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黄腊石滑坡加卸载响应比与稳定系数定量关系及其优化排水治理研究

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黄腊石滑坡加卸载响应比与稳定系数定量关系及其优化排水治理研究

作者：冯利坡青岛理工大学

学位级别：硕士

堆积层滑坡是指发生在第四系及近代松散堆积层的一类滑坡,它包括一切土层滑坡、山区各类堆积物滑坡以及由构造、卸荷、风化等次生作用形成的各类松散破碎岩土体的滑坡,它分布广、规模大、突发性强、且危害性严重。为此,如何对该类滑坡... 详细信息

堆积层滑坡是指发生在第四系及近代松散堆积层的一类滑坡,它包括一切土层滑坡、山区各类堆积物滑坡以及由构造、卸荷、风化等次生作用形成的各类松散破碎岩土体的滑坡,它分布广、规模大、突发性强、且危害性严重。为此,如何对该类滑坡进行科学预测与有效防治具有深远的理论意义和巨大的经济效益。本文以国家自然科学基金资助项目“水诱发堆积层滑坡的加卸载响应比参数与位移动力学预测研究(40672182)”和“堆积层滑坡位移矢量角动力学参数与位移多源信息综合预测(项目编号:40872184)”为依托,在对长江三峡库区黄腊石滑坡调查研究,并对其基本特征和滑坡变形的位移动力学特征系统分析与研究的基础上,运用国际知名岩土工程专业分析计算软件Geo-studio的SEEP/W,SIGMA/W,SLOPE/W三个模块对黄腊石滑坡进行了数值模拟,并探求了其加卸载响应比与稳定系数之间的定量关系。最后,对黄腊石滑坡的地下和地表排水进行了研究。其主要研究内容如下:(1)通过对三峡库区典型堆积层滑坡-黄腊石滑坡的地质调查和滑坡基础地质资料的整理,对其基本概况和位移演化规律进行了分析。(2)运用数值模拟的方法和饱和.非饱和渗流理论,对不同降雨量条件下的边坡渗流作用情况进行了数值模拟,并将渗流场结果引入边坡自重应力场中进行了耦合计算分析,得出了相应的位移场变化规律,以此建立以降雨量作为加卸载手段、位移加速度变化作为响应的加卸载响应比模型,研究加卸载响应比参数变化规律。同时运用数值模拟方法计算该模型在考虑渗流力时不同阶段的稳定性系数,最后探求了黄腊石滑坡加卸载响应比参数与稳定系数定量关系,研究结果表明:两者呈反比例关系。最后,采用黄腊石滑坡B4、C3两个监测点对所得定量关系进行验证,并将其应用于该滑坡的防治工程评价中。(3)对滑坡排水治理方法进行分析与总结,并选择黄腊石滑坡群大石板滑坡作为滑坡排水优化治理的实例进行研究,模拟了滑坡的八个地下排水治理方案,从排水效果和经济性两方面综合分析,得出了大石板滑坡地下排水井和纵向平硐位置布置在滑坡的中前缘为最优方案。同时,对大石板滑坡地表排水进行了研究,对在不同稳定性状态下的降雨条件进行了反分析,从而求出其对应的降雨值,进而求出其地表排水沟设计排水量。

关键词：黄腊石滑坡数值模拟加卸载响应比稳定系数优化防治

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高水压条件下盾构隧道开挖面极限上限法研究

同济大学学报（自然科学版） 2013年第8期41卷 1179-1184页

作者：郑永来冯利坡邓树新段晨雪同济大学水利工程系上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

基于极限分析上限法,首次推导了高水压下维持均质土隧道开挖面稳定的最小支护压力解析解公式.并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土越江隧道开挖面稳定性评价中,可为越... 详细信息

基于极限分析上限法,首次推导了高水压下维持均质土隧道开挖面稳定的最小支护压力解析解公式.并利用土层厚度加权平均法,对多层土体参数和水压力进行了简化分析,从而可将上述解析解公式应用于多层土越江隧道开挖面稳定性评价中,可为越江盾构隧道推进工程中估计前方支护压力的参考.最后,结合上海长江隧道和南京长江隧道实例,利用推导的解析解公式对越江隧道开挖面极限支护压力进行了计算,并将计算结果与前人研究和工程实际进行了对比分析.

