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近接运营地铁的城市地下工程施工安全韧性评估方法研究 被引量：1
1
作者 韩凯航 李岩松 +6 位作者 陈湘生 包小华 王树英 张成平 魏纲 张治国 赵千 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第10期2005-2015,共11页
为提出一种用于评估近接运营地铁的城市地下工程施工安全韧性的方法,首先,通过对近接施工的3个方面(新建地下工程、地层、既有地下结构)以及2个维度(技术和管理)的分析,建立一个较为完整的韧性指标体系;其次,结合层次分析法、熵权法和... 为提出一种用于评估近接运营地铁的城市地下工程施工安全韧性的方法,首先,通过对近接施工的3个方面(新建地下工程、地层、既有地下结构)以及2个维度(技术和管理)的分析,建立一个较为完整的韧性指标体系;其次,结合层次分析法、熵权法和博弈论,提出韧性指标体系的权重组合分析方法;同时,基于集对分析理论,提出研究体系复合性能Q的连续评估方法;最后,从“最大损伤”和“累计损伤”2个角度提出韧性R的综合评估计算公式,并将其应用于具体工程案例的分析。研究结果表明:1)新提出的韧性评估方法与传统的风险评估方法可以相互印证,且新的韧性评估方法考虑因素更为全面;2)提出的系统复合性能Q包含3个维度,即既有地下结构(Q_(A))、地层(Q_(B))、新建地下工程(Q_(C)),比传统的评估理论更全面;3)随着既有地下结构的动态指标限值越来越严格,系统复合性能Q的评估结果对应有所下降。 展开更多
关键词 城市地下工程 近接施工 韧性评估 集对分析法 案例分析
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地下结构渗漏水病害特征统计分析
2
作者 张连卫 韩玉珍 +1 位作者 华福才 李旭 《中国矿业》 北大核心 2025年第6期253-261,共9页
为探究隧道渗漏水病害分布特征及其与工法的关联性,本文基于某市地铁运营隧道实测数据,系统开展了结构性渗漏水病害的统计分析与对比研究,旨在揭示不同施工条件下隧道渗漏水分布规律的差异性,为隧道结构健康评估与维护决策提供依据。研... 为探究隧道渗漏水病害分布特征及其与工法的关联性,本文基于某市地铁运营隧道实测数据,系统开展了结构性渗漏水病害的统计分析与对比研究,旨在揭示不同施工条件下隧道渗漏水分布规律的差异性,为隧道结构健康评估与维护决策提供依据。研究采集了明挖法隧道、暗挖法隧道及盾构法隧道共计1万余处渗漏水样本,涵盖渗漏水类型、渗漏缝隙宽度及工法等多维度数据,通过频数统计,分析渗漏水类型构成特征、缝宽分布形态及其与工法的关联性。研究结果表明:①在病害类型方面,明挖法隧道与暗挖法隧道渗漏水病害类型构成相似,均以三缝渗漏(施工缝渗漏、变形缝渗漏及局部裂缝渗漏)为主,明挖法隧道与暗挖法隧道的三缝渗漏占比分别为94.60%、96.28%;盾构法隧道渗漏类型则呈现明显差异,盾构管片接缝渗漏与孔洞渗漏为主要类型,合计占比79.84%;②在缝宽分布方面,施工缝渗漏与裂缝渗漏宽度值主要分布在(0.2~1.5]mm区间,频次峰值出现在(0.4~0.7]mm段,该范围施工缝渗漏与裂缝渗漏占比分别为71.77%与76.44%;工法对缝宽分布无显著影响;③基于统计结果,以工法为父节点,渗漏水类型、渗漏水裂缝宽度等级和施工缝宽度等级为子节点,建立了简化的工法-渗漏水类型-渗漏水宽度等级的贝叶斯网络,可用于渗漏水病害的推理计算。研究证实不同施工工艺导致的衬砌结构特性差异是渗漏水病害类型与形态分异的重要原因。研究成果可为地铁隧道渗漏水防治提供工艺优化方向,指导病害防控重点布局,对病害风险分级和维护资源分配具有实用价值。 展开更多
关键词 地下结构 隧道 结构病害 渗漏水 统计特征
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不确定地层属性相关的地下工程鲁棒性
3
作者 郭璇 王梦恕 +2 位作者 张顶立 张晓新 祝瑛 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1-6,共6页
