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盾尾注浆材料硬化特性对隧道和地层力学响应影响的有限元模拟研究

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北京工业大学学报 2024年第6期50卷 711-723页

作者：路德春刘竹根林庆涛孔凡超杜修力北京工业大学岩土与地下工程研究所北京100124 清华大学土木工程系北京100084

为了探究注浆材料硬化和注浆压力的消散过程对软土地层和隧道衬砌受力变形的影响,以青岛某地铁隧道为背景,考虑盾构机与土体相互作用、衬砌-注浆层-土体相互作用,以及注浆材料硬化和注浆压力消散过程,基于ABAQUS有限元平台建立了盾构施... 详细信息

为了探究注浆材料硬化和注浆压力的消散过程对软土地层和隧道衬砌受力变形的影响,以青岛某地铁隧道为背景,考虑盾构机与土体相互作用、衬砌-注浆层-土体相互作用,以及注浆材料硬化和注浆压力消散过程,基于ABAQUS有限元平台建立了盾构施工精细化的有限元数值仿真模型,并利用实测地层沉降和隧道衬砌的收敛变形验证了数值模型的合理性。同时,对注浆材料初凝时间分别为0、2、6、12 h的数值模型进行了计算,获得了地层和隧道衬砌受力变形随注浆材料硬化过程的发展规律,以及注浆材料硬化特性对地层和隧道衬砌受力变形的影响规律。模拟结果表明:盾尾注浆8 h以内,地层的沉降和水平位移以及隧道衬砌的围岩压力和内力增加显著,注浆时间超过8 h后增加变得缓慢;注浆材料的初凝时间越长,地表沉降、地层水平位移和竖向位移则越大;衬砌拱顶和拱腰的径向收敛越大,拱底径向收敛则越小;衬砌的轴力和弯矩在注浆8 h以内增加显著。

关键词：盾构施工盾尾注浆硬化过程注浆压力消散有限元数值模拟地层变形衬砌力学响应

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砂卵石地层盾构开挖面失稳破坏模型试验研究

北京工业大学学报 2022年第5期48卷 486-495页

作者：宋伟涛张佩杜修力林庆涛北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京建筑大学土木与交通工程学院北京102616 香港理工大学土木与环境工程学系中国香港999077

为了探究砂卵石地层盾构掘进过程中地表沉降规律及开挖面失稳破坏机理,以清华园隧道盾构工程为依托,利用ф280 mm模型盾构试验平台开展盾构掘进模型试验.试验结果表明:盾构掘进过程中,由于刀盘的旋转扰动,砂卵石地层横断面地表沉降槽关... 详细信息

为了探究砂卵石地层盾构掘进过程中地表沉降规律及开挖面失稳破坏机理,以清华园隧道盾构工程为依托,利用ф280 mm模型盾构试验平台开展盾构掘进模型试验.试验结果表明:盾构掘进过程中,由于刀盘的旋转扰动,砂卵石地层横断面地表沉降槽关于隧道中心线非对称分布,且地层损失越大非对称分布越显著;另一方面,盾构开挖面失稳破坏由地中发展至地表存在滞后现象,同时刀盘的旋转方向对地表塌陷坑的位置有直接影响,塌陷坑中心位于刀盘旋转的切线垂直向上时的一侧,在实际盾构隧道工程中需要对该问题重点关注.

关键词：砂卵石地层盾构掘进地表沉降开挖面主动破坏模型试验土拱效应

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隧道开挖地层位移计算方法及工程应用

防灾减灾工程学报 2023年第6期43卷 1224-1233页

作者：史磊磊何海琦林庆涛北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京市政建设集团有限责任公司北京100089 清华大学土木水利学院北京100084

经验方法是计算隧道开挖引起地层位移的重要方法,尤其是当地层的非线性塑性变形显著时,经验方法可更为合理地描述地层的位移分布规律,但是可实现地层竖向位移和水平位移统一计算的方法尚未建立。基于隧道上方土体单元的运动特征,提出了... 详细信息

