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古建筑风化石质构件力学参数的确定方法

岩土力学 2014年第2期35卷 474-480页

作者：刘成禹何满潮福州大学环境与资源学院福州350108 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

针对目前常规确定岩石力学参数的方法只能得出岩块的整体强度,不能反映古建筑石质构件风化层内力学参数逐渐变化,无法很好地满足石质古建筑稳定性、耐久性研究的不足,提出了综合运用现场穿透波CT测试、表面回弹测试和室内试验确定风化... 详细信息

针对目前常规确定岩石力学参数的方法只能得出岩块的整体强度,不能反映古建筑石质构件风化层内力学参数逐渐变化,无法很好地满足石质古建筑稳定性、耐久性研究的不足,提出了综合运用现场穿透波CT测试、表面回弹测试和室内试验确定风化石质构件力学参数的方法。方法的实施主要包括:通过现场穿透波CT测试,获得纵波波速在石质构件深度剖面上的分布;现场选取与欲研究的石质构件类似的岩石做室内力学试验和波速测试,得出力学参数与波速的统计关系;上述两者结合得出力学参数在石质构件深度剖面上的分布,在此基础上分析风化层内力学参数随深度的变化关系;对不同风化分区代表性石构件进行风化深度研究和表面回弹测试,得出构件表面强度比与风化深度的关系。以义乌宋代古月桥为例,对其方法进行了系统的介绍,并对古月桥承载条石风化层内力学参数随深度的变化关系以及表面强度与风化深度的关系进行了研究。研究表明:义乌宋代古月桥承载条石风化层内的抗压强度比、弹性模量比随深度呈负指数关系变化;表面强度比与风化深度呈2次多项式关系。

关键词：风化石质构件力学参数声波测试回弹测试

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深埋隧道地质构造发育段围岩压力的特点

岩土力学 2014年第4期35卷 1101-1109页

作者：刘成禹何满潮福州大学环境与资源学院福州350108 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

以龙厦铁路象山特长隧道地质构造发育、埋深大于500 m段围岩压力及围岩变形的现场测试资料为依据,对大埋深隧道地质构造发育段围岩压力的特点、变形压力的形成机制等进行了研究。研究表明:大埋深隧道,结构面或褶曲、逆断层发育,但地下... 详细信息

以龙厦铁路象山特长隧道地质构造发育、埋深大于500 m段围岩压力及围岩变形的现场测试资料为依据,对大埋深隧道地质构造发育段围岩压力的特点、变形压力的形成机制等进行了研究。研究表明:大埋深隧道,结构面或褶曲、逆断层发育,但地下水不发育的地段,即使围岩强度较高,隧道开挖后仍可能出现较大的变形;围岩较大变形主要是由于在自重应力和残余构造应力作用下被挤密的结构面在隧道开挖后因侧向限制消除而张开、扩容引起的,受其影响,初期支护将受到较大的围岩变形压力。上述地段围岩压力具有下列特点:(1)地下水不发育区段的围岩压力比地下水发育区段的大;(2)隧道纵向发育向斜的区段,拱顶至拱腰段围岩压力最大,越趋向于向斜核部,拱顶围岩压力越大;(3)发育褶曲的断面,与褶曲轴线垂直方向的围岩压力较大;(4)发育逆断层的断面,与断层倾向相反侧的围岩压力较大,该侧断层面附近的围岩压力最大,对侧断层面附近的围岩压力最小;(5)下台阶的围岩压力比上台阶的小,两者的相对差随上、下台阶施工间隔时间的延长而增大。

关键词：深埋隧道地质构造围岩压力围岩变形

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基于探地雷达单道信号处理的岩溶分析方法

岩土力学 2016年第12期37卷 3618-3626页

作者：刘成禹余世为福州大学环境与资源学院福建福州350116 福州大学地质工程福建省高校工程研究中心福建福州350116

探地雷达(GPR)作为岩溶隧道超前地质预报的主要手段广泛运用于隧道岩溶探测,但GPR自带分析软件所得时间剖面图只能进行岩溶定性分析,无法较准确地确定岩溶的位置、大小和形状。基于此,提出一种基于GPR原始数据的单道信号计算岩溶位置和... 详细信息

探地雷达(GPR)作为岩溶隧道超前地质预报的主要手段广泛运用于隧道岩溶探测,但GPR自带分析软件所得时间剖面图只能进行岩溶定性分析,无法较准确地确定岩溶的位置、大小和形状。基于此,提出一种基于GPR原始数据的单道信号计算岩溶位置和大小的方法。具体做法主要包括:先用地质雷达自带分析软件确定岩溶位于哪几道信号上,再将这几道信号的数据利用自编程序提取并作Hilbert函数变换,绘出信号的瞬时振幅、相位和频率图(三瞬图),根据每道三瞬图图像突变的位置确定岩溶的起、终点,最后联合各道计算结果确定岩溶的位置、大小和形状。上述方法在赣龙铁路中复隧道DK189+135、DK189+75断面岩溶探测中得到了成功运用。实践证明,该方法能较准确地确定岩溶的位置、大小和形状,是基于探地雷达探测岩溶分析的可行方法。

