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装配式混凝土建筑全生命周期碳排放核算及减碳策略研究

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装配式混凝土建筑全生命周期碳排放核算及减碳策略研究

作者：高洁安徽建筑大学

学位级别：硕士

当今世界气候状况日益严峻,各国及各区域正积极推进可持续的发展模式,我国计划2030年碳达峰,2060年碳中和,而作为我国的重要经济支柱,建筑行业在中国社会进步与国家发展的各个方面都起到了关键性作用,降低建筑领域碳排放是实现“双碳”... 详细信息

当今世界气候状况日益严峻,各国及各区域正积极推进可持续的发展模式,我国计划2030年碳达峰,2060年碳中和,而作为我国的重要经济支柱,建筑行业在中国社会进步与国家发展的各个方面都起到了关键性作用,降低建筑领域碳排放是实现“双碳”目标的关键一环。装配式建筑作为实现建筑节能减排的重要途径,它可以加快建造过程,提高人工效率,减少现场污染。基于以上现状,以施工方提供资料计算装配式建筑的全生命周期碳排放量,提出相适应的减碳策略,以促进装配式建筑低碳的高质量发展,推动我国实现双碳目标。本文首先对装配式建筑的概念、建筑碳排放理论以及建筑生命周期理论进行梳理,并比选出适用于本文研究的碳排放测算方法,确定了装配式建筑的碳排放源。规划设计、物化、运行维护以及拆除回收等环节构成了装配式建筑的全生命周期,而物化环节又可进一步细分为建材制造、建材运输以及建筑施工部分。此外,本文还建立了装配式混凝土建筑全生命周期的碳排放核算模型。再次,结合工程案例的工程量清单,核算建筑在不同阶段的碳排放量,得到装配式建筑在全生命期内的碳排放总量,以及各阶段碳排放量所占比例,根据结果得到装配式混凝土建筑全生命期碳排放的主要来源,以及在不同阶段的碳排放特点和影响因素。比较了该项目物化阶段现浇楼层与装配式楼层的碳排放量,并核算传统现浇混凝土高层建筑物化阶段的碳排放量,具体量化装配式建筑的减碳优势,探究装配式建筑相较现浇建筑碳排放量差异的原因。最后,根据实际案例装配式建筑及现浇建筑的碳排放核算,提出了在装配式建筑的整个生命周期中各阶段减少碳排放的策略,如建筑建材生产阶段使用低碳的混凝土材料、提高建筑预制率。建筑建造阶段选择节能施工机械设备、合理规划运输方案和施工道路、合理安排施工顺序和工作面、主体结构施工与装饰装修施工一体化。建筑运行阶段使用清洁能源、合理设计建筑围护结构、优化建筑朝向、养成低碳使用习惯、挖掘装配式建筑维护更新潜力。建筑拆除回收阶段减少建材回收运输距离、提高建材回收率、选择合适的拆除方式。图[25]表[38]参[83]

关键词：装配式混凝土建筑全生命周期碳排放能耗模拟减碳策略

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齿轮箱箱体静动态特性分析及结构优化设计

齿轮箱箱体静动态特性分析及结构优化设计

作者：朱祥安徽建筑大学

学位级别：硕士

减速器在现代生产中应用广泛,其减速器箱体部分作为整个传动系统的支撑,在保障传动系统平稳高效的工作起着重要作用,但箱体设计保守造成材料浪费,此外齿轮箱所受激励复杂容易与箱体固有频率及其高阶谐波相近或者重合且箱体表面积较大,... 详细信息

