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软弱破碎围岩深埋隧道拱顶渐进性塌方机理及控制

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工程科学与技术 2022年第6期54卷 85-96页

作者：李奥张顶立黄俊董飞侯艳娟孙振宇苏交科集团股份有限公司江苏省水下隧道绿色智慧技术工程研究中心江苏南京210019 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044

隧道拱顶塌方事故是近年来隧道施工中造成重大人员伤亡的主要事故类型,危害极大。掌握隧道拱顶塌方的发生机理和演化规律是塌方事故控制的关键。基于上限变分法,建立深埋隧道拱顶塌方模型,推导出隧道拱顶塌方范围预测曲线,进一步结合软... 详细信息

隧道拱顶塌方事故是近年来隧道施工中造成重大人员伤亡的主要事故类型,危害极大。掌握隧道拱顶塌方的发生机理和演化规律是塌方事故控制的关键。基于上限变分法,建立深埋隧道拱顶塌方模型,推导出隧道拱顶塌方范围预测曲线,进一步结合软弱破碎围岩深埋隧道拱顶渐进性塌方特性,推导出隧道拱顶渐进性塌方范围全过程曲线,并与模型试验结果进行对比。据此提出拱顶塌方事故的安全性控制措施,揭示了预控制、过程控制两类措施下拱顶塌方控制机理和承载特性,并给出支护措施的围岩荷载确定方法。结果表明:隧道塌方宽度L随着初始黏聚力c_(0)和单轴抗拉强度σ_(t)的增大而增大,随着重度γ和非线性系数m的增大而减小;隧道塌方高度h_(1)随着抗拉强度σ_(t)和非线性系数m的增大而增大,随着初始黏聚力c_(0)和围岩重度γ的增大而减小;考虑围岩黏聚力和抗拉强度的多次衰减,隧道拱顶渐进性塌方的预测曲线与模型试验的规律较为符合;根据控制机理和目标,可将拱顶塌方控制措施分为预控制和过程控制措施;形变荷载与塌方荷载的比值κ随着初期刚度系数k_(0)、原岩应力p_(0)的增大而增大,随着塌方高度h_(1)、弹性模量E的增大而减小,且κ与隧道半径R和泊松比ν关系不大;围岩的形变荷载和总荷载均随着塌方荷载的增大而增大。

关键词：隧道拱顶塌方上限变分法塌方范围渐进性塌方安全控制围岩荷载

非一致性地震作用下跨越地裂缝结构的动力响应研究

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振动与冲击 2018年第4期37卷 197-202页

作者：熊仲明韦俊郭亚雷王丙锐西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 苏州科技大学机械工程学院江苏苏州215009

在西安市地裂缝活动性逐渐减弱并趋于稳定的背景下,以西安唐延路地下人防工程处f4地裂缝为研究对象,进行了跨越地裂缝结构有限单元类型选择,利用有限元ABAQUS分析软件建立了普通场地和地裂缝场地上考虑配筋位置和数量的三维实体框架结... 详细信息

在西安市地裂缝活动性逐渐减弱并趋于稳定的背景下,以西安唐延路地下人防工程处f4地裂缝为研究对象,进行了跨越地裂缝结构有限单元类型选择,利用有限元ABAQUS分析软件建立了普通场地和地裂缝场地上考虑配筋位置和数量的三维实体框架结构精细化模型,并将计算结果与地裂缝振动台模型试验结果进行了对比。通过框架结构层间位移及位移角定量分析,找出了非一致地震激励下地裂缝对上部框架结构的影响规律。计算结果表明,地震作用时地裂缝的存在加剧了上部结构的破坏,跨地裂缝结构的地震响应与地震类型、地震强度、楼层位置有关。随着地震强度的增大,跨地裂缝结构动力响应显著增大。

关键词：地裂缝数值模拟框架结构非一致地震

跨越地裂缝框架结构振动台试验及数值模拟研究

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工程力学 2018年第5期35卷 214-222页

作者：熊仲明韦俊陈轩张朝程攀西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 苏州科技大学机械工程学院江苏苏州215009

为研究地震作用下跨地裂缝框架结构的破坏机理和地裂缝场地的动力响应规律,以西安地裂缝f4为背景,根据模型相似关系,对跨越地裂缝框架结构进行了缩尺比为1∶15的振动台模型试验。同时采用有限元软件ABAQUS建立了地裂缝场地土和上部结构... 详细信息

为研究地震作用下跨地裂缝框架结构的破坏机理和地裂缝场地的动力响应规律,以西安地裂缝f4为背景,根据模型相似关系,对跨越地裂缝框架结构进行了缩尺比为1∶15的振动台模型试验。同时采用有限元软件ABAQUS建立了地裂缝场地土和上部结构共同作用计算模型。通过计算结果与试验结果的对比,表现出较好的一致性,验证了数值模拟分析方法的可行性。分析结果表明:地裂缝场地对土层加速度有放大效应,在靠近地裂缝的上盘处放大作用最为明显;地裂缝场地对框架结构的动力响应有较大影响,且上盘对结构的影响大于下盘;结构的破坏与地震波的类型和强度有关。研究成果为跨越地裂缝结构设计提供了参考。