提出地下工程结构设计体系的鲁棒性概念,建立地下结构力学响应与鲁棒性的联系,明确土压对地下结构鲁棒性产生的控制性影响,以典型地下结构桩基础为样本,讨论主被动土压-地下结构位移-破坏机理-体系鲁棒性之间的联成关系。给出鲁棒-应力... 提出地下工程结构设计体系的鲁棒性概念,建立地下结构力学响应与鲁棒性的联系,明确土压对地下结构鲁棒性产生的控制性影响,以典型地下结构桩基础为样本,讨论主被动土压-地下结构位移-破坏机理-体系鲁棒性之间的联成关系。给出鲁棒-应力解析模型,对不确定地层属性相关的软硬互层(如特殊液化滑移)、交界面地层中地下结构的鲁棒响应进行针对性评价。结合地下工程典型桩基的破坏实例,分析其破坏机理及鲁棒应力响应模式,以给出特殊边界条件下的应力解。对比桩基破坏的监测调查实例发现:桩基础等典型地下结构的整体鲁棒性特征与地上结构的鞭梢效应不同,呈现与不确定地层属性密切相关的类线性整体折断+局部塌沉特点,初步验证评价解析方法的有效性及实用性,为不确定地层属性相关地下工程的鲁棒性及地下结构设计提供一种对比参考。 展开更多
关键词 不确定地层属性 地下工程结构设计体系 鲁棒性 破坏机理 相关性
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物理引擎技术在土木工程中的应用研究综述 被引量：1
4
作者 房倩 郑国力 +2 位作者 王军 尤麒兆 张子溢 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第11期1-11,共11页
随着土木工程仿真需求的不断提升,传统仿真工具在计算效率和实时交互等方面的能力逐渐无法满足工程要求。物理引擎凭借其强大的非线性、大变形、高效计算能力和灵活性,日益受到研究者关注,成为了土木工程新兴应用研究热点。首先,介绍物... 随着土木工程仿真需求的不断提升,传统仿真工具在计算效率和实时交互等方面的能力逐渐无法满足工程要求。物理引擎凭借其强大的非线性、大变形、高效计算能力和灵活性,日益受到研究者关注,成为了土木工程新兴应用研究热点。首先,介绍物理引擎技术概念及原理,系统梳理物理引擎技术在土木工程细分专业中的研究前沿和重点问题;其次,基于现有研究的局限性,提出制约物理引擎应用的计算效率和可靠性两大难题;然后,为了推动物理引擎技术的应用研究发展,提出从硬件、算法、策略角度提升计算效率,从模型改进、多场耦合、参数校准角度提升可靠性的物理引擎应用方法;最后,提出了物理引擎技术在未来土木工程中的重点研究方向和发展建议,对工程应用研究具有参考意义。 展开更多
关键词 土木工程 计算原理 实时计算 大变形 虚拟仿真 计算效率 参数标定
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城市地下大空间施工重大风险多因素耦合演变模型 被引量：7
5
作者 雷升祥 雷可 +3 位作者 王秀英 谭忠盛 黄明利 田圆圆 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第8期1331-1341,共11页
为解决大规模新型地下空间的施工风险防控问题,提出城市地下大空间定义,分析城市地下大空间施工风险的特征,并从系统的角度分析城市地下大空间施工风险的理念,将城市地下大空间施工风险系统分为工程结构子系统、环境子系统和组织管理子... 为解决大规模新型地下空间的施工风险防控问题,提出城市地下大空间定义,分析城市地下大空间施工风险的特征,并从系统的角度分析城市地下大空间施工风险的理念,将城市地下大空间施工风险系统分为工程结构子系统、环境子系统和组织管理子系统3部分。首先,在分析各子系统特点及子系统间关系的基础上,整合贝叶斯网络、模糊综合评价法、马尔科夫链和系统动力学,构建城市地下大空间施工重大风险多因素耦合演变模型;然后,在贝叶斯网络框架下提出风险因素耦合系数的概念,实现在定量描述风险因素耦合效应的同时简化贝叶斯网络的构建过程,并分别以马尔科夫链和系统动力学作为描述环境子系统和组织管理子系统演变行为的工具,实现对施工过程中风险演变趋势的预测;最后,运用多因素耦合演变模型对北京地铁17号线东大桥站进行施工风险分析。结果表明:1)城市地下大空间施工风险具有明显的阶段性特征,在开挖阶段达到最大;2)风险因素耦合效应对风险事件发生概率有显著影响,忽略风险因素的耦合效应会使风险分析结果出现较大偏差。 展开更多
关键词 城市地下大空间 施工重大风险 多因素耦合 风险演变 风险因素耦合系数 贝叶斯网络
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城市地下空间施工风险因素耦合效应研究 被引量：15
