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基于强度折减法的浅埋偏压隧道——边坡联合地层稳定性研究

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粉煤灰综合利用 2024年第2期38卷 87-91,97页

作者：陈家征李忠袁文佳石家庄铁道大学河北石家庄050043

为了解决当浅埋偏压段的隧道与软弱夹层相交时,边坡与隧道联合地层稳定性安全问题,通过理论分析和FLAC 3D有限差分数值模拟方法研究了在基于抗剪强度折减法的理论基础下,将抗拉强度进行折减,即抗拉剪强度同步折减法,采用该理论对不同软... 详细信息

为了解决当浅埋偏压段的隧道与软弱夹层相交时,边坡与隧道联合地层稳定性安全问题,通过理论分析和FLAC 3D有限差分数值模拟方法研究了在基于抗剪强度折减法的理论基础下,将抗拉强度进行折减,即抗拉剪强度同步折减法,采用该理论对不同软弱夹层倾角和不同软弱夹层与隧道的相对位置下进行模拟,分析边坡与隧道联合地层的安全系数变化规律和塑性区发展过程。结果表明:地层的失稳形式主要分为受隧道稳定性控制和受隧道稳定性和边坡稳定性共同控制两种。且在考虑抗拉剪强度同步折减下,由隧道底部产生的剪切屈服区和地表顶部的张拉屈服区发生贯通相连,边坡逐渐失稳滑移。修正后的M-C准则因考虑了抗拉强度的折减,更符合岩土体破坏类型,结果较M-C准则更为准确。

关键词：浅埋偏压抗拉强度强度折减法稳定性安全系数

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新旗下营隧道塌方段治理措施优化设计

甘肃科学学报 2024年第2期36卷 75-82,109页

作者：李忠韩炀陈家征张海东石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043

为了在隧道塌方地段能够保证施工安全进行,需要采取超前支护手段来保证围岩稳定。以新旗下营隧道塌方段为依托,研究不同支护措施对隧道塌方段的影响,根据现场塌方情况比选出合适的支护方式——超前小导管,采用Midas GTS NX(迈达斯)有限... 详细信息

为了在隧道塌方地段能够保证施工安全进行,需要采取超前支护手段来保证围岩稳定。以新旗下营隧道塌方段为依托,研究不同支护措施对隧道塌方段的影响,根据现场塌方情况比选出合适的支护方式——超前小导管,采用Midas GTS NX(迈达斯)有限元软件,分别建立了无超前支护和超前小导管支护方案进行比选分析。在此基础上,对超前小导管长度和注浆加固区厚度参数进行优化比选。结果表明:超前小导管支护效果明显,能有效改善断层破碎带和地形偏压对隧道的影响,并且当超前小导管长度为4 m,注浆加固区厚度为1 m时,可有效控制围岩变形,保证围岩稳定。研究验证了参数选取的可行性,可为类似隧道塌方的预防与治理提供工程借鉴。

关键词：隧道塌方治理措施超前小导管数值模拟参数优化

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变坡面浅埋偏压小净距隧道围岩压力计算方法

粉煤灰综合利用 2024年第3期38卷 54-60页

作者：陈家征李忠韩炀袁文佳石家庄铁道大学土木学院河北石家庄050043 道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043

为研究在考虑黏聚力和内摩擦角作用下对变坡面浅埋偏压小净距隧道围岩压力的影响,本文利用极限平衡法来求解变坡面浅埋偏压小净距隧道深、浅埋侧侧压力系数、围岩拱顶垂直压力和围岩两侧水平压力,推导出考虑黏聚力和内摩擦角的围岩压力... 详细信息

为研究在考虑黏聚力和内摩擦角作用下对变坡面浅埋偏压小净距隧道围岩压力的影响,本文利用极限平衡法来求解变坡面浅埋偏压小净距隧道深、浅埋侧侧压力系数、围岩拱顶垂直压力和围岩两侧水平压力,推导出考虑黏聚力和内摩擦角的围岩压力计算方法,通过简单算例与已有规范公式和既有文献进行对比,验证本文公式的合理性,并探讨了深埋侧隧道水平侧压力系数影响因素。结果表明:水平侧压力系数随坡角的增加而逐渐增大,随夹角的增加而呈现不同的变化趋势,随黏聚力和内摩擦角的增加而逐渐减小,随埋深的增加而逐渐增加。在考虑黏聚力和内摩擦角的作用下,本文公式有利于考虑降雨等环境因素引起的岩土体力学参数的变化带来的对围岩不利影响,可为类似变坡面浅埋偏压小净距隧道结构设计和支护参数优化提供理论依据。

