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圆宝山隧道炭质板岩大变形段初期支护结构受力特性研究

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应用力学学报 2020年第2期37卷 810-817,I0024,I0025页

作者：陈秋南曾奥罗鹏安永林胡伟罗旭光湖南科技大学土木工程学院岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湘潭411201 中铁十六局集团第三工程有限公司湖州313000

为了准确掌握丽香铁路圆宝山隧道炭质板岩大变形段初期支护结构受力特性,结合深埋炭质板岩隧道大变形特点,通过调查分析发现炭质板岩具有显著的各向异性特征,在地下水、高地应力及施工扰动等复杂因素作用下表现出显著的蠕变特性,从而导... 详细信息

为了准确掌握丽香铁路圆宝山隧道炭质板岩大变形段初期支护结构受力特性,结合深埋炭质板岩隧道大变形特点,通过调查分析发现炭质板岩具有显著的各向异性特征,在地下水、高地应力及施工扰动等复杂因素作用下表现出显著的蠕变特性,从而导致隧道发生大变形。同时,对圆宝山隧道展开围岩变形及初期支护受力监测,监测结果表明,薄层炭质板岩段围岩的变形速率、变形量整体上较中厚层炭质板岩段围岩大,且达到稳定所需的时间更长;围岩压力与钢拱架应力基本呈从拱顶到拱脚减小的趋势,且围岩压力最大值出现在拱肩,而钢拱架应力最大值分布位置不固定,常见分布位置为两侧拱墙上下,这与钢拱架因发生扭曲而设置横支撑基本吻合;变更支护参数后,围岩的时效特性有明显改善,尤以薄层炭质板岩段围岩最为明显,同时围岩压力分布更加均匀,钢拱架出现拉应力现象不再集中。基于上述研究成果,选择I18型工字钢焊制钢架、设置间距为0.6m、喷射厚为27cm的C25混凝土作为初期支护,同时采用"弱爆破、短进尺"的掘进方式,以达到控制深埋炭质板岩隧道围岩变形的目的。

关键词：炭质板岩围岩压力初期支护结构受力特性变形监测围岩变形

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基于土拱效应确定桩板墙挡土板土压力

自然灾害学报 2023年第1期32卷 105-113页

作者：田洪义王朦贺建清林孟源刘泽中铁隧道勘察设计研究院有限公司广东广州511458 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室湖南湘潭411201

基于土拱卸荷原理,借助土拱合理拱轴线假定,建立了桩间土拱的力学计算模型。基于桩间土拱静力平衡、跨中截面前缘土体极限平衡及拱脚受压区截面的强度等条件,提出了考虑滑坡推力作用下,桩间挡土板土压力的计算方法,并在将该方法与已有... 详细信息

基于土拱卸荷原理,借助土拱合理拱轴线假定,建立了桩间土拱的力学计算模型。基于桩间土拱静力平衡、跨中截面前缘土体极限平衡及拱脚受压区截面的强度等条件,提出了考虑滑坡推力作用下,桩间挡土板土压力的计算方法,并在将该方法与已有的方法进行对比分析的基础上,探讨了各参数对挡土板土压力影响的敏感性。分析结果表明,与采用传统土压力理论得到的土压力相比较,按文中方法得到的土压力明显偏小,但略大于按已有的考虑了土拱效应的挡土板土压力计算方法得到的结果;距宽比s/b、内摩擦角φ对作用于挡土板上的土压力有较大影响,黏聚力c的影响次之;挡土板上的土压力随s/b值的增大而递增,随c值、φ值的增大而递减。

关键词：桩板式挡土墙挡土板土拱效应滑坡推力土压力

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基于能量法的肋柱式锚杆边坡整体稳定性分析

应用力学学报 2020年第5期37卷 2029-2036,I0014页

作者：唐骁宇高文华马继良张宗堂易梅辉湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湘潭411201 中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司湘潭410011

基于能量法原理,在运动许可的速度场中,从功能耗散角度建立了采用速率表示的虚功方程。同时考虑多种影响因素,如肋柱式锚杆的加固作用、裂隙水作用以及地震作用等,根据单一直线型和多折线型两种滑裂面,分别建立虚功率方程,采用强度折减... 详细信息

基于能量法原理,在运动许可的速度场中,从功能耗散角度建立了采用速率表示的虚功方程。同时考虑多种影响因素,如肋柱式锚杆的加固作用、裂隙水作用以及地震作用等,根据单一直线型和多折线型两种滑裂面,分别建立虚功率方程,采用强度折减法求得抗剪强度指标,运用MATLAB编写程序,从而求出边坡安全系数。该方法克服了极限平衡条分法中需要多次对条底边法向力作用点、条间推力方向或作用线进行假定且计算冗杂等缺点。最后通过对实际工程的边坡稳定性分析,验证了能量法的可行性。

