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开洞刚性墙后土体破坏模式运动单元上限分析

铁道科学与工程学报 2024年

作者：盛兴旺孙焕重秦傲韩杨鹰杨峰郑纬奇中南大学土木工程学院中铁十四局集团第二工程有限公司

超载作用下开洞地下刚性连续墙后土体稳定性问题具有广泛的工程应用背景。考虑墙体矩形开洞宽度足够大，且刚性墙与土体完全光滑接触等条件，参考构造刚性多块体上限法思路，预设墙后土体极简破坏机构并转化为初始三角网格，提出交替循... 详细信息

超载作用下开洞地下刚性连续墙后土体稳定性问题具有广泛的工程应用背景。考虑墙体矩形开洞宽度足够大，且刚性墙与土体完全光滑接触等条件，参考构造刚性多块体上限法思路，预设墙后土体极简破坏机构并转化为初始三角网格，提出交替循环式新增节点、单元缩减、对角互换及成层加密等网格更新措施，同步开展基于刚体平动运动单元上限方法的刚性墙后土体破坏分析，通过多层级非线性规划运算获得高精度临界超载系数σs/c上限解，界定墙后土体滑移线网破坏模式及其定量范围与扩展边界。进一步依前述流程计算获得多参数影响下的临界超载系数σs/c上限解图表，结果表明：1)刚性墙后土体典型破坏特征表现为土体上方和开洞处的整体下沉刚性区域，开洞前方核心区域以密集滑移线网区隔的刚性滑块群，以及外围主要滑动面；2)临界超载系数σs/c随土体内摩擦角φ增大而增大，且后续增幅显著增加；3)σs/c随开洞深度比C/D的增大呈现出近似线性增大的趋势；4)相较于φ和C/D，土体重度参数γD/c的变化对于σs/c的影响不甚明显，σs/c随γD/c增大呈现近似线性减小的趋势；5)σs/c受剪胀角参数ψ/φ的影响与φ的增大程度密切相关。本研究结果可为开洞地下刚性连续墙后土体失稳破坏模式定量分析、破坏机理研究及工程措施制定等工作提供有力的数据支持。

关键词：地下刚性墙临界超载上限分析网格更新破坏模式滑移线网

软黏土地区深大基坑工程桩-连续墙体系空间变形效应

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铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 591-601页

作者：盛兴旺林超郑纬奇尹逊一孙焕重杨峰中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南铁院土木工程检测有限公司湖南长沙410075 中铁十四局集团第二工程有限公司山东泰安271000

土体开挖过程中深大基坑存在明显的空间变形效应,对其主体结构力学行为产生影响。以新建苏州南站枢纽深大基坑为工程背景,考虑地连墙厚度及工程桩的影响,基于ABAQUS建立三维空间有限元模型,采用修正剑桥模型考虑软黏土的应变硬化特征,... 详细信息

土体开挖过程中深大基坑存在明显的空间变形效应,对其主体结构力学行为产生影响。以新建苏州南站枢纽深大基坑为工程背景,考虑地连墙厚度及工程桩的影响,基于ABAQUS建立三维空间有限元模型,采用修正剑桥模型考虑软黏土的应变硬化特征,从地连墙侧向位移、墙后地表沉降、工程桩和坑底土体隆起3个方面,研究软黏土地区深大基坑工程桩-连续墙体系的变形特征及空间效应。研究结果表明:深大基坑地连墙的侧向位移和地表沉降均呈现明显的角部效应,基坑A区(地连墙厚度1 m、桩径1 m)地连墙侧向位移角部效应的影响范围为1.05~1.71倍开挖深度,基坑B区(地连墙厚度0.8 m、桩径1.5 m)地连墙侧向位移角部效应的影响范围为0.91~1.48倍开挖深度;基坑A区、B区地表沉降角部效应的影响范围分别为1.24~2.10和1.77~2.47倍开挖深度;深大基坑空间变形角部效应与工程桩桩径及地连墙厚度有关,并且对基坑长边的影响效果大于短边。工程桩可有效增大基坑开挖面以下土体的刚度,减小地连墙的侧向位移;增大地连墙厚度可有效降低基坑的整体变形。基坑工程桩与坑底土体隆起总体呈现中间大、周边小的特征,工程桩周边土体受其约束,隆起较小;在一定范围内,工程桩对土体隆起抑制作用与其桩径呈正相关,与其桩间距呈负相关。软黏土地区深大基坑设计计算中需关注工程桩-连续墙结构体系的空间变形效应。

