复合式衬砌隧道模型试验及其承载特性研究 被引量：2

1

作者 吴鹏 陈健 +1 位作者 崔岚 徐晨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期102-106,共5页

中国山岭隧道常采用复合式衬砌支护,探究复合式衬砌的承载特性对矿山法隧道支护设计具有重要意义。设计了大型隧道结构模型试验系统,开展了毛洞、喷锚组合支护和复合式衬砌支护的大尺寸隧道模型试验,通过监测隧道破坏全过程,分析不同支... 中国山岭隧道常采用复合式衬砌支护,探究复合式衬砌的承载特性对矿山法隧道支护设计具有重要意义。设计了大型隧道结构模型试验系统,开展了毛洞、喷锚组合支护和复合式衬砌支护的大尺寸隧道模型试验,通过监测隧道破坏全过程,分析不同支护形式下隧道的破坏模式和支护结构受力特征,揭示了复合式衬砌的承载特性。结果表明:复合式衬砌支护较喷锚组合支护相比设计承载力提高了33.3%;两种支护形式下,围岩可承受约60%~75%的外荷载,施加二次衬砌后,二次衬砌可分担约15%~80%的围岩压力;喷锚组合支护较复合式衬砌相比能更好的发挥锚杆的效果。 展开更多

关键词 复合式衬砌 模型试验 承载特性 荷载分担比例

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循环荷载作用下干燥与饱和泥质粉砂岩变形特性及其能量演化规律

2

作者 吴鹏 陈健 +1 位作者 付晓东 黄珏皓 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期195-207,共13页

泥质粉砂岩是岩土工程中常见的亲水性岩石,受水和循环荷载作用力学特性变化显著。因此,系统地研究不同干湿条件下泥质粉砂岩在循环荷载作用下的力学行为对指导工程设计、提高灾害预报的准确性具有重要意义。对湖北十堰泥质粉砂岩干燥与... 泥质粉砂岩是岩土工程中常见的亲水性岩石,受水和循环荷载作用力学特性变化显著。因此,系统地研究不同干湿条件下泥质粉砂岩在循环荷载作用下的力学行为对指导工程设计、提高灾害预报的准确性具有重要意义。对湖北十堰泥质粉砂岩干燥与饱和试样进行了不同频率和围压下的三轴循环加载试验,对比分析了干燥与饱和试样的强度与变形特性以及频率和围压对其力学特性的影响,并从能量角度阐明了泥质粉砂岩在循环荷载下的力学机制。结果表明:(1)与干燥试样相比,饱和试样强度和模量明显下降,滞回圈向应变增大方向移动更明显;(2)干燥试样变形随频率增加较小,而频率增加则会明显加速饱和试样的劣化;(3)较小的围压可限制饱和试样裂隙发展,但围压过大则会加速饱和试样破坏;(4)高频下干燥试样能量消耗率与耗散能小于低频情况,饱和后耗散能随频率增大而增加,低围压下饱和试样耗散能基本不变,围压较大时耗散能增加显著;(5)围压增加,干燥试样破坏形态变为共轭剪切破坏,饱和试样破坏面角度增大。 展开更多

关键词 循环荷载 频率 围压 泥质粉砂岩 饱和

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竹城公路高液限土与红粘土路用性能的试验研究 被引量：67

3

作者 曾静 邓志斌 +1 位作者 兰霞 盛谦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期89-92,98,共5页

通过详尽的室内试验,揭示了竹城公路高液限土与红粘土特殊的路用特性。针对其特点,采用石灰进行高液限土的改性试验,研究其物理力学性质和强度变化规律。研究结果表明,经石灰改性处理的高液限土,液限与塑性指数均降低,膨胀性显著减弱,CB... 通过详尽的室内试验,揭示了竹城公路高液限土与红粘土特殊的路用特性。针对其特点,采用石灰进行高液限土的改性试验,研究其物理力学性质和强度变化规律。研究结果表明,经石灰改性处理的高液限土,液限与塑性指数均降低,膨胀性显著减弱,CBR大幅提升,可用作高等级公路的路基填料。另外探讨了《公路路基设计规范》中关于高液限土与红粘土规定得不够严密的相关内容,为合理有效地利用高液限土与红粘土和补充或修订相应的技术规范做了必要的工作。 展开更多

关键词 高液限土 石灰 路堤填筑 试验

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基于IFC标准的三维地质模型扩展研究 被引量：18

4

作者 陈国良 吴佳明 +3 位作者 钟宇 陈健 陈斌 王永东 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2821-2828,共8页

