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海底隧道渗流场分析及施工数值模拟

海底隧道渗流场分析及施工数值模拟

作者：何红忠中南大学

学位级别：硕士

随着地下工程施工工艺的发展和工程理论的逐步完善,海底隧道以其稳定的交通量和不受天气气候影响的独特优势,成为人们实现跨海交通运输的首选方案。然而由于海底隧道所处环境的特殊性,与陆地隧道相比在设计和施工上都存在着更大的困难... 详细信息

随着地下工程施工工艺的发展和工程理论的逐步完善,海底隧道以其稳定的交通量和不受天气气候影响的独特优势,成为人们实现跨海交通运输的首选方案。然而由于海底隧道所处环境的特殊性,与陆地隧道相比在设计和施工上都存在着更大的困难和风险。深水海洋地质勘察难度大、成本高、准确性低,较高的孔隙水压力和渗透水压力会降低围岩的有效应力,导致海水通过高渗透性地层或与开阔水面有渠道相连的地层大量流入,削弱隧道围岩的成拱作用,降低地层的稳定性,增大隧道支护结构承受的荷载,如遇断层破碎带等不良地质地段,隧道就会承受巨大的水压力,有突水失稳甚至坍塌被淹没的危险。因此,本文对海底隧道建设中的隧道涌水量、衬砌背后水压力和施工力学特性三方面的有关问题进行了探讨,主要研究内容如下:(1)根据海底隧道的特点,在一定假设条件下,推导了海底隧道开挖后围岩、注浆圈、衬砌内的渗流场分布计算公式,通过与数值解的对比分析,验证了公式的正确性。(2)推导了隧道涌水量计算公式,在此基础上分析了隧道涌水量与注浆圈、围岩各参数的关系,得出了隧道涌水量与围岩渗透系数、注浆圈渗透系数、注浆圈厚度及隧道覆盖层厚度的关系曲线,并且对注浆圈参数的选取提出了建议。(3)根据前面推导的衬砌内渗流场分布计算公式,分析了隧道在“全封堵”和“限量排导”两种防排水方式下衬砌背后水压力与各量值的关系,得出了衬砌背后水压力与围岩、注浆圈的渗透系数、注浆圈厚度和隧道控制排水量大小的关系曲线,结果表明,在“全封堵”情况下,不论隧道注浆与否衬砌背后水压力都不能折减,而在“限量排导”情况下,衬砌背后水压力随隧道排水量的增大而减小,在允许排水量范围内,适当地增大隧道排导系统的排水能力,可以显著地减小衬砌背后水压力。(4)采用理论分析、经验公式和数值模拟三种方法,对青岛胶州湾海底隧道涌水量作出了预测,指出了施工时可能发生较大涌水和突水的危险地段。采用数值模拟的方法,对青岛胶州湾海底隧道衬砌外水压力进行了模拟,给出衬砌背后水压力折减系数的建议值。(5)根据弹塑性理论和渗流力学推导了渗流、应力联合作用下围岩处于弹塑性状态时的塑性区半径以及弹、塑性区内的应力、位移解,对比分析了隧道在考虑渗流影响和不考虑渗流影响的情况下围岩的应力、位移以及支护结构特性的差异,研究表明,渗流作用恶化了围岩的受力情况,增大了支护结构的支护阻力,对围岩稳定性和支护结构的受力都是不利的。(6)利用有限差分软件FLAC3D对隧道动态施工全过程进行数值模拟,得出了围岩位移场、应力场、塑性区和初期支护内力随隧道开挖的变化过程,为同类工程设计和施工提供了一定的参考依据。

关键词：海底隧道渗流场涌水量衬砌背后水压力数值模拟

岩屋庙膨胀土路堑边坡失稳特征及治理措施研究

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浙江工业大学学报 2023年第5期51卷 530-536页

作者：何红忠陈子昂中铁武汉勘察设计院有限公司湖北武汉430074 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

