挤压破碎带极高地应力隧道建造技术研究

兰渝铁路控制工程木寨岭隧道是极高地应力软岩大变形隧道,隧道主要穿越断层挤压破碎带,破碎带及其附近影响区域围岩极破碎、自稳性极差,且围岩呈极发育,受高地应力的影响,围岩极不稳定,挤压大变形明显,变形大、变形快、地质流变性强、极易发生坍塌。为解决木寨岭隧道挤压破碎带极高地应力软岩大变形施工难题,开展了应力释放、支护措施攻关等工作,主动控制高地应力软岩大变形问题,加强支护措施、优化结构轮廓、尽量保护围岩,最终采用"小导洞应力释放+3层初期支护+长锚索+单层二次衬砌、圆形断面结构"达到隧道贯通,有效控制了隧道大变形问题。     

长锚杆锚索在隧道岭脊变形中的应用研究

为了控制兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心段的大变形,以前期支护参数为基础,提出并应用了长锚杆和长锚索的支护参数增强措施。通过变形监测分析,明显降低了洞周位移变形速率,得出了长锚杆和长锚索对增强岩体整体性和承载力、减小围岩作用在初支结构上的荷载方面效果明显;长锚杆最大受力7m左右与隧道围岩松动范围范围较为契合,锚杆长度设计合理;严格施工工艺,提高了施工质量,充分发挥了长锚杆和长锚索的变形控制作用,也为今后类似隧道的施工提供了很好的参考。     

高地应力深埋隧道断裂破碎带大变形控制方法现场试验研究

针对新莲隧道大埋深、高地应力、大变形凸显的实际情况,开展单层支护、双层支护、刚性强支、超前导洞+扩挖方案下支护受力及变形控制方法现场试验研究。结果表明:①原设计方案1支护偏弱不足以抵抗围岩形变压力,平导支护应力超过设计应力值率达100%,正洞支护侵限严重,换拱率100%;②"让抗结合"的双层支护方案2,下台阶与仰拱同步施作,不利于下部围岩应力释放,仰拱隆起开裂,边墙换拱率84%;变更下台阶与仰拱分段施作后,仰拱应力缓慢释放,大变形得以控制;③采用"刚性强支"理念的方案3,增设了"H175型钢+大拱脚靴套+锁脚锚杆套管",提升了拱架整体刚度,最大收敛变形速率减小42.4%、月开挖进尺达90 m;④采取"超前导洞+扩挖"的方案4,实现了应力分阶段缓释,大变形得到有效控制,但纤维混凝土的应用及超前导洞支护的拆除增加了成本和工序。建议跨断裂破碎带段采用经济合理、工序简便、支护调整灵活的方案3进行施工,方案4可作为更大围岩变形的预备方案。同时拱顶预留变形量可近似按边墙预留变形量的1/2留设。     

基于大直径盾构隧道扩挖地铁车站结构安全分析

北京地铁14号线将台站主体结构基于大直径盾构隧道扩挖形成,设计提出的扩挖方案为CRD法。在充分考虑扩挖车站部位地质条件及环境条件的基础上,分析了设计方案的弊端,提出采用洞桩法(PBA工法)作为扩挖大盾构隧道建造地铁车站施工方案,为有效控制地面沉降及扩挖施工对周围环境的影响,取消地面施工降水方案,扩挖前洞内采用超前深孔注浆堵水。并以将台站作为工程背景,采用有限元数值模拟方法,针对车站扩挖施工的优化方案,研究了关键施工阶段的结构体系受力转换规律。计算结果表明：在扩挖施工中,结构受力转换频繁,封顶块管片两侧的小管片拆除后,中洞拱部的初期支护压应力数值急剧增大,且超出了初期支护强度允许值,根据计算结果对中洞的初期支护参数和开挖方案进行了调整。从侧导洞开挖到中洞开挖支护期间,管片最大主应力为压应力,且未超出管片结构强度允许值,在封顶块两侧的管片拆除后,尽管管片结构的最大主应力由压应力变为拉应力,但由于拱部已经完成开挖支护,两侧管片的应力状态并不制约结构的整体稳定性;中隔墙最大主应力也出现在封顶块两侧的管片拆除后,但未超出中墙结构强度允许值。数值模拟结论和施工实践均表明基于本工程地质条件及环境条件所提出的车站扩挖施工优化方案能够保证车站结构安全。     

山子顶公路隧道软弱围岩施工方案优化研究

以山子顶软弱围岩公路隧道为依托,由于施工现场所采用的环形开挖留核心土法并不能保证隧道施工的顺利进行,故本研究基于ANSYS有限元方法,建立了系统锚杆+钢纤维喷射混凝土支护、长系统锚杆+加厚喷射混凝土支护、管棚+系统锚杆+喷射混凝土支护、扩挖支护+喷射混凝土支护共4种三维计算模型对施工方案进行对比分析优化。研究得出:扩挖支护是软弱围岩隧道一种相对优越的施工方案,且当扩挖支护厚度达到60 cm时初期支护的主压应力为16.4 MPa,主拉应力为0.486 03 MPa,满足其材料强度要求。为了进一步论证扩挖支护施工措施对初期支护结构受力特性影响的合理性、全面性及优越性并为上述结论提供理论支撑,本研究继续构建了扩挖支护厚度为0 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm、60 cm共6种三维计算模型,进而较系统的分析了扩挖支护与初期支护力学行为。本研究结果可为其它类似工程提供参考。     

