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偏压连拱隧道病害分析及治理措施

中国公路学报 2005年第4期18卷 72-77页

作者：刘庭金朱合华华南理工大学土木工程系广东广州510640 同济大学地下建筑与工程系上海200092

基于某高速公路偏压连拱隧道衬砌发生严重破坏和隧道上方发生较大规模的山体开裂等病害,采用地震CT手段对隧道周围的工程地质进行了探测;根据现场监测数据,分析了隧道支护结构的受力状态及其安全性;对复杂地质条件下两种典型的施工方案... 详细信息

基于某高速公路偏压连拱隧道衬砌发生严重破坏和隧道上方发生较大规模的山体开裂等病害,采用地震CT手段对隧道周围的工程地质进行了探测;根据现场监测数据,分析了隧道支护结构的受力状态及其安全性;对复杂地质条件下两种典型的施工方案进行了动态施工的数值模拟,对比分析了不同施工方案对围岩稳定和衬砌受力的影响;探讨了衬砌发生严重破坏的原因,并提出了相应的治理措施。研究结果表明:连拱隧道内侧断裂带、上方松散层等不良地质条件和不合理的施工方案是导致隧道衬砌严重破坏和山体地表开裂的主要原因。研究结果为分析和治理偏压连拱隧道病害提供了依据。

关键词：隧道工程偏压连拱隧道地震CT探测病害动态施工模拟施工方案治理措施

低弹模包体强度对试样破裂模式影响的数值试验

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同济大学学报（自然科学版） 2002年第3期30卷 263-268页

作者：刘庭金唐春安朱合华同济大学地下建筑与工程系上海200092 东北大学岩石破裂与失稳研究中心辽宁沈阳110004

应用自行开发的岩石破裂与失稳RFPA2D系统 ,对含低弹模不同强度的包体试样的破裂模式进行了数值试验 .结果表明 :随着包体强度的增大 ,包体声发射总次数呈明显的下降趋势 ,而包体主破裂位移加载量呈上升趋势 ,试样最大承载力呈上升趋势 ... 详细信息

应用自行开发的岩石破裂与失稳RFPA2D系统 ,对含低弹模不同强度的包体试样的破裂模式进行了数值试验 .结果表明 :随着包体强度的增大 ,包体声发射总次数呈明显的下降趋势 ,而包体主破裂位移加载量呈上升趋势 ,试样最大承载力呈上升趋势 ;包体水平轴线上各单元点的剪应力降总是先发生在包体两端位置处 ,当包体强度较小时 ,剪应力降由包体水平轴线中央向其两端扩展 ,当包体强度较大时。

关键词：包体破裂模式数值模拟声发射剪应力降地震孕震模式强度数值试验

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地下采场动态施工损伤演化的数值试验

岩土力学 2005年第12期26卷 1901-1906页

作者：刘庭金莫海鸿华南理工大学土木工程系广州510640

采用莫尔-库仑准则作为岩体的剪切屈服条件、极限应变作为剪切损伤判据、最大拉应力作为拉伸损伤判据,建立了适合岩体的弹塑性各向异性损伤数值模型。运用该数值模型研究了施工过程不施作支护结构和施作支护结构情况下地下采场覆岩的动... 详细信息

采用莫尔-库仑准则作为岩体的剪切屈服条件、极限应变作为剪切损伤判据、最大拉应力作为拉伸损伤判据,建立了适合岩体的弹塑性各向异性损伤数值模型。运用该数值模型研究了施工过程不施作支护结构和施作支护结构情况下地下采场覆岩的动态损伤演化过程,并与不施作支护结构时岩体采用弹性模型的数值结果进行了对比。数值试验重现了施工过程地下采场覆岩的动态损伤演化过程,从而为进一步优化支护结构设计、施工以及预防和控制地下采场塌方等工程事故提供了一种新的数值试验手段。

关键词：损伤判据弹塑性各向异性损伤施工过程地下采场损伤演化数值试验

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深基坑的施工监测及其数值模拟分析

岩石力学与工程学报 2004年第2期23卷 293-298页

作者：孙凯许振刚刘庭金方宗新海南海凯建设工程有限公司海口570216 广东省建筑设计研究院广州510010 同济大学地下建筑与工程系上海200092

首先,根据滑动体力学模型和竖向弹性地基梁模型进行了湖南大厦深基坑支护结构设计;然后,简单介绍了CSC工法并基于现场监测数据对该深基坑支护方案的合理性进行了分析;最后,运用同济曙光岩土及地下工程设计分析软件进行了深基坑动态施工... 详细信息

