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砾粒土卸载-再加载力学特性大型平面应变试验研究

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岩土工程学报 2024年第9期46卷 2010-2018页

作者：王智邵帅邵生俊严广艺西安理工大学岩土工程研究所陕西西安710048 西安理工大学建筑与城市规划系陕西西安710048 西安理工大学陕西省黄土力学与工程重点实验室陕西西安710048 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

针对水利和交通工程中平面应变类工程重复加卸荷问题,利用压力室平面应变改造后的西安理工大学大型土工真三轴仪在不同围压条件下对两种砾粒土进行固结排水平面应变卸载-再加载试验,研究了砾粒土在平面应变状态下的应力-应变关系和卸载... 详细信息

针对水利和交通工程中平面应变类工程重复加卸荷问题,利用压力室平面应变改造后的西安理工大学大型土工真三轴仪在不同围压条件下对两种砾粒土进行固结排水平面应变卸载-再加载试验,研究了砾粒土在平面应变状态下的应力-应变关系和卸载回弹应变和卸载-再加载回弹坡度等力学特性。结果表明:砾粒土的颗粒圆度、孔隙比、母岩强度和围压均会影响剪切峰值应力及剪胀特性,颗粒圆度好、孔隙比小的砾粒土峰值应力较低且更易表现出剪胀特性,母岩强度低会促进应变软化并降低峰值应力,围压增大可抑制剪胀并使峰值应力增大;体积应变和广义剪应变卸载回弹量与应力水平和围压有关;回弹坡度随应力水平增大先增后减,密实度较大时回弹坡度较大;卸载-再加载过程中出现主应力轴旋转现象,零应变方向的应力并非一直为中主应力;回弹坡度显著大于初始切线坡度,回弹坡度与初始切线坡度之比随围压增大快速减小。

关键词：平面应变卸载-再加载砾粒土剪切回弹特性剪切回弹坡度

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PCCP断丝破坏规律Ⅱ:数值模拟研究

水利学报 2024年第1期55卷 48-59,70页

作者：窦铁生董晓农牛文龙李炎隆宁靖华黎康平中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 西安理工大学北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 中国电建集团山东电力管道工程有限公司山东济南250117

目前预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,PCCP)断丝的数值模拟要么整圈删除断丝,要么将断丝的预应力损失范围假设为固定值,无法依据砂浆损伤程度来判断断丝预应力损失范围是否扩展。本文通过抽象分析砂浆、预应力... 详细信息

目前预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,PCCP)断丝的数值模拟要么整圈删除断丝,要么将断丝的预应力损失范围假设为固定值,无法依据砂浆损伤程度来判断断丝预应力损失范围是否扩展。本文通过抽象分析砂浆、预应力钢丝和管芯混凝土之间的两两相互作用机制,引入弹簧单元、内聚力模型和塑性损伤模型,提出了管芯混凝土预压应力施加、任意位置钢丝割断和断丝预应力损失范围扩展的全过程模拟方法,明确了调控断丝预应力损失范围的初始大小、扩展时机和扩展幅度的关键参数。基于原型试验建立了恒定内压下集中和离散断丝的数值模型,从内压加载到断丝破坏的全过程角度验证了新模拟方法的合理性,揭示了管芯的预应力损失和破坏规律,使实际工程中各种三维断点分布的模拟成为可能,可为更精准地预测和评估断丝PCCP结构性能提供新手段。

关键词： PCCP 集中断丝离散断丝数值模拟方法预应力损失破坏

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基于城市雨洪模型的长治市某城区应急救援路径规划研究

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自然灾害学报 2024年第3期33卷 67-78页

作者：申腾飞侯精明李丙尧王添孙学良陈瑜唐宇飞西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 西京学院土木工程学院陕西西安710123 中规院(北京)规划设计有限公司北京100044 中国城市规划设计研究院北京100044

在洪水应急管理中,合理设计救援路线,有助于提高救援效率,减少灾害损失。在建立的内涝灾害救援路径规划框架中,采用高效高分辨率雨洪模型,模拟区域的内涝过程,基于内涝结果,采用原始法重构路网拓扑结构。考虑道路风险及水深对车速的影响... 详细信息