关键词：越江隧道开挖面稳定极限上限分析法极限支护压力加权平均法

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钢管混凝土轨枕凹槽尺寸优化设计研究

铁道科学与工程学报 2021年第11期18卷 2892-2898页

作者：冯利坡闫亚飞李启航金华轨道交通集团有限公司浙江金华321000 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

钢管混凝土轨枕(CFT轨枕)的凹槽尺寸和位置设计需通过计算分析确定最优范围,从而进一步提高道床与轨枕块的结合性能。为研究钢管混凝土轨枕凹槽尺寸和位置变化对轨枕块和道床板受力性能的影响,建立钢管混凝土轨枕无砟轨道的三维有限元模... 详细信息

钢管混凝土轨枕(CFT轨枕)的凹槽尺寸和位置设计需通过计算分析确定最优范围,从而进一步提高道床与轨枕块的结合性能。为研究钢管混凝土轨枕凹槽尺寸和位置变化对轨枕块和道床板受力性能的影响,建立钢管混凝土轨枕无砟轨道的三维有限元模型,分析在列车荷载和温度荷载同时作用下凹槽的长度、宽度、深度以及凹槽端部与轨枕端部距离、凹槽底面与轨枕底面距离取不同值时轨枕块和道床板受力性能的变化规律,同时确定合理的取值范围。研究结果表明:1)轨枕凹槽尺寸和位置的不同会对轨枕块和道床板的受力性能产生影响;2)当长度取值范围为300~340 mm,宽度为55~65 mm,深度为20~25 mm,端部距离为143~163 mm,底部距离为40~50 mm时,轨枕块和道床板应力值较小,受力最优。

关键词：钢管混凝土轨枕凹槽尺寸设计方案数值计算受力性能

深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式的上限分析

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岩土力学 2015年第7期36卷 2105-2110页

作者：冯利坡郑永来邓树新李文峋常州市轨道交通发展有限公司江苏常州213022 同济大学土木工程学院上海200092

相对于盾构隧道施工的大量需求与快速发展的状况,国内在盾构工法特别是大型深埋盾构隧道施工技术和理论研究方面还存在不足,特别是水压条件下深埋盾构隧道开挖面稳定问题。基于极限分析上限法和水土压力统一参数,对考虑水压影响的均质... 详细信息

相对于盾构隧道施工的大量需求与快速发展的状况,国内在盾构工法特别是大型深埋盾构隧道施工技术和理论研究方面还存在不足,特别是水压条件下深埋盾构隧道开挖面稳定问题。基于极限分析上限法和水土压力统一参数,对考虑水压影响的均质土深埋隧道开挖面稳定性计算方法进行研究,建立了考虑水压影响的深埋盾构隧道开挖面三维对数螺旋破坏模式模型,并推导了其极限支护压力计算公式。然后利用土层厚度加权平均法,可将上述方法应用于多层土深埋盾构隧道开挖面稳定性的评价中。最后,以上海长江盾构隧道实际工程为例,采用本文推导的极限分析上限三维对数螺旋破坏模式方法计算并分析其极限支护压力,并将计算结果与前人研究和规范方法计算的结果进行对比分析。通过该研究可改进与完善水压条件下深埋盾构隧道极限支护压力确定方法,从而为考虑水压条件下盾构隧道施工支护压力的合理确定提供理论依据。

关键词：深埋盾构隧道开挖面稳定性极限上限法极限支护压力三维对数螺旋

流固耦合下深层盾构隧道开挖面稳定流体参数研究

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公路 2014年第3期59卷 193-199页

作者：冯利坡郑永来邓树新常州市轨道交通发展有限公司常州市213022 同济大学土木工程学院上海市200092

目前盾构工法广泛应用于城市地铁的建设之中,而隧道开挖面稳定性是影响隧道施工安全性的重要因素。采用数值模拟的方法,对考虑流固耦合影响的深层盾构隧道砂土层开挖面稳定性进行了模拟研究,并利用自己提出的一套新的判别准则来确定盾... 详细信息

目前盾构工法广泛应用于城市地铁的建设之中,而隧道开挖面稳定性是影响隧道施工安全性的重要因素。采用数值模拟的方法,对考虑流固耦合影响的深层盾构隧道砂土层开挖面稳定性进行了模拟研究,并利用自己提出的一套新的判别准则来确定盾构隧道开挖面极限支护压力。相比以前的研究,该准则不仅考虑了盾构隧道开挖面直径对确定极限支护压力的影响,而且也考虑了在开挖面位移曲线突变和近线性两种类型下的极限支护压力如何确定。利用该判别准则,对影响渗流状态下砂土层隧道开挖面稳定性的因素——土体饱和渗透系数、渗流持续时间、地下水位埋深和孔隙率等进行了参数敏感性分析。研究结果表明,土体饱和渗透系数、渗流持续时间、地下水位埋深均与开挖面极限支护压力成正比关系;而随孔隙率变化,开挖面极限支护压力则变化不大。

关键词：隧道盾构砂土层稳定性流体参数极限支护压力流固耦合判别准则

泥质粉砂岩地层地铁盾构掘进渣土改良技术研究

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隧道建设(中英文) 2022年

作者：冯利坡廖少明周德军金华市轨道交通集团有限公司同济大学土木工程学院

土压平衡盾构在泥质粉砂岩地层中掘进时,因基岩裂隙水发育程度差异性大,易出现螺旋输送机喷涌、渣土流塑性状态差等问题,为确保顺利施工,须进行渣土改良。依托金华—义乌—东阳市域轨道交通金华站—双溪西路站盾构区间工程,室内模拟正... 详细信息

