隧道与地下工程风险评估方法研究进展

风险评估是隧道与地下工程风险管理的核心,是系统地识别工程风险和科学合理地管理风险之间重要的纽带,是决策分析的基础。本文介绍了隧道与地下工程风险评估的基本概念、国内外风险评估方法的研究和应用现状以及近年来主要应用的几种风险评估方法。探讨了目前风险评估方法需要解决的问题和今后的研究方向。     

地裂缝错动对地铁区间隧道影响的三维离散元分析

拟建西安地铁2号线穿越10条地裂缝,地裂缝活动将影响地铁2号线的安全运营。应用三维离散元程序3DEC建立三维计算模型,分析了裂缝带错动对地铁区间隧道盾构管线的影响,得出了不同错距工况下隧道衬砌的变形和应力。通过计算得知,当土体上下盘底部竖向错距由10cm增大到93cm时,引起的衬砌竖向变形量由0. 712cm增大到13. 99cm,且最大变形均发生在沿纵向约35～36m处,距裂缝带距离约为9. 5～8. 5m;引起的管道纵向最大拉应力则由0. 65MPa增大到18. 43MPa,最大压应力由0. 611MPa增大到16. 9MPa,且最大应力区与最大变形区一致。这一结论的获得可为地铁设计、施工及其安全运营提供科学的理论指导及设计依据。     

水布垭马崖高边坡岩体地下开挖三维数值模拟研究

清江水布垭水电站是清江上游拟建的一个特大型水电工程,马崖高边坡位于水布垭峡谷出口右侧,总体地质结构具上硬下软特征,电站导流洞及尾水洞将从马崖高陡边坡坡脚穿出,地下开挖主要在软岩层中。应用FINAL及ROCKY程序对水布垭马崖高陡边坡岩体地下开挖进行数值模拟,研究了边坡岩体内进行地下洞室开挖后边坡力学状态的改变及洞室岩体（含岩柱）的稳定性,基于削坡是水布垭马崖高陡边坡的重要整治措施之一,研究中进行了各种分步开挖工况下的削坡有效性定量研究,重要工况还同时进行了VI度地震作用下的动力作用分析。     

某抽水蓄能电站地下洞室围岩岩体质量特征分析

考虑材料的黏性效应建立了II型动态扩展裂纹尖端的力学模型,假设黏性 系数与塑性等效应变率的幂次成反比,通过分析使尖端场的弹、黏、塑性得到合理匹配,并 给出边界条件作为扩展裂纹定解的补充条件,对理想塑性材料中平面应变扩展裂纹尖端场进 行了弹黏塑性渐近分析,得到了不含间断的连续解,并讨论了II型裂纹数值解的性质随各参 数的变化规律. 分析表明应力和应变均具有幂奇异性,对于II型裂纹,裂尖场不含弹性卸载 区. 引入Airy应力函数,求得了II型准静态裂纹尖端场的控制方程,并进行了数值分析, 给出了裂纹尖端的应力应变场. 当裂纹扩展速度($M\to 0$)趋于零时,动态解趋 于准静态解,表明准静态解是动态解的特殊形式.     

大跨度采空影响顺倾构造山体侧向变动的复合机理

采空区地表山体侧向变动,不同于一般天然山坡,也与采空区一般上覆岩层的变形破坏有异;它是二者复合机理的效应。本文在分析考察了毗邻电厂的横山顺倾构造山体,剖析了地下采空情况后认为,山体侧向变动中,软弱夹层有决定性作用;变动范围、速率与规模,与地下采空有关。从而又利用地质力学模型试验和数值模拟,探索了采动引起山体应力场及变动规律。结果表明,山体岩层的变形、位移、破坏,由直接顶板向地表发展;采空坍陷诱发了软弱夹层的蠕滑,则产生山体侧向滑移;电厂区地表隆起变形是山体侧向滑移挤压地基土的反映。通过现场实际调究、变形观测资料分析与数值模拟和模型试验的对比研究,提出了“坍落拱梁”的成生效应、挤压蠕滑效应、失稳效应;揭露了顺倾构造山体在采空影响下,具有地表、地下的“复合临空面”的“复合应力场”中“复合变动”的“复合机理”;并提出这种山体侧向变动机理的典型地质模式,借以论证山体稳定性。     

CFD simulation of methane dispersion and innovative methane management in underground mining faces

This study addresses methane dispersion in a mine tunnel with discrete methane sources and various methods to handle it. Air flow behavior and methane dispersion in the tunnel are simulated utilizing the computational fluid dynamics (CFD) approach. Various possible conditions which may occur in a mine tunnel are investigated. Simulation results indicate that methane dispersion inside the mine tunnel is influenced significantly by the number as well as location of the sources and quantity of methane released from each source. Furthermore, application of an innovative flow divider which comprises volumetric flow control and flow director, is investigated. It is found that by properly directing the ventilation flow to the location where methane is accumulating can reduce methane concentration below the safe level. In addition, it is noted that focusing the ventilation flow at a point is more effective as compared to dispersing it at several points. This study provides some new ideas for designing an “intelligent” underground mine ventilation system which can cost-effectively maintain methane concentration below the critical value.     

浅层地下物体的高分辨声波探测

本文对地下物体的声波探测进行了初步研究，分析了探测分辨率与声波频率的关系，得出了黄土介质中声波探测的分辨极限，通过对实际目标的探测表明，该方法具有一定的实用性。     

城市地下空间开发中的工程地质问题

本文在概述我国城市地下空间开发利用现状和发展趋势的基础上,评述了土体的稳定与变形,地下水的勘查与治理,开挖支护与地质条件关系,施工对已有工程的影响等问题,并提出了今后研究的方向。     

地源热泵的应用对环境的影响分析

地源热泵被认为是一种高效、节能、环保、有利于可持续发展的技术,它被认为是21世纪最有效的空调技术。然而地源热泵的大量使用也带来了一系列的环境问题。分别针对地表水源热泵、地下水源热泵以及土壤源热泵的使用对环境的影响进行了深入分析,并对可能的解决方案进行了讨论。     

基于声舒适度的地下餐饮空间声级阈研究

为了确定地下餐饮空间内使用者主观声舒适度可接受时的声压级阈值范围,本文选取典型的封闭式地下餐饮空间作为研究对象,采用实地问卷与实测相结合的方法进行调研。结果表明:地下餐饮空间内整体环境舒适度主观评价偏低,声舒适度评价与整体环境舒适度评价具有强相关性,因此声环境是影响地下餐饮空间内整体环境舒适度的因素。在影响主观声舒适度评价的客观指标中,混响时间可不作为主要影响因素考虑;而背景噪声声压级是影响地下餐饮空间内声舒适度主观评价的重要指标。使用者声舒适度为可接受时,地下餐饮空间内背景噪声声压级阈值为70-75 dB(A)。