某铁路专用线岩屋庙膨胀土路堑边坡发生了多次滑塌破坏,采用土工格栅加筋方式对该边坡进行治理。为评估采用土工格栅加筋处置该路堑边坡的合理性,首先,通过现场调研分析该膨胀土路堑边坡失稳破坏特征;然后,结合岩屋庙膨胀土的膨胀性,利... 详细信息

某铁路专用线岩屋庙膨胀土路堑边坡发生了多次滑塌破坏,采用土工格栅加筋方式对该边坡进行治理。为评估采用土工格栅加筋处置该路堑边坡的合理性,首先,通过现场调研分析该膨胀土路堑边坡失稳破坏特征;然后,结合岩屋庙膨胀土的膨胀性,利用升温膨胀方式模拟膨胀土的遇水膨胀特性;最后,建立可考虑膨胀土膨胀性特点的膨胀土路堑边坡有限元数值模型,以研究土工格栅加筋处置该膨胀土路堑边坡的有效性。研究结果表明:考虑坡顶堆载与土体膨胀共同作用时,该路堑边坡稳定性系数从1.444降至1.034。受坡顶堆载的影响,边坡呈现为推移式滑动破坏。通过土工格栅加筋处理可有效提高该路堑边坡的稳定性。从经济成本与治理效果角度考虑,选用土工格栅拉伸强度不小于50 kN/m,加筋间距为1.0 m的方案较为可靠,此时路堑边坡稳定性系数达到1.467,满足边坡安全需求。

关键词：边坡膨胀土堆载加筋土

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膨胀土边坡的失稳特征与稳定性分析

中南大学学报（自然科学版） 2022年第1期53卷 104-113页

作者：张震林宇亮何红忠张红日杨果林中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学轨道交通工程结构防灾减灾湖南省重点实验室湖南长沙410075 中铁大桥勘测设计院集团有限公司武汉分公司湖北武汉430000 广西交科集团有限公司广西南宁530029

以湖北当阳某膨胀土边坡实体工程为依托,结合工程实际调研和现场测斜数据,观测上覆堆载和膨胀力作用下膨胀土边坡的失稳滑移位置及其形状特征,分析膨胀土边坡的滑动破坏特征及其致滑机制。结合膨胀土强度参数、膨胀力等物理力学指标,基... 详细信息

以湖北当阳某膨胀土边坡实体工程为依托,结合工程实际调研和现场测斜数据,观测上覆堆载和膨胀力作用下膨胀土边坡的失稳滑移位置及其形状特征,分析膨胀土边坡的滑动破坏特征及其致滑机制。结合膨胀土强度参数、膨胀力等物理力学指标,基于Bishop法、Janbu法等基本思想,推导上覆堆载和膨胀力作用下的膨胀土边坡稳定性计算公式。基于工程实例,分析上覆堆载、位置以及膨胀力对膨胀土边坡稳定性的影响。研究结果表明:在上覆堆载和水分入渗的作用下,当阳地区膨胀土边坡呈整体滑移破坏,呈现坡体后缘开裂、前缘圆弧状滑出的特征;堆载荷载增大、堆载距坡肩间距减小和膨胀力增加导致膨胀土边坡稳定系数持续下降;当膨胀力较小时,由改进的Janbu法和Bishop法得到的膨胀土边坡稳定系数接近;随着膨胀力增大,这2种方法所得的膨胀土边坡稳定系数差异增大。

关键词：膨胀土边坡上覆堆载稳定性分析极限平衡法

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京能十堰电厂铁路路基下穿公路大桥方案研究

路基工程 2022年第2期 135-139页

作者：何红忠中铁武汉勘察设计院有限公司武汉430074

依托京能十堰电厂铁路专用线下穿公路桥工程,比选桥梁、路堤桩板墙和轻质泡沫土填筑方案。采用数值模拟和现场监测,分析桩板墙下穿对既有桥的影响;桩板墙设计采用地下圆形、地上方形的组合桩代替传统的人工挖孔桩,结构形式新颖可靠,适... 详细信息