经验方法是计算隧道开挖引起地层位移的重要方法,尤其是当地层的非线性塑性变形显著时,经验方法可更为合理地描述地层的位移分布规律,但是可实现地层竖向位移和水平位移统一计算的方法尚未建立。基于隧道上方土体单元的运动特征,提出了隧道开挖引起的地层位移的经验计算模型,建立了地层水平位移和竖向位移之间的关系。通过分析25组现场工程数据,优化了隧道上方地层最大沉降Sv,max(z)的公式,结合已有的沉降槽宽度系数i(z)的公式,发展了Peck-Mair公式,实现了隧道上方地层竖向位移场的合理计算。根据地层水平位移和竖向位移之间的关系,基于发展的Peck-Mair公式,推导了地层水平位移的计算公式,实现了地层竖向位移和水平位移的统一计算。在地层水平位移计算公式中,变量H(z)表示土体运动定向点位置随深度的变化规律,基于工程实测结果提出了一个对数函数实现了H(z)的定量描述。利用伦敦HEX隧道工程中实测的2组地层位移数据,验证了所提地层位移计算方法的合理性。最后,将提出的地层位移计算方法应用在北京地铁12号线安-安区间渡线段隧道开挖工程,实现了该工程中隧道开挖引起的地层位移场的反演。

关键词：隧道开挖地层变形竖向位移水平位移经验方法 Peck-Mair公式

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考虑土拱效应的挡土墙空间土压力研究

岩石力学与工程学报 2015年第9期34卷 1918-1927页

作者：林庆涛朱建明康瑶北方工业大学土木工程学院北京100144

土拱效应是影响挡土墙土压力分布的一个重要因素,但目前关于空间条件下考虑土拱效应的挡土墙土压力研究还很少。通过将土拱效应原理引入顾慰慈建立的空间土压力计算模型,建立考虑土拱效应的空间土压力计算模型,并将该模型划分为I,II,III... 详细信息

土拱效应是影响挡土墙土压力分布的一个重要因素,但目前关于空间条件下考虑土拱效应的挡土墙土压力研究还很少。通过将土拱效应原理引入顾慰慈建立的空间土压力计算模型,建立考虑土拱效应的空间土压力计算模型,并将该模型划分为I,II,III,IV四个区域,通过在各个区域内取水平微分单元体,建立各微分单元体的水平和竖向静力平衡方程,推导出各区域相应的挡土墙空间主动土压力计算公式,该公式可以计算出墙背任意位置的主动土压力;并提出空间土压力合力及其合力作用点的计算方法。通过算例计算可以直观看出挡土墙后主动土压力的空间分布,由此可得出,当空间效应存在时,考虑土拱效应的挡土墙主动土压力沿墙长的分布与平面应变条件时有很大的不同,此时挡土墙两端附近区域的主动土压力远小于平面应变条件下计算出的主动土压力;考虑空间效应的挡土墙主动土压力合力作用点要比平面应变条件下的位置高,挡土墙长高比B/H越小,空间效应对主动土压力沿墙长的分布和主动土压力合力作用点位置的影响越大。

关键词：土力学挡土墙土拱效应空间主动土压力合力作用点

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盾构法施工中楔形体模型滑裂面倾角的研究

岩土力学 2015年第S2期36卷 327-332页

作者：朱建明林庆涛康瑶北方工业大学土木工程学院北京100144

在盾构开挖面极限支护力的计算理论中,楔形体模型由于简单、直观而得到广泛的应用,但确定滑动面倾角α较为繁琐,尤其是在迎坡条件下的研究较少。在梯形楔形体模型的基础上,通过引入盾构隧道的纵坡坡度角θ,建立了迎坡条件下的盾构开挖... 详细信息

在盾构开挖面极限支护力的计算理论中,楔形体模型由于简单、直观而得到广泛的应用,但确定滑动面倾角α较为繁琐,尤其是在迎坡条件下的研究较少。在梯形楔形体模型的基础上,通过引入盾构隧道的纵坡坡度角θ,建立了迎坡条件下的盾构开挖面极限支护力计算模型,推导出开挖面极限支护力计算公式。对开挖面支护力计算值的数据分析发现,不考虑渗流力和黏聚力的影响时,滑动面倾角α仅受隧道线路纵向坡度角θ的影响较大,而土的内摩擦角c、重度γ、开挖面直径D、埋深H和地表附加应力q对其影响很小;考虑黏聚力c的影响时,c≤11 k Pa时滑动面的倾角α随黏聚力的增大逐渐减小,且当黏聚力、内摩擦角和开挖面直径一定时,滑动面倾角α只在某一特定数值附近小幅度变化,同时当开挖面直径D>5m时,滑动面倾角随开挖面直径的增大而增大;土的重度、地表附加应力和埋深对滑动面倾角的数值影响不大,计算滑动面倾角时可不考虑它们的影响。在分析研究基础上得到了滑动面倾角α的计算公式,简化了极限支护力的求解过程。

关键词：盾构隧道极限支护力坡度角滑动面倾角

增值税销项发票数据增值利用研究 ——以山东省S市为例

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增值税销项发票数据增值利用研究 ——...

