砂卵石地层盾构隧道掌子面稳定性理论分析

盾构隧道穿越砂卵石地层掘进施工时,由于砂卵石的地层特性及施工扰动,隧道掌子面容易失稳而引发事故。为研究砂卵石地层盾构隧道掌子面稳定所需的最小支护力,结合砂卵石地层的掌子面失稳模式,在三维Murayama模型的基础上,将掌子面前方土体的滑动面形式假设为对数螺旋滑移线,结合上部松动区域的破坏机制,引入椭球体放矿理论,对传统的棱柱体筒仓模型进行改进,进一步通过极限平衡法推导出砂卵石地层的掌子面极限支护力求解公式;最后通过离散元数值模拟验证所推公式,两者的误差为3.1%。结果表明所得公式可对砂卵石地层的掌子面极限支护力进行较为精确的求解。研究成果以期为砂卵石地层掌子面极限支护力计算理论提供依据。     

盾构隧道管片接缝密封垫防水耐久性试验研究

为研究盾构管片接缝橡胶密封垫的防水耐久性,开展了橡胶密封垫水热加速老化试验,并对老化后试样进行拉伸力学性能试验、试样表面电镜扫描与长期防水性能试验,分析了橡胶垫表面微观尺度下的防水失效机理;采用橡胶密封垫极限防水压力为耐久性评价指标,结合基于Arrhenius方程的p-T-t数学模型,推导了橡胶密封垫长期防水性能折减系数的预测公式。结果表明：老化后橡胶密封垫表面接触状况的恶化和橡胶材料的硬化,加速了橡胶密封垫接触面间渗漏通道的形成;橡胶密封垫防水性能随着老化时间的增加不断降低,但下降速度逐渐减小。采用提出的防水性能预测公式对广东榕江-关埠引水工程盾构隧洞实际使用的橡胶密封垫的耐久性进行了预测,预测服役100 a后的老化系数为0.390,结果相对于仅考虑橡胶材料力学性能时的预测结果偏小12.36%,对原设计使用期内频繁出现的渗漏现象提供了合理解释与更准确的寿命预测。     

基于网格映射技术的弹性密封垫孔洞设计研究

针对密封橡胶在压缩情况下易发生翘边而严重影响管片接缝防水效果的问题,基于ABAQUS/Standard中的网格映射技术,建立了超弹性橡胶密封垫的压缩数值模型,对7种不同开孔形状、开孔率、孔洞排列方式的密封垫开展轴向压缩数值模拟。结果表明：在整个压缩数值模拟过程中,弹性橡胶密封垫接触面应力呈现两端大、中间小的多峰值W形分布;闭合孔为圆角三角形的密封垫相较于其他开孔形状的密封垫,平均接触应力最大值提升86.8%;开孔率为0.294的密封垫相较于其他开孔率的密封垫,平均接触应力最大值提升92.6%;错孔排列的密封垫相较于对孔排列的密封垫,平均接触应力最大值提升25.2%;相较于敞开孔构型变化,闭合孔构型变化对接触应力的影响更大,两者同一工况下平均接触应力最大可相差85.2%。     

盾构隧道围岩与衬砌协同作用纵向位移计算法

盾构机掘进过程中,千斤顶顶进力的不均匀引起的纵向位移是管片间初始错台的主要原因之一;基于Timoshenko梁理论的隧道纵向位移计算方法,未能考虑隧道开挖后围岩卸载破坏的变形特征及围岩与衬砌结构的协同作用效应,预测误差较大。建立了考虑围岩卸载扩容效应的等效地基抗力系数计算方法,提出了能考虑螺栓个数的等效抗剪刚度计算公式,建立一种基于Timoshenko梁理论的改进管片拼装式隧道纵向位移理论计算方法。实际工程案例分析表明：考虑围岩开挖卸载过程中围岩的非线性体积相关塑性变形（即扩容效应）更合理;考虑壁后注浆液固化过程的时效性,采用改进的滑移边界条件计算的纵向位移最大值是传统的固定端边界的计算值的2.3倍,边界条件对计算结果影响较大,本文计算方法更符合实际情况,也更安全。     