6
作者 李小雪 雷可 +1 位作者 谭忠盛 王秀英 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第S01期76-86,共11页
提出了风险因素耦合效应和风险因素耦合系数的定义,推导了耦合系数的计算方法,以广州南站为工程背景,对6组城市地下空间施工风险因素的耦合效应进行了研究,主要结论如下:(1)风险因素耦合效应指当多个风险因素同时存在时,由风险因素间的... 提出了风险因素耦合效应和风险因素耦合系数的定义,推导了耦合系数的计算方法,以广州南站为工程背景,对6组城市地下空间施工风险因素的耦合效应进行了研究,主要结论如下:(1)风险因素耦合效应指当多个风险因素同时存在时,由风险因素间的因果机制相关性导致的风险放大(或抑制)作用;(2)风险因素耦合效应与风险因素和风险事件间的条件概率密切相关,基于因果机制独立原理,可分离出耦合效应导致的条件概率增量,从而定义风险因素耦合系数;(3)风险因素耦合系数可通过响应面法结合贝叶斯网络进行计算;(4)城市地下空间施工风险因素耦合效应可分为"极强耦合"、"强耦合"、"中耦合"、"弱耦合"四级,相应的耦合系数取值范围建议为(0.5,1.0]、(0.25,0.5]、(0.1,0.25]和(0,0.1]。 展开更多
关键词 城市地下空间 施工风险 风险因素耦合 耦合系数
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铁路深基坑格构桁架支撑替代钢换撑模拟分析与工程实践
7
作者 李然 王圣涛 +3 位作者 申志军 邓能伟 李云仙 邓稀肥 《铁道建筑》 北大核心 2024年第11期17-22,共6页
依托京滨城际铁路天津机场1号隧道进口明挖深基坑工程,提出用新型格构桁架支撑替代传统钢换撑的优化方案,通过数值模拟对比分析两种方案(传统钢换撑、格构桁架支撑)施工力学响应差异,并在工程中验证了优化方案的安全性与合理性。结果表... 依托京滨城际铁路天津机场1号隧道进口明挖深基坑工程,提出用新型格构桁架支撑替代传统钢换撑的优化方案,通过数值模拟对比分析两种方案(传统钢换撑、格构桁架支撑)施工力学响应差异,并在工程中验证了优化方案的安全性与合理性。结果表明:与钢换撑相比,格构桁架支撑方案无需在侧墙预埋配件,可避免墙面修补及预压损伤导致的结构渗漏问题,同时更利于后期拆除;尽管格构桁架支撑强度及刚度弱于钢换撑,但桩墙侧移、地表沉降和内支撑受力变形并未超限,安全系数均大于2.0。通过工程实践,验证了格构桁架支撑的安全性,可在类似工程推广应用。 展开更多
关键词 深基坑 钢换撑 格构桁架 数值模拟 现场实测
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大盾构始发取消型钢反力架数值研究与工程实践
8
作者 李然 王圣涛 +2 位作者 邓能伟 申志军 李云仙 《土木工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期180-185,共6页
大盾构始发过程需要可靠的反力系统,传统型钢反力架存在拆卸难度大、安全风险高、施工工期长、成本投入多等难题。为使大盾构始发施工更加高效安全,提出一种钢炮撑反力系统取代型钢反力架的盾构始发施工方法,并通过理论计算、数值仿真... 大盾构始发过程需要可靠的反力系统,传统型钢反力架存在拆卸难度大、安全风险高、施工工期长、成本投入多等难题。为使大盾构始发施工更加高效安全,提出一种钢炮撑反力系统取代型钢反力架的盾构始发施工方法,并通过理论计算、数值仿真确定施工参数与布置形式,进而开展工程应用与现场监测,最终进行应用效果评价。结果表明:通过圆弧断面结构协同配合钢炮撑结构形成钢炮撑反力系统,可获得安全稳固的支撑结构,反力结构受力满足材料强度要求,能够代替传统型钢反力架施工;钢炮撑反力系统仅需吊装若干根短钢管撑,劳工数量及强度大大降低,拆装施工便捷,可以适用于不同直径的大盾构工程;在京滨铁路大盾构项目开展工程实践,反力系统及管片结构安全系数大于2.5,减少工期14天,实现扭亏为盈157.9万元。 展开更多
关键词 盾构隧道 反力架 钢炮撑 数值模拟 现场实测
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基于正交试验的能源地下连续墙换热性能影响因素分析
9