减速器在现代生产中应用广泛,其减速器箱体部分作为整个传动系统的支撑,在保障传动系统平稳高效的工作起着重要作用,但箱体设计保守造成材料浪费,此外齿轮箱所受激励复杂容易与箱体固有频率及其高阶谐波相近或者重合且箱体表面积较大,极易在齿轮箱表面产生振动、噪声。拓扑优化可重新改变材料分布,从而改变箱体固有频率和振型,防止箱体固有频率与激励频率相近或者重合,达到减小振动、噪声的作用。合理的加强筋布局亦和尺寸亦可增加箱体刚度、弥补拓扑优化结果不精确的缺点。因此,对箱体结构进行拓扑优化和尺寸优化具有十分重要的工程意义与应用价值。本文以印刷用齿轮箱为研究对象,其对打印稳定性、寿命、刚度强度有着较高的要求,需要确保齿轮箱平稳性,保证打印质量。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)对某NGWN型行星齿轮箱进行详细介绍,建立齿轮箱刚柔耦合模型和箱体有限元模型。刚柔耦合模型是第三章齿轮箱静动态特性分析的基础模型,有限元模型为第四章拓扑优化研究做好铺垫,后计算传动系统各个齿轮啮合力,得出箱体轴承座支反力,并用Romax Designer软件仿真验证。ODS分析。(2)做齿轮箱的静动态特性分析,以刚柔耦合模型为基础模型,分别进行静态分析,模态分析和谐响应分析。依据分析结果,提出增强结构刚度、提升结构低阶固有频率、避免结构固有频率与激励频率重合或相近,得出此次多目标拓扑优化五个子目标。(3)介绍拓扑优化技术理论基础,选用基于SIMP插值模型变密度法做多目标拓扑优化。折衷规划法结合组合赋权法综合五个子目标为一个优化目标,以箱体有限元模型为基础模型,用OC优化准则求解单元密度,借助Hyper Mesh完成多目标拓扑优化。(4)介绍尺寸优化技术理论。根据拓扑优化、ODS分析结果和前人经验设置加强筋布局。后以加强筋尺寸为设计变量,利用Isight多目标优化平台软件集成三维软件Soild Words、前处理软件Hyper Mesh以及求解器Optistruct等模块,求解加强筋最优尺寸。最终对比分析前后箱体应力、应变,箱体动态响应值,完成箱体结构优化设计。图[43]表[25]参[73]

关键词：齿轮箱箱体静动态特性分析组合赋权法多目标拓扑优化尺寸优化

基于模糊AHP-DEMATEL的城市桥梁运营期安全风险评估研究

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基于模糊AHP-DEMATEL的城市桥梁运营期安全风险评估研究

作者：刘健安徽建筑大学

学位级别：硕士

近年来,我国城市桥梁数量不断增加,桥梁规模越来越大,桥梁运营期发生的安全事故也越来越多,给桥梁安全运营带来了较大的挑战,针对桥梁开展风险评估研究至关重要。本文以城市桥梁为研究对象,基于某省桥梁基础数据及资料,结合桥梁自身结... 详细信息

近年来,我国城市桥梁数量不断增加,桥梁规模越来越大,桥梁运营期发生的安全事故也越来越多,给桥梁安全运营带来了较大的挑战,针对桥梁开展风险评估研究至关重要。本文以城市桥梁为研究对象,基于某省桥梁基础数据及资料,结合桥梁自身结构病害,构建了城市桥梁运营期风险评估指标体系,建立了相应的评估模型,开展了城市桥梁运营期风险评估方法研究,为城市桥梁风险评估提供了技术支撑。主要研究内容如下:(1)构建了城市桥梁运营期风险评估指标体系。通过调研某省16个城市桥梁的基础数据,收集汇总近10年的典型城市桥梁事故资料,并对事故原因进行分析,参考城市桥梁风险评估标准及相关文献等资料,结合实地勘察,最终构建了包括桥梁自身因素、外界环境影响、风险防控能力3个一级指标以及19个二级指标的城市桥梁运营期风险评估体系。(2)建立了城市桥梁运营期风险评估模型。一是通过层次分析法(AHP)综合考虑了桥梁本体、人、环境、管理等因素的影响,建立各影响因素两两比较判断矩阵,初步确定了桥梁的各指标权重;考虑到层次分析法主观性及可能产生的结果偏差,引入决策实验室法(DEMATEL)构建了AHP-DEMATEL模型。该方法不仅反映了各二级指标在指标体系中对一级指标的作用,而且考虑了各二级指标之间的相互影响程度,避免因单个专家意见的局限对结果造成影响,计算得到的综合权重更具有客观性和科学性。此外,本文还将肯特法引入城市桥梁风险评估中,通过对其指标体系、权重、计算方法的改进,使其适用于城市桥梁运营期评估中。运用灰色数学理论,建立五灰类白化权函数,一定程度上减少了桥梁风险评估中的不确定性和主观性的影响,通过定量计算和定性分析相结合的方法,使所计算的结果更加符合实际工程状况。(3)实例分析应用。将上述成果应用于某A市桥梁,首先以A市龙湖大桥为算例,详细计算得到了该桥风险值为6.33分,风险等级为四类较高风险,同时计算得到了其余29座桥梁的风险等级。对比桥梁相关检验报告及历年养护情况,验证了该方法的可行性,并给出了相关风险防控意见和建议,为城市桥梁运营期风险评估研究提供了参考。图[15]表[25]参[65]