关键词：小净距隧道浅埋偏压变坡面黏聚力内摩擦角围岩压力

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彝良隧道洞口段浅埋偏压错台小净距隧道围岩压力与施工力学效应研究

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彝良隧道洞口段浅埋偏压错台小净距隧道围岩压力与施工力学效应研...

作者：陈家征石家庄铁道大学

学位级别：硕士

因山岭隧道修建过程中,容易受到地形地质、隧址选型等多种因素的制约,同时需将施工难度、施工成本等因素考虑在内,因此小净距隧道得到普遍应用。然而,相对于传统小净距隧道,在浅埋、偏压、错台复杂条件下的小净距隧道,其围岩变形及结构... 详细信息

因山岭隧道修建过程中,容易受到地形地质、隧址选型等多种因素的制约,同时需将施工难度、施工成本等因素考虑在内,因此小净距隧道得到普遍应用。然而,相对于传统小净距隧道,在浅埋、偏压、错台复杂条件下的小净距隧道,其围岩变形及结构受力更为复杂,容易在施工过程中出现衬砌开裂、甚至塌方冒顶等事故。因此研究浅埋偏压错台小净距隧道的围岩压力和施工力学效应,对控制围岩稳定和保证隧道安全进洞具有重要意义。本文以渝昆高铁彝良隧道洞口段为工程背景,综合采用理论分析、数值模拟和现场监测相结合的手段,对浅埋偏压错台小净距隧道的围岩压力计算、各参数下围岩压力变化规律、施工力学效应、超前支护方案和设计参数优化等内容展开研究,研究成果以期为今后类似隧道工程建设提供借鉴指导作用。具体研究内容及成果如下:(1)调研相关工程案例,对浅埋偏压错台小净距隧道破坏模式进行分析,当隧道破裂面在地表面之下交汇时,建立隧道荷载计算模型,基于极限平衡法,推导围岩压力公式,确定公式适用条件。运用简单算例,研究偏压角度、隧道埋深、台阶错距和隧道净距对围岩压力的变化规律。(2)运用FLAC软件,建立不同偏压角度、隧道埋深、台阶错距和隧道净距下的该类型隧道三维数值模型计算工况,将围岩位移、应力、最大剪切应变增量和塑性区作为围岩稳定性分析指标,研究不同影响参数下的围岩变化规律,以验证所推公式的可靠性。(3)依托彝良隧道洞口段工程,介绍地质概况,结合隧道界定标准,确定该隧道类型。运用AHP法和数值模拟,确定选择三台阶临时仰拱法为该隧道洞口段开挖方法。同时对左右洞施工顺序、掌子面施工错距和台阶长度进行数值模拟,确定选择先开挖右洞后开挖左洞的施工顺序,掌子面施工错距应为50 m,台阶长度应为4 m。(4)因彝良隧道洞口段在初期支护作用下,围岩稳定性较差,故需进行超前支护。在超前支护措施比选基础上,提出三种超前支护方案:管棚支护、管棚和小导管联合支护、小导管支护。建立三维数值模型,对比分析围岩稳定性分析指标,得出支护效果为管棚支护最优、管棚和小导管联合支护次之、小导管支护最差。同时在保证围岩稳定的前提下,结合管棚长度支护效果、施工难度等因素,确定选择管棚和小导管联合支护为最佳超前支护方案。(5)在超前支护方案选择的基础上,对管棚不同设计参数优化比选。对不同设计参数下的围岩位移进行对比分析,在控制围岩变形并考虑工程造价、施工工艺等因素的基础上,确定管棚设计参数:注浆加固区厚度3 m;长度40 m;外插角度2°;环向间距0.3 m;直径100 mm。同时结合监控量测和数值模拟,对超前支护效果进行评价,验证管棚设计参数选择的安全性、经济性和合理性。