岩土工程信息化迫切需要加强大数据集成共享和多专业协同合作,BIM技术在工程建设领域的成功经验给我们以启示,可将BIM技术应用于岩土工程信息化建设,但是当前存在的主要问题是地质模型与BIM模型数据标准不统一。为了解决这个问题,提出... 岩土工程信息化迫切需要加强大数据集成共享和多专业协同合作,BIM技术在工程建设领域的成功经验给我们以启示,可将BIM技术应用于岩土工程信息化建设,但是当前存在的主要问题是地质模型与BIM模型数据标准不统一。为了解决这个问题,提出了地质模型采用BIM数据标准IFC的思路。采用IFC实体扩展及属性集扩展模式,建立了面向三维地质模型的扩展模型IFC-3DGeoMdl。利用已有的IFC对象类型,派生相应的地质物理实体以及地质空间结构实体,给出地质物理实体的空间表达形式;利用IFC中已有的关系类,定义地质物理实体与空间结构实体的关系;进而,基于IFC中的属性表达方式,实现了地质对象的地层信息与物理力学参数等属性的扩展;最后,给出了创建该模型的具体实现过程,并利用实例验证了该模型的实际应用效果。结果表明,采用该模型,可有效实现岩土工程地质模型与BIM结构模型的集成,从而为深化岩土工程的结构设计、施工等提供有效的地质模型信息。 展开更多

关键词 三维地质模型 BIM IFC 集成共享 IFC-3DGeoMdl

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卢氏膨胀岩在干湿循环作用下的胀缩特性研究 被引量：13

5

作者 张善凯 冷先伦 +2 位作者 盛谦 李彪 周永强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4279-4288,共10页

为研究卢氏膨胀岩的胀缩特性,开展了干湿循环作用下膨胀岩的胀缩特性试验研究,并在膨胀岩经历干湿循环后利用扫描电子显微镜(SEM)和氮吸附试验(NA),从微观的角度分析了膨胀岩吸水膨胀失水收缩的现象,并解释了胀缩特性改变的原因。研究... 为研究卢氏膨胀岩的胀缩特性,开展了干湿循环作用下膨胀岩的胀缩特性试验研究,并在膨胀岩经历干湿循环后利用扫描电子显微镜(SEM)和氮吸附试验(NA),从微观的角度分析了膨胀岩吸水膨胀失水收缩的现象,并解释了胀缩特性改变的原因。研究结果表明:卢氏膨胀岩膨胀率随干湿循环次数增加而增大,绝对膨胀率增加25%;收缩曲线出现明显的"收缩拐点",一般在收缩总时间的20%时出现,这时膨胀岩失水状态由自由水的散失转变为结合水的散失;在膨胀岩第1次胀缩过程中出现裂缝,裂缝为贯通状;在之后的胀缩过程中出现的裂缝较浅且随干湿循环次数的增加裂缝发育逐渐稳定;在干湿循环次数达到6~8次后,卢氏膨胀岩胀缩率达到稳定值,绝对膨胀率稳定在17%,绝对收缩率稳定在9%;微观方面随干湿循环次数的增加,膨胀岩的微观结构中黏土颗粒聚集形态由紧密状态转变为松散状态。此外,试样的孔隙特征随干湿循环次数的增加表现出孔隙总体积逐渐增大、孔径逐渐减小、比表面积逐渐增大的规律。 展开更多

关键词 膨胀岩 干湿循环 胀缩特性 微观结构 孔隙分布

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挡墙水平变位诱发地表沉降的显式解析解 被引量：12

6

作者 胡之锋 陈健 +2 位作者 邱岳峰 李健斌 周兴涛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期4165-4175,共11页

将基坑看作平面应变边值问题,借助挡墙刚性平移诱发地表沉降的基本解析解,利用微积分思想,推导得到挡墙刚性变位和柔性变位下的地表沉降显式解析解。其中,在挡墙刚性平移影响范围无穷大时,显示解析解与基本解析解形式一致。通过与挡墙... 将基坑看作平面应变边值问题,借助挡墙刚性平移诱发地表沉降的基本解析解,利用微积分思想,推导得到挡墙刚性变位和柔性变位下的地表沉降显式解析解。其中,在挡墙刚性平移影响范围无穷大时,显示解析解与基本解析解形式一致。通过与挡墙刚性平移解析解和绕墙趾转动、绕墙顶转动、三角形变位、抛物线柔性变位模式等几种已有的积分形式解析解作对比,验证了显式解析解的正确性。将显式解析解应用于实际工程,通过与实测数据对比分析,对解析解的适用范围进行了探讨。当围护结构水平位移较小时,显式解析解可较好地预测墙后地表沉降;当围护结构水平位移较大时,由显式解析解计算得到的墙后地表沉降归一化曲线可偏安全地估计墙后地表沉降,说明了该显式解析解的工程实用性。 展开更多