关键词：地裂缝振动台相似原理土层加速度层间位移角

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低净空环境旋喷静压复合桩的试验研究

地下空间与工程学报 2024年第S01期20卷 188-195页

作者：王曙光段启伟王浩宇李湛李钦锐中国建筑科学研究院有限公司地基基础研究所北京100013 住房和城乡建设部防灾研究中心北京100013 北京市既有建筑改造工程技术研究中心北京100013

在既有建筑的加固改造过程中,桩基础是既有建筑地基基础加固改造或托换的重要手段,但是常规的设备和工艺往往无法满足在既有建筑内部低净空条件下大桩径、大桩长、高承载力桩基础的施工要求。针对此类需求,将锚杆静压桩技术和水泥土复... 详细信息

在既有建筑的加固改造过程中,桩基础是既有建筑地基基础加固改造或托换的重要手段,但是常规的设备和工艺往往无法满足在既有建筑内部低净空条件下大桩径、大桩长、高承载力桩基础的施工要求。针对此类需求,将锚杆静压桩技术和水泥土复合桩技术相结合,提出低净空下旋喷静压复合桩技术,并研发了旋喷静压一体化成套设备。通过现场足尺试验,验证了该项技术施工工艺的可行性,并通过现场试验对旋喷静压复合桩、旋喷桩及静压桩的施工工艺、单桩承载力、桩身内力等进行了对比分析,试验证明:与传统的静压桩、旋喷桩相比,旋喷静压复合桩的承载力大幅提高。

关键词：静压桩旋喷桩旋喷静压复合桩现场试验

考虑内在影响关系的不安全行为组织管理控制模型

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控制与决策 2020年第3期35卷 704-712页

作者：郭海东李慧民陈旭袁鹏飞西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 中国核工业二四建设有限公司北京101601

针对不安全行为组织管理体系难以长期稳定运行的问题,在充分考虑管理变量之间影响关系的基础上,提出一套不安全行为组织管理的控制模型.由于变量之间影响关系的存在,待改进变量及其前置变量的不足均应被识别为组织管理漏洞,且变量的重... 详细信息

针对不安全行为组织管理体系难以长期稳定运行的问题,在充分考虑管理变量之间影响关系的基础上,提出一套不安全行为组织管理的控制模型.由于变量之间影响关系的存在,待改进变量及其前置变量的不足均应被识别为组织管理漏洞,且变量的重要性应兼顾自身重要性与变量之间的影响强度.基于此研究思路,首先,结合行为安全"2-4"模型与反馈控制理论,确定控制模型的范围、变量、构建步骤及运行流程;然后,通过三角模糊数与WINGS(weighted influence non-linear gauge system)算法的结合,在考虑主观判断存在不精确性的同时,实现变量之间影响关系的刻画以及变量自身重要性与变量间影响强度的融合,进而给出识别管理漏洞及确定控制措施次序的方法.案例分析表明,该控制模型有助于提高管理漏洞识别的全面性与控制措施次序的合理性.

关键词：不安全行为组织管理影响关系控制模型控制策略 WINGS算法

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粗粒土中预制桩的静压施工残余应力

岩土工程学报 2011年第10期33卷 1526-1536页

作者：俞峰谭国焕杨峻李启光浙江理上大学建筑工程学院浙江杭州310018 香港大学土木工程系中国香港

预制桩沉桩施工阶段形成的桩身残余应力对桩的工作性状有重要影响。原位观测了两根H型钢桩静力压入粗粒土地基过程中的桩身应力,测得了很大的桩身与桩端施工残余应力。施工残余摩阻力之中性点深度随贯入桩长增加而下移,但两者之比值趋... 详细信息

预制桩沉桩施工阶段形成的桩身残余应力对桩的工作性状有重要影响。原位观测了两根H型钢桩静力压入粗粒土地基过程中的桩身应力,测得了很大的桩身与桩端施工残余应力。施工残余摩阻力之中性点深度随贯入桩长增加而下移,但两者之比值趋于定值。桩端残余应力除了与弹性系数有关,还受到压桩力与贯入速率的影响。随着压桩荷载循环次数的增长,残余负摩阻力不断累积,但某一固定土层深度的单位残余负摩阻力却呈现下降趋势,这与沉桩侧摩阻力的疲劳退化机理是一致的。施工残余应力的存在改变了桩周土与桩端土的初始应力状态,使得桩–土体系在工作条件下会沿着与预期不一致的应力路径受荷至破坏。这对传统的静载荷试验和Osterberg试桩的成果分析方法提出了挑战。若考虑施工残余应力,对桩的抗拔承载性状有利,并使得开口管桩土塞效应问题变得更复杂。桩身残余应力的分布可基于残余摩阻力的折线型分布假定,利用桩端残余应力来预测。

关键词：预制桩施工效应原位试验残余应力中性点承载力

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地裂缝场地地铁车站动力响应振动台试验研究

岩土工程学报 2022年第2期44卷 384-391,I0007页

作者：陈轩熊仲明陈帜西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室陕西西安710055

地震和地裂缝耦合作用严重威胁着地铁工程的安全。通过开展地裂缝场地(穿越地裂缝)地铁车站结构模型的振动台试验,分析了地震作用下地裂缝场地土的加速度反应、裂缝发展和车站的加速度、应变等动力反应规律。试验结果表明:模型土在临近... 详细信息

