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Mechanical response of a tunnel subjected to strike-slip faulting processes,based on a multi-scale modeling method

Frontiers of Structural and Civil Engineering 2024年第8期18卷 1281-1295页

作者： Guoguo LIU Ping GENG tianqiang wang Xiangyu GUO Jiaxiang wang Ti DING Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering Ministry of EducationChengdu 610031China College of Civil Engineering Huaqiao UniversityXiamen 361021China China Railway Design Corporation Tianjin 300308China

The stick-slip action of strike-slip faults poses a significant threat to the safety and stability of underground *** this study,the north-east area of the Longmenshan fault,Sichuan,provides the geological background;the rheological characteristics of the crustal lithosphere and the nonlinear interactions between plates are described by Burger’s viscoelastic constitutive model and the friction constitutive model,respectively.A large-scale global numerical model for plate squeezing analysis is established,and the seemingly periodic stick-slip action of faults at different crust depths is *** a second model at a smaller scale,a local finite element model(sub-model),the time history of displacement at a ground level location on the Longmenshan fault plane in a stick-slip action is considered as the displacement *** integration of these models,creating a multi-scale modeling method,is used to evaluate the crack propagation and mechanical response of a tunnel subjected to strike-slip *** determinations of the recurrence interval of stick-slip action and the cracking characteristics of the tunnel are in substantial agreement with the previous field investigation and experimental results,validating the multi-scale modeling *** can be concluded that,regardless of stratum stiffness,initial cracks first occur at the inverted arch of the tunnel in the footwall,on the squeezed side under strike-slip *** smaller the stratum stiffness is,the smaller the included angle between the crack expansion and longitudinal direction of the tunnel,and the more extensive the crack expansion *** the tunnel in a high stiffness stratum,both shear and bending failures occur on the lining under strike-slip faulting,while for that in the low stiffness stratum,only bending failure occurs on the lining.

关键词： stick-slip action plate squeezing analysis multi-scale modeling method lining cracking mechanical response

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Performance-based three-level fortification goal and its application in anti-dislocation countermeasures:A case study of Shantou Submarine tunnel

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Underground Space 2023年第5期12卷 251-270页

作者： tianqiang wang Ping Geng Guoguo Liu Changjian Chen Wenqi Gu Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering Ministry of EducationSchool of Civil EngineeringSouthwest Jiaotong UniversityChengdu 610031China

The dislocation momentum is the design basis for anti-dislocation to tunnel when a tunnel crosses an active *** influence of different dislocation levels on tunnel performances is not ***,based on seismic activity parameters at the site of interest and probability of fault dislocation,probability fault displacement hazard analysis(PFDHA)methodology was introduced in this paper to ascertain the fault dislocation level under different exceeding probabilities(63%,10%,and 2%–3%).Then,based on the definition of different ground motion strength and fortification goals of the tunnel,a three-level fortification goal with different performance requirements of the tunnel was *** first attempt to use the proposed indexes including the maximum dislocation of the tunnel and maximum relative deformation of the tunnel was tried to evaluate deformation and failure states with an experimental ***,the feasibility of the three-level fortification goal was further investigated according to the self-defined qualitative description and quantitative indexes in the segmental design and sectional expansion tunnels *** results show that the fault dislocations relying on PFDHA at the site of the Shantou Submarine Tunnel are firstly ascertained as 0.04,1.8,and 2.4 m *** the fault dislocation as model input values into account,the dislocation mechanism of the tunnel under the three levels was *** importantly,judging from the dislocation performance requirements of the three-level fortification goal,the tunnel deformation and failure states are mitigated by adopting the *** sectional expansion design can well meet the requirements without the restriction of a strong earthquake,while the effectiveness of the segmental tunnel can be proved under frequently occurred and fortification *** final research results are expected to provide a new fortification goal for anti-dislocation hazard evalu

关键词： Fault-crossing tunnel PFDHA methodology Three-level fortification goal Failure modes Anti-dislocation countermeasures

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穿越活动断裂带螺旋隧道抗错性能模型试验研究

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岩石力学与工程学报 2024年第11期43卷 2738-2752页

作者：王天强耿萍何川王琦西南交通大学极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室西南交通大学土木工程学院西南交通大学力学与航空航天学院

我国西部山区螺旋隧道穿越活动断裂带时，断层位错作用对隧道的影响十分显著。为明确正断层作用下跨断层螺旋隧道的结构位错响应特性，考虑螺旋隧道关键几何参数与土体–结构相对刚度比，采用模型试验方法开展了3组坡度3%下不同曲率半... 详细信息

