膨脹土地區(qū)地鐵結(jié)構(gòu)災(zāi)變機(jī)理研究

• 第1章緒論

• 第2章南寧膨脹土的工程特性

• 第3章膨脹土隧道的接觸壓力與位移變化機(jī)理研究

• 第4章地鐵盾構(gòu)管片與膨脹土相互作用的數(shù)值研究

• 第5章地鐵盾構(gòu)管片的大型模型試驗(yàn)

• 第6章地鐵車(chē)站與膨脹土的相互作用研究

• 第7章地鐵車(chē)站深基坑中膨脹土樁土的相互作用研究

• 第8章地鐵盾構(gòu)壁后注漿材料的研究

本書(shū)介紹了膨脹土地區(qū)地鐵建設(shè)的工程問(wèn)題。本書(shū)以南寧地鐵為依托工程，通過(guò)膨脹土地區(qū)地鐵車(chē)站、區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)與膨脹土相互作用的大型模擬試驗(yàn)研究，剖析脹縮性巖土區(qū)地鐵隧道的膨脹作用機(jī)理；以大型有限元軟件為手段，對(duì)膨脹土吸水膨脹作用下地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)的變形破壞機(jī)制、變形與力學(xué)行為進(jìn)行研究。在上述基礎(chǔ)上，提出膨脹土地區(qū)地鐵工程病害的控制措施，為膨脹土地區(qū)地鐵建設(shè)提供理論依據(jù)和參考。

在礦業(yè)開(kāi)發(fā)活動(dòng)中，人們?cè)讷@得有價(jià)值的礦產(chǎn)品的同時(shí)也排棄了大量的尾礦。大部分尾礦以漿狀形式排出，以堆筑尾礦壩的方式儲(chǔ)存在尾礦庫(kù)內(nèi)。尾礦壩的潰壩及失穩(wěn)破壞時(shí)有發(fā)生，造成了大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，其災(zāi)變機(jī)理及穩(wěn)定性問(wèn)題是礦山安全生產(chǎn)中急需解決的重要課題。本項(xiàng)目采用實(shí)驗(yàn)研究、理論分析與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，以多個(gè)工程實(shí)例為依托，對(duì)尾礦壩的災(zāi)變機(jī)理及其穩(wěn)定性進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。完成了計(jì)劃任務(wù)書(shū)的研究?jī)?nèi)容，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。取得的主要成果如下： 　　1.通過(guò)土工試驗(yàn)，對(duì)尾礦的物理、靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和流變特性進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試和研究。 　　2.應(yīng)用自行研制的尾礦與土工材料界面作用特性試驗(yàn)系統(tǒng)，以尾礦作為填料土，采用拉拔試驗(yàn)研究了土工合成材料(筋帶和土工格柵)與填料土的界面作用特性。 　　3.通過(guò)堆壩模型試驗(yàn)，獲得了秧田箐尾礦壩不同堆筑時(shí)期的干灘面形狀、尾礦顆粒級(jí)配分布、壩體分層情況、浸潤(rùn)線位置及其變化特點(diǎn)等，據(jù)此分析了上游式尾礦壩結(jié)構(gòu)特征、尾礦沉積規(guī)律和壩體滲流特性。 　　4.應(yīng)用自主研制的尾礦庫(kù)潰壩模擬試驗(yàn)裝置，以秧田箐尾礦壩潰決泥砂流體為研究對(duì)象，依據(jù)相似理論，采用潰壩模型試驗(yàn)，分析了壩體高度、泥漿濃度、溝槽坡度、潰決口門(mén)大小以及溝槽底部粗糙條件對(duì)潰決泥砂流動(dòng)特性的影響。 　　5.在相似模型試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)之上，運(yùn)用量綱理論建立了適合尾礦庫(kù)潰決泥砂流動(dòng)特性的流速和沖擊力計(jì)算方法，并對(duì)泥石(砂)流在彎道處的超高計(jì)算公式進(jìn)行了修正。 　　6.根據(jù)BP算法和混沌優(yōu)化算法優(yōu)缺點(diǎn)的互補(bǔ)性特點(diǎn)，將二者結(jié)合構(gòu)建了一種新的砂土液化優(yōu)化預(yù)測(cè)模型(COBP)，并將其應(yīng)用于羊拉銅礦尾礦的液化評(píng)價(jià)中。 　　7.采用SLIDE、ANSYS、FLAC、FLUENT等多種數(shù)值模擬軟件，對(duì)尾礦壩的滲流場(chǎng)和靜、動(dòng)力條件下的應(yīng)力、變形特征進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析計(jì)算了尾礦壩的靜、動(dòng)力穩(wěn)定性。 　　8.根據(jù)尖點(diǎn)突變理論建立了尾礦庫(kù)潰決泥砂流體起動(dòng)的尖點(diǎn)突變模型，從力學(xué)的角度運(yùn)用尖點(diǎn)突變模型對(duì)泥砂流起動(dòng)機(jī)理進(jìn)行分析，得到了泥砂流起動(dòng)的充要條件。 　　9.在綜合分析尾礦壩加固處理措施和加固特殊性的基礎(chǔ)上，提出了加筋梯田法加固細(xì)粒尾礦堆積壩；并在壩體穩(wěn)定性計(jì)算中，提出了將加筋材料的作用抵減部分地震力作用的抵減地震力法。 2100433B

本項(xiàng)目通過(guò)三年的研究工作，已完成項(xiàng)目計(jì)劃內(nèi)容，并取得了一系列研究成果。 本項(xiàng)目從汶川地震收集的山嶺隧道震害資料出發(fā)，統(tǒng)計(jì)分析了汶川地震中山嶺隧道的震害資料，提出了山嶺隧道抗震風(fēng)險(xiǎn)層次分析模型，深入調(diào)查了受損隧道的地質(zhì)構(gòu)造情況，研究了跨斷層隧道的震害特征，并系統(tǒng)描述了跨斷層隧道的震害形態(tài)。 通過(guò)斷層活動(dòng)與地震耦合作用下隧道—斷層體系的災(zāi)變機(jī)理研究，提出了采用損傷指標(biāo)和能量指標(biāo)分析隧道—斷層體系的非線性反應(yīng)，建立起基于損傷指標(biāo)和能量指標(biāo)的隧道—斷層體系的安全性評(píng)價(jià)體系。并提出了在隧道斷層處設(shè)置結(jié)構(gòu)構(gòu)造的措施。 根據(jù)穿越活動(dòng)斷層隧道的地震動(dòng)力響應(yīng)特性，分析了不同影響因素下隧道縱向抗震設(shè)防長(zhǎng)度，數(shù)值模擬結(jié)合振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，提出了分級(jí)量化指標(biāo)。根據(jù)震害調(diào)查分析及模擬結(jié)果，對(duì)斷層區(qū)隧道的抗震設(shè)防進(jìn)行了分段，根據(jù)不同位置制定了不同的對(duì)策措施，并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證，修改完善了設(shè)防體系，最終提出了跨斷層隧道抗震設(shè)防應(yīng)用性設(shè)計(jì)參數(shù)。 發(fā)表學(xué)術(shù)論文10篇，其中SCI收錄2篇，EI收錄7篇，部分研究成果發(fā)表在《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（SCI收錄）、《Disaster Advances》（SCI收錄）、《中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）》(EI收錄)、計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào)學(xué)報(bào)(EI收錄)、土木工程學(xué)報(bào)(EI收錄)及《現(xiàn)代隧道技術(shù)》(EI收錄)等國(guó)內(nèi)外期刊上。另外，發(fā)表學(xué)術(shù)專著一部，并獲得大連市人民政府資助出版。 2100433B