依托京能十堰电厂铁路专用线下穿公路桥工程,比选桥梁、路堤桩板墙和轻质泡沫土填筑方案。采用数值模拟和现场监测,分析桩板墙下穿对既有桥的影响;桩板墙设计采用地下圆形、地上方形的组合桩代替传统的人工挖孔桩,结构形式新颖可靠,适应性强,成功解决了邻近既有建筑物震动、地下水位高和软弱土层宜塌孔的难题。

关键词：铁路路基方圆组合桩数值计算下穿方案研究桩板墙

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膨胀土路堑滑坡特征及其治理措施研究

甘肃科技 2015年第23期31卷 93-95页

作者：何红忠余永金中铁武汉勘察设计研究院有限公司湖北武汉430074

膨胀土天然含水量高,塑性指数大,土体节理裂隙发育,内含大量不规则软弱结构面,降雨后易吸水饱和,抗剪强度大幅降低,导致路堑开挖产生滑坡。膨胀土滑坡呈现出浅层性、平缓性、牵引性、季节性、多次滑动性和成群分布的特征,且滑坡的发生... 详细信息

膨胀土天然含水量高,塑性指数大,土体节理裂隙发育,内含大量不规则软弱结构面,降雨后易吸水饱和,抗剪强度大幅降低,导致路堑开挖产生滑坡。膨胀土滑坡呈现出浅层性、平缓性、牵引性、季节性、多次滑动性和成群分布的特征,且滑坡的发生与边坡高度和坡度并无明显关系。膨胀土工程性质特殊和施工不规范是膨胀土滑坡发生的基本原因,实践证明采用包裹式土工格栅加筋挡墙治理膨胀土路堑滑坡效果显著。

关键词：膨胀土路堑滑坡加筋挡墙治理

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海底隧道修建中注浆加固圈参数研究

公路交通技术 2008年第5期24卷 99-102页

作者：何红忠王星华中南大学土木建筑学院长沙410075

海底隧道开挖时采用注浆加固措施,可显著减小隧道涌水量、降低衬砌背后水压力,而其关键在于合理地确定注浆圈参数。通过理论计算和分析,得出注浆圈参数变化对隧道涌水量的影响规律;利用安全系数法,采用Flac软件对围岩稳定性进行数值模... 详细信息

海底隧道开挖时采用注浆加固措施,可显著减小隧道涌水量、降低衬砌背后水压力,而其关键在于合理地确定注浆圈参数。通过理论计算和分析,得出注浆圈参数变化对隧道涌水量的影响规律;利用安全系数法,采用Flac软件对围岩稳定性进行数值模拟分析,得出围岩稳定的安全范围。在此基础上提出应从隧道涌水量的大小和围岩稳定性2方面综合考虑确定注浆加固圈的参数。

关键词：海底隧道注浆圈涌水量围岩稳定数值分析

宜昌紫云地方铁路万福垴滑坡原因及其治理措施研究

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路基工程 2015年第6期 191-196页

作者：何红忠余永金张泽万中铁武汉勘察设计研究院有限公司武汉430074

介绍了宜昌紫云地方铁路万福垴滑坡的概况、地形地貌和空间形态,分析了滑坡的物质组成、产生原因和发展趋势,并进行了稳定性验算和滑坡推力计算,最后提出采用坡面排水和门架式双排桩支挡的治理措施,事实证明效果显著。

关键词：滑坡稳定性推力计算双排桩治理措施

脑缺血后N-乙基马来酰亚胺敏感因子ATP酶失活致神经元自噬流障碍的病理机制

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生物化学与生物物理进展 2024年第5期51卷 1034-1042页