关键词：城市桥梁运营期风险评估肯特法 AHP-DEMATEL模型

塔里木河流域生境质量与土地利用变化响应及驱动力

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干旱区研究 2024年

作者：王洋冯卓亚许丽高文信塔里木大学水利与建筑工程学院

了解土地利用变化对生境质量的响应特征及驱动因素可为干旱区生态保护提供科学依据。基于土地利用数据，利用InVEST模型、生境贡献率和地理探测器等方法评估土地利用变化与生境质量响应及其影响因素，并预测2030年的生境质量。结果表明... 详细信息

了解土地利用变化对生境质量的响应特征及驱动因素可为干旱区生态保护提供科学依据。基于土地利用数据，利用InVEST模型、生境贡献率和地理探测器等方法评估土地利用变化与生境质量响应及其影响因素，并预测2030年的生境质量。结果表明：（1）土地利用类型以未利用地和草地为主，耕地和建设用地面积分别扩张了10545 km2和1170 km2，林地、草地和未利用地面积收缩；（2）生境质量整体水平偏低，呈持续下降的趋势，空间分布呈边缘高，中部低的特点，草地流入未利用地则生境质量明显降低，反之生境质量则显著提高；（3）生境质量空间分布主要受高程、温度和降水的影响，且高程与降水的交互作用对流域生境质量解释力最强；（4）2030年，生态保护情景相较于自然发展情景和经济发展情景优势显著，生境质量有所提高。未来生态保护主要从防治沙漠扩张、保护草地和水资源入手。

关键词：生境质量土地利用变化生境贡献率地理探测器塔里木河流域

深部穿层巷道围岩破坏机制及注浆锚索控制研究

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深部穿层巷道围岩破坏机制及注浆锚索控制研究

作者：杜文正安徽建筑大学

学位级别：硕士

深部穿层巷道频繁返修约占40%～80%,尤其是破碎围岩穿层巷道控制一直是困扰深部煤矿资源安全高效开采的首要难题,在各种因素如地应力、地质构造、岩层岩性及冲击地压等因素影响下,围岩裂隙发育明显、松散破碎程度高、破坏范围大;巷道冒... 详细信息