在洪水应急管理中,合理设计救援路线,有助于提高救援效率,减少灾害损失。在建立的内涝灾害救援路径规划框架中,采用高效高分辨率雨洪模型,模拟区域的内涝过程,基于内涝结果,采用原始法重构路网拓扑结构。考虑道路风险及水深对车速的影响,构建以时间为指标的路段权重矩阵,采用Floyd算法推求最短路径。另构建了以路径长度为指标的权重矩阵,作为对照。以长治市某城区为例,设置5种情景条件(无降雨、50 a、100 a、200 a、500 a),比较不同情景下的救援路线。结果表明:分别以通行时间、路径距离为指标构建路网权重进行计算,其结果有明显变化。500 a降雨条件下,以通行时间为指标构建的路网权重得到的规划路线,在通行距离上增加了12.43%,而在行驶时间上少了14.07%。

关键词：城市雨洪模型路网拓扑路径规划救援路线长治市某城区

基于宏观地质模型分类的深埋输水隧洞衬砌外水压力研究

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中国农村水利水电 2024年

作者：雒少江丁卫华薛海斌李玉波严广艺宋常贵张东旭陕西省引汉济渭工程建设有限公司西安理工大学土木建筑工程学院中铁第一勘察设计院集团有限公司

衬砌的外水压力对富水深埋隧洞衬砌厚度和排水方案的确定具有重要意义。现有研究往往忽略宏观地质条件对渗流场的影响规律分析，导致深埋隧洞外水压力估算结果和衬砌设计方案缺乏可靠性的评价。论文依托引汉济渭秦岭输水隧洞工程，将富... 详细信息

衬砌的外水压力对富水深埋隧洞衬砌厚度和排水方案的确定具有重要意义。现有研究往往忽略宏观地质条件对渗流场的影响规律分析，导致深埋隧洞外水压力估算结果和衬砌设计方案缺乏可靠性的评价。论文依托引汉济渭秦岭输水隧洞工程，将富水地区深埋隧洞概化为分水岭下、傍山区域、河流下三种代表性的宏观地质环境模型，研究地质条件因素和工程措施对围岩渗流场和衬砌外水压力的影响规律和机理。结果表明：（1）洞顶地下水高度相同和衬砌不透水条件下，分水岭隧洞周围地下水的渗流方向以竖向为主；河流下隧洞周围地下水的渗流方向以水平为主。分水岭隧洞、傍山区域隧洞、河流下隧洞外水压力折减系数依次增大。分水岭下隧洞外水压力折减系数随着埋深增大而增大，依次为0.72、0.77、0.84；而傍山隧洞、河流下隧洞外水压力折减系数几乎不变，分别是0.91、0.91、0.93和0.95、0.96、0.96。（2）采取相同排水措施后，随着埋深增大，分水岭隧洞外水压力折减系数依次为0.15、0.42、064，降压效果最好；而傍山隧洞、河流下隧洞外水压力折减系数分别是0.48、0.67、0.77和0.63、0.80、0.83，降压效果逐渐变差；（3）隧洞埋深1200m时，分水岭、傍山和河流下隧洞外水压力折减系数随着围岩渗透系数的增大外水压力折减系数分别介于0.43～0.73、0.67～0.89和0.80～0.95，均呈现外水压力随着隧洞埋深增大而增大的规律性。研究成果具有普适性，可以从隧洞宏观水文地质条件与外水压力折减系数的规律性评估富水地区隧洞衬砌抗水压设计的合理性。

关键词：富水深埋隧洞宏观地质模型衬砌外水压力排水孔

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基于冲击回转钻进的岩石强度随钻识别研究

岩土力学 2024年第3期45卷 857-866页

作者：刘勇斌张晓平李馨芳李德宏陈广军刘小波熊雪飞杨朗李玉生武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072 中国铁建昆仑投资集团有限公司四川成都610040 四川蜀道高速公路集团有限公司四川成都610094 四川川黔高速公路有限公司四川成都646500 江西省交通投资集团有限责任公司江西南昌330025