关键词 基坑 挡墙水平位移 地表沉降 微元法 显式解析解

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基于不同改性方法的分散性黏土处治试验研究 被引量：9

7

作者 刘杰 杨玉婳 +2 位作者 姚海林 卢正 岳婵 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期163-170,共8页

分散土的改性和利用是岩土工程的热点和难点问题,传统的方法是利用石灰改性,具有成本高、破坏环境等不利影响,亟需探索新的处治材料与技术。采用铝化合物和传统特殊土改性剂(石灰)分别对中国东北地区某均质大坝典型分散性黏土进行处治,... 分散土的改性和利用是岩土工程的热点和难点问题,传统的方法是利用石灰改性,具有成本高、破坏环境等不利影响,亟需探索新的处治材料与技术。采用铝化合物和传统特殊土改性剂(石灰)分别对中国东北地区某均质大坝典型分散性黏土进行处治,研究不同类别、不同掺量的改性剂对分散性黏土物理化学性质、分散性及力学性质的影响,通过扫描电镜等微观试验,研究铝化合物改性分散性黏土的微观机制和改性机制。研究结果表明,当石灰掺量达到1%~3%、铝化合物掺量达到(2~4)×10-4 mol/g时,两者均具有较好的改性效果,且均能提高分散性黏土的抗剪强度;石灰对土样的颗粒组成没有显著影响,随着石灰掺量的增加,分散土的p H值增大,分散性得到有效抑制;在对土样产生团聚、胶结等作用方面,铝化合物可以改变土样的颗粒组成,能有效地降低土样的酸碱度,亦能达到优良的处治效果。与石灰改性分散性黏土相比,铝化合物具有环境友好、施工方便能够实现原位处治等优点,在实际工程中具有较高的应用价值。 展开更多

关键词 分散性黏土 铝化合物 石灰改性土 分散性判别试验 抗剪强度

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考虑循环围压与振动频率影响的饱和软黏土动力特性试验研究 被引量：10

8

作者 黄珏皓 陈健 +4 位作者 孔令智 刘府生 柯文汇 邱岳峰 李健斌 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期173-182,共10页

利用GDS变围压动三轴试验系统对宁波重塑饱和软黏土进行了一系列变围压不排水循环加载试验,重点研究了循环轴向偏应力和循环围压耦合作用下饱和软黏土不排水动力特性,分析了循环围压、振动频率对轴向累积应变及孔压的影响。研究结果表明... 利用GDS变围压动三轴试验系统对宁波重塑饱和软黏土进行了一系列变围压不排水循环加载试验,重点研究了循环轴向偏应力和循环围压耦合作用下饱和软黏土不排水动力特性,分析了循环围压、振动频率对轴向累积应变及孔压的影响。研究结果表明:不排水条件下,循环轴向偏应力和循环围压耦合作用对试样的累积塑性应变发展具有一定的限制作用,轴向累积应变随应力路径斜率η及振动频率f的增大而减小。不同应力路径斜率、振动频率影响下,应变率随加载时间的变化规律一致,应力路径斜率η对应变率-时间关系影响较为明显,随着应力路径斜率η的增大,应变率减小,而不同振动频率条件下的应变率-时间关系曲线几近重合。最大孔压随循环围压的增加而增大,而随振动频率的增加而减小。在上述试验结果基础上,建立了呈线性关系的应变率与加载时间关系表达式。 展开更多

关键词 宁波黏土 循环围压 振动频率 轴向累积应变 应变率 孔压

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隧道地表沉降预测的黏弹模型 被引量：3

9

作者 孔庆聪 李银平 +2 位作者 李硕 杨博进 李金龙 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第3期180-186,共7页