关键词：浅埋偏压小净距隧道错台围岩压力施工力学效应超前支护参数优化

公路隧道正交下穿边坡与软弱夹层围岩稳定性分析

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河北工程大学学报（自然科学版） 2023年第4期40卷 74-81页

作者：陈家征李忠韩炀石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043

为分析山岭地区公路隧道-正交体系下,围岩内含软弱夹层导致施工过程易发生衬砌变形开裂甚至隧道塌方等问题,以某隧道边坡拟扩建公路为工程背景,基于抗拉剪强度折减法理论,采用FLAC^(3D)有限差分软件,研究不同边坡坡度和隧道埋深对该隧道... 详细信息

为分析山岭地区公路隧道-正交体系下,围岩内含软弱夹层导致施工过程易发生衬砌变形开裂甚至隧道塌方等问题,以某隧道边坡拟扩建公路为工程背景,基于抗拉剪强度折减法理论,采用FLAC^(3D)有限差分软件,研究不同边坡坡度和隧道埋深对该隧道-边坡围岩稳定性和安全系数的变化规律。结果表明:随着边坡坡度的不断增大,围岩最大剪切应变数值和分布范围逐渐增大,塑性区范围不断增大,围岩稳定性安全系数不断减小。随着隧道埋深的增大,围岩最大剪切应变数值先增大再减小后增大,但剪切应变范围不断增大,塑性区范围不断增大,围岩稳定性安全系数呈现先减小再增大。当无软弱夹层时计算的安全系数最大,当存在软弱夹层时,采用非同步折减法理论计算的安全系数比同步折减法较高。

关键词：抗拉剪强度折减法边坡坡度隧道埋深围岩稳定性安全系数

考虑底部隆起的浅埋双侧偏压小净距隧道围岩压力计算分析

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粘接 2023年第7期50卷 162-166页

作者：李忠陈家征袁文佳韩炀石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室河北石家庄050043

为研究浅埋双侧偏压小净距隧道在开挖后底部隆起变形的围岩压力情况,采用极限分析上限法构建隧道破坏模式,推导了M-C准则下围岩压力计算式。运用Matlab软件,根据约束条件,求解围岩压力的最终解,将计算值与规范结果进行比较,验证所推公... 详细信息

为研究浅埋双侧偏压小净距隧道在开挖后底部隆起变形的围岩压力情况,采用极限分析上限法构建隧道破坏模式,推导了M-C准则下围岩压力计算式。运用Matlab软件,根据约束条件,求解围岩压力的最终解,将计算值与规范结果进行比较,验证所推公式的可行性,并分析推导公式中围岩压力与各影响参数间的联系。结果表明:随着隧道侧部和底部支护力系数、岩土体粘聚力和内摩擦角不断减小和隧道埋深不断增大时,围岩压力不断增加。当地表处于倾斜时,隧道两侧围岩压力明显不同,即随倾角的增大,隧浅埋侧围岩压力逐渐减小;但深埋侧则相反。这为浅埋双侧偏压小净距隧道的开挖、支护提供一定的理论指导建议。

关键词：双侧偏压浅埋小净距隧道围岩压力底部隆起

基于小波包变换与CEEMDAN的滚动轴承故障诊断方法

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航空动力学报 2024年第5期39卷 154-168页

作者：栾孝驰李彦徵徐石沙云东沈阳航空航天大学航空发动机学院沈阳110136

针对滚动轴承诊断受环境噪声影响,特征频率难以提取的问题,提出了一种基于小波包变换与完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)的滚动轴承故障诊断方法。通过CEEMDAN将传感器收集到的原始振动信号进行分解并依据峭度值-相关系数(K-C)... 详细信息

针对滚动轴承诊断受环境噪声影响,特征频率难以提取的问题,提出了一种基于小波包变换与完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)的滚动轴承故障诊断方法。通过CEEMDAN将传感器收集到的原始振动信号进行分解并依据峭度值-相关系数(K-C)筛选准则划分高噪信号和低噪信号。利用小波包变换分解高噪信号后选取合适分量重构实现环境噪声的滤除并与低噪信号进行整合产生新的振动信号进行包络解调,提取实际故障特征频率实现滚动轴承的故障诊断。经对比试验,所提出的方法清晰地提取出滚动轴承的转频、故障特征频率及其倍频和调制频率,由仿真信号计算可知降噪后的信号信噪比提高了7.61 dB,有效优化了对噪声滤除的效果。