作者 郑文杰 蔡国庆 +3 位作者 米明昊 韩锋 王硕 李海龙 《北京交通大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期43-50,共8页
针对能源地下连续墙传热特性规律机理的研究不足问题,探讨不同因素对其传热效率的影响.首先,建立三维数值模型,将模拟数据与实测数据进行对比,对模型的准确性进行验证.然后,模拟系统运行90天的过程,采用单因素试验研究支管间距、进水温... 针对能源地下连续墙传热特性规律机理的研究不足问题,探讨不同因素对其传热效率的影响.首先,建立三维数值模型,将模拟数据与实测数据进行对比,对模型的准确性进行验证.然后,模拟系统运行90天的过程,采用单因素试验研究支管间距、进水温度、循环水流速、初始地温和土壤导热系数5个因素对能源地下连续墙热交换效率的影响.最后,利用正交试验,比较各因素对能源地下连续墙换热效率的影响程度.研究结果表明:增加支管间距、土壤导热系数,提高进水温度、循环水流速,降低初始地温均可以提高能源地下连续墙的换热率;增加支管间距和循环水流速在系统运行初期对换热率的提高效果优于系统运行后期,而增加土壤导热系数在系统运行后期更有利于提高换热效率;各因素对能源地下连续墙换热效率的影响程度分别为进水温度>初始地温>支管间距>土壤导热系数>循环水流速. 展开更多
关键词 岩土工程 能源地下连续墙 数值模拟 换热效率 正交试验
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梯田型黄土滑坡隐患非饱和土抗剪强度特性
10
作者 毛正君 王木楠 +2 位作者 张瑾鸽 赵煜鑫 仲佳鑫 《西安科技大学学报》 北大核心 2025年第2期328-339,共12页
为研究梯田型黄土滑坡隐患非饱和土抗剪强度特性,以宁夏回族自治区固原市彭阳县挂马沟梯田型黄土滑坡隐患为研究对象,在发生局部变形破坏区及未发生局部变形破坏梯田的对应部位取土样,通过常规直剪试验方法得到不同含水率下4种土样的剪... 为研究梯田型黄土滑坡隐患非饱和土抗剪强度特性,以宁夏回族自治区固原市彭阳县挂马沟梯田型黄土滑坡隐患为研究对象,在发生局部变形破坏区及未发生局部变形破坏梯田的对应部位取土样,通过常规直剪试验方法得到不同含水率下4种土样的剪应力与剪切位移关系,分析脆性指数、峰值强度和抗剪强度指标与含水率的关系,利用滤纸法结合FX模型和VG模型拟合出4种土样的土水特征曲线,提出总应力条件和广吸力范围的非饱和土抗剪强度公式。结果表明:4种土样的剪应力与剪切位移关系曲线随着含水率的降低呈增加趋势,接近饱和含水率的试样关系曲线为硬化型,随着含水率的降低逐步过渡到软化型,含水率低于14%呈现断崖式下跌;对于低含水率试样的脆性破坏现象提出了改进脆性指数,对4种土样以脆性指数0.3、含水率14%作为基准划分塑性破坏区和脆性破坏区;土样的峰值强度随着含水率的减小可以分为稳定增长区和波动增长区2个阶段,以14%含水率为界限,随着含水率的上升,抗剪强度指标黏聚力和内摩擦角呈减小趋势;采用广吸力范围改进的非饱和土强度公式,对试验数据进行拟合,拟合度均达到0.844以上。研究成果为梯田型黄土滑坡隐患监测预警及其防治提供理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 梯田型黄土滑坡隐患 抗剪强度 脆性指数 非饱和土 土力学
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TBM隧道围岩-支护动态相互作用机制研究 被引量：3
11
作者 周振梁 谭忠盛 +1 位作者 李林峰 雷可 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期284-294,共11页
TBM法隧道支护相较矿山法隧道具有施作滞后、时效敏感的特点,现有理论成果难以准确描述TBM隧道围岩-支护动态相互作用过程。基于TBM隧道围岩-支护相互作用特点和支护结构刚度发展特征,引入虚拟支护力模拟开挖面空间支撑效应,建立综合考... TBM法隧道支护相较矿山法隧道具有施作滞后、时效敏感的特点,现有理论成果难以准确描述TBM隧道围岩-支护动态相互作用过程。基于TBM隧道围岩-支护相互作用特点和支护结构刚度发展特征,引入虚拟支护力模拟开挖面空间支撑效应,建立综合考虑TBM隧道支护结构施作时机和时效特性的围岩-支护相互作用力学模型,通过数值模拟和现场测试对理论模型进行验证。