地铁风井横通道地层注浆加固范围优化分析

以西安地铁9号线香—纺区间先盾构隧道后矿山法横通道风井施工为例，为工程控制地表沉降和侧向变形提出合理的加固范围。通过数值分析方法，建立二维有限元模型研究地下横通道注浆加固范围对具体工程地表沉降和侧向变形的影响。结果表明:随着加固范围的增加，地表变形和侧向变形均得到明显的限制。加固范围超过2ｍ后，随着加固范围的持续增大，虽然可以继续减少地面沉降，但加固效果逐渐减弱；但对于通道侧向变形，加固2ｍ，并没有起到关键作用，随着加固范围的增加，侧向变形的减小非常显著；结合具体工程实际，最终确定工程暗挖通道加固范围为3ｍ。     

地表沉降预测的地层主要影响角算法探讨

在利用随机介质理论预测城市隧道施工引起的地表沉降时,对于地层主要影响角的取值存在较大的争议.地层主要影响角与地层条件有关,其取值大小直接影响着地表沉降槽的形态,在总结前人算法的基础上,提出了一种主要应用于硬粘性土层中的地层主要影响角计算公式,该公式能较好地反映粘土地层隧道施工引起的地面沉降特性,具有一定的工程参考意义.     

某富水断层对隧道稳定性及涌水影响敏感性分析

以武九高楼山公路隧道突涌水灾害为研究背景,针对其以断层破碎带为主控因素的隧道围岩稳定及突水问题展开调研和数值分析研究,以期为突涌水治理措施的制定提供参考。基于ＦＬＡＣ３Ｄ有限差分法及流固耦合分析原理,研究了隧道埋深Ｈ、地下水位高度ｈ、围岩级别Ｓ、侧压力系数Ｋ０、断层宽度Ｗ、断层与隧道相对间距ｄ／Ｄ、断层与水平面夹角θ等７个因素对隧道围岩稳定性及涌水量的影响规律,并基于公路隧道规范中建议的隧道相对收敛变形及涌水量等级,对围岩稳定性及涌水等级进行评价。结果表明:围岩级别Ｓ对隧道变形、塑性区、涌水量影响最大,其次为侧压力系数Ｋ０,再次为断层与隧道相对间距ｄ／Ｄ和断层宽度Ｗ;不敏感的影响因素为:隧道埋深Ｈ、地下水位高度ｈ及断层与水平面夹角θ。地层条件及断层因素是隧道突涌水的主控因素,治理措施中应优先考虑地层的加固和限量排放双重措施。     

灰岩隧洞围岩结构面空间位置及填充物FDTD正演

地质雷达(GPR)法是以电磁波在岩土体介质中的反射和衰减,通过电磁波回波信号反映灰岩隧洞中岩体结构面空间位置及其填充物。建立单条裂隙、双条裂隙和交叉裂隙及其空间位置的二维地电模型,设置结构面中的填充物为空气、泥土、水;以FDTD法正演模拟并对比分析其图像特征。结论如下:填充物对结构面的判据具有较大影响,水对电磁波的强烈吸收作用导致图像成像特征复杂,多次反射波规律性较强;结构性的探测取决于介质介电常数的差异,且近掌子面的结构面对电磁波的反射和吸收形成多次波干扰深部结构面的成像。FDTD正演结果对地质预报的判断提供科学依据和指导作用。     

一种浅埋松散围岩稳定性离散化有限元分析方法探讨

 以鲁地拉水电站导流洞进出口段松散围岩稳定分析为背景,提出拟塌落拱有限元法及拟塌落拱离散化有限元法分别来模拟这一塌落机制,试图将松散介质这一塌落荷载特性与有限元法中能考虑支护结构与围岩相互作用的特点结合起来,更接近实际状态。研究结果表明：提出来的拟塌落拱离散化有限元法能够较好地模拟低地应力区浅埋松散介质地下洞室开挖的塌落机制,比较符合工程实际,对工程设计与分析有重要意义。     

几类传统改性土的工程特性综合评价及在土遗址修复中的应用

修复技术是目前土遗址保护领域较为关注的热点问题。基于室内试验、模型试验和层次分析法理论，开展传统改性土的工程特性及在土遗址修复中的适宜性研究。结果表明：(1)在素土中添加一定比例的糯米基、胶凝材料或纤维材料，得到的改性土工程特性均有不同程度的改善，其中，抗剪强度提高为素土的1.3～3.5倍，抗渗性提高为素土的3～1 650倍，耐久性提高为素土的1.3～12.5倍；(2)提出基于安全性、耐久性、抗渗性、吸放湿特性、经济性、施工难易性6类指标，来综合评估改性土在土遗址修复中的适宜性，认为糯米灰浆类改性土在土遗址的修复中适宜性较好，石灰、植物纤维等材料改性土的适宜性稍差，水泥改性土不宜在土遗址修复中采用。     