在隧道掘进施工过程中,数字化钻孔过程监测(drillingprocessmonitoring,简称DPM)系统能够实时快速地获取岩石强度参数,及时指导现场开挖和支护作业。为实时获取隧道开挖掌子面前方的围岩强度,基于搭载于气动冲击回转钻机上的数字化DPM... 详细信息

在隧道掘进施工过程中,数字化钻孔过程监测(drillingprocessmonitoring,简称DPM)系统能够实时快速地获取岩石强度参数,及时指导现场开挖和支护作业。为实时获取隧道开挖掌子面前方的围岩强度,基于搭载于气动冲击回转钻机上的数字化DPM系统地开展现场原位数字钻进试验。通过对钻孔全过程的推进压力、回转压力、冲击压力以及钻杆位移等钻进参数进行实时监测、记录和分析,得到了不同钻孔过程的钻进参数特征,据此对各钻孔过程进行识别,并采用DPM时间序列分析方法分离出纯钻进过程钻进参数,结果表明:纯钻进过程的钻进深度随钻进时间呈分段线性变化;钻机工作压力随钻进时间的变化相对恒定,其对不同钻速段的钻速变化影响有限;同时,钻进速度随岩石强度增加而减小,并建立了岩石强度关于钻进速度的指数关系模型,用以指导工程实践。

关键词：冲击回转钻孔过程监测钻进参数饱和单轴抗压强度

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非饱和土边坡三维地震稳定性分析

岩土工程学报 2024年

作者：姬羽菲邵帅邵生俊朱学亮严广艺西安理工大学土木建筑工程学院西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安理工大学陕西省黄土力学与工程重点实验室中铁第一勘察设计院集团有限公司

边坡在地震作用下极易发生失稳，并常常伴随着明显的三维特征。基于极限分析上限原理和一维稳定入渗模型，对非饱和土边坡三维稳定性进行了研究。提出一种新的三维水平切片法，有效考虑了非饱和土重度、地震加速度和表观粘聚力的非线性... 详细信息

边坡在地震作用下极易发生失稳，并常常伴随着明显的三维特征。基于极限分析上限原理和一维稳定入渗模型，对非饱和土边坡三维稳定性进行了研究。提出一种新的三维水平切片法，有效考虑了非饱和土重度、地震加速度和表观粘聚力的非线性分布特征。地震惯性力采用考虑土体阻尼和共振的修正拟动力法（MPDM）表示。通过重度加大法推导出边坡安全系数的显式表达式。与已有研究成果进行对比验证，并进行了一系列参数研究。结果表明：当边坡受到与土体固有频率接近的地震波作用时，会发生共振现象，边坡安全系数迅速降低；在同一地震频率作用下,安全系数随地震加速度系数的增大而减小；当B/H<3时，三维效应明显，在边坡设计时应考虑三维效应；吸力的存在有助于提高边坡的稳定性。

关键词：非饱和土极限分析地震修正拟动力法三维稳定性

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盾构渣土分析及处理研究进展综述

陕西煤炭 2024年第9期43卷 74-79,113页

作者：王浩宇刘乃飞刘廉柏超宋战平陶磊西安建筑科技大学资源工程学院陕西西安710055 陕西省引汉济渭工程建设有限公司陕西西安710024 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室陕西西安710055

盾构法作为隧道施工的重要方法,被广泛运用于城市、山岭隧道等工程建设之中,盾构渣土作为隧道施工主要废弃物,若长时间堆放,将对周边生态环境构成极大的危害。因此,对盾构渣土进行研究与处置具有十分重要的现实意义。从传统盾构渣土颗... 详细信息