作者：林庆涛山东大学

学位级别：硕士

伴随着税务系统信息化进程的不断发展,计算机技术给传统的税收管理带来了一场深刻变革。在信息管税理念的思想指导下,涉税数据覆盖的范围越来越广,数据加工利用的程度越来越高。随着税务机关税源专业化水平的不断提高,涉税数据特别是涉... 详细信息

伴随着税务系统信息化进程的不断发展,计算机技术给传统的税收管理带来了一场深刻变革。在信息管税理念的思想指导下,涉税数据覆盖的范围越来越广,数据加工利用的程度越来越高。随着税务机关税源专业化水平的不断提高,涉税数据特别是涉及纳税人生产经营方面的数据已逐渐成为税务机关关注的重点。本文主要通过涉及增值税防伪税控开票系统销项发票数据采集与分析的平台,对平台技术与应用进行解析和研究,为解决税源管理中征纳双方信息不对称的现状探索一条新的途径。囿于现有阶段金税工程技术和管理瓶颈因素的影响,税务机关对防伪税控开票系统的数据利用水平还停留在一个较低的层次上,滞留在纳税人端开票数据增值利用的潜力较大。本文从当前税务系统信息管税的要求出发,通过数据采集和分析平台的论述,说明对滞留在纳税人端增值税防伪税控销项发票数据实现增值利用的紧迫性,并提供了相应的技术可能性方案与方案应用的调查分析。通过对山东省S市的实际情况进行调研,对增值税销项发票数据采集与分析的平台模型总体框架进行解析。此平台主要由两个子平台构成：第一部分是数据采集子平台。对数据采集子平台从技术实现的层次进行和功能上进行说明,前者包括元数据层、业务逻辑层和展现层三层;后者从功能上实现数据综合利用平台模型。第二部分是数据分析子平台。此子平台对整理后的数据同相关数据库进行关联挖掘利用,从三个方面加以实现,即查询监控应用,常规性应用和拓展应用。通过对两个子平台有机集成,建立相应的Wleb网站,实现了增值税销项发票数据采集与分析利用功能。总之,该平台是以发票文字信息为切入点对税收信息资源进行数据拓展及应用,并将数据利用研究的触角延伸到纳税人的生产经营活动中,丰富了税源管理的内容,为税务信息化的进一步深化利用提供了一条途径。

关键词：增值税销项发票数据增值利用

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土的三维弹黏塑性应力路径本构模型

岩石力学与工程学报 2018年第A1期37卷 3633-3644页

作者：路德春苗金波林庆涛杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

基于土的等向压缩规律,将变形分解为瞬时变形和延时变形,参考UH模型中瞬时变形和延时变形的计算方法,发展一个土的一维EVP模型。在土的应力路径本构模型基础上,考虑超固结比和剪应力比对瞬时塑性变形的影响;结合过应力理论和修正剑桥模... 详细信息

基于土的等向压缩规律,将变形分解为瞬时变形和延时变形,参考UH模型中瞬时变形和延时变形的计算方法,发展一个土的一维EVP模型。在土的应力路径本构模型基础上,考虑超固结比和剪应力比对瞬时塑性变形的影响;结合过应力理论和修正剑桥模型塑性势函数将一维应力状态下的延时变形规律拓展到三维应力状态。提出三维应力状态下瞬时和延时变形的计算方法,进而建立的三维EVP应力路径本构模型。分析7个材料参数的物理意义,并给出材料参数的确定方法。通过与试验结果的比较表明,所建立的三维模型可合理地描述黏土和砂土的黏性特性,尤其是可同时描述土体开挖时应力比加载条件下土体变形的时间效应、应力路径相关性等。

关键词：土力学弹黏塑性应力路径蠕变应变率效应本构模型

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空间土拱效应原理的研究与应用

空间土拱效应原理的研究与应用

作者：林庆涛北方工业大学

学位级别：硕士

模型试验表明土拱效应客观存在,目前关于土拱效应原理的研究,平面应变条件下主要以直墙背挡土墙的侧向土压力计算为主,空间条件下主要集中在桩顶竖向土压力的计算方面。但挡土墙的范畴不只限于直背墙,也不只限于平面应变条件,考虑土拱... 详细信息