在隧道开挖及运行过程中,不可避免地会对岩土体产生扰动,引起隧道地表产生沉降,对于隧道地表沉降分析,目前尚无成熟的基于力学理论的解析模型。针对该问题,将水平隧道地表沉降问题近似为半无限空间内水平圆柱形孔洞受力收缩导致的边界... 在隧道开挖及运行过程中,不可避免地会对岩土体产生扰动,引起隧道地表产生沉降,对于隧道地表沉降分析,目前尚无成熟的基于力学理论的解析模型。针对该问题,将水平隧道地表沉降问题近似为半无限空间内水平圆柱形孔洞受力收缩导致的边界位移问题,并通过求解弹性无限域内的轴对称平面应变问题,运用叠加原理推导得到含水平圆柱形孔洞的半无限空间地表沉降的弹性积分形式解析解。然后运用对应原理,将体积变形视为弹性,畸变视为Maxwell黏弹性,对地表沉降弹性积分形式解析解进行拉普拉斯变换,得到时空域上的地表沉降的黏弹性积分形式解析解,从而建立隧道地表沉降的黏弹模型。模型揭示隧道地表沉降槽宽度系数为0.6,与多地区沉降监测数据吻合良好,为隧道地表沉降预测提供了一套新的基于力学理论的方法。 展开更多

关键词 隧道 地表沉降 力学解析解 黏弹性模型 无量纲化

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软土基坑开挖对临近既有隧道变形影响研究 被引量：20

10

作者 韦宗科 陈健 +1 位作者 陈斌 黄珏皓 《人民长江》 北大核心 2022年第6期198-206,共9页

基坑开挖后,地基由于应力卸载而回弹,导致临近基坑的隧道发生变形,其变形大小不仅受基坑开挖卸载程度的影响,还与隧道所处的位置有关。依托宁波市地铁1号线盾构隧道工程,基于土体小应变硬化模型和二维有限元数值方法,开展软土基坑开挖... 基坑开挖后,地基由于应力卸载而回弹,导致临近基坑的隧道发生变形,其变形大小不仅受基坑开挖卸载程度的影响,还与隧道所处的位置有关。依托宁波市地铁1号线盾构隧道工程,基于土体小应变硬化模型和二维有限元数值方法,开展软土基坑开挖对临近既有盾构隧道管片变形影响的数值模拟,分别采用单因素分析法和多因素分析法,针对不同基坑宽度、基坑开挖深度、隧道拱顶埋深以及隧道与基坑距离等影响因素,分析了隧道管片竖向和水平位移随不同影响因素的变化规律。结果表明:①基坑开挖影响下,既有隧道管片竖向位移和水平位移均随基坑开挖深度的增大而逐渐增大,隧道管片竖向位移方向表现为沉降,水平位移方向表现为向基坑方向产生位移,管片呈“横鸭蛋”状变形。②单因素和多因素分析方法结果表明,基坑开挖深度、隧道与基坑距离、基坑宽度均为影响隧道沉降和水平位移的重要因素,而隧道拱顶埋深产生的影响相对较小。 展开更多

关键词 临近既有隧道 深基坑开挖 隧道变形 敏感性分析 宁波市

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分散土分散性影响因素及其判别方法初探 被引量：4

11

作者 刘杰 崔瑜瑜 +1 位作者 卢正 姚海林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期237-244,共8页

分散土遇水分散的特性是造成分散土地区堤坝、渠道边坡、道路边坡被冲蚀和管涌破坏等的重要原因,开展土体分散性判别工作是分散土地区进行工程建设的重要前提。首先通过针孔试验、碎块试验等对分散土进行判别,随后基于扫描电镜、X衍射... 分散土遇水分散的特性是造成分散土地区堤坝、渠道边坡、道路边坡被冲蚀和管涌破坏等的重要原因,开展土体分散性判别工作是分散土地区进行工程建设的重要前提。首先通过针孔试验、碎块试验等对分散土进行判别,随后基于扫描电镜、X衍射等试验,研究分散土的分散机制及微观结构,分析土体分散的主次要影响因素。针对标准吸湿含水率与土体矿物成分蒙脱石含量具有较强线性关系的情况,大数据总结典型分散性黏土的蒙脱石含量与pH值分布特点,提出基于标准吸湿含水率+p H值测试的土体分散性的综合判别法,并给出相应的判别指标及判别程序,最后采用工程实例进行了验证。结果表明:具有一定的蒙脱石含量以及较高的p H值赋存环境是土体具备分散性的物质基础和环境保障;若土体中的蒙脱石含量≥10%且pH≥8.5,则可判断为分散土;不在此区间的土料仍需采用土的分散性判别方法及野外调查结果来综合判断土的分散性。 展开更多

关键词 分散土 分散机制 蒙脱石 标准吸湿含水率 PH值

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考虑小应变特性的软土盾构隧道地层变形分析 被引量：8

12

作者 易顺 陈健 +3 位作者 柯文汇 陈斌 刘府生 黄珏皓 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期172-178,共7页