关键词：肋柱式锚杆支挡结构能量法强度折减法稳定性分析

松砂中双叶片螺旋锚上拔承载及土体变形特性试验研究

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岩土力学 2022年第11期43卷 3059-3072,3082页

作者：史旦达俞快毛逸瑶原媛郝冬雪胡伟上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306 东北电力大学建筑工程学院吉林吉林132012 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201

基于室内1g模型试验,研究了松砂地基中双叶片螺旋锚的上拔承载性能,重点分析了埋深比和叶片间距的影响;在半模试验中融入数字图像相关技术(digital image correlation,简称DIC),分析了锚体上拔时锚周土体的变形和破坏规律;基于半模试验... 详细信息

基于室内1g模型试验,研究了松砂地基中双叶片螺旋锚的上拔承载性能,重点分析了埋深比和叶片间距的影响;在半模试验中融入数字图像相关技术(digital image correlation,简称DIC),分析了锚体上拔时锚周土体的变形和破坏规律;基于半模试验实测结果,提出了可用于松砂中双叶片螺旋锚上拔极限承载力预测的理论公式。研究结果表明,埋深比和叶片间距会影响螺旋锚的上拔极限承载力以及峰值上拔力出现时的位移水平;对于松砂中的双叶片螺旋锚上拔,埋深比H/D=3(H为上锚片的埋置深度,D为叶片直径)可视为浅埋和深埋的界限,当H/D>3后,上锚片上方土体的破坏模式由整体剪切破坏逐步转变为局部剪切破坏;间距比S/D=2.5(S为叶片间距)可视为两叶片之间的土体由圆柱剪切破坏向独立承载破坏转变的界限;经与全模试验及已有文献试验结果对比,上拔极限承载力理论公式的预测误差一般均在25%范围内,验证了理论公式的可靠性。

关键词：松砂双叶片螺旋锚上拔承载力土体变形数字图像相关技术

模糊AHP-TOPSIS模型在城市暴雨内涝风险评估中的应用

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安全与环境学报 2024年

作者：周苏华张清山张久长徐智文湖南大学土木工程学院国家级建筑安全与环境国际联合研究中心湖南大学天–空–地一体化结构健康监测与运维中心云南民族大学土木工程系

在暴雨作用下，大型城市极易发生内涝。基于内涝易发性和脆弱性两方面，选取年均降雨量、坡度、高程及人口密度等12项评价指标，将模糊层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）与逼近理想解排序法（Technique for Order Preferen... 详细信息

在暴雨作用下，大型城市极易发生内涝。基于内涝易发性和脆弱性两方面，选取年均降雨量、坡度、高程及人口密度等12项评价指标，将模糊层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）与逼近理想解排序法（Technique for Order Preference by Similarity to the Ideal Solution，TOPSIS）进行组合，构建了城市内涝风险评估体系。以长沙市核心城区为例，进行了内涝风险评价，并利用历史内涝点数据进行了验证。结论如下：内涝易发性评价结果显示，研究区内高和中内涝易发性区域分别占总面积的12.63%和29.52%，主要位于城市中部和东南部，其中芙蓉区有45.50%的区域内涝易发性高，内涝问题最为突出。此外，研究发现195个历史内涝点分别有36.41%位于高内涝易发区，45.13%位于中内涝易发区。暴雨降雨量、高程和坡度是内涝发生的最重要的3个影响因子。在考虑建筑密度、敏感性基础设施与人口密度等脆弱性指标后，研究区内涝高风险区域占总面积的12.2%，主要位于雨花区及岳麓区等人口和建筑密度较大的老城区。内涝风险评估是提升城市韧性的重要内容之一，研究可为城市内涝防灾减灾以及韧性城市的建设提供决策参考。

关键词：公共安全城市内涝风险评估层次分析法(AHP) 逼近理想解排序法(TOPSIS)

基于双面双参数理论的全长黏结性锚索内力分析

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应用力学学报 2021年第3期38卷 1093-1100页

作者：何昌杰雷勇李君杰李建新陈秋南中国建筑第五工程局有限公司长沙410004 湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湘潭411201

基于岩质边坡全长黏结性锚索的受力特性,采用双参数地基梁模型建立了锚索受力方程,推导得到了考虑轴向应变和地基切向抗力作用的岩质边坡全长黏结性锚索的径向位移和内力、挠度公式,进一步运用推导的公式对实际工程中的全长黏结性锚索... 详细信息

基于岩质边坡全长黏结性锚索的受力特性,采用双参数地基梁模型建立了锚索受力方程,推导得到了考虑轴向应变和地基切向抗力作用的岩质边坡全长黏结性锚索的径向位移和内力、挠度公式,进一步运用推导的公式对实际工程中的全长黏结性锚索结构内力进行了计算。结果表明:①全长黏结性锚索的剪力和弯矩均出现两段式的变化,均呈现先增后减的趋势,但弯矩值很小,可忽略不计,其轴力曲线整体呈现抛物线式减小,且最大轴力出现在全长黏结性锚索的锚头位置;②运用双参数地基梁模型对全长黏结性锚索进行计算时,仅需确定地基基床系数等参数即可,这为缺少黏聚力和内摩擦角时计算全长黏结性锚索内力提供了一种新方法。