首先,根据滑动体力学模型和竖向弹性地基梁模型进行了湖南大厦深基坑支护结构设计;然后,简单介绍了CSC工法并基于现场监测数据对该深基坑支护方案的合理性进行了分析;最后,运用同济曙光岩土及地下工程设计分析软件进行了深基坑动态施工模拟。现场监测和数值分析结果表明:预应力锚索复合支护结构能有效地控制深基坑变形及地表沉降,从而达到确保深基坑自身和周边建筑物、地下管线等安全;数值分析结果与现场监测结果基本一致。

关键词：深基坑施工监测数值模拟预应力锚索 CSC工法支护弹性地基

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应力路径对特大断面隧道围岩压力的影响

岩石力学与工程学报 2009年第11期28卷 2228-2234页

作者：严宗雪房营光刘庭金华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510641 广州市公路开发公司广东广州510080

介绍4车道公路隧道的建设状况,分析目前4车道公路隧道的设计、施工等研究进展。结合广州龙头山双向8车道高速公路隧道,利用现场监测数据和不同开挖方式对应的围岩荷载的数值计算结果,分析和讨论应力路径对特大断面隧道围岩荷载的影响,... 详细信息

介绍4车道公路隧道的建设状况,分析目前4车道公路隧道的设计、施工等研究进展。结合广州龙头山双向8车道高速公路隧道,利用现场监测数据和不同开挖方式对应的围岩荷载的数值计算结果,分析和讨论应力路径对特大断面隧道围岩荷载的影响,并验证4车道特大断面隧道施工的围岩松弛范围。引入过程荷载影响系数κij,对导洞的荷载影响系数进行修正,在与普氏理论、公路隧道设计规范、曲海峰提出的荷载公式进行计算对比后,提出特大断面隧道更为合理的过程荷载计算公式。

关键词：隧道工程特大断面松驰区应力路径数值模拟

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某高速公路隧道二次衬砌安全性分析

岩石力学与工程学报 2004年第1期23卷 75-78页

作者：刘庭金朱合华丁文其同济大学土木工程学院地下建筑与工程系上海200092

二次衬砌作为Ⅲ类以下围岩隧道的主要承载结构和最后一道防水防线,其结构安全对隧道工程质量起着至关重要的作用。首先根据公路隧道设计规范和普氏地压理论,对某高速公路隧道围岩压力进行计算,为现场二次衬砌压力实测值提供了可比较的... 详细信息

二次衬砌作为Ⅲ类以下围岩隧道的主要承载结构和最后一道防水防线,其结构安全对隧道工程质量起着至关重要的作用。首先根据公路隧道设计规范和普氏地压理论,对某高速公路隧道围岩压力进行计算,为现场二次衬砌压力实测值提供了可比较的参考标准。然后,根据二次衬砌压力实测值,应用同济曙光软件对最大实测压力断面二次衬砌结构内力进行数值计算,根据规范对二次衬砌轴力和剪力设计值进行计算,并基于数值计算结果对二次衬砌进行了结构强度校核。最后结合隧道设计、工程地质、施工及地质雷达探测情况,分析了该隧道加宽段及其附近二次衬砌压力明显偏大和产生细小裂缝的原因。

关键词：高速公路隧道二次衬砌安全性数值模拟强度校核

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非均质混凝土破坏过程的细观数值试验

岩石力学与工程学报 2005年第22期24卷 4120-4133页

作者：刘庭金朱合华莫海鸿华南理工大学土木工程系广东广州510640 同济大学地下建筑与工程系上海200092

结合细观单元的弹塑性各向异性损伤本构模型,建立了研究非均质混凝土破坏过程及其非线性力学行为的细观数值试验模型。该模型基于混凝土材料细观层次的结构特征,采用Weibull随机分布函数引入材料的非均匀性;同时,为反映加载边界条件如... 详细信息