盾构隧道施工不可避免会造成地层扰动,危及周围建(构)筑物的安全,因而准确预测盾构隧道开挖引起的地层变形显得尤为关键。以FLAC3D中的小应变模型为出发点,借助三轴模拟试验验证了小应变塑性硬化模型(PH-SS模型)在考虑土体小应变特性方... 盾构隧道施工不可避免会造成地层扰动,危及周围建(构)筑物的安全,因而准确预测盾构隧道开挖引起的地层变形显得尤为关键。以FLAC3D中的小应变模型为出发点,借助三轴模拟试验验证了小应变塑性硬化模型(PH-SS模型)在考虑土体小应变特性方面的有效性和先进性;以上海某软土盾构隧道施工段为工程背景,分别利用莫尔–库仑模型(MC模型)和PH-SS模型研究盾构隧道施工引起的周围地层变形分布规律。研究结果表明:PH-SS模型不仅可以区分软土加载和卸载模量的差异性,而且可以较好地反映土体剪切模量随剪应变增大而衰减的特性,在表现软土行为时更为合理;当应力释放系数小于0.3时,预测地表沉降时考虑小应变特性与不考虑时的情况区别不大,但当应力释放系数大于0.3时,考虑土体小应变特性是十分必要的;应力释放系数越大,土体应力相关模量的力学响应越明显,地层变形越大;数值计算结果与实测数据进行对比表明,PH-SS模型计算得到的地表沉降更大,与实测数据更为贴近,也说明了PH-SS模型在预测盾构隧道地表变形规律的适宜性。 展开更多

关键词 盾构隧道 软土小应变特性 PH-SS模型 MC模型 地层变形

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基于三维随机场的地表堆载引发运营隧道变形分析 被引量：6

13

作者 田宁 陈健 +2 位作者 田铠玮 周宁希 黄珏皓 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期120-124,共5页

随着城市基础设施的快速发展和轨道交通的进一步开发,已有运营盾构隧道不可避免地会受到周围施工的影响,邻近施工将引起运营隧道周围土体的应力重分布,从而使隧道衬砌结构产生额外的附加变形。在三维空间变异性土体中研究了地表堆载对... 随着城市基础设施的快速发展和轨道交通的进一步开发,已有运营盾构隧道不可避免地会受到周围施工的影响,邻近施工将引起运营隧道周围土体的应力重分布,从而使隧道衬砌结构产生额外的附加变形。在三维空间变异性土体中研究了地表堆载对下方既有运营盾构隧道结构变形的影响,采用有限元方法和随机场理论对盾构隧道的拱顶沉降进行了概率分析,揭示了土体参数的波动范围和变异系数对盾构隧道轴向变形超标概率的影响规律,最后根据大量随机分析结果提出了一种简化的等效确定性分析方法。相关成果可以为在类似工程问题中考虑土体参数空间变异性提供一种简化计算方法。 展开更多

关键词 三维随机场 空间变异性 地表堆载 隧道 随机有限元法

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磁性高钛模拟月壤IRSM-1的研制及其性质研究 被引量：2

14

作者 周宁希 陈健 +2 位作者 黄珏皓 田宁 吴鹏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期110-113,共4页

对月球的探测已进入以月球原位资源利用(ISRU)为主的新阶段,系统掌握月壤特殊的力学响应与工程特性对月球资源开发利用具有重要意义。迄今为止,绝大多数针对月壤及模拟月壤性质的试验研究都是在地球上开展的,忽略了月面环境,尤其是低重... 对月球的探测已进入以月球原位资源利用(ISRU)为主的新阶段,系统掌握月壤特殊的力学响应与工程特性对月球资源开发利用具有重要意义。迄今为止,绝大多数针对月壤及模拟月壤性质的试验研究都是在地球上开展的,忽略了月面环境,尤其是低重力环境对这些性质的影响。地质力学磁力模型试验可以结合磁性相似材料模拟月面g/6的低重力环境。由于目前已有的模拟月壤磁性极弱,无法满足磁力模型试验的要求。因此,研制了一种具有一定磁性的高钛模拟月壤IRSM-1并测试了该模拟月壤的成分及性质。将测试结果与部分月壤及模拟月壤的性质进行了对比分析。结果表明:IRSM-1模拟月壤的化学矿物成分与高钛月壤相似,其物理力学特性在月壤的范围之内,较好地还原了真实月壤的基本特性。此外,IRSM-1还具有一定的磁性,可以作为磁力模型试验的相似材料。 展开更多

关键词 月球原位资源利用 月壤 地质力学磁力模型试验 IRSM-1模拟月壤

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