依托大瑞鐵路高黎貢山隧道全斷面隧道掘進機(tbm)段圓形模筑混凝土襯砌工程,開展了不同襯砌結構的模型試驗研究.采用臥式加載試驗裝置,對圓形模筑混凝土、單層管片和管片雙層三種襯砌類型進行試驗,得到三種襯砌管片的彎矩、軸力和位移.研究結果表明:在相同荷載條件下,模筑混凝土襯砌破壞時能承受更大的彎矩;在試件破壞前,單層管片襯砌和管片雙層襯砌在拱腳處軸力有突變,產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象;分塊對管片剛度有一定的削弱作用;等厚度的圓形模筑混凝土和管片雙層襯砌,前者剛度大,力學性態(tài)好.

根據(jù)相似理論,設計平面應變模型試驗系統(tǒng),研究地鐵隧道存在單個圓形溶洞時,在注漿壓力作用下巖溶地基漸進性破壞特點。試驗中采用圓柱形氣囊模擬注漿壓力。對逐級加載過程中土層壓力的變化規(guī)律進行研究,并對加載過程中土層的位移進行討論,繪制頂板破壞時的破裂面圖。最后,根據(jù)相似系數(shù)換算成原型值,得到導致地基失穩(wěn)破壞的極限荷載。

以深圳地鐵7號線筍崗-洪湖區(qū)間隧道重疊段為背景,采用室內(nèi)相似模型試驗,研究兩隧道相對位置變化時新建隧道對既有隧道受力及位移的影響.試驗結果表明凈距一定,兩隧道上下重疊時新建隧道開挖對既有隧道拱頂位移及拱頂、拱底附加內(nèi)力的影響最大,且對拱頂內(nèi)力的影響大于拱底;隨兩隧道角度的減小,既有隧道結構附加內(nèi)力最大值由拱頂向拱腰轉移.

為研究隧道不同開挖方法的施工力學過程,研制大比尺三維模型試驗系統(tǒng),該系統(tǒng)最大外部尺寸為5.2m×4.5m×2.7m(寬×高×厚),結構合理,可任意拆卸,組合拼裝,自動液壓控制系統(tǒng)具有壓力高、保壓時間長、可進行穩(wěn)步梯級加載等特點,能夠滿足各類地下工程的三維和平面地質(zhì)力學模型試驗的要求。在既有地質(zhì)力學相似材料的基礎上,通過大量的不同材料配比及其力學參數(shù)測試,獲得滿足v級軟弱圍巖的相似材料配比?；诖碎_展鐵路隧道施工過程的大比尺三維地質(zhì)力學模型試驗,真實模擬隧道在開挖和支護過程中不斷變化的力學過程。試驗結果表明,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,可廣泛應用于其他地下工程的地質(zhì)力學模型試驗研究,其研究方法技術及所得結果對類似工程研究具有一定的借鑒和指導意義。

文章以深圳地鐵7號線盾構小凈距隧道為依托,開展了凈距小于1倍洞徑小凈距隧道凈距影響模型試驗,分析了凈距變化時新建隧道對既有隧道的影響規(guī)律,可為盾構小凈距隧道施工提供一定參考。

通過對深圳地鐵暗挖施工的離心模型試驗研究,得到了隨時間變化的地表沉降槽變化規(guī)律曲線。表明在富水地層控制降水隧道開挖施工中,由于水平旋噴樁具有較好的地層加固和止水作用,可以有效地控制地表沉降。

以京滬高速濟南連接線港溝隧道穿越斷裂破碎帶區(qū)域為依托工程,研究了復雜地層超大斷面隧道施工情況下圍巖力學響應特征.研發(fā)了大型可拼裝式地質(zhì)力學模型試驗系統(tǒng),搭建了以靜態(tài)數(shù)據(jù)采集為基礎的應力-應變場監(jiān)測系統(tǒng)和以光柵測距為基礎的位移場監(jiān)測系統(tǒng),開展了復雜地層超大斷面隧道施工過程力學模型試驗研究.通過對試驗開挖過程中位移變形和圍巖應力變化的實時監(jiān)測,揭示了超大斷面隧道穿越斷裂破碎帶施工過程的力學演化規(guī)律.監(jiān)測數(shù)據(jù)表明:位移變形大致可分為“緩慢增加—急劇增大—穩(wěn)定狀態(tài)”3個過程,水平收斂位移要早于拱頂沉降進入急劇增大階段;應力變化也可分為“應力積聚—應力釋放—穩(wěn)定狀態(tài)”3個階段.形成的試驗方法技術以及結論對類似工程研究具有重要的指導和借鑒意義.