深部穿层巷道频繁返修约占40%～80%,尤其是破碎围岩穿层巷道控制一直是困扰深部煤矿资源安全高效开采的首要难题,在各种因素如地应力、地质构造、岩层岩性及冲击地压等因素影响下,围岩裂隙发育明显、松散破碎程度高、破坏范围大;巷道冒顶、片帮及底鼓现象层出不穷,巷道往往需要多次维修,维修费用远超成巷费用。注浆锚索支护大幅度提高巷道围岩自承能力,改善支护构件锚固性能,有效控制围岩变形。前人的研究在穿层巷道注浆锚索支护方面取得了一定成果,但是目前注浆锚索支护多以工程类比为主,加之现场工程地质条件复杂多变,针对深部穿层巷道直墙半圆冒落破坏范围、破碎围岩锚注体复合力学参数和承载特性以及在穿层巷道不同工况围岩变形破坏特征、稳定性评价以及针对性的控制对策等方面仍需继续补充。本文以板集煤矿南翼胶带机斜巷为工程背景,针对深部穿层巷道支护难题,采用现场实测、理论分析、数值试验及现场试验等方法,对穿层巷道围岩破坏控制机理进行研究,并开展穿层巷道注浆锚索控制现场应用,解决了深部穿层巷道围岩控制难题,主要研究工作及成果如下:(1)板集煤矿南翼胶带机巷概况与围岩变形破坏机制对板集煤矿南翼胶带机巷工程地质条件及原支护方案下围岩变形破坏情况进行现场监测研究,开展巷道现场取芯工作并在实验室对岩样试件进行力学参数确定的基础上,结合钻孔窥视仪探测巷道围岩松动范围及裂隙发育情况,客观做出相应的地质力学评价。(2)深部巷道顶板冒落破坏极限分析基于极限分析理论建立了相应的巷道直墙半圆顶板力学模型,理论推导巷道直墙半圆顶板冒落破坏力学机制,对板集煤矿南翼胶带机巷直墙半圆形巷道进行算例分析,研究了不同参数对顶板稳定性的影响。(3)注浆锚索锚注体力学参数及承载特性理论分析考虑到注浆锚索对围岩力学参数与承载能力的影响,揭示了注浆锚索主要参数对岩体复合力学参数的影响规律。建立巷道顶板锚注承载力学模型,推导了注浆锚索锚注体承载能力计算公式,算例分析了承载能力变化规律。为深部巷道围岩破坏机制及注浆锚索控制方案提供理论依据。(4)深部穿层巷道围岩控制数值研究考虑岩性、岩层等因素,对比分析不同工况下巷道围岩变形、塑性区范围和形态变化规律。巷道处于砂岩中时围岩变形量较小,泥岩次之,煤层较大,呈现出软岩范围内塑性区扩展范围较大,硬岩范围内扩展较小的特征。选取巷道顶板、肩部、底板和帮部四个典型部位的围岩变形量和塑性区范围两类评价指标,对穿层巷道不同工况进行稳定性评价分级并提出以注浆加固为核心的针对性控制措施,为深部穿层巷道注浆锚索控制技术及现场应用开展提供基础。(5)深部穿层巷道围岩注浆锚索控制现场应用研究开展现场返修控制试验,监测围岩收敛,支护构件受力,顶板离层变化,对比分析原支护方案及返修方案下围岩控制效果。工况C1～C9注浆锚索控制返修段巷道围岩各测点变形量降低均75%左右。工况C6顶板最大深浅部离层均降低60%左右;注浆锚索控制方案下巷道受力均匀,且围岩两侧受力基本对称,巷道围岩受力状态明显改善,注浆锚索控制效果显著。图[36]表[16]参[106]

关键词：深部穿层巷道锚注体承载特性稳定评价控制对策

基于PSO-LSSVR算法的基桩缺陷智能识别技术研究及应用

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基于PSO-LSSVR算法的基桩缺陷智能识别技术研究及应用

作者：胡成龙安徽建筑大学

学位级别：硕士

桩基础是工程建设中常用的基础形式,通常位于地下或水下,属于隐蔽工。因其施工过程具有较高的隐蔽性,并且影响桩基工程质量的因素又很多,例如岩土工程条件、施工技术水平等,所以最后成桩质量有太的多不确定性。由于桩基工程的质量与建... 详细信息