软岩隧道的超前导洞施工位置优化数值分析

采用数值软件FLAC 3D建立了不同超前导洞位置工况的计算模型,计算了在不同布置形式下围岩位移、应力特征和支护结构受力响应。导洞的位置分别设置在正洞左右两侧、上下两侧以及正洞中央。对比分析了超前导洞位置对控制软岩隧道变形的有效性。结果表明超前导洞应力释放效果与导洞布设位置有关,当导洞位于正洞外侧时,若导洞与正洞距离较近会影响正洞的稳定性,需要对导洞与正洞之间的围岩进行加固。若导洞与正洞距离较远,应力释放效果不佳。因此,建议超前导洞设置在正洞中央。导洞设置在正洞断面中央对变形控制效果最佳,更利于围岩的应力释放。"边让边抗"的支护方法可以控制围岩塑性区的发展。     

梦笔山隧道软岩大变形施工控制技术

软岩隧道初期支护大变形控制一直是隧道设计及施工中常面临的重大技术难题,依托在建梦笔山隧道炭质千枚岩软岩大变形问题,总结了大变形表现特征,分析了炭质千枚岩的工程特性及隧道产生大变形的各类原因。针对问题提出了调整预留变形量、超前小导洞释放应力、机械铣挖和三台阶临时仰拱开挖方法、双层初期支护、“田”字形钢结构、长锚杆和护拱等一系列综合控制技术措施,有效地控制了围岩大变形,保证了隧道施工的安全、质量和进度要求,并为类似隧道工程设计与施工提供了参考。     

隧道各向异性软岩力学参数反演及蠕变研究

在高地应力条件下具有层理构造的横观各向同性软岩中开挖隧道后,软弱围岩会发生显著的流变变形,直接影响隧道围岩的稳定性及支护结构的长期服役性能。采用数值模型模拟木寨岭隧道大战沟斜井试验洞的开挖蠕变过程,建立并验证了隧道宏观变形特征值与围岩力学计算参数之间的BP神经网络。在此基础上根据6+90试验洞现场变形监测数据,反演得到了该处炭质板岩的塑性及蠕变力学参数。应用另两处监测断面的现场监测曲线验证了基于BP神经网络的反演方法及所得炭质板岩力学参数的可靠性。另外分析了横观各向同性炭质板岩的开挖蠕变力学变形性质,对高地应力条件下横观各向同性软弱围岩中隧洞开挖及支护结构的设计、施工具有重要的指导意义。     

富水砂层条件下盾构隧道扩挖联络线施工监测分析

郑州地铁2号线单线盾构隧道扩挖工程的地质条件为富水砂层,扩挖段上方建筑物密集,扩挖隧道内施工受力转换频繁且工序复杂,采用现场监测的方法对扩挖施工进行了分析,分析结果表明:(1)扩挖施工主要影响区域为扩挖隧道正上方,上导洞的开挖和临时支撑架设为施工控制的关键;(2)盾构隧道采用分步扩挖的方法可行,分步扩挖能够有效的控制施工沉降和提高施工安全。(3)在富水砂层条件下,采用大管棚和超前小导管注浆的预支护措施对富水砂层能够起到地层固结和加固的双重效果。     

木寨岭隧道大变形分级标准与支护时机研究

依托兰渝铁路木寨岭隧道工程,对建设过程中大量监控量测数据的统计分析,获得了木寨岭隧道最大水平收敛变形、沉降变形以及挤压大变形的分布规律。基于现场监控量测数据和现场施工过程调查,从有利于应力释放、支护变形可控及降低二衬挤压形变压力的角度,建立了炭质板岩隧道支护位移管理基准和挤压大变形分级标准,这些标准对于炭质板岩等挤压大变形地层中隧道的建设管理具有重要指导意义。最后,基于监控量测得到的初期支护收敛速率与大变形分级标准,开展了炭质板岩隧道二衬施作时机研究,结合工程经验类比,得到了大变形地层二衬施作时机的变形控制基准。这些基准在木寨岭隧道等其他隧道工程中得到了广泛的应用。     

广义预应力在建筑物加固改造中的应用

从结构受力构件的预应力加固、砌体结构的预应力抗震加固、预应力的卸荷加固等方面介绍了广义预应力技术在建筑物加固改造中的应用，对建筑物的加固改造设计、施工有着很强的指导意义。     

