组合图形元素建立模型,有效降低了建模的复杂性.全过程动态仿真采用离散事件系统仿真思想,调用关系型数据库,实现施工过程的模型块组合,对整个施工动态过程进行动态仿真.最后结合上海世博会重要配套项目500kV世博变电站基坑工程,开发了一个能科学、直观、逼真地表现大型基坑工程施工的三维可视化仿真系统.     

隧道层状围岩体变形分析新方法研究

传统离散单元计算方法(包括UDEC和DDA法)适合于求解岩土工程中有较多地质界面的问题,分析层状围岩体或大块体时仍需要离散化为若干小块体,为此增加许多不必要的人工界面,而有限元法等连续性方法并不适合表达有较多非连续面的问题.为此以DDA法为基础,建立无网格法高阶插值的DDA块体模型,原理上即利用无网格插值或近似方法如移动最小二乘法等,以获得离散大块体的复杂位移变形场,遵循原DDA法建立块体系统刚度矩阵、进行动力迭代分析的基本原理,实现无网格法与DDA法内部耦合分析.新方法模型针对层状围岩体,在建模分析上方便直接,数值算例表明对隧道层状围岩体分析结果是合理有效的.