為研究平行盾構隧道施工對不同位置樁基的影響,建立了盾構穿越既有樁基的有限元三維數(shù)值模型。通過不同樁位和樁長的方案對比,模擬得到不同樁位和樁長的樁基在盾構施工穿越過程中所產(chǎn)生的變形和受力特點。

文章以合肥地區(qū)典型黏土和砂土為試驗材料進行室內(nèi)模型試驗,探究在盾構開挖條件下,地下管線在黏土和砂土不同地層中受力和變形的規(guī)律。研究結果表明,由于管-土相互作用程度和相對剛度不同,導致盾構開挖管線在砂土中變形曲線呈沉降槽型,在黏土中呈小雙峰型；管線在砂土中最大沉降值大于黏土,而黏土中管線底部最大拉應力大于砂土；相鄰管線部位變形具有上拱和下拉效應,且上拱和下拉效應對相鄰管線部位的影響范圍和程度不同；管線的最大變形量與地層損失量、沉降槽寬度有線性關系。

以廣州地鐵站前停車線為工程背景,通過室內(nèi)大比例相似模型試驗,結合數(shù)值模擬計算,研究大斷面淺埋地鐵在上下臺階法不同開挖步驟中產(chǎn)生的洞周位移、地表和地層的位移響應。結果表明:通過相應的輔助工法和合理的施工工序,臺階法能有效控制上臺階開挖引起的洞周位移和地表沉降,從而控制整個隧道開挖對周邊環(huán)境的影響,保證隧道快速、安全施工。

依托某地鐵隧道工程,開展相似模型試驗,分析了鉆爆法地鐵隧道開挖對地表及建筑物的影響。

混凝土隧道不同,所襯砌的結構承載力也不盡相同,這也就需要不同的材料作為支持.文章中針對不同混凝土隧道的二次襯砌,進行了模型試驗,以此希望能夠為有關工作者提供參考.

應變軟化模擬與圓形隧道襯砌分析——在巖土工程中，有許多類巖體呈現(xiàn)應變軟化特性。在應變軟化過程中，如果多個材料強度參數(shù)分析發(fā)生變化，就很難給出軟化問題的解析解。已有的文獻研究表明，在經(jīng)典的彈塑性理論框架下，模擬巖土介質(zhì)的應變軟化過程依然值得深入...

在城市地鐵工程中,經(jīng)常出現(xiàn)新建隧道施工近接既有隧道的情況,包括隧道水平、豎直和傾斜平行以及上下正交和斜交等,新隧道的掘進不可避免地對既有隧道產(chǎn)生影響。本文針對盾構法新建正交下穿隧道,以廣州地鐵3號線大塘-瀝滘區(qū)間盾構隧道為背景,采用室內(nèi)相似模型試驗和三維有限元數(shù)值計算相結合的手段,引入橫向和縱向等效剛度折減系數(shù),對盾構隧道正交下穿施工所引起的既有隧道縱向變位、縱向附加軸力和彎矩、橫向變形、橫向附加軸力和彎矩進行深入研究,得到圍巖條件、隧道凈距、頂推力等因素作用下盾構隧道正交下穿施工所引起的既有隧道的變形和附加內(nèi)力分布變化規(guī)律。

通過室內(nèi)模型試驗,研究了上海地區(qū)典型地質(zhì)條件下高層建筑群工程環(huán)境效應對地面沉降的影響,探討了在高層建筑群工程環(huán)境效應作用下不同土層的變形特點、相鄰建筑物之間的相互影響狀況、高層建筑群對中心及周邊區(qū)域地面沉降的影響以及沉降影響范圍、土層中應力(包括土壓力、孔隙水壓力)的變化規(guī)律等.試驗研究結果表明:上海軟土層是地面沉降的主要組成部分;高層建筑群工程環(huán)境效應造成的城區(qū)地面沉降的特點是距建筑物1倍基礎寬度范圍內(nèi)的地面沉降大于建筑本身的沉降,尤以相鄰建筑之間中心區(qū)域地表的沉降量最大;密集高層建筑群之間地表變形存在明顯的沉降疊加效應,并使沉降量超過容許值,從而帶來不穩(wěn)定因素.

通過新寶塔山隧道施工過程對既有寶塔山隧道的影響進行了數(shù)值模擬,并實測了新隧道開挖過程中既有隧道襯砌結構的變形和襯砌混凝土的應變變化情況。數(shù)值模擬結果和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明,既有隧道襯砌結構的變形和襯砌混凝土的應變變化較小,新隧道施工對既有隧道影響不明顯,對后續(xù)工程施工有指導意義。

采用相似材料模型試驗方法,對軟巖隧道在以豎直地應力為主和水平地應力為主兩種情況下圍巖壓力分布規(guī)律進行了研究.研究結果表明,隧道圍巖應力升高區(qū)在隧道周圍1倍洞徑之內(nèi),應力集中系數(shù)約為1.2~1.5.因圍巖應力重分布而出現(xiàn)塑性區(qū),高應力向深部轉移.隧道施作襯砌后,隨著洞周圍巖應力進一步釋放,塑性區(qū)繼續(xù)擴張,應力升高區(qū)也進一步向圍巖深部發(fā)展,洞周的應力集中現(xiàn)象有所減小.隧道邊墻中部、拱肩、拱頂是比較關鍵的部位,應加強支護.