桩基础是工程建设中常用的基础形式,通常位于地下或水下,属于隐蔽工。因其施工过程具有较高的隐蔽性,并且影响桩基工程质量的因素又很多,例如岩土工程条件、施工技术水平等,所以最后成桩质量有太的多不确定性。由于桩基工程的质量与建筑结构的安全及使用息息相关,加强基桩施工过程中的质量监督和施工后的质量检测,提高基桩检测的工作质量和检测结果的可靠性,对确保整个桩基工程的质量和安全具有重要的意义。基桩质量的检测方法有很多,其中低应变反射波法便是普查桩身、实现基桩缺陷诊断与健康评估的重要手段。然而,目前该方法检测结果的判译还停留在人工凭经验判断的阶段,无法实现基桩缺陷的快速诊断,并且人工进行检测结果的判译又难以避免出现因缺陷波形不明显等因素而导致的误判等问题。为改进低应变反射波法的后期处理技术,实现桩身缺陷快速且准确地诊断,本文提出使用最小二乘支持向量回归(LSSVR)建立低应变反射波法的检测结果与桩身缺陷之间的非线性模型,通过机械学习模型实现桩身缺陷的智能识别与定位,达到桩身缺陷快速且准确诊断的目的。首先,为了易于建立检测结果与桩身缺陷之间的非线性模型、降低LSSVR模型的训练难度,本文提取了低应变反射波法检测信号的完整波形的多域特征与分段波形的部分时域特征构成复合多域特征集,以复合多域特征集作为模型的输入数据。相对于原始检测信号,复合多域特征集在保留检测波形多数特征的同时,又能够极大地降低原始信号的数据维度。其次,为了进一步降低复合多域特征的数据冗余度及LSSVR模型的训练难度,利用改进的KPCA算法对低应变反射波的复合多域特征进行融合降维。改进的KPCA算法在对复合多域特征融合降维前,利用Pearson相关性方法分析特征之间的相关性,将相关性较高的特征分组后再降维。相对于直接进行特征融合,改进后的KPCA算法能够有效地避免特征信息的冗余或者关键特征信息的重要性弱化。然后,为了提高LSSVR模型的识别精度及泛化能力,引入粒子群参数优化算法(PSO)优化LSSVR模型的关键参数。相对于其他常用的参数优化算法(例如蚁群算法、遗传算法等),PSO算法具有收敛速度快、优化精度高等优点。最后,通过大量实测实验数据验证了该综合机械学习模型的可行性与准确性。实验结果表明,本文所提出的综合机械学习模型具备实现桩基缺陷的快速诊断与定位的能力。

关键词：基桩低应变反射波法最小二乘支持向量回归粒子群优化算法核主成分分析 Pearson相关性分析

恒泰石膏矿-400m水平房柱式开采与地表构（建）筑物稳定性评价

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恒泰石膏矿-400m水平房柱式开采与地表构（建）筑物稳定性评价

作者：周晓敏安徽建筑大学

学位级别：硕士

恒泰石膏矿采用房柱式开采特大硬石膏矿体,开采时间长,采空区暴露面积大,加之已回采区域位于含山县陶厂镇内,采空区上方人口稠密,村庄众多,且有陶厂中学、镇中心变电所等保护等级极高的重要构（建）筑物。在采用采空区不充填、地表陶厂... 详细信息