地震和地裂缝耦合作用严重威胁着地铁工程的安全。通过开展地裂缝场地(穿越地裂缝)地铁车站结构模型的振动台试验,分析了地震作用下地裂缝场地土的加速度反应、裂缝发展和车站的加速度、应变等动力反应规律。试验结果表明:模型土在临近地裂缝的一定范围内地震响应较大,且距地裂缝相同距离处,上盘的加速度响应整体上大于下盘;地裂缝场地地铁车站峰值加速度沿结构高度的分布规律与地震强度有关,即小震作用下结构峰值加速度呈现随结构高度增大而增大的倒三角分布,强震作用下则呈现顶部和底部较大、中部相对较小的"K"型分布;地裂缝场地地铁车站地震破坏模式是地裂缝场地水平剪切变形和竖向上、下盘的错动作用使结构产生明显变形,中柱发生严重的剪压破坏,侧墙与楼板连接处出现一定的受拉损伤,从而导致结构失效;考虑竖向地震作用后,地裂缝场地地铁车站破坏更为严重,这是由于竖向地震增大了地裂缝场地动力放大效应和上、下盘错动作用。

关键词：地裂缝地铁车站结构振动台试验地震反应

Co/N/S共掺杂纳米TiO_2的制备及其可见光催化活性

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安全与环境学报 2015年第4期15卷 268-272页

作者：赵鑫翟永佳林朝阳尹妮苏州科技大学化学生物与材料工程学院江苏省环境功能材料重点实验室江苏苏州215009

为提高纳米Ti O2的可见光催化活性,采用溶胶-凝胶法制备了一种掺杂型纳米可见光催化剂Co/N/S/Ti O2,并用正交试验法对其制备工艺进行了优化;用紫外-可见漫反射光谱（DRS）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等方法对其吸光性能... 详细信息

为提高纳米Ti O2的可见光催化活性,采用溶胶-凝胶法制备了一种掺杂型纳米可见光催化剂Co/N/S/Ti O2,并用正交试验法对其制备工艺进行了优化;用紫外-可见漫反射光谱（DRS）、X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等方法对其吸光性能和结构进行了表征;以活性艳蓝X-BR溶液为光降解模型,对其可见光催化活性进行了评价,并与Degussa P25进行对比。结果表明,在Co∶N∶S∶Ti物质的量比为0.15∶0.2∶0.2∶1、煅烧温度为400℃、煅烧时间为1h的最佳制备条件下,所制得的Co/N/S/Ti O2光催化剂为单一锐钛矿晶相,平均粒径为8~10 nm,比表面积约为192.19 m2/g。Co/N/S/Ti O2光催化剂吸收边可红移至近900 nm,可见光催化活性突出,在纯粹可见光（λ〉400 nm）下光解活性艳蓝X-BR溶液120 min的降解率可达91.5%,与Degussa P25相比,其可见光催化活性提高了80.1%,且重复使用性能良好。

关键词：环境科学技术基础学科光催化共掺杂纳米TiO2 可见光

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考虑主应力轴旋转作用的一个增量模型

岩石力学与工程学报 2017年第9期36卷 2275-2287页

作者：万征秋仁东赵晓光中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013

为了探究主应力轴旋转作用下土体的变形规律,采用如下思路构建模型:(1)分析二维铝棒的单剪试验结果可知,剪应力与正应力之比(剪应力比)与剪应变的类似双曲线关系,采用威布尔函数作为描述上述二者的关系表达式,不仅可反映双曲线型关系,... 详细信息

为了探究主应力轴旋转作用下土体的变形规律,采用如下思路构建模型:(1)分析二维铝棒的单剪试验结果可知,剪应力与正应力之比(剪应力比)与剪应变的类似双曲线关系,采用威布尔函数作为描述上述二者的关系表达式,不仅可反映双曲线型关系,还能充分考虑到应力比的应变软化现象。(2)利用应力莫尔圆上的应力比表达式,与威布尔函数联立得到了剪应变的隐函数。该隐函数认为有3个影响剪应变的因素:反映等向压缩或偏压作用下产生剪应变的球应力p,对于一般剪切作用下产生相应剪应变的滑动摩擦角φm,在莫尔圆上剪应力与大主应力之间的夹角半角a。(3)通过对上述隐函数求导可得到剪应变与剪应力比之间的增量表达式,联立Rowe剪胀方程,建立二维条件下的考虑主应力轴旋转的增量本构模型,上述二维方程可通过SMP准则拓展为三维增量本构模型。所提WB模型不仅能反映土体的压硬性、剪切体缩、体胀、应变硬化、软化,还能充分反映主应力轴旋转作用下的土体一般应力–应变关系。通过莫尔圆圆周应力路径以及单剪试验和等向压缩试验的结果与预测结果对比,验证了所提模型的适用性及合理性。

关键词：土力学单剪剪应力比应变软化剪胀方程主应力轴旋转