以洪酉路6號棚洞為研究對象,建立模型進行試驗。通過模擬不同邊坡坡率和不同回填體材料的相互組合情況來監(jiān)測棚洞結構的內(nèi)力變化及其對邊坡的支撐作用,用量測儀器監(jiān)控棚洞結構主要受力部位的變化。模擬分析公路隧道中棚洞結構、邊坡圍巖和回填體3者之間的影響關系,從而指出在由棚洞結構、邊坡圍巖和回填體組成的系統(tǒng)中,并非所有坡率相同和回填材料相同的情況下,棚洞結構受力巖質(zhì)邊坡都優(yōu)于土質(zhì)邊坡;還指出了棚洞施工回填體材料和邊坡坡率變化組合的優(yōu)化方案,對出現(xiàn)高邊坡時的棚洞設計和施工具有很好的參考價值和指導意義。

受隧道建設過程中施工條件等因素的影響,襯砌背后與圍巖之間常有空洞存在,而使襯砌受到不均勻的荷載作用,同時因空洞部位不能產(chǎn)生被動抗力約束襯砌的變形,結構極易產(chǎn)生病害而使隧道盡早的進入到維修管理階段。文章以重慶市在建的筆架山隧道為現(xiàn)場原型,室內(nèi)采用幾何比為1∶25的大比例模型試驗,全面研究結構在同級圍巖中相同缺陷形式下,采用相同加載方式至結構產(chǎn)生病害后進行不同補強方式的破壞性試驗。通過對回填壓注的效果進行對比性分析得出:對于存在空洞的病害隧道,回填壓注應作為首選補強形式。

文章以洛湛線北崗隧道為背景，開展針對富水軟巖隧道的室內(nèi)模型試驗，對開挖支護后圍巖的變形及應力的變化規(guī)律進行研究。結果表明：富水軟巖隧道自身穩(wěn)定性差，施工中必須設計足夠強的支護結構，才能保持洞室的穩(wěn)定性。支護結構對洞室圍巖近處變形及應力的影響比遠處顯著；且支護結構越強，能顯著減小洞室周邊圍巖變形量及應力的變化量。

隨著地下空間開發(fā)需求的持續(xù)高漲,盾構工法已越來越成為一種主要的施工方法。但是由于各地區(qū)土層特性的差異,反映在盾構機工作參數(shù)的變化上也不盡相同,所以,很有必要開展盾構機工作參數(shù)針對特定地層的適應性研究。為此,以上海地區(qū)的粉砂地層為參照原型,將相似理論和模型試驗的方法成功地應用于盾構模型試驗方案的設計;在此基礎上,進行了不同地層條件下,盾構機不同工作參數(shù)組合的掘削試驗,并通過對試驗結果的分析,得出了一些有益的結論,從而能更好地為盾構適應土層性質(zhì)服務。

研究目的:樁側負摩阻力對樁產(chǎn)生下拽力,導致基樁沉降增大,豎向抗壓承載安全等級降低,甚至造成樁體破壞。為分析不同樁端下臥層(黃土和粗砂)對基樁沉降和負摩阻力的影響,本文通過室內(nèi)模型試驗,對比研究兩種下臥層情況下樁體、樁周土變形及樁身軸力分布的差異,明確基樁中性點位置的變化規(guī)律并給出建議值。研究結論:(1)下臥層對樁周土沉降的影響較小,但對樁身沉降的影響較大,相同堆載等級下粗砂下臥層的中性點位置明顯低于黃土下臥層;(2)兩種下臥層的樁身軸力都隨堆載等級的增大而增大,但粗砂下臥層的下拉荷載和樁端反力明顯大于黃土下臥層;(3)兩種下臥層情況下,依據(jù)樁土相對位移和樁身峰值軸力確定的中性點位置基本一致;(4)在實際工程中應根據(jù)樁端下臥層的地質(zhì)情況,采取適當措施,盡量減小基樁負摩阻力,充分發(fā)揮基樁的承載性能;(5)建議黃土下臥層中性點位置取0.51l~0.6l,粗砂下臥層可取0.6l~0.8l;(6)該研究成果可為類似工程堆載條件下樁基中性點的確定及設計提供一定的參考。