我国西部山区螺旋隧道穿越活动断裂带时，断层位错作用对隧道的影响十分显著。为明确正断层作用下跨断层螺旋隧道的结构位错响应特性，考虑螺旋隧道关键几何参数与土体–结构相对刚度比，采用模型试验方法开展了3组坡度3%下不同曲率半径的螺旋隧道抗错性能试验。随后采用具有一定承载能力的橡胶–钢筋柔性接头，探讨螺旋隧道在柔性接头措施下的结构位错特性，对比分析有/无柔性接头螺旋隧道抗位错适应性。结果表明：断层面及断层–活动盘交界面附近隧道受正断层影响较大，隧道仰拱最为不利。螺旋隧道拱腰部位随断层位错水平增加时的应变增量与其曲率半径有关，曲率半径较小的螺旋隧道拱腰处的环向应变和拱顶、仰拱部位的纵向应变对断层位错作用更为敏感。在橡胶–钢筋柔性接头构造措施下，螺旋隧道的节段式设计对断层位错具有良好的适应性，尤其对隧道仰拱部位的应力减小更为显著。研究结果可为我国西部山区穿越活动断裂带螺旋隧道的适应断层抗错设计提供研究参考。

关键词：隧道工程隧道曲率活动断裂带纵向坡度四点弯曲试验抗错措施

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内蒙古严寒期的时空变化特征与成因分析

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干旱区资源与环境 2017年第7期31卷 127-132页

作者：王天强刘普幸西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

基于1960-2014年内蒙古46个气象站点逐日平均气温资料,运用线性趋势法、M-K突变检验、Morlet小波和相关分析等方法分析了内蒙古严寒期起止候及候数的时空变化特征与成因。结果表明:近55a来,内蒙古严寒期起始候推后、终止候提前、候数缩... 详细信息

基于1960-2014年内蒙古46个气象站点逐日平均气温资料,运用线性趋势法、M-K突变检验、Morlet小波和相关分析等方法分析了内蒙古严寒期起止候及候数的时空变化特征与成因。结果表明:近55a来,内蒙古严寒期起始候推后、终止候提前、候数缩短,其倾向率分别为0.217P/10a、-0.198P/10a和-0.411P/10a;且空间差异显著,自东向西严寒期起始候推后、终止候提前、候数缩短的特征明显增强。严寒期起止候及候数分别在1990a、1987a、1993a发生突变,均存在11a左右中尺度与2a、4a的短尺度优势周期,与大气环流2~4a周期及太阳活动11a周期较吻合。冷空气、亚洲区极涡面积和亚洲区极涡强度指数是影响严寒期的主要因子。随经纬度的增加,严寒期起止候及候数有提前、推后和延长趋势。

关键词：严寒期成因内蒙古

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1960-2015年中国绿洲胡杨生长季对全球变暖的时空响应及原因

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地理学报 2017年第7期72卷 1151-1162页

作者：张文霞刘普幸冯青荣汪天广王天强西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070

基于中国绿洲胡杨(Populus euphratica Oliv.)分布区48个地面气象站1960-2015年逐日平均气温数据,采用线性趋势法、Mann-Kendall检验、Arc GIS反距离加权插值法(IDW)、Morlet小波功率谱和相关分析等方法,分析了中国绿洲胡杨年生长季的... 详细信息

基于中国绿洲胡杨(Populus euphratica Oliv.)分布区48个地面气象站1960-2015年逐日平均气温数据,采用线性趋势法、Mann-Kendall检验、Arc GIS反距离加权插值法(IDW)、Morlet小波功率谱和相关分析等方法,分析了中国绿洲胡杨年生长季的起止日及生长期长短对气候变暖的时空响应特征及原因。结果表明:近56年来,中国绿洲胡杨年生长季具有起始日提前、终止日推迟、生长期延长的变化趋势,变化倾向率分别为-1.34 d/10a、1.33 d/10a、2.66 d/10a(α≥0.001);空间差异十分显著,呈现出由西南向东北起始日越迟,终止日越早,生长期越短的变化规律。胡杨生长季起止日及生长期分别在2001年、1989年和1996年发生突变,且分别存在3.56~7.14 a不等的短周期,与厄尔尼诺2~7 a的周期一致,起始日3.56 a和4.28 a的周期与大气环流2~4 a的周期吻合。原因分析表明亚洲极涡面积指数、青藏高原指数、西风指数和年均二氧化碳排放量是影响胡杨生长季变化的主要因素;此外,纬度对胡杨生长季的影响要明显大于海拔高度,且起始日受纬度和海拔高度的影响比终止日更加显著;胡杨生长季起止日和生长期分别与对应月份的平均气温呈显著的高相关性,且3月均温每升高1℃,起始日提前2.21 d,10月均温每升高1℃,终止日推迟2.76 d,3-10月均温每升高1℃,生长期延长7.78 d,表明胡杨生长季的变化对全球增暖的区域响应十分敏感。

关键词：胡杨年生长季全球变暖时空响应中国绿洲

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弹性体防腐材料在湿法脱硫烟囱中的应用研究

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武汉大学学报（工学版） 2018年第A01期51卷 402-405页