关键词：深大基坑软黏土地区有限元修正剑桥模型空间变形效应

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盾构隧道双液同步注浆GPR检测模型试验

中国公路学报 2024年第3期37卷 330-341页

作者：李康谢雄耀周彪黄昌富周益涵李敏同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院上海200092 中铁十五局集团有限公司上海200070 中铁十四局集团有限公司山东济南250101

为探究超大直径盾构隧道双液(C-S)同步注浆的填充效果,控制地层损失并保证隧道结构具有良好的受力和防水性能,以江阴-靖江过江盾构隧道为工程背景,测试并分析了单/双液浆拌和后48 h内的相对介电常数和电导率的时变特征规律,结果表明:双... 详细信息

为探究超大直径盾构隧道双液(C-S)同步注浆的填充效果,控制地层损失并保证隧道结构具有良好的受力和防水性能,以江阴-靖江过江盾构隧道为工程背景,测试并分析了单/双液浆拌和后48 h内的相对介电常数和电导率的时变特征规律,结果表明:双液浆的电性参数比单液浆变化趋势更稳定,相对介电常数在注浆后12~48 h趋于稳定,测试时间内电导率值分布在4.12~5.47 mS·m^(-1)区间。搭建了含注浆体空洞和厚度凿薄2种缺陷的管片-注浆体-土体多层介质足尺试验模型,在模型高度方向0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 m处分别设置5条测线,采用搭载400、900 MHz双频探地雷达(GPR)的车架随行式检测机构,对注浆后24、48 h注浆体开展探测试验;利用自主开发的TGIS软件对试验数据进行去除背景、滤波、增益等处理,结合基于有限时域差分法的gprMax数值模拟结果对比,从单道波形和成像结果两方面分析了不同频率和不同检测时间下GPR的成像规律及检测效果,发现注浆后48 h内的双液浆电性参数变化对GPR反射波形的相位和振幅影响较小,该时段内可作为双液浆检测的合适时机。注浆体厚度凿薄和内部空洞2种缺陷会造成GPR探测波形中同相轴中断和波动,通过GPR探测结果可对其进行良好辨识。与900 MHz相比,通过400 MHz的GPR探测对介质分界面和注浆缺陷的辨识效果更佳,900 MHz的波形对14 ns及更深环境的注浆体探测效果有限。

关键词：隧道工程无损检测模型试验探地雷达同步注浆双液浆

水平层状岩隧道荷载计算公式修正方法及其应用

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第3期54卷 943-953页

作者：解仁伟中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司天津300300

为研究适用于水平层状围岩隧道的围岩荷载计算方法,指导实际隧道工程施工,采用理论推导的方式,结合数值模拟荷载-结构法计算模型,对水平层状围岩隧道的开挖工法和初期支护参数进行了优化。结果表明:1)水平层状围岩隧道塌落拱顶形成岩梁... 详细信息

为研究适用于水平层状围岩隧道的围岩荷载计算方法,指导实际隧道工程施工,采用理论推导的方式,结合数值模拟荷载-结构法计算模型,对水平层状围岩隧道的开挖工法和初期支护参数进行了优化。结果表明:1)水平层状围岩隧道塌落拱顶形成岩梁结构,基于此提出了针对水平层状岩隧道的围岩竖向荷载计算公式修正方法。2)基于掌子面力学平衡稳定分析模型,考虑塌落拱顶岩梁作用效应,通过计算得到了铜川隧道一号斜井工区水平层状砂岩、泥岩的岩梁极限厚度分别为1.7和2.3 m,当岩层厚度大于极限厚度时,岩梁可代替超前支护起到拱顶加固作用;同时计算表明Ⅲ、Ⅳ级围岩采用全断面法代替原来的台阶法施工,掌子面稳定系数满足规范要求。3)铜川隧道一号斜井工区Ⅲb型、Ⅳa型和Ⅳb型初期支护参数优化后,钢支撑最大间距分别为1.8、1.6、1.6 m,相应的截面最小安全系数分别为1.65、1.63、1.57,均满足规范中的安全系数控制基准要求。