结合细观单元的弹塑性各向异性损伤本构模型,建立了研究非均质混凝土破坏过程及其非线性力学行为的细观数值试验模型。该模型基于混凝土材料细观层次的结构特征,采用Weibull随机分布函数引入材料的非均匀性;同时,为反映加载边界条件如端部约束等的影响,采用Bathe提出的接触问题约束函数法处理不同物体之间的相互作用。运用该模型,对压缩和拉伸加载方式下混凝土的渐进性破坏过程进行了系统性的数值试验,其结果与他人的研究结果基本一致,从而验证了该模型的合理性。该模型为从细观层次研究复杂加载方式下混凝土的渐进破坏过程,进一步揭示混凝土的破坏机理及其非线性力学行为本质提供了一种新的数值试验手段。

关键词：建筑材料混凝土非均匀性渐进破坏过程细观数值试验弹塑性各向异性损伤接触问题

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盾构隧道病害分析及上方架空轻质回填研究

铁道工程学报 2019年第7期36卷 64-69页

作者：刘庭金林少群华南理工大学华南岩土工程研究院

研究目的:紧邻地铁盾构隧道的抗拔锚杆高压注浆易诱发严重的隧道病害,包括管片环错台、椭圆度超限、开裂、接缝及螺栓孔渗漏水等,影响地铁正常运营及结构安全。本文基于实际工程案例中基坑施工历程、隧道病害现状、监测数据,借助数值模... 详细信息

研究目的:紧邻地铁盾构隧道的抗拔锚杆高压注浆易诱发严重的隧道病害,包括管片环错台、椭圆度超限、开裂、接缝及螺栓孔渗漏水等,影响地铁正常运营及结构安全。本文基于实际工程案例中基坑施工历程、隧道病害现状、监测数据,借助数值模拟手段,分析隧道上浮及病害成因,并提出一种隧道上方架空轻质回填的方案,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)基坑地下室大面积抗拔锚杆高压注浆是造成隧道发生上浮的主要原因,地下水位上升引起的隧道上方土层重度减小及强风化粉砂质泥岩的软化、膨胀,降低了隧道上方土层的抵抗作用;(2)隧道纵向不均匀上浮和注浆引起的隧道侧方压力增大,导致隧道发生环径向错台、椭圆度变形超限,过大的“竖鸭蛋”变形是隧道管片侧墙开裂、接缝及螺栓孔渗漏水的直接原因;(3)针对隧道开裂、渗漏水及椭圆度变形,提出相应的病害处理措施;(4)提出“架空结构+轻质EPS板”的回填方案、相应的施工工序及EPS板施工要点,实测结果表明该地铁保护方案将隧道沉降控制在9. 1 mm;(5)本研究成果可供类似盾构隧道上方堆载工程参考。

关键词：盾构隧道病害抗拔锚杆回填地铁保护

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桩锚深基坑诱发地铁盾构隧道病害的成因分析

铁道工程学报 2016年第1期33卷 109-115页

作者：刘庭金夏文宇华南理工大学广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

研究目的:邻近地铁盾构隧道的桩锚支护深基坑开挖施工易诱发严重的隧道病害,包括管片破损掉块、开裂、接缝渗漏、道床边沟裂开等,危及地铁运营与结构安全。本文通过对实际工程案例中隧道周边施工历程、病害现状、监测数据进行分析,分别... 详细信息

研究目的:邻近地铁盾构隧道的桩锚支护深基坑开挖施工易诱发严重的隧道病害,包括管片破损掉块、开裂、接缝渗漏、道床边沟裂开等,危及地铁运营与结构安全。本文通过对实际工程案例中隧道周边施工历程、病害现状、监测数据进行分析,分别从桩锚支护下深基坑施工扰动影响特点与隧道结构变形特性两方面初步推断盾构隧道病害的成因,为相似工程提供借鉴。研究结论:(1)邻近桩锚支护深基坑的施工扰动下锚索锚固端会形成土层松动区,降低隧道侧方的地层约束能力,诱发隧道断面呈横椭圆变形的趋势,另外拱脚破坏导致上部荷载的增加也是导致隧道横椭圆变形的一个诱因;(2)隧道横椭圆形状的变形特性是造成拱腰处管片角部破损掉块、接缝渗漏与拱顶管片纵向开裂等病害的直接原因;(3)隧道结构安全计算分析表明,该盾构隧道周边地层因扰动影响已进入松散状态,管片环结构趋向横椭圆变形,且初步断定管片环中部分连接螺栓已进入屈服状态;(4)该研究成果可供类似桩锚深基坑工程参考。

关键词：地铁保护病害侧方基坑桩锚支护横椭圆变形