TDR测量黄土含水率的影响因素分析及其评价

时域反射法(TDR)已被岩土工程领域广泛用于测量土壤体积含水率。采用延安新区和吴起县2种黄土试样分别对TDR水分测试进行试验率定,分析了TDR水分测试过程中的测试误差,探讨了黄土的干密度及塑性指数等因素对TDR水分测试率定的影响。结果表明:TDR水分传感器未进行试验率定时,测试结果误差较大;当黄土试样在质量含水率一定时,TDR水分传感器测得的体积含水率与干密度之间均呈线性增长关系;对于塑性指数I_p<10的延安新区黄土,TDR水分传感器测得的体积含水率θ_v均大于烘干法测得的体积含水率θ_w,TDR测试结果均在等值线θ_w=θ_v下方;对于塑性指数介于10~17之间的吴起县黄土,当质量含水率w<12%时,θ_v >θ_w,TDR测试结果在等值线θ_w=θ_v下方,当w>12%时,θ_v <θ_w,TDR测试结果在等值线θ_w=θ_v上方。通过比较分析2个地区θ_w与θ_v的关系,建立了TDR水分测试结果的修正公式。研究成果为TDR水分传感器测定黄土含水率这一测试技术在陕北黄土地区的岩土工程应用提供了参考。     

单轴循环荷载作用下砂岩变形特性与能量特征

为了研究单轴循环荷载下砂岩的变形与能量特性,利用WDT-1500多功能材料试验机,对砂岩进行不同应力振幅条件下循环加载试验,研究了循环加载过程变形3阶段的变形特性、循环软化与循环硬化及能耗特征,并且建立了耗散能随循环次数变化的演化方程。研究结果表明：① 循环荷载上限高于或者低于砂岩屈服应力时,在循环加载过程中的初始阶段和等速阶段砂岩的环向和轴向变形表现出不同的变形特性;② 单轴压缩条件下的屈服应力是砂岩在循环加载过程中循环硬化和软化特性出现变化的分界点;③ 在循环加载过程中的不同阶段能量耗散特征及其演化规律是不同的,其演化曲线呈现U形或者L形;④ 提出基于Lazan材料阻尼理论的耗散能演化方程,试验数据与计算结果对比显示该方程能够较好地反映砂岩循环加载过程中的能量耗散特征。     

土工布加筋土的三轴蠕变试验研究

 基于自行研发的大尺寸三轴蠕变试验仪,开展不同围压、加筋层数的素土和加筋土的三轴蠕变试验,得到不同偏应力、不同加筋层数下土体的蠕变特性和加筋对土体加固的机制,提出一种可以描述加筋土“应力–应变–时间”关系的PH经验模型,得到所获取的模型参数与加筋层数和偏应力的关系;并基于Burgers元件模型,建议一种加固效果系数来评价加筋前后对土体刚度的影响程度,结果表明：随着加筋层数的增加,其加筋效果呈线性增加,与高填方工程中以增加压实度的方法来减小工后变形相比,在填料中增加筋材具有更佳效果。     

黄土隧道设计与施工中的几个问题

通过总结分析黄土地层的饱和、固结、湿陷、可灌性与降排水性等对黄土隧道稳定性的影响,提出了黄土隧道工程中应注意的问题;对黄土隧道衬砌结构设计中需要考虑的侧压力系数、变形模量取值问题,围岩压力计算及围岩与衬砌结构相互作用等问题进行深入剖析,并提出了设计中应注意的问题;对于浅埋黄土隧道,建议采取“拟塌落拱有限元方法”进行分析;以某饱和黄土隧道工程为依托进行了几种常用施工方案的数值对比分析,表明NATM施工、掏槽施工或压桩施工均难以满足成洞条件,且先行降、排水措施和初期喷浆支护难度较大,应采取超前管棚注浆等新工艺才能满足饱和黄土隧洞的成洞要求;针对黄土地层盾构隧道施工,建议采用控制“地层刚度”和修正“盾构工艺参数”的方法来控制地表隆沉。