分析掘进速度、锚杆砂浆硬化速度、喷混施作时机、喷混硬化速度等因素对洞周位移和初支结构支护力的影响规律,并给出相应的支护建议。研究结果表明:通过TBM隧道围岩-支护动态相互作用模型可得到任意时刻及断面的洞周位移和锚杆、钢拱架及喷混支护力的解析解。锚杆和钢拱架施作后围岩变形速率明显降低,喷混施作前围岩变形已经稳定,喷混的作用主要是防止掉块并作为安全储备。提高砂浆硬化速度可提升锚杆的支护力,及时施作喷混可显著提高初支结构支护力并改善锚杆和钢拱架的受力状态,加快喷混硬化速度可提高整体支护效果并减小钢拱架和锚杆承担的围岩压力。正常施工条件下,可通过降低TBM掘进速度、选用快硬锚杆水泥砂浆来提高初支的支护性能。当穿越围岩破碎稳定性差的区段时,应在距开挖面距离不大于3倍洞径处施作喷混,并选用硬化速度快的喷混材料进一步提高支护体系承载能力。研究结果可为进一步优化TBM隧道支护设计与施工提供理论依据。 展开更多
关键词 TBM隧道 支护结构 力学模型 洞周位移 支护力
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基于TBM振动监测的围岩参数感知技术研究 被引量：2
12
作者 李宗林 谭忠盛 +3 位作者 周振梁 李林峰 杨旸 郑修和 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期1853-1869,共17页
TBM破岩振动与掌子面在掘岩体状态密切相关。为探究TBM振动应用在围岩感知领域的可行性,以新疆某TBM隧道工程为例,采集不同围岩条件下的TBM主梁振动信号,采用小波阈值方法进行信号降噪,从时域、频域和时频角度分析不同围岩类别下的振动... TBM破岩振动与掌子面在掘岩体状态密切相关。为探究TBM振动应用在围岩感知领域的可行性,以新疆某TBM隧道工程为例,采集不同围岩条件下的TBM主梁振动信号,采用小波阈值方法进行信号降噪,从时域、频域和时频角度分析不同围岩类别下的振动信号特征,并选取与岩石单轴饱和抗压强度(UCS)和岩体体积节理数(Jv)相关性最高的5项振动特征指标建立围岩参数感知数据集,在此基础上分别开发了BP神经网络模型和SVM模型,最终通过验证集和测试集数据对模型的感知效果进行验证和对比。研究结果表明:采用小波阈值降噪方法降噪后振动峰值及平均值与围岩类别的相关性分别提高了7.56%和12.20%。整体来看,TBM破岩振动能量主要集中在低频范围,而随围岩类别由Ⅳ类到Ⅱ类,振动强度和振幅逐渐增加且高频成分的能量占比逐渐增大。在26项振动特征参数中,平均值、峰峰值、峭度、重心频率和均方根频率与围岩参数的相关性最高,Pearson相关系数都在0.7以上。模型测试发现BP神经网络模型对UCS和Jv的预测误差分别少于2%和8%,相比SVM模型同比减少50%和53%,预测效果更好。研究结果可为TBM施工围岩参数实时感知技术创新提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 TBM 振动监测 信号降噪 机器学习 围岩感知
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考虑盾构挤压效应的隧道侧部含溶洞岩层稳定性上限分析
13
作者 杨阳 侯艳娟 +3 位作者 娄在明 毛露露 张顶立 孙振宇 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第2期119-127,135,共10页
随着城市岩溶区大型盾构隧道修建越来越多,盾构机掘进过程中会对正侧部含溶洞岩层造成挤压破坏。结合上限分析定理和非线性Hoek-Brown准则,考虑盾构挤压效应对挤压破坏范围的不利影响,根据虚功定理和变分原理建立溶隧侧部抗水岩层稳定... 随着城市岩溶区大型盾构隧道修建越来越多,盾构机掘进过程中会对正侧部含溶洞岩层造成挤压破坏。结合上限分析定理和非线性Hoek-Brown准则,考虑盾构挤压效应对挤压破坏范围的不利影响,根据虚功定理和变分原理建立溶隧侧部抗水岩层稳定性分析方法,得到挤压破坏范围理论预测解析解及临界安全距离表达式,通过数值模拟验证本文方法的合理性,并对主要影响参数进行敏感程度分析。结合临界安全距离表达式,提出盾构掘进参数综合设计方法,并在LPM131溶洞位置处得到相应验证,具有一定的可靠性。结果表明:采用本文提出的方法计算抗水岩层安全距离符合实际情况,且不同参数变化对正侧部含溶洞岩层挤压破坏范围影响程度不一致,其中溶洞大小、溶洞填充压力和盾构挤压效应越大,引起岩层挤压破坏范围就越显著,在实际工程中应实时调整盾构掘进参数防止含溶洞岩层造成贯通性挤压破坏,确保邻近富水隐伏溶洞段盾构隧道的正常施工,研究成果对预测含溶洞正侧部隧道突水灾害的针对性防治和可预见性具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 铁路隧道 城市岩溶区 大型盾构隧道 上限分析定理 盾构挤压效应 岩层稳定性 临界安全距离