关键词：水平层状岩荷载计算施工工法初期支护参数优化

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冻融条件下纤维混凝土的力学性能及损伤模型研究

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功能材料 2024年第2期55卷 2193-2200页

作者：仲海民中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司沈阳110043

以聚丙烯纤维(PP)为增韧材料,通过硝酸和超声协同处理对纤维表面进行了氧化处理,制备出了纤维混凝土,在氯化钠盐渍溶液中进行了快速冻融试验,研究了纤维表面处理时间对混凝土力学性能和抗冻性能的影响,建立了混凝土冻融损伤模型。结果表... 详细信息

以聚丙烯纤维(PP)为增韧材料,通过硝酸和超声协同处理对纤维表面进行了氧化处理,制备出了纤维混凝土,在氯化钠盐渍溶液中进行了快速冻融试验,研究了纤维表面处理时间对混凝土力学性能和抗冻性能的影响,建立了混凝土冻融损伤模型。结果表明,硝酸和超声协同处理后在纤维表面引入了更多的含氧基团,提高了纤维表面的化学活性,纤维表面出现了较多的凸起,表面粗糙度增加,纤维和混凝土基质的粘结性增强,混凝土的强度和韧性提高。纤维表面处理3 h的混凝土的抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为40.9和5.16 MPa。以纤维混凝土的相对动弹性模量、质量损失率分别与冻融次数进行了拟合并建立了冻融损伤模型,结果发现混凝土质量损失率与冻融次数的模型更为敏感,纤维表面处理3 h的混凝土的使用寿命最长为17.83年,所有模型的拟合优度均超过0.95,损伤模型能够较准确地反映出观测数据的变化,可用于预测混凝土在冻融循环下的寿命。

关键词：聚丙烯纤维混凝土盐冻循环力学性能损伤模型

长大海底盾构隧道施工期环境温度分布实测分析及影响因素研究

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隧道建设（中英文） 2024年第4期44卷 689-697页

作者：刘四进刘颂玉韩磊王军徐梁陈欣中铁十四局集团有限公司山东济南250101 重庆大学土木工程学院重庆400045

为开展长大海底盾构隧道施工期独头通风流场分布及参数优化后环境降温效果研究,通过现场监测数据明确隧道沿程环境温度和风速特征,并对海底盾构隧道主要热源进行统计,建立长大海底盾构隧道施工期的温度场三维数值计算模型,探究盾构掘进... 详细信息

为开展长大海底盾构隧道施工期独头通风流场分布及参数优化后环境降温效果研究,通过现场监测数据明确隧道沿程环境温度和风速特征,并对海底盾构隧道主要热源进行统计,建立长大海底盾构隧道施工期的温度场三维数值计算模型,探究盾构掘进长度、通风量和入口风温等因素对隧道环境温度场和通风死区分布的影响。研究结果表明:1)盾构主机和1号台架下层和中层设备为主要的散热源,设备后方的大范围通风死区处有局部异常高温;2)从盾构主机至始发井,隧道内回风风速先骤减再略微增加后基本保持稳定,通风量损失主要在盾构刀盘后配套作业区;3)隧道沿程环境温度呈骤降—缓降—缓升的变化规律;4)在盾构掘进长度小于6 km时,盾构主机处温度呈快速线性增大随后增速放缓的变化特征;5)通风死区范围随着盾构掘进长度和通风量的增加分别呈指数上升和指数衰减的趋势,加大通风量能有效消除隧道内通风死区。