恒泰石膏矿采用房柱式开采特大硬石膏矿体,开采时间长,采空区暴露面积大,加之已回采区域位于含山县陶厂镇内,采空区上方人口稠密,村庄众多,且有陶厂中学、镇中心变电所等保护等级极高的重要构（建）筑物。在采用采空区不充填、地表陶厂中学等重要构（建）筑物不搬迁的开采技术条件下,恒泰石膏矿-400m水平矿体分层开采整体是否稳定,采空区域上覆岩层是否会随着时间效应与力学效应的叠加,发生矿柱变形破坏、顶板冒落、覆岩移动变形、地表垮塌等安全事故,地表中学等构（建）筑物是否安全成为亟待回答的难题之一。因此,开展恒泰石膏矿-400m水平房柱式开采地表构（建）筑物稳定性分析研究是十分必要的。论文以恒泰硬石膏矿-400m水平开采稳定性及对地面中学影响分析论证为研究背景,在查阅了房柱法开采矿柱稳定性、覆岩移动及地表变形破坏等国内外文献及前沿技术的基础上,对恒泰石膏矿井下巷道布置系统、开采方法,采空区冒落特征、岩石坚硬程度、地表移动变形破坏范围、程度、井下支护状况以及地面城镇、陶厂中学、商业街等重要建筑物的数量、形状特征进行了实地踏勘与研究,采取-400m水平石膏岩岩样,进行了物理力学性能、岩矿薄片鉴定、低场核磁共振等分析测试。基于Bieniawski矿柱强度公式与矿柱面积承载理论,计算出矿柱安全系数,运用理论计算法得出顶板最大安全厚度,通过Mathews稳定图法及厚跨比法进一步评价采房顶板稳定性;在分析岩移及地表变形规律的基础上,计算出覆岩临界深度。结合FLAC3D数值模拟计算,从位移、应力方面分析采空区稳定性,同时设置地表及不同深度监测线,模拟计算出各监测点位移,通过岩移指标分析硬石膏矿-400m水平房柱式开采对地表的影响。在陶厂镇学校、工厂等人员密集处布设地表变形观测点,进行了实时动态观测,进一步评价地表构（建）筑物安全性。主要研究内容和结论如下:（1）矿体控制走向长约7km,倾向宽约0.9km,矿层平均厚458.42m,属特大型硬石膏矿体。矿山采用浅孔房柱法开采,房柱宽10m,矿房宽10m,高12m,长50m,矿块之间留设3～4m隔离间柱,矿山采取留设永久连续条带矿柱支撑顶板,采空区封闭处理。矿、围岩完整性较好,强度较高,节理不发育,无层间结构面及软弱层,主要含水层对矿床开采影响较小,断层带富水性较弱,导水性较差,巨厚硬石膏层为主要隔水层。（2）经低场核磁共振测试得出,硬石膏孔径在0.01μm～1μm居多,内部孔隙较小,三种孔隙间的连通性较好。通过XRD及XRF测试分析,硬石膏衍射峰强度较强,结晶度较高,矿石成分单一,结构简单。由单轴抗压试验及劈裂抗拉试验结果可得,硬石膏平均抗压强度92.32MPa,抗拉强度为3.58MPa,弹性模量39.84GPa,泊松比为0.2,岩体质量类别为Ⅱ级～Ⅰ级岩体,属于好～很好的岩体类型。（3）基于Bieniawski矿柱强度公式与矿柱面积承载理论,计算所得矿柱强度为86.78MPa,矿柱承受压应力为15.42MPa,矿柱安全系数为5.6,满足规范规定的安全系数要求。基于理论计算法得出顶板最大安全厚度为8.66m,远小于-400m中段顶板实际厚度,通过Mathews稳定图法及厚跨比法分析,采空区顶板处于安全稳定状态。计算所得覆岩临界深度为19m,该矿段采空区实际上覆岩层厚度完全满足稳定性要求。（4）构建了硬石膏矿-400m中段大面积采动工程地质模型,经FLAC3D数值模拟计算得出:硬石膏矿-400m水平开采后矿房整体变形值较小,最大变形值为2.51mm,岩体最大沉降位移1.80mm;矿柱两侧区域均出现压应力集中,最大压应力为20.82MPa,最大拉应力为0.36MPa,模拟得出的矿柱安全系数为4.16～4.22,均在安全系数范围内,且整个塑性区基本无破坏,顶板和矿柱能够保持很好的稳定性。（5）模拟监测得出的地表各项最大岩移指标远远小于变形极限参考值。其中,地表最大沉降位移为0.41mm,最大水平位移为0.17mm,地表倾斜率最大值为1.06×10-3mm/m,地表曲率变化不明显,为2.57×10-5mm/m2,各监测点发生了一定程度的拉伸和压缩变形,水平变形最大值为0.80×10-3mm/m。（6）整理观测数据得出,观测点纵向位移主要集中在-0.5mm～0.5mm之间,最大鼓起位移为2.4mm,最大沉降位移为0.12mm。地表发生鼓起现象较多,但鼓起位移量较小,水平移动距离主要集中在0mm及1mm。观测结果表明,采空区上方地表沉降量及水平移动距离很小,采动对地表变形影响较小。综上所述,为研究恒泰石膏矿-400m水平房柱式开采地表构（建）筑物稳定性,开展了地质条件分析、力学特性试验、采空区稳定性理论计算、地表稳定性数值模拟及地表变形观测等内容,研究结果表明:恒泰石膏矿-400m水平开采矿