关键词：探地雷达岩溶位置单道信号 Hilbert函数变换

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基坑围护结构增量计算法的改进

岩土力学 2018年第5期39卷 1834-1839页

作者：刘成禹陈淑云福州大学环境与资源学院福建福州350116 福州大学地质工程福建省高校工程研究中心福建福州350116

就围护桩(或围护墙)加内支撑这一基坑支护形式而言,基于弹性地基梁理论的增量法是其围护结构内力和变形计算的常用方法。合理计算荷载增量是该方法实施的关键之一。目前,该法的荷载增量主要由土压力增量和挖除土体弹性抗力释放的反力增... 详细信息

就围护桩(或围护墙)加内支撑这一基坑支护形式而言,基于弹性地基梁理论的增量法是其围护结构内力和变形计算的常用方法。合理计算荷载增量是该方法实施的关键之一。目前,该法的荷载增量主要由土压力增量和挖除土体弹性抗力释放的反力增量两部分组成。根据弹性地基梁和增量法的基本原理,结合基坑施工过程,综合分析得出:荷载增量除上述两部分外,还应包括开挖面以下土体因开挖面下降、水平抗力系数降低而引起的土体弹性抗力部分释放的反力增量;开挖面以下围护桩(或围护墙)任意点的这部分反力增量等于该点在上一工况下的侧向位移与开挖侧土体水平抗力系数的比例系数m和本工况挖除土体厚度的乘积。工程实例理论计算结果和实测结果的对比分析表明,与传统增量法相比,采用改进增量法,围护桩(或围护墙)侧向位移的计算值与实测值更加接近,计算结果更加符合工程实际。

关键词：基坑围护结构侧向位移增量法弹性抗力

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混凝土早期裂纹发展规律

建筑材料学报 2009年第6期12卷 693-698页

作者：刘招伟刘成禹洛阳理工学院土木工程系河南洛阳471023 中国中铁隧道集团公司河南洛阳471000 福州大学环境与资源学院福建福州350108

通过现场实测,对混凝土早期温度、应变随龄期的变化及分布规律进行了深入研究,并在此基础上对条形混凝土结构早期最可能开裂区域、时段进行了研究.结果表明：混凝土早期拉应变经历了急剧上升、下降及稳定3个阶段,前2个阶段的结束时间分... 详细信息

通过现场实测,对混凝土早期温度、应变随龄期的变化及分布规律进行了深入研究,并在此基础上对条形混凝土结构早期最可能开裂区域、时段进行了研究.结果表明：混凝土早期拉应变经历了急剧上升、下降及稳定3个阶段,前2个阶段的结束时间分别为混凝土灌注结束后36-48 h,192-240 h;混凝土最大拉应变出现在灌注结束后36-72 h;混凝土早期温度经历了上升、下降及稳定3个阶段,前2个阶段的结束时间分别为灌注结束后9-12 h,264-288 h,温度上升阶段混凝土各部分的温度、温度上升速度与墙高以及温度下降阶段混凝土各部分的温度与时间均有较好的统计关系;条形混凝土结构的中下部区域在混凝土灌注结束后24-48 h内开裂的可能性最大.提出了综合考虑混凝土早期拉应变、最大收缩应变及临近区域应变差的裂纹预测方法,该方法能准确预测混凝土早期开裂区域.

关键词：混凝土早期裂纹应变温度条形混凝土结构

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基于地表沉降的岩溶发育区分析

现代隧道技术 2014年第3期51卷 67-72,78页

作者：刘成禹刘招伟福州大学岩土工程与工程地质研究所福州350108 中铁隧道集团有限公司洛阳471009

受岩溶地质复杂性的影响,岩溶隧道施工中常常发生突水灾害,从而往往诱发地表沉降。基于此,文章提出了一种根据岩溶隧道突水诱发的地表沉降分析岩溶发育区的方法,其主要包括:以地表沉降图为基础分析地表沉降特点,在此基础上分析岩溶发育... 详细信息

受岩溶地质复杂性的影响,岩溶隧道施工中常常发生突水灾害,从而往往诱发地表沉降。基于此,文章提出了一种根据岩溶隧道突水诱发的地表沉降分析岩溶发育区的方法,其主要包括:以地表沉降图为基础分析地表沉降特点,在此基础上分析岩溶发育区的地质构造,并结合沉降区附近的地质资料分析岩溶发育区边界;根据沉降中心与河流的关系,分析隧道突水与河流的补给关系。文章依据龙厦铁路象山隧道YDK24+098岩溶突水诱发的地表沉降资料,通过对该隧道岩溶发育区的地质构造、隧道纵向岩溶边界、隧道突水与河流的补给关系的分析,验证了上述分析方法的可行性。