高层建筑外附雨篷的表面风压和气动力系数

采用风洞试验方法研究高层建筑外附雨篷的风压特征,分析风压系数、风压相关性、非高斯性和整体升力系数随风向角的变化,给出围护结构的设计风压,最后研究倾角和出挑长度对整体力系数的影响. 研究发现,高层建筑外附雨篷上表面风压系数在正迎风时最大值接近1.4,系气流受到后方高层建筑的阻挡下翻导致;上、下表面的最大整体压力系数出现正迎风情况,最大值分别为1.24和0.76;上、下表面的最大整体升力系数出现侧风面,最大值分别为1.13和1.01;上下叠加后测点风压的非高斯性比单表面增强;上表面和下表面的升力系数在0°~70°风向呈现高斯分布,在80°~180°风向呈现较强的非高斯分布;高层建筑外附雨篷上表面的极值正压大于下表面;雨篷整体升力系数按照倾角-10°、0°、10°依次递增.     

双剪强度理论在水工压力隧洞弹塑性应力分析中的应用

水工压力隧洞的弹塑性分析,工程上一直采用Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ强度准则进行求解。但由于该理论和试验结果常常不符,故产生误差。本文应用俞茂宏教授提出的双剪强度理论对水工压力隧洞进行弹塑性分析,解决了上述问题。     

矿区构造应力对井巷稳定性的影响

总结和分析了用ｋｘ８１型三轴地应力计测量获得的大雁矿区四个水平五个测点的地应力数据,从区域构造和中国现代地壳动力场的角度分析了矿区应力场的成因,并基于地应力分析了矿区巷道变形破坏机制。     

Electron beam induced purification of dilute off gases from industrial processes and automobile tunnels

The electron beam process has proved to be an efficient method for the removal of inorganic pollutants from flue gas. Since it simulates natural processes which occur in the atmospheric photochemistry, it appeared attractive to investigate the potential of the e-beam process to clean off-gases which contain hydrocarbon and inorganic trace components. Such emissions arise from industrial processes and from automobile tunnels. Commercial solvents were vaporized in air and irradiated with energetic electrons (300 keV). CO, CO₂ and aerosol particles were found as products and were determined quantitatively. The aerosol particles can be collected by a gravel bed filter and can be removed by combustion or biological degradation. From experiments and model calculations it was found that the e-beam process is a very economic tool to remove hydrocarbons from large off-gas volumes at initial concentrations of 50–100 mg C/m³, and that NO_x can be removed very efficiently from tunnel off-gas.     

隧道路面阻燃多孔沥青混凝土性能研究

目前常用的水泥混凝土隧道路面会出现抗滑性不足、噪音高、接缝损坏以及排水困难的问题，降低了隧道内的行车安全性．针对出现的问题，研究采用开级配抗滑磨耗层(OGFC)沥青混合料铺筑隧道路面．采用阻燃技术提高沥青混合料在发生火灾时的难燃性，同时提出OGFC的混合料设计方法．在此基础上，针对隧道路面的使用要求，研究了沥青混合料的渗透性、抗滑性、水稳性、降噪性和高温稳定性以及降噪性等性能．     

非线性弹性卸荷损伤的基坑工程有限元分析

将土体非线性弹性卸荷损伤模型引入基坑工程的有限元分析中，建立非线性弹性卸荷损伤有限元方程，编制相应有限元程序，对上海外环隧道浦西连接井段的大型超深基坑工程进行有限元计算，并从基坑变形、围护墙上作用的土压力、损伤变量的发展演化等方面对有限元计算结果进行分析，计算结果表明了所建立的土体非线性弹性卸荷损伤模型在基坑工程中的可行性和适用性。