检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2025年第2期57卷 488-501页

作者：郑岚翔张顶立孙振宇北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044

在进行海底隧道防排水系统设计时,为了实现排水量的主动控制,需对围岩自身堵水能力有清楚认识.首先提出围岩抗渗性的概念,即隧道围岩抵抗水流渗透的能力,推导了裂隙岩体非线性渗流条件下隧道原始渗水量预测公式,揭示了工程地质条件、水... 详细信息

在进行海底隧道防排水系统设计时,为了实现排水量的主动控制,需对围岩自身堵水能力有清楚认识.首先提出围岩抗渗性的概念,即隧道围岩抵抗水流渗透的能力,推导了裂隙岩体非线性渗流条件下隧道原始渗水量预测公式,揭示了工程地质条件、水力联系和隧道尺寸效应等因素对围岩抗渗性的影响机理;在此基础上,通过对52个典型海底及富水隧道断面的渗水案例数据的统计分析,明确提出了隧道围岩抗渗性影响因素为岩石覆盖层厚度、水头高度、岩石单轴饱和抗压强度以及体积节理数,为指标建立了围岩抗渗性分级标准.利用二分法及训练数据集的信息增益率对统计数据进行机器学习,建立了可分析连续值属性的决策树模型,由此可通过该模型对围岩参数进行搜索以实现围岩抗渗性分级.最后将该模型应用于胶州湾第二海底隧道海域钻爆段,验证了本文抗渗性分级方法的合理性和可行性.文章研究成果为海底隧道排水量控制标准的确定提供了理论依据,相较于传统的围岩分级方法,抗渗性分级综合考虑了围岩条件及其渗流力学响应,据此采取的防排水设计与分区防水方案将更为科学合理.

关键词：隧道工程海底隧道抗渗性分级统计分析决策树模型

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TBM隧道围岩-支护动态相互作用机制研究

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铁道科学与工程学报 2025年第1期22卷 284-294页

作者：周振梁谭忠盛李林峰雷可北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044

TBM法隧道支护相较矿山法隧道具有施作滞后、时效敏感的特点,现有理论成果难以准确描述TBM隧道围岩-支护动态相互作用过程。基于TBM隧道围岩-支护相互作用特点和支护结构刚度发展特征,引入虚拟支护力模拟开挖面空间支撑效应,建立综合考... 详细信息

TBM法隧道支护相较矿山法隧道具有施作滞后、时效敏感的特点,现有理论成果难以准确描述TBM隧道围岩-支护动态相互作用过程。基于TBM隧道围岩-支护相互作用特点和支护结构刚度发展特征,引入虚拟支护力模拟开挖面空间支撑效应,建立综合考虑TBM隧道支护结构施作时机和时效特性的围岩-支护相互作用力学模型,通过数值模拟和现场测试对理论模型进行验证。分析掘进速度、锚杆砂浆硬化速度、喷混施作时机、喷混硬化速度等因素对洞周位移和初支结构支护力的影响规律,并给出相应的支护建议。研究结果表明:通过TBM隧道围岩-支护动态相互作用模型可得到任意时刻及断面的洞周位移和锚杆、钢拱架及喷混支护力的解析解。锚杆和钢拱架施作后围岩变形速率明显降低,喷混施作前围岩变形已经稳定,喷混的作用主要是防止掉块并作为安全储备。提高砂浆硬化速度可提升锚杆的支护力,及时施作喷混可显著提高初支结构支护力并改善锚杆和钢拱架的受力状态,加快喷混硬化速度可提高整体支护效果并减小钢拱架和锚杆承担的围岩压力。正常施工条件下,可通过降低TBM掘进速度、选用快硬锚杆水泥砂浆来提高初支的支护性能。当穿越围岩破碎稳定性差的区段时,应在距开挖面距离不大于3倍洞径处施作喷混,并选用硬化速度快的喷混材料进一步提高支护体系承载能力。研究结果可为进一步优化TBM隧道支护设计与施工提供理论依据。

关键词： TBM隧道支护结构力学模型洞周位移支护力

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饱和黏土中吸力桶基础离心振动台试验及地震响应分析

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岩石力学与工程学报 2025年第3期44卷 769-780页

作者：崔鹤黄茂松时振昊同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室上海200092

我国近海风电场表层海床主要为软黏土,易发生循环弱化与变形累积。在地震作用下吸力桶基础及上部结构可发生位移过量累积,威胁风机正常服役。开展单桶及多桶导管架基础风机离心振动台试验,并基于考虑土体小应变刚度的循环加载不排水黏... 详细信息