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基于数值模拟的北京地区地下道路立交隧道围岩变形分析 被引量：10
14
作者 杨三资 张顶立 苏洁 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第S2期103-106,共4页
城市地下道路立交隧道施工过程中围岩变形分析是工程建设中的核心问题。依托北京城市地下道路工程,采用城区地质条件分层概化方法、三维数值模拟方法分析了临时仰拱台阶法(台阶法)、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)和双侧壁导坑法... 城市地下道路立交隧道施工过程中围岩变形分析是工程建设中的核心问题。依托北京城市地下道路工程,采用城区地质条件分层概化方法、三维数值模拟方法分析了临时仰拱台阶法(台阶法)、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)和双侧壁导坑法(双侧壁法)施工影响下的立交隧道地表沉降、洞周变形和塑性区分布特征,明确了立交区域上下层隧道施工的影响规律。研究发现,立交区域同时受到了上下层隧道施工的影响,在地表形成椭球形的沉降盆,在洞周出现了较大的差异沉降;在地表地层和洞周拱脚、拱肩截面的"X"形区域出现了较为集中的破坏区;CRD法和双侧壁法在控制立交隧道地层变形和破坏方面具有明显优势。研究成果可为北京城市地下道路立交隧道设计、施工决策制定提供参考。 展开更多
关键词 城市地下道路 立交隧道 施工方案 数值模拟 变形控制
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考虑地下水位升降影响的盾构施工诱发地层变形和衬砌响应分析 被引量：9
15
作者 张治国 李胜楠 +1 位作者 张成平 王志伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期281-296,共16页
盾构隧道施工时遭遇地下水位急剧变化会明显增大施工风险,既有成果较少考虑地下水位升降给盾构隧道施工带来的影响,也较少针对隧道衬砌本身变形和应力进行分析。在考虑盾构隧道施工时地下水位变化的情况下引入隧道洞周的非均匀收敛变形... 盾构隧道施工时遭遇地下水位急剧变化会明显增大施工风险,既有成果较少考虑地下水位升降给盾构隧道施工带来的影响,也较少针对隧道衬砌本身变形和应力进行分析。在考虑盾构隧道施工时地下水位变化的情况下引入隧道洞周的非均匀收敛变形模式,采用复变函数法理论,提出地下水位升降影响下盾构隧道开挖引起的周围地层、衬砌变形和应力的计算方法。将理论解析结果与数值模拟结果进行对比,验证了所提出方法的可靠性,并针对衬砌厚度、隧道半径、地下水位深度等参数进行了敏感性分析。研究结果表明,衬砌的径向位移形态基本呈现'苹果把'朝上的'苹果'形;随着地下水位的下降径向位移由'鸭蛋'形逐渐向'苹果'形过渡,且'苹果'形越来越明显;衬砌的环向位移基本形态呈倾斜的'苹果'形,随着地下水位的下降倾斜的'苹果'形范围逐渐变大;径向应力的分布在衬砌厚度、隧道半径的影响下呈现出相同的增减变化规律,且随着上述两个参数逐渐增大,径向应力分布由水平放置的'鸭蛋'逐渐变化成水平放置的'?'字形,随着地下水位的下降径向应力形态逐渐向中心收缩;衬砌环向应力随着衬砌厚度的增大,应力略微减小,随着隧道半径的增大衬砌环向应力明显减小,随着地下水位的下降环向应力分布形态由竖立放置的'鸭蛋'形逐渐变化为竖立放置的'8'字形;衬砌切向应力在衬砌厚度、隧道半径的影响下呈现相同的增减变化规律,且切向应力分布呈现'苹果把'朝下的'苹果'形。研究成果可为地下水位变化明显的盾构施工控制提供参考。 展开更多
关键词 软土盾构隧道 地下水位升降 非均匀收敛变形 地表沉降 衬砌响应 复变函数理论