关键词：海底盾构隧道超长距离通风隧道温度场通风传热特征

基于PSO算法的轨道交通WPT系统规划研究

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铁道工程学报 2024年第3期41卷 100-105页

作者：林云志赖一雄中铁电气化局集团有限公司北京100036

研究目的:面向轨道交通的无线电能传输技术正处于快速发展中,在大规模工程应用之前,对线路的“电源”如何配置、充电的策略等问题缺乏系统性研究,特别是系统的配电规划是一个系统性的非线性问题,具有多维度、多目标、多约束、多变量等特... 详细信息

研究目的:面向轨道交通的无线电能传输技术正处于快速发展中,在大规模工程应用之前,对线路的“电源”如何配置、充电的策略等问题缺乏系统性研究,特别是系统的配电规划是一个系统性的非线性问题,具有多维度、多目标、多约束、多变量等特点,为提高整个工程的经济性,实现建设成本与运营成本的最优,需要一种最优的规划算法。研究结论:(1)从静动态电源配合、动态导轨长度、装置容量选择等多要素进行规划和考虑,基于粒子群优化算法(PSO)对优化求解算法进行运算;(2)首先搭建非线性数学模型,并给出了约束条件、配电系统的规划以及方案的选择标准;最后通过实例仿真验证了其可行性;(3)本文算法在轨道交通WPT系统规划中具有优越的全局寻优性能。

关键词：粒子群优化算法无线电能传输配电方案

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大体量异型预制弧形件智能装备研究

铁路工程技术与经济 2024年第1期39卷 39-45页

作者：曲春雨朱元昌杜亚南唐泽人于朋臣柳献中铁十四局集团大盾构工程有限公司南京211800 同济大学土木工程学院上海200092

本文针对上海市机场联络线的大体量异型预制弧形件拼装设备进行了研究。首先阐述了该线路中弧形件的构造信息,并根据弧形件构造阐述了弧形件智能装备的研发思路及设备的细部构造;之后对弧形件的姿态控制进行了相关的分析;最后介绍了弧... 详细信息

本文针对上海市机场联络线的大体量异型预制弧形件拼装设备进行了研究。首先阐述了该线路中弧形件的构造信息,并根据弧形件构造阐述了弧形件智能装备的研发思路及设备的细部构造;之后对弧形件的姿态控制进行了相关的分析;最后介绍了弧形件的施工流程和弧形件设备施工实践。结果表明所研发设备可有效识别弧形件姿态,且在极限工况下可满足拼装要求。利用研发设备极大提升了施工效率,节省了施工工期,取得了较好施工效果,可为后续类似工程提供借鉴经验。

关键词：单洞双线隧道预制弧形件智能装备拼装设备异型箱涵预制结构

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铁路智慧预制场建设理念及实践

中国铁路 2024年第6期 68-74页

作者：张贵忠曹凤洁宋宇亮京津冀城际铁路投资有限公司中铁十四局集团房桥有限公司中铁大桥局集团有限公司

我国高铁按照“工厂化预制、机械化安装、信息化管理”技术路线，开展面向全生命周期的装配式建造技术探索，取得了一系列成果。针对预制场智能建造应用过程中存在的评价体系不完善等问题，围绕“信息化优化流程、机械化减员增效、绿色... 详细信息

我国高铁按照“工厂化预制、机械化安装、信息化管理”技术路线，开展面向全生命周期的装配式建造技术探索，取得了一系列成果。针对预制场智能建造应用过程中存在的评价体系不完善等问题，围绕“信息化优化流程、机械化减员增效、绿色人文可持续发展”建场目标，提出从“综合管控平台、自动化生产线、绿色工地”3个维度来评价预制场先进性的理念。以京滨铁路盾构管片场为应用场景，围绕3个维度的建设内容和重点工作进行系统设计，实践验证该方式可提升预制场的整体效率，为其他预制构件场规划建设提供参考。

关键词：智慧预制场综合管控平台自动化生产线绿色工地