关键词：边坡全长黏结性锚索直梁模型轴向应变双参数地基模型地基切向抗力因素

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砂土串囊式充气锚杆承载力的研究

应用力学学报 2021年第1期38卷 78-85页

作者：陈秋南杨蒙衣利伟湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测省重点实验室湘潭411201 湖南科技大学土木工程学院湘潭411201 中建隧道建设有限公司重庆401320

在砂土地层中,串囊式充气锚杆的研究还比较少,其承载特性及受力机理尚不明确。本文基于莫尔-库仑模型和Vesic圆孔扩张理论法,分别对圆柱体、球体、组合体、椭球体假设下的串囊式充气锚杆的扩大段进行计算分析。并将计算结果与试验得到... 详细信息

在砂土地层中,串囊式充气锚杆的研究还比较少,其承载特性及受力机理尚不明确。本文基于莫尔-库仑模型和Vesic圆孔扩张理论法,分别对圆柱体、球体、组合体、椭球体假设下的串囊式充气锚杆的扩大段进行计算分析。并将计算结果与试验得到的实测值进行对比。结果表明:四种形状假设中椭球体的形状假设理论值与实测值的误差最小,仅为8.35%。通过拟合试验数据,并引入与端阻力和侧摩阻力有关的两个系数对承载力公式进行修正,得到了抗拔承载力的经验公式。

关键词：串囊式充气锚杆受力机理极限承载力砂土地层扩大段形状

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干湿循环作用下膨胀岩的崩解特性及分形特征

铁道科学与工程学报 2019年第4期16卷 930-937页

作者：张宗堂高文华张志敏黄建平李刚湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南中大检测技术集团有限公司湖南长沙410205

对湖南株洲地区不同初始粒径的膨胀岩样进行室内浸水崩解试验,在干湿循环作用下对其崩解物的粒径分布规律、耐崩解性特征与分形特征进行研究。基于岩石破碎分形理论,推导了考虑不同初始粒径与不同循环次数的膨胀岩崩解分形维数计算公式... 详细信息

对湖南株洲地区不同初始粒径的膨胀岩样进行室内浸水崩解试验,在干湿循环作用下对其崩解物的粒径分布规律、耐崩解性特征与分形特征进行研究。基于岩石破碎分形理论,推导了考虑不同初始粒径与不同循环次数的膨胀岩崩解分形维数计算公式。试验结果表明:初始粒径的大小对膨胀岩的崩解特性及分形特征存在较大的影响。在粒径较大的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,且几乎不随循环次数的增加而发生变化;在粒径较小的粒组中,初始粒径越大,该粒组的百分含量越大,但随循环次数的增加先增加后减小。随着循环次数的增加,耐崩解性指数逐渐减小;初始粒径越大,耐崩解性指数越小。计算结果表明:随着循环次数的增加,分形维数逐渐增大;初始粒径越大,分形维数越大。其结论可为膨胀岩工程提供参考。

关键词：崩解膨胀岩干湿循环分形维数耐崩解性指数

不同施工条件下基坑预降水对地连墙侧移影响研究

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岩土工程学报 2017年第S2期39卷 112-115页

作者：曾超峰胡义薛秀丽湖南科技大学岩土工程稳定控制与健康监测湖南省重点实验室湖南湘潭411201 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

已有工程实测表明,基坑开挖前的预降水可引起围护结构和周边环境厘米级的变形,但相关的研究报道还是偏少,基坑预降水引起的基坑变形性状仍未被全面揭示。采用ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的二维流固耦合有限元模型,研究了基坑宽度和预... 详细信息

已有工程实测表明,基坑开挖前的预降水可引起围护结构和周边环境厘米级的变形,但相关的研究报道还是偏少,基坑预降水引起的基坑变形性状仍未被全面揭示。采用ABAQUS建立考虑降水井瞬态降水的二维流固耦合有限元模型,研究了基坑宽度和预降水深度对预降水引发变形的影响。研究表明,预降水引发的最大地连墙侧移及地连墙侧移沿深度发展范围随着基坑宽度、降水深度的增加而增大,并且存在临界基坑宽度使得在临界宽度范围内,最大地连墙侧移及地连墙侧移深度范围随基坑宽度的增加而快速增加,而超过临界宽度后,基坑宽度对地连墙侧移的影响会明显减弱;同时存在临界降水深度,使得在其范围内,最大地连墙侧移随预降水深度的增加而变化缓慢,而超过临界降水深度后,降水深度的增大将引起最大地连墙侧移发生较大幅度的增长。

关键词：深基坑预降水地连墙侧移有限元计算基坑宽度