关键词：房柱式开采数值模拟稳定性分析安全可靠性评价地表移动

硬塑状黏土地层盾构施工隧道结构上浮机理及影响因素分析

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硬塑状黏土地层盾构施工隧道结构上浮机理及影响因素分析

作者：张军安徽建筑大学

学位级别：硕士

随着城市地铁建设的快速发展,在硬塑状黏土地层修建大直径、长距离的地下工程已经越来越普遍,盾构隧道管片上浮问题是目前隧道建设的难点。由于硬塑状黏土地层具有高含水量和高压缩系数等特点,使得该类地区施工中经常遇到各种问题。因此... 详细信息

随着城市地铁建设的快速发展,在硬塑状黏土地层修建大直径、长距离的地下工程已经越来越普遍,盾构隧道管片上浮问题是目前隧道建设的难点。由于硬塑状黏土地层具有高含水量和高压缩系数等特点,使得该类地区施工中经常遇到各种问题。因此,对于硬塑状黏土地层中出现的隧道结构上浮问题必须给予足够重视并采取有效地预防与处理措施。本文以合肥地铁某标段区间盾构隧道穿越硬塑状黏土地层为背景,对现场实测数据进行统计分析,研究了隧道间隙水位、隧道埋深、浆液性质、竖曲线半径以及注浆压力等因素在硬塑状黏土地层条件下对隧道结构上浮的影响规律,并提出了隧道结构上浮的相应控制措施。本文主要得出以下结论:(1)浆液产生的静浮力和注浆产生的压力差(动浮力)是硬塑状黏土地层盾构隧道结构上浮的主要因素。在盾构施工过程中,需要通过注浆来填充管片与土层之间的空隙,以保持土层的稳定。由于土层的性质和注浆的压力控制不当,可能会导致注浆压力过大或过小,从而产生压力差。这种压力差会对管片产生向上或向下的浮力,进而影响隧道结构的位置和稳定性。(2)通过数值模拟发现,地下水位与隧道结构上浮量呈正相关关系,当隧道间隙水位低于一定水平时,隧道结构上的浮力较小,且存在一定的稳定性;而当隧道间隙水位高于一定水平时,隧道结构上的浮力较大,且存在较大的不稳定性。隧道的埋深越大,其上浮量会减小,直至稳定。当隧道被埋入土中时,土体会对隧道结构施加压力,减少其抬升。随着埋深的增加,土体的压力也会逐渐增大,从而增加了隧道结构的抗浮能力。当盾构机千斤顶产生的推动力和隧道轴线不平行时,如果千斤顶推力的向上分力能够抵消重力,那么隧道结构就会产生一定量的上浮。另外,当盾构机上、下千斤顶推力相差过大时,形成的反力偶尔也会致使相邻管片的上浮。注浆压力与隧道结构最大上浮量之间呈U型关系,如果注浆压力过大,隧道结构上浮量变大;如果注浆压力过小,则可能无法充分填充管片与地层之间的空隙,也会导致隧道结构上浮量变大。(3)在盾构推进过程中采用同步注浆与二次补强注浆相结合的方式以控制隧道结构上浮量,整个过程中严格控制同步注浆量和浆液配比,保证凝结后强度足够以及管片与土体间浆液密实,减少隧道结构错台与上浮现象的发生,确保盾构隧道的最终稳定。此外,每环的出土量偏差应严格控制在理论值的5%以内,并且不能有任何的欠挖现象。图[41] 表[8] 参[69]