土压平衡盾构在泥质粉砂岩地层中掘进时,因基岩裂隙水发育程度差异性大,易出现螺旋输送机喷涌、渣土流塑性状态差等问题,为确保顺利施工,须进行渣土改良。依托金华—义乌—东阳市域轨道交通金华站—双溪西路站盾构区间工程,室内模拟正常涌水和大量涌水2种工况的渣土状态,添加不同改良剂并开展坍落度试验,研究改良渣土的流塑性。结果表明,为达到渣土坍落度10～20cm的理想改良要求,正常涌水段加水量占土体积比为40%～46.3%,此时渣土含水率为27.8%～30.6%,与坍落度线性相关;大量涌水段,膨润土或生石灰加入量占土体积比分别为5.5%～6.8%和5%～6.9%。现场验证试验表明,大量涌水段加入相应比例的膨润土或生石灰后,渣土稠度状态得到有效改善,螺旋输送机喷涌问题得以有效控制。

关键词：土压平衡盾构渣土改良泥质粉砂岩地层坍落度试验

泥质粉砂岩地层地铁盾构掘进渣土改良技术研究

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隧道建设（中英文） 2021年第S02期41卷 158-164页

作者：冯利坡廖少明周德军金华市轨道交通集团有限公司浙江金华321000 同济大学土木工程学院上海200092

土压平衡盾构在泥质粉砂岩地层中掘进时,因基岩裂隙水发育程度差异性大,易出现螺旋输送机喷涌、渣土流塑性状态差等问题,为确保顺利施工,须进行渣土改良。依托金华—义乌—东阳市域轨道交通金华站—双溪西路站盾构区间工程,室内模拟正常涌水和大量涌水2种工况的渣土状态,添加不同改良剂并开展坍落度试验,研究改良渣土的流塑性。结果表明:1)为达到渣土坍落度10~20 cm的理想改良要求,正常涌水段加水量占土体积比为40%~46.3%,此时渣土含水率为27.8%~30.6%,与坍落度线性相关;2)大量涌水段,膨润土或生石灰加入量占土体积比分别为5.5%~6.8%和5%~6.9%。现场验证试验表明,大量涌水段加入相应比例的膨润土或生石灰后,渣土稠度状态得到有效改善,螺旋输送机喷涌问题得以有效控制。

关键词：土压平衡盾构渣土改良泥质粉砂岩地层坍落度试验

试验设计法在硬岩PFC^(3D)模型细观参数标定中的应用

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岩土工程学报 2019年第4期41卷 655-664页

作者：邓树新郑永来冯利坡朱鹏宇倪寅南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 同济大学土木工程学院上海200092 金华市轨道交通投资建设有限公司浙江金华321017

利用试验设计法针对硬质岩体颗粒离散元数值研究中的细观参数标定问题进行了研究。首先利用Plackett-Burman试验设计分析了细观参数对宏观响应的敏感性,并建立了宏观力学指标和细观参数之间的线性关系,然后利用响应曲面法考查了显著影... 详细信息

利用试验设计法针对硬质岩体颗粒离散元数值研究中的细观参数标定问题进行了研究。首先利用Plackett-Burman试验设计分析了细观参数对宏观响应的敏感性,并建立了宏观力学指标和细观参数之间的线性关系,然后利用响应曲面法考查了显著影响参数之间的相互作用,得到了宏观响应与细观参数之间的非线性关系。最后将问题转化为非线性多目标数学规划问题利用MATLAB软件中FGOALATTAIN函数进行求解。通过和典型硬岩物理试验结果对比发现,利用试验设计法标定参数建立的颗粒离散元模型可以很好地反映单轴和低围压下岩石的破坏过程,但是由于采用了球形颗粒对于高围压下的拟合效果偏弱。利用PB设计、响应曲面法并结合数学规划建立的细观参数标定方法可以反映各细观参数对宏观力学响应的敏感性并给出明确的函数表达式,同时可以通过增加求解过程中的约束条件来体现更多的岩石力学特性。

关键词：试验设计岩石力学数值模拟颗粒流参数标定

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信息化监测在深基坑工程事故中的预警作用

地下空间与工程学报 2009年第A02期5卷 1643-1645,1652页

作者：冯利坡郑永来赵民吕浩同济大学土木工程学院上海200092 青岛市勘察测绘研究院山东青岛266033

通过研究某深基坑支护结构破坏前20天的坡顶水平位移、坡顶沉降位移、地下水位及深层水平位移历时曲线图等监测项目,从中可以看出,临界破坏时,位移监测值和地下水位监测值均发生了较大突变。这充分说明了信息化监测在深基坑开挖中的预... 详细信息

通过研究某深基坑支护结构破坏前20天的坡顶水平位移、坡顶沉降位移、地下水位及深层水平位移历时曲线图等监测项目,从中可以看出,临界破坏时,位移监测值和地下水位监测值均发生了较大突变。这充分说明了信息化监测在深基坑开挖中的预警作用。最后指出自动监控系统是未来监测的发展方向。

关键词：深基坑信息化监测事故位移突变预警