作者：雷倩邓仪昊何红云昆明理工大学医学院人体解剖学教研室昆明650500 昆明理工大学附属安宁市第一人民医院昆明650399

缺血性脑卒中是由脑血管梗塞引起的急性脑血管病,具有较高的发病率、致残率和致死率。研究发现,过度自噬或自噬不足均可导致细胞损伤。自噬包括自噬体的形成和成熟、自噬体与溶酶体融合、自噬底物在自噬溶酶体内的降解和清除,这些过程... 详细信息

缺血性脑卒中是由脑血管梗塞引起的急性脑血管病,具有较高的发病率、致残率和致死率。研究发现,过度自噬或自噬不足均可导致细胞损伤。自噬包括自噬体的形成和成熟、自噬体与溶酶体融合、自噬底物在自噬溶酶体内的降解和清除,这些过程呈连续状态则称为自噬流。研究发现,脑缺血可导致自噬体与溶酶体间发生融合障碍,从而引发自噬流损伤。细胞内膜融合由3种核心组分介导,即N-乙基马来酰亚胺敏感因子(N-ethylmaleimide sensitive factor,NSF)ATP酶、可溶性NSF黏附蛋白(soluble NSF attachment protein,SNAP)及可溶性NSF黏附蛋白受体(soluble NSF attachment protein receptors,SNAREs)。当SNAREs介导自噬体与溶酶体融合后以非活性的复合体形式存留于自噬溶酶体膜,须被NSF再激活为单体后方可发挥新一轮的膜融合介导作用,而NSF是唯一可再激活SNAREs的ATP酶。新近研究表明,脑缺血可显著抑制NSF ATP酶活性,导致其对SNAREs再激活减少,这可能是自噬体与溶酶体间发生融合障碍并导致神经元自噬流损伤的病理机制。本文就NSF ATP酶失活导致SNAREs互作失调、自噬体与溶酶体融合障碍,以及蛋白水解酶向溶酶体的转运不足引发神经元自噬流障碍的病理机制进行阐述,并针对NSF ATP酶失活改善神经元自噬流的方法进行探讨,为提高脑卒中治疗提供参考并指明深入研究方向。

关键词：缺血性脑卒中 N-乙基马来酰亚胺敏感因子ATP酶自噬神经元自噬流障碍

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三维编织管件复合材料压缩与弯曲性能

复合材料学报 2024年

作者：何红梅高兴忠项赫苏智鹏韩天聪杨雨琪姚湘江西安工程大学纺织科学与工程学院东华大学高性能纤维及制品教育部重点实验室(B类) 西安工程大学功能性纺织材料及制品教育部重点实验室内蒙金属材料研究所浙江千禧龙纤特种纤维股份有限公司

三维编织复合材料管件在承力结构件中有广泛应用。纤维性能对其承载时变形和失效演化的影响机制是亟需解决的问题。本文探究了高模高强和高韧性两种纤维增强管件复合材料的失效行为，通过轴向压缩和三点弯曲试验，借助DIC技术，研究了... 详细信息

三维编织复合材料管件在承力结构件中有广泛应用。纤维性能对其承载时变形和失效演化的影响机制是亟需解决的问题。本文探究了高模高强和高韧性两种纤维增强管件复合材料的失效行为，通过轴向压缩和三点弯曲试验，借助DIC技术，研究了不同纤维管件编织复合材料的力学性能。结果发现：高强高模管件更早发生变形分布变化，变形主要集中在发生剪切滑移的区域。高韧性管件较晚出现变形分布变化，变形逐渐集中到中间“鼓包”区域；高强高模管件的压缩和弯曲强度比高韧性管件分别高56%和50%；压缩和弯曲能量吸收比高韧性管件分别高20.9%和68%。这说明纤维的高强高模可以弥补其韧性差而导致吸能较少的弱点。本研究可为三维编织管件复合材料的设计提供理论指导。

关键词：三维编织管状复合材料压缩性能弯曲性能变形演化能量吸收