关键词：盾构隧道管片上浮隧道间隙水位隧道埋深注浆压力

朱仙庄Ⅱ855车场修复巷围岩变形破坏特征及综合治理技术研究

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朱仙庄Ⅱ855车场修复巷围岩变形破坏特征及综合治理技术研究

作者：汪晓东安徽建筑大学

学位级别：硕士

朱仙庄Ⅱ855车场修复巷埋置深、地质条件和岩性复杂多变,多次修复难以保持稳定。研究分析该修复巷破坏形态,提出合理的综合治理措施,有重要的工程应用价值。本文主要结合朱仙庄Ⅱ855车场修复巷为工程背景,利用FLAC 3D软件建立数值模型,... 详细信息

朱仙庄Ⅱ855车场修复巷埋置深、地质条件和岩性复杂多变,多次修复难以保持稳定。研究分析该修复巷破坏形态,提出合理的综合治理措施,有重要的工程应用价值。本文主要结合朱仙庄Ⅱ855车场修复巷为工程背景,利用FLAC 3D软件建立数值模型,结合工程实测数据,验证模型的可行性。选取直墙半圆拱巷道六个典型位置（a A方向、b B方向、c C方向、d D方向、e E方向、f F方向）,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,建立FLAC 3D模型,研究不同岩性直墙半圆拱巷道围岩松动破碎分布特征,确定易于失稳的关键部位,提出了综合治理措施,得出来如下结论:（一）工程实测结果和数值模拟结果基本一致。通过巷道关键部位部位松动圈厚度、表面变形速度衰减系数和巷道表面变形量均可得出以下结果。（1）巷道顶板变形趋于稳定。（2）巷道左帮拱基线b B围岩变形有失稳趋势。（3）巷道右帮c C部位松动破碎范围较为显著,但由于破碎范围内,围岩未产生过度碎胀且碎胀随时间趋于稳定,巷道右帮帮部围岩变形趋于稳定。（4）巷道底板d D部位松动圈破碎范围不明显,但底板中部围岩变形失稳。（5）巷道底板e E、f F部位松动破碎范围较小,但仍有失稳趋势。（6）巷道左帮由于受采动影响显著,围岩表面产生了显著的碎胀变形并随时间加速增长,巷道左帮变形失稳。通过工程实测,数值模拟,数据分析可得巷道底板位移加速增长,右帮拱基线处位移偏大有失稳趋势,右帮和顶板位置趋于稳定;由于受到采动影响,巷道左帮整体失稳。左帮与右帮,巷道在掘进期间左帮受采动影响显著。（二）右帮拱基线位置补加一根长度L=3.5m的锚索,右帮拱基线和右帮中部的巷道表面的位移分别减小明显。左帮受到采动影响,于拱基线和帮部进行整体加密,补加三根5m的锚索,左帮拱基线和左帮中部的巷道表面位移分别减少分别减小显著。（三）合理的底板控制措施（1）底板加设锚杆中,选择巷道中部布置三根长度L=2.2m、L=3.0m、L=2.2m,间距为a=0.7m的锚杆可有效控制底板变形。（2）底板挖槽泄压中,原本巷道表面未开槽时,巷道竖向z轴表面位移为=246mm,通过选取巷道挖槽宽3m,深0.75m时,效果显著。（3）底板锚杆注浆中,相较于未注浆前减小显著。顶板a A方向减小幅度最小,相较之前减少明显。底板的岩性越好,巷道顶板、拱基线、帮部的变形量都有所减小。底板注浆增强底板岩性可以有效减少巷道围岩表面位移。图[36]表[21]参[103]

关键词：深部巷道不同岩性松动破碎围岩控制