作者：潘林漆刚唐丹王天强成都硅宝防腐科技有限责任公司四川成都610041

在新的大气污染物排放标准要求下,石灰石-石膏湿法脱硫技术得到普遍应用,湿烟气对烟囱的腐蚀性还很严重,传统上使用的防腐技术还不能很好地解决腐蚀问题.硅宝科技股份有限公司专门针对火电厂脱硫烟囱系统内衬防腐而研发了一款防腐耐酸... 详细信息

在新的大气污染物排放标准要求下,石灰石-石膏湿法脱硫技术得到普遍应用,湿烟气对烟囱的腐蚀性还很严重,传统上使用的防腐技术还不能很好地解决腐蚀问题.硅宝科技股份有限公司专门针对火电厂脱硫烟囱系统内衬防腐而研发了一款防腐耐酸弹性材料,可作为"砖加胶"或"面胶"防腐技术使用,工程案例表明:该防腐材料在投入使用3年后其力学性能仍保持良好,有效地解决了湿烟囱的防腐难题.

关键词：湿法脱硫烟囱防腐防腐材料弹性体

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穿越走滑断层铰接隧洞抗错断设计参数作用机制研究

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岩石力学与工程学报 2022年第5期41卷 941-953页

作者：周光新盛谦张传健颜天佑崔臻李建贺王天强中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 长江设计集团有限公司水利部长江治理与保护重点实验室湖北武汉430010 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

为了研究铰接隧洞抗错断设计参数作用机制,通过开展小尺度物理模型试验,系统、深入地研究衬砌厚度、衬砌节段长度、隧洞直径、隧洞与断层带交角和隧洞断面型式等铰接设计参数对跨断层铰接隧洞结构变形破坏机制的影响。为了保证数值模型... 详细信息

为了研究铰接隧洞抗错断设计参数作用机制,通过开展小尺度物理模型试验,系统、深入地研究衬砌厚度、衬砌节段长度、隧洞直径、隧洞与断层带交角和隧洞断面型式等铰接设计参数对跨断层铰接隧洞结构变形破坏机制的影响。为了保证数值模型能够揭示合理的预测结果,将物理模型试验结果与数值分析结果进行比较,验证数值模拟的正确性。通过数值模拟研究断层带宽度、变形缝宽度、柔性连接材料刚度等铰接设计参数对铰接隧洞衬砌内力响应的影响。研究结果如下:(1)断层作用下的铰接隧洞呈现“S”形,隧洞破坏多表现为衬砌节段间铰接结构破坏,节段间发生大角度转动和错台,少数情况下衬砌节段发生压剪破坏。(2)铰接隧洞衬砌变形主要集中在断层带内。在两盘与断层带交界处,活动盘范围衬砌左边墙处于受拉状态,右边墙呈现受压趋势;固定盘范围衬砌左边墙处于受压状态,右边墙处于受拉状态。(3)断层带范围的衬砌内力呈现锯齿状变化,衬砌内力在变形缝处有明显的跌落。衬砌处于反向对称受弯的状态,最大弯矩出现在两盘与断层带交界部位;最大剪力出现在断层带中央部位。(4)在铰接隧洞抗错断设计参数作用机制方面,增加衬砌厚度、减小衬砌节段长度、减小隧洞直径,可以有效提高铰接隧洞的抗错断性能。圆形断面相较于马蹄形断面可提升铰接隧洞的抗断能力,隧洞穿越断层带的最佳夹角为90°。较宽的断层破碎带和在合理范围内采用宽度较小的变形缝和刚度较小的柔性连接材料,使得穿越走滑断层铰接隧洞更加安全。

关键词：隧道工程铰接隧洞走滑断层模型试验数值模拟抗错断措施

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基于正交试验的高速切削钛合金切削力研究

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工具技术 2016年第2期50卷 17-19页

作者：汪耀龙胡亚辉孙建波王天强天津市先进机电系统设计与智能控制重点试验室天津理工大学

随着钛合金在各行业的广泛应用,钛合金的高速切削加工技术成为航天航空工业及其他制造业中的难题之一。切削力是研究切削过程的重要物理量之一,其大小和变化对工件加工品质、刀具磨损和寿命等都具有影响。本文以钛合金Ti6Al4V为研究对象... 详细信息

随着钛合金在各行业的广泛应用,钛合金的高速切削加工技术成为航天航空工业及其他制造业中的难题之一。切削力是研究切削过程的重要物理量之一,其大小和变化对工件加工品质、刀具磨损和寿命等都具有影响。本文以钛合金Ti6Al4V为研究对象,用正交试验的方法分析了切削速度、进给量和背吃刀量三个因素对切削力的影响,结果表明:径向力、切向力、轴向力都是随切削速度增大而减小,随进给量和背吃刀量的增大而增大,切削用量的变化导致各向切削力与切削合力的变化趋势基本一致;背吃刀量对切削力影响最大,进给量次之,切削速度最小;三个方向力中,轴向力最小,径向力次之,切向力最大。

关键词： Ti6Al4V 高速切削切削力正交试验

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