关键词：完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN) 峭度值-相关系数筛选准则小波包变换包络解调特征频率故障诊断

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庚酰化乙二醇壳聚糖温敏性水凝胶的制备及其药物缓释

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2674-2682页

作者：韩晓杰李征征天津科技大学化工与材料学院天津300457 沂水县第四中学临沂276405 复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室上海200433

为了制备一种物理交联的温敏性水凝胶,本文选择水溶性乙二醇壳聚糖(GC)作为基体,通过庚酸酐与GC分子链上的氨基进行酰化反应实现改性,合成了具有不同庚酰度(DS)的庚酰化乙二醇壳聚糖(HAGC)。庚酸酐与GC分子链上氨基的进料摩尔比在0.2~0... 详细信息

为了制备一种物理交联的温敏性水凝胶,本文选择水溶性乙二醇壳聚糖(GC)作为基体,通过庚酸酐与GC分子链上的氨基进行酰化反应实现改性,合成了具有不同庚酰度(DS)的庚酰化乙二醇壳聚糖(HAGC)。庚酸酐与GC分子链上氨基的进料摩尔比在0.2~0.25之间,DS介于26.4%~31.5%。通过在GC骨架上引入疏水性庚酰基团,提高GC在有机溶剂中的溶解度和体外生物降解性,而且还引入了温敏性溶胶-凝胶转变性质。HAGC通过分子间相互作用(氢键和亲疏水相互作用)发生物理交联,响应环境温度变化而发生溶胶-凝胶相变,通过改变HAGC的DS和溶液浓度,可有效调节HAGC水凝胶的溶胶-凝胶转变温度处于25~37℃之间。HAGC水凝胶具有三维多孔结构,随着DS增加,HAGC水凝胶的交联密度增大、溶胀比降低、药物释放速率减慢。HAGC水凝胶对吉西他滨具有缓释作用,药物释放时间可达5天,药物释放率达到70%~91%。HAGC水凝胶以其优良的温敏性能,在药物注射载体领域具有重要的应用价值。

关键词：乙二醇壳聚糖庚酰化温敏性水凝胶溶胶-凝胶转变药物缓释

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中国国土空间布局优化研究

地理学报 2024年第3期79卷 672-687页

作者：董寅金贵邓祥征福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理科学学院福州350007 中国地质大学(武汉)经济管理学院武汉430074 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京101408

国土空间发展格局事关经济发展、社会福祉与生态安全,而资源效率成为空间冲突加剧、资源约束趋紧背景下科学优化国土空间布局的基础支撑。本文基于全国市域国土资源效率值设计国土空间开发保护情景方案并评价不同偏好下的国土空间发展潜... 详细信息

国土空间发展格局事关经济发展、社会福祉与生态安全,而资源效率成为空间冲突加剧、资源约束趋紧背景下科学优化国土空间布局的基础支撑。本文基于全国市域国土资源效率值设计国土空间开发保护情景方案并评价不同偏好下的国土空间发展潜力,进而定量刻画“点—轴—面”一体化的国土空间布局蓝图。结果表明:(1)中国国土资源效率稳步上升但整体水平偏低,区域间发展不均衡。(2)研究期内中国国土空间发展潜力持续提升,开发导向下潜力水平相较更高,且不同情景下潜力高值区围绕城市群地区向外轴向扩散。(3)中心点与发展轴线的分布格局经历了由“三足鼎立”向菱形结构演化的过程,其中沿海通道、京哈—京广通道及沿江通道的主体地位突出。(4)战略点向关键轴线有序集聚,优势区在胡焕庸线两侧呈明显分化。组合国土空间结构要素分别形成开发优先、维持现状与保护优先3类情景下“五横三纵,八核三区”“四横三纵,六核三区”与“三横四纵,五核三区”的国土空间布局蓝图。本文研究结果可为实现高质量国土空间发展格局与美丽国土愿景提供技术依据和理论支撑。

关键词：国土空间资源效率开发保护发展潜力布局蓝图中国