基于等效结构应力的钢框架焊接梁柱节点低周疲劳评估

在地震作用下钢框架梁柱焊接节点会发生低周疲劳现象,进而导致结构发生破坏。本文基于等效结构应力法提出一种高层钢框架梁柱焊接节点低周疲劳评估方法。首先,结合有限元多尺度模拟方法,建立包含翼缘及腹板焊缝细节的钢框架梁柱焊接节点多尺度模型。其次,利用不同单元尺寸多尺度模型,验证结构应力的网格不敏感特性,进而通过等效结构应力法评估钢框架梁柱焊接节点的疲劳寿命。结果表明,采用等效结构应力法可消除网格的敏感性,在往复荷载作用下,靠近工艺孔焊缝应力水平高于远离工艺孔焊缝,翼缘中心焊缝寿命最低,裂纹最先产生于翼缘焊缝中心处,评估方法为实际工程提供技术支持。     

弓形应变计在结构应力测试中的应用研究

对采用自制弓形应变计对结构工作应力测试的方法进行了试验研究,探讨了弓形应变计在结构应力测试中的可行性及在结构检测中的应用.     

谈焊接残余应力对结构的影响

综述了焊接残余应力产生的原因、影响因素及其对焊接结构承载力、疲劳强度、刚度、稳定性能和应力腐蚀开裂的影响。最后,对一些减少焊接残余应力的措施进行了探讨,以指导实践。     

复合路面荷载应力三维有限元分析结果

针对上连溪隧道的复合路面结构，运用通用有限元程序ANSYS模拟复合路面的结构建立复合路面的结构模型，对复合路面在标准轴载作用下的位移、应力的大小及其变化规律进行了研究，验证了上连溪隧道设计的合理性。     

In-situ stress identification of bridge concrete components using core-drilling method

Concrete components of existing bridges often have complex and time-dependent stresses due to external load and internal degradation. The reliable information of the stress state plays an important role in performance assessment, life cycle prediction and strengthening and maintenance strategy. Some key bridge components generally carry predominant uniaxial loads, such as girders, towers and pillars, which make it meaningful to focus on the uniaxial in-situ stresses. This article presents a non-destructive method to identify the uniaxial in-situ stresses in concrete components for existing bridges using core-drilling method based on influence functions (IFs). Axial and tangential IFs are defined and calibrated, followed by numerical identifications of different stress fields and experimental tests on concrete specimens. The influence of inhomogeneity and randomness of concrete in the identification tests are evaluated by comparisons of measured data from various strain gages and reduced by introduction of interpolation functions, synthetical IFs and optimisation solutions. The relationship between identification accuracy and damage cost is also investigated.     

浅谈转换层高度对框剪结构设计受力的影响

从带转换层的框架剪力墙结构受力特性出发,分析了刚度、转换层高度对带转换层框剪结构受力的影响,并总结了设计时需要注意的其他几个因素,从而进一步完善带转换层的框剪结构设计。     

深部岩体半正弦应力波扰动下的层裂试验研究

针对深部岩体在应力波扰动作用下所呈现出的层裂破坏现象,基于一维弹性波理论,首先阐明了一个简单的半正弦应力波在单个岩石杆件中的传播机理,并剖析其层裂破坏原理;依据净拉应力与动拉伸强度等特征因子,刻画并表征了其破坏过程.进而,采用SHPB设备开展了岩石杆件的层裂试验,发现层裂后岩石杆件其破坏断口较为齐整,并且与拉伸应力方向...     

申华金融大厦结构设计

本文对申华金融大厦结构设计作一简介，大厦位于上海外滩金融区，为银行办公用房。总建筑面积３５０２９ｍ＾２，地下三层地上２８层塔楼和六层裙房组成，塔楼最高点１０１．２ｍ。     

Experimental investigation of the influence on static and cyclic deformation of structural soft clay of stress level

This paper presents the experimental results performed to study the static and cyclic deformation behavior of undisturbed and remolded soft clays sampling from Xiaoshan. The consolidation tests indicated that the vertical strains of undisturbed soft clay could be divided into three stages with load increasing, however, the remolded clays were almost independent of stress level. The two cut-off points of these three stages are the preconsolidation stress and the structural yielding stress of the original clay, which could be determined by shear wave velocity measurement. The strains developed during cyclic tests of undisturbed and remolded soft clay, both having one turning point under different amplitude of cyclic stress. The strain developed slowly and stayed at a low level at the early stage, but developed quickly in a different way when the turning points were achieved and finally became great. The turning strains changed with different cyclic stress amplitudes, but they almost fell on a linear line whether undisturbed or remolded. Furthermore, the turning points of the remolded clay all fell on the same line of different confining stresses, including which of the undisturbed soft clay under confining pressure was larger than structural yielding stress. It was also found that the deformation characteristic of undisturbed and remolded Xiaoshan clay tend to be consistent when the structure of undisturbed soft clay is damaged. __________ Translated from Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(5): 937–944 [译自: 岩石力学与工程学报]