关键词：隧道施工岩溶突水地表沉降地质构造

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卡姆奇克隧道岩爆的力学机制及主动防控技术

岩石力学与工程学报 2020年第5期39卷 961-970页

作者：刘成禹李红军吴吟福州大学环境与资源学院福建福州350116 地质工程福建省高校工程研究中心福建福州350116 中铁隧道局集团有限公司广东广州511458

以中亚第一长隧--乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道为依托,在隧址区地应力特点、岩爆过程及特点综合分析的基础上,建立岩爆发生的力学模型,并在此基础上提出了主动控制岩爆的超前支护技术。研究表明:卡姆奇克隧道岩爆主要发生在拱顶附近,这主... 详细信息

以中亚第一长隧--乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道为依托,在隧址区地应力特点、岩爆过程及特点综合分析的基础上,建立岩爆发生的力学模型,并在此基础上提出了主动控制岩爆的超前支护技术。研究表明:卡姆奇克隧道岩爆主要发生在拱顶附近,这主要是由于隧址区地应力最大主应力为水平方向且与隧道轴线接近垂直,隧道开挖后拱顶的切向应力最大的受力特点决定的;岩爆发生过程可分为拱顶围岩劈裂成板、岩板脆性断裂成块和块片弹射3个阶段;岩爆力学模型可简化为拱顶层状薄板在水平力作用下的脆性断裂失稳,岩板脆性断裂失稳的临界水平应力scr与岩板无支承长度L的平方成反比、与岩板厚度t的平方成正比,该力学模型可很好地解释卡姆奇克隧道岩爆的发生特点及主要表现特征。在此基础上,研发了一种通过减少拱顶岩板无支承长度、提高岩板厚度,从而提高岩板脆性断裂失稳临界应力,进而主动防止和减弱岩爆的超前支护技术,并在卡姆奇克隧道得到了广泛使用,取得了很好的岩爆防治效果。

关键词：岩石力学隧道岩爆力学机制脆性断裂超前支护主动防治

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滑坡前缘挡墙变形后滑动面抗剪强度指标反算

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2005年第6期24卷 847-849页

作者：刘成禹何满潮中国矿业大学(北京校区)岩土工程研究所北京100083

针对滑坡的滑动仅使其前缘的挡墙发生位移或变形,但未使之完全破坏的工程实践,系统提出了滑坡前缘的挡墙在发生倾覆、前移和剪切三种变形下,考虑挡墙变形后对滑坡的剩余抗滑作用进行滑带土抗剪强度指标反算的理论和方法。工程实例表明,... 详细信息

针对滑坡的滑动仅使其前缘的挡墙发生位移或变形,但未使之完全破坏的工程实践,系统提出了滑坡前缘的挡墙在发生倾覆、前移和剪切三种变形下,考虑挡墙变形后对滑坡的剩余抗滑作用进行滑带土抗剪强度指标反算的理论和方法。工程实例表明,在滑坡前缘的支挡结构未完全破坏的情况下,滑带土抗剪强度指标的反算只有考虑支挡结构变形后的抗滑作用,才能得出与实际较为符合的结果。

关键词：抗剪强度指标挡墙变形后的剩余抗滑力倾覆前移剪切

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考虑支撑架设时机的基坑围护结构计算方法

铁道工程学报 2013年第11期30卷 13-17页

作者：刘成禹徐代宏福州大学福州350108 中铁二局集团有限公司成都610031

研究目的:本文针对弹性地基梁全量法计算基坑围护结构内力和位移时,内支撑是预加的、计算条件与施工实际不符的不足,提出一种考虑支撑架设时机的围护结构位移和内力计算方法,以提高计算的准确性。研究结论:(1)采用弹性地基梁杆系有限元... 详细信息

研究目的:本文针对弹性地基梁全量法计算基坑围护结构内力和位移时,内支撑是预加的、计算条件与施工实际不符的不足,提出一种考虑支撑架设时机的围护结构位移和内力计算方法,以提高计算的准确性。研究结论:(1)采用弹性地基梁杆系有限元全量法计算围护结构内力和位移时,将内支撑定义为具有初始间隙的仅受压的杆单元,并将支撑架设时围护桩(或围护墙)在该道支撑处已发生的水平位移设置为初始间隙宽度,就可较好地模拟支撑架立时机,使围护结构内力和位移的计算结果更加符合工程实际;(2)弹性地基梁全量法计算基坑围护结构内力和位移时,不考虑支撑架设时机会使围护桩(或围护墙)的侧向位移和弯矩计算值偏小,这是不安全的;(3)本文的研究成果对基坑围护结构的设计和施工有指导意义。

关键词：围护结构内力位移内支撑架立时机