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风积土地区工程病害分类和防治系统化研究 被引量：9
16
作者 张玉 张向东 +1 位作者 陈铁林 刘家顺 《灾害学》 CSCD 2017年第1期11-16,21,共7页
针对风积土地区工程病害分类、影响因素和防治措施,以典型的风积土地区——辽西为例,首先通过现场调查、室内试验和工程建设要求三者相结合的方法,从病害现象和病害机理两个角度分别对工程病害进行分类。然后基于"工程地圈系统&qu... 针对风积土地区工程病害分类、影响因素和防治措施,以典型的风积土地区——辽西为例,首先通过现场调查、室内试验和工程建设要求三者相结合的方法,从病害现象和病害机理两个角度分别对工程病害进行分类。然后基于"工程地圈系统"和层次分析法,分析引起工程病害的四级影响因素,并针对每类工程列出相应的防治措施,最终形成了系统化的风积土地区工程病害识别和防治简单框架,以利于工程设计和施工。结果表明:1风积土是一种以粗颗粒为主、颗粒级配良好、中等压缩性、抗剪强度低、振动易液化、具有明显结构性但不具有明显湿陷性的粉质粘土;2风积土地区工程病害主要因压缩沉降、剪切破坏、振(震)陷、振(震)动液化、湿陷破坏、冻胀融沉、风化剥落、水流冲刷等原因引起;3基于"工程地圈系统",风积土地区工程病害主要受地质圈、生物圈和大气圈的耦合影响,影响因素主要包括:风积土的物理力学性质、人类工程活动和自然环境;4工程病害防治有必要形成系统化的病害识别、调控和防治框架,便于工程病害防治工作规范化、流程化、标准化和信息化。 展开更多
关键词 风积土 工程 病害 分类 地圈系统 防治
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既有地下结构受下穿施工影响的力学响应与安全控制研究 被引量：20
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作者 白海卫 王剑晨 +1 位作者 刘运亮 张顶立 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期874-884,共11页
北京地区下穿工程中,新建隧道断面及施工方法种类众多、地层条件复杂、既有结构形式多样,有极其复杂的组合关系,目前尚无对既有结构力学响应的系统分析。通过北京地区13个下穿工程案例,总结了新建隧道结构形式及施工措施,明确既有地下... 北京地区下穿工程中,新建隧道断面及施工方法种类众多、地层条件复杂、既有结构形式多样,有极其复杂的组合关系,目前尚无对既有结构力学响应的系统分析。通过北京地区13个下穿工程案例,总结了新建隧道结构形式及施工措施,明确既有地下结构变形特点,采用两阶段法分析及预测了各因素影响下既有地下结构的力学响应。研究表明:(1)新建隧道包括市政管道、地铁区间及车站,常见的施工方法有多导洞法、台阶法,洞桩托换法和中洞法,新建隧道开挖面积与施工方法有较明确的对应关系。(2)既有地下结构实测最大沉降概率分布符合数学期望4.89,方差16.4的正态分布。其中,新建市政管道、地铁区间和地铁车站下穿施工引起的既有地下结构平均最大沉降分别为2.56,3.82,11.07 mm。(3)根据新旧隧道空间位置关系的不同,穿越工程可分为7种组合,其中,既有地下结构力学响应有V,U,W 3种模式。(4)严格控制新建隧道开挖面积,不留或少留间隔土,尽可能选择W型穿越模式,以此减小对既有地下结构的扰动。 展开更多
关键词 穿越工程 既有地下结构 力学响应 安全控制
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基于决策树的海底隧道围岩抗渗性分级方法
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作者 郑岚翔 张顶立 孙振宇 《力学学报》 北大核心 2025年第2期488-501,共14页