盾构法作为隧道施工的重要方法,被广泛运用于城市、山岭隧道等工程建设之中,盾构渣土作为隧道施工主要废弃物,若长时间堆放,将对周边生态环境构成极大的危害。因此,对盾构渣土进行研究与处置具有十分重要的现实意义。从传统盾构渣土颗粒分析方法、基于数字技术的盾构渣土分析以及盾构渣土的处置与利用3方面进行剖析。具体包括对筛分法、激光粒度仪法进行了现状列举分析,随后针对颗粒的图像获取以及颗粒图像的分析进行了阐述,最后基于渣土带来的环境问题以及国家政策的支持,结合目前的渣土利用现状,总结了渣土的再利用方式。以期对渣土进行快速分析并进行资源化利用,为后续渣土处理技术的研究提供参考。

关键词：盾构施工渣土级配理论与技术渣土处理

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盾构隧道围岩特性实时获取技术研究进展

长沙理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：刘乃飞周浩宋战平刘廉柏超陶磊西安建筑科技大学土木工程学院陕西省引汉济渭工程建设有限公司陕西省岩土与地下空间工程重点实验室

【目的】盾构法广泛应用于隧道工程施工，实时获取盾构隧道围岩特性对保障施工安全、提高施工效率、控制施工成本等具有重要意义。【方法】本文结合前人研究，从钻探技术、渣土分析、物探法三个方面梳理盾构隧道围岩特性实时获取技术的... 详细信息

【目的】盾构法广泛应用于隧道工程施工，实时获取盾构隧道围岩特性对保障施工安全、提高施工效率、控制施工成本等具有重要意义。【方法】本文结合前人研究，从钻探技术、渣土分析、物探法三个方面梳理盾构隧道围岩特性实时获取技术的主要进展，归纳现有技术并探讨未来发展方向。【结果】超前钻探能准确获取围岩信息，但受盾构设备和施工限制难以实施；基于掘进参数和渣土分析实时获取围岩特性的准确性有待验证；物探法在信号传输上易受干扰且解译难度高，与盾构设备的适配性仍需提升。【结论】要实现盾构隧道围岩特性的实时获取，基于超前钻探取样技术，需优化超前钻探设备和布局；基于掘进参数和渣土分析技术，应结合多传感器数据、机器学习等技术，提升结果的准确性；基于物探技术，应继续提高物探设备便携性和数据解译能力；实际应用中应综合上述方法并依据工程实况进行选择。

关键词：盾构隧道围岩特性实时获取钻探技术渣土分析物探技术

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降雨空间分辨率对城市内涝模拟敏感性研究

水资源与水工程学报 2024年第3期35卷 81-89页

作者：乔贤玲侯精明刘园陈光照王添郭庆元高徐军王岩西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065 西安市气象局陕西西安710014

为研究降雨空间分辨率对城市内涝模拟的影响规律以及一、二维耦合的城市雨洪模型的敏感性降雨空间分辨率,本研究选取西安市小寨片区为研究区,以西安市气象局提供的3场降雨为基础,采用空间插值算法获取5种降雨(0.2、0.5、1.0、2.0和4.0 ... 详细信息

为研究降雨空间分辨率对城市内涝模拟的影响规律以及一、二维耦合的城市雨洪模型的敏感性降雨空间分辨率,本研究选取西安市小寨片区为研究区,以西安市气象局提供的3场降雨为基础,采用空间插值算法获取5种降雨(0.2、0.5、1.0、2.0和4.0 km)空间分辨率,引入洛伦兹曲线、基尼系数判断不同降雨空间分辨率的不均匀程度,驱动一、二维耦合的城市雨洪模型进行模拟分析。结果表明,3场降雨0.5 km降雨空间分辨率对应的基尼系数分别为0.163、0.201、0.165,评价结果均为均匀分布。随着降雨空间分辨率的降低,基尼系数逐渐减小,峰值积水面积相对误差、内涝积水水量相对变化范围、内涝淹没水深相对变化范围均逐渐增大。对于这3个水力要素评价指标,降雨空间分辨率为0.5 km对应的模拟误差最小,且该降雨空间分辨率为敏感性降雨空间分辨率。

关键词：降雨空间分辨率城市雨洪模型洛伦兹曲线基尼系数西安市小寨片区