模型试验表明土拱效应客观存在,目前关于土拱效应原理的研究,平面应变条件下主要以直墙背挡土墙的侧向土压力计算为主,空间条件下主要集中在桩顶竖向土压力的计算方面。但挡土墙的范畴不只限于直背墙,也不只限于平面应变条件,考虑土拱效应的斜背挡土墙土压力计算理论还存在着很多的不足,空间挡土墙土压力计算理论目前还未见有文献对其进行探讨。同时,在其它实际工程中土拱效应原理的研究和应用也还处于刚刚起步的阶段,如矿区回填场上覆土压力、地下洞室上覆土压力和盾构开挖面支护力等方面。因而,有必要对土拱效应原理在挡土墙和这些所涉及的实际工程中的应用进行更为深入的研究。本文在前人研究的基础上,对土拱效应原理及其应用的研究作了进一步的拓展。主要工作包括：1、以顾慰慈等建立的挡土墙后土体破坏模型为基础,结合土拱效应原理,建立了挡土墙和临近地下室外墙的空间土压力计算模型,将该模型划分为Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ、Ⅳ四个区域,通过在各个区域内取水平微分单元体,建立各微分单元体的水平和竖向静力平衡方程,推导出了各区相应的挡土墙空间主动土压力计算公式,该公式可以计算出挡土墙后任意位置的主动土压力;并提出了空间土压力合力及其合力作用点的计算方法。2、用Matlab画出了考虑土拱效应影响的挡土墙和临近地下外墙的挡土墙的空间主动土压力分布三维视图,分析总结了挡土墙和临近地下外墙的挡土墙空间主动土压力及其合力作用点的分布规律,表明了空间效应对主动土压力分布的影响。3、利用顾慰慈等建立的挡土墙后土体破坏规律对梯形楔形体模型进行了修正,得到了新的滑动面倾角α、以及β角计算公式,避免了其体积计算过程中可能出现的错误;结合土拱效应原理,推导出了松动土压力状况下的侧向土压力系数,对Terzaghi松动土压力理论进行了修正,并将其应用到梯形楔形体模型中;与以往模型相比较,修正后的梯形楔形体模型所计算出的盾构开挖面极限支护力与模型试验值更为接近。4、结合土拱效应原理以及斜墙背挡土墙的特点,提出了新的主动侧向土压力系数的计算方法,解决了采用以往考虑土拱效应的侧压力系数不能求解出黏性土条件下挡土墙土压力解析解的难题。通过与现场实测数据和不考虑土拱效应计算理论的比较,表明考虑土拱效应的计算理论能更为准确的反应挡土墙后主动土压力的分布状况。

关键词：土拱效应有限土体空间主动土压力梯形楔形体模型斜墙背挡土墙

临近地下室外墙影响下的挡土墙空间土压力研究

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岩土力学 2016年第12期37卷 3417-3426页

作者：朱建明林庆涛高晓将高林生华北科技学院安全工程学院河北三河101601 北方工业大学土木工程学院北京100144 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

目前关于临近地下室外墙影响的挡土墙空间土压力的计算理论的研究还比较少,原有的平面应变条件下的理论不能满足挡土墙的长高比B/H较小时的挡土墙土压力计算要求。通过将土拱效应原理引入顾慰慈^([8])建立的空间土压力计算模型,建立了... 详细信息

目前关于临近地下室外墙影响的挡土墙空间土压力的计算理论的研究还比较少,原有的平面应变条件下的理论不能满足挡土墙的长高比B/H较小时的挡土墙土压力计算要求。通过将土拱效应原理引入顾慰慈^([8])建立的空间土压力计算模型,建立了考虑土拱效应的临近地下室外墙影响的空间土压力计算模型,根据挡土墙和地下室外墙的间距与土体破裂面状态的关系将该模型分为3种情况,并将各模型划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域,通过在各个区域内取水平微分单元体,建立各微分单元体的水平和竖向静力平衡方程,推导出了各区相应的挡土墙空间主动土压力计算公式,该公式可以计算出墙背任意位置的主动土压力;并提出了空间土压力合力及其合力作用点的计算方法。通过算例计算可以直观地看出挡土墙后主动土压力的空间分布,由此可以看出,当空间效应存在时,考虑土拱效应的挡土墙主动土压力沿墙长的分布与平面应变条件时有很大的不同,此时挡土墙两端附近区域的主动土压力远小于平面应变条件下计算出的主动土压力,同时可以看出,考虑空间效应的挡土墙主动土压力合力作用点要比平面应变条件下的位置要高,挡土墙长高比B/H越小,空间效应对主动土压力沿墙长的分布和主动土压力合力作用点位置的影响越大。

关键词：有限土体空间主动土压力土拱效应临近建筑物