在进行海底隧道防排水系统设计时,为了实现排水量的主动控制,需对围岩自身堵水能力有清楚认识.首先提出围岩抗渗性的概念,即隧道围岩抵抗水流渗透的能力,推导了裂隙岩体非线性渗流条件下隧道原始渗水量预测公式,揭示了工程地质条件、水... 在进行海底隧道防排水系统设计时,为了实现排水量的主动控制,需对围岩自身堵水能力有清楚认识.首先提出围岩抗渗性的概念,即隧道围岩抵抗水流渗透的能力,推导了裂隙岩体非线性渗流条件下隧道原始渗水量预测公式,揭示了工程地质条件、水力联系和隧道尺寸效应等因素对围岩抗渗性的影响机理;在此基础上,通过对52个典型海底及富水隧道断面的渗水案例数据的统计分析,明确提出了隧道围岩抗渗性影响因素为岩石覆盖层厚度、水头高度、岩石单轴饱和抗压强度以及体积节理数,为指标建立了围岩抗渗性分级标准.利用二分法及训练数据集的信息增益率对统计数据进行机器学习,建立了可分析连续值属性的决策树模型,由此可通过该模型对围岩参数进行搜索以实现围岩抗渗性分级.最后将该模型应用于胶州湾第二海底隧道海域钻爆段,验证了本文抗渗性分级方法的合理性和可行性.文章研究成果为海底隧道排水量控制标准的确定提供了理论依据,相较于传统的围岩分级方法,抗渗性分级综合考虑了围岩条件及其渗流力学响应,据此采取的防排水设计与分区防水方案将更为科学合理. 展开更多
关键词 隧道工程 海底隧道 抗渗性分级 统计分析 决策树模型
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城市隧道施工的环境力学响应预测及动态控制 被引量：7
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作者 张顶立 曹利强 房倩 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1-8,共8页
开展城市隧道施工影响下环境的力学响应评估及过程控制具有重要的科学及实践意义.首先,根据单一地层变形的预测方法,通过地层模式识别及线性组合原理建立了复杂组合地层的变形预测理论,解决了组合地层变形的预测问题.其次,将既有环境结... 开展城市隧道施工影响下环境的力学响应评估及过程控制具有重要的科学及实践意义.首先,根据单一地层变形的预测方法,通过地层模式识别及线性组合原理建立了复杂组合地层的变形预测理论,解决了组合地层变形的预测问题.其次,将既有环境结构假设为放置于不同弹性地基上的梁模型,建立既有结构变形理论预测的统一表达形式.考虑结构的强度要求、劣化损伤及安全因素,进一提出了结构变形安全控制标准的确定原则.再次,鉴于施工过程及土体参数的复杂性及不确定性,建立了以预测和反馈为核心的过程动态控制理论,该理论的重点在于伴随施工过程不断滚动修正预测模型、反馈地层及施工参数.最后,基于系统控制论的原理,提出“透明施工”的理念,并就其设计流程和发展趋势进行了讨论.研究的相关成果可为城市隧道施工的环境力学响应的精细化安全控制提供有益参考. 展开更多
关键词 地下与隧道工程 隧道施工 力学响应 变形预测 动态控制 透明施工
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土-水特征曲线的动态效应试验及模型研究
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作者 张高翔 刘艳 刘志强 《岩土力学》 北大核心 2025年第1期178-186,198,共10页
室内测量土-水特征曲线(soil-water characteristic curve,简称SWCC)往往需要很长的平衡时间,而实际土体的变化可能并不满足平衡时间要求。当时间尺度较小时,SWCC可能未达到平衡,此时如果仍采用平衡条件下土-水特征曲线来建立非饱和土... 室内测量土-水特征曲线(soil-water characteristic curve,简称SWCC)往往需要很长的平衡时间,而实际土体的变化可能并不满足平衡时间要求。当时间尺度较小时,SWCC可能未达到平衡,此时如果仍采用平衡条件下土-水特征曲线来建立非饱和土的方程,就会产生误差。为此,研究了在非平衡条件下土-水特征曲线的动态效应,基于现有理论给出了土-水特征曲线参数与饱和度变化率的关系,并利用动态参数建立了动态毛细滞回模型。自主设计SWCC快速测量装置,针对粗砂和细砂开展了不同饱和度变化率情况下的土-水特征曲线测定试验。试验研究表明:(1)土-水特征曲线参数具有明显的动态效应;(2)进气值和残余饱和度并非定值,随饱和度变化率的不同有所改变;(3)利用试验结果对模型进行了验证,动态模型的预测结果与试验结果吻合较好,说明了该模型的合理性。本研究为解决非饱和土变形、强度和渗流问题提供了更加贴合实际的理论基础。 展开更多
关键词 土-水特征曲线 吸力增量 水力参数 动态效应 滞回模型
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