我国近海风电场表层海床主要为软黏土,易发生循环弱化与变形累积。在地震作用下吸力桶基础及上部结构可发生位移过量累积,威胁风机正常服役。开展单桶及多桶导管架基础风机离心振动台试验,并基于考虑土体小应变刚度的循环加载不排水黏土总应力本构模型,建立吸力桶基础风机地震响应数值模型。通过数值计算与离心模型试验结果进行对比,验证数值方法的合理性。利用建立的数值方法,探究静力加载特性一致条件下,不同吸力桶基础型式(单桶与多桶导管架)对地震荷载下风机上部结构加速度与变形响应的影响,并讨论风机响应与基础型式对地震荷载主频过滤效应的关联关系。研究结果表明:该数值模型可以合理反映黏土地基吸力桶基础及风机结构的地震响应;风机塔顶最终累积位移与其振动幅值具有较强相关性;静力加载特性一致时,与单桶基础相比,多桶基础可过滤部分地震荷载高阶主频振动,从而导致更小的塔顶加速度及累积位移。

关键词：土力学离心振动台试验吸力桶基础风机地震数值模拟

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聚丙烯酸钠改性钙基膨润土工程特性及微观结构研究

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岩土工程学报 2025年第4期47卷 860-868页

作者：陈宏信牛松荧冯世进薛钦培李正霏石福江同济大学地下建筑与工程系同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室土木工程防灾减灾全国重点实验室

中国钙基膨润土（CaB）资源丰富，近年来作为竖向隔离墙膨润土泥浆的替代材料备受关注。然而，由于天然钙基膨润土膨胀能力与化学相容性较差，对其工程特性的改进成为关键问题。为此，研究以聚丙烯酸钠（PAAS）为改性剂对钙基膨润土进... 详细信息

中国钙基膨润土（CaB）资源丰富，近年来作为竖向隔离墙膨润土泥浆的替代材料备受关注。然而，由于天然钙基膨润土膨胀能力与化学相容性较差，对其工程特性的改进成为关键问题。为此，研究以聚丙烯酸钠（PAAS）为改性剂对钙基膨润土进行改良，确定了制浆—干燥—研磨法制备聚丙烯酸钠改性钙基膨润土（PAAS―CaB）的最佳制备条件。系统测试了改性膨润土的工程特性及微观结构，结果表明，改性剂掺量为8%时，PAAS―CaB膨胀指数可达34.0m L/（2g），聚丙烯酸钠改性显著提高了钙基膨润土的吸水膨胀性能及化学相容性，为降低了膨润土泥饼的渗透系数。随PAAS掺量的增加，泥浆马氏黏度增大，滤失量和pH值减小，泥浆密度则主要由膨润土掺量控制。与未改性的CaB相比，PAAS―CaB在微观上表现出整体性更好的片层结构、更小的蒙脱石晶层间距。聚丙烯酸钠主要通过桥联包覆作用与接枝共聚合作用改善钙基膨润土性能。研究为优化PAAS―CaB制备工艺提供了可靠依据，为CaB的工程应用提供了可行的技术路径。

关键词：隔离墙钙基膨润土聚丙烯酸钠工程特性微观结构

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高饱和度含气土动力问题的有限体积法分步解法

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岩土力学 2025年第4期46卷 1286-1293页

作者：邹诗环黄茂松时振昊同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

我国东南沿海海域广泛分布含封闭小气泡的海洋软土,小气泡的存在将对其压缩性产生很大影响。有限体积法有助于建立与流体模拟一致的海床动力响应计算方法,进而实现波浪-海床相互作用的模拟。矢量分解方法能显著提高分步解法的稳定时间步... 详细信息

我国东南沿海海域广泛分布含封闭小气泡的海洋软土,小气泡的存在将对其压缩性产生很大影响。有限体积法有助于建立与流体模拟一致的海床动力响应计算方法,进而实现波浪-海床相互作用的模拟。矢量分解方法能显著提高分步解法的稳定时间步长,且该解法易于在开源有限体积法平台OpenFOAM上实现,故其具有高效与通用的特点。算例分析表明:所提出的分步求解算法能合理反映高饱和度含气土的动力响应;小气泡的存在将极大降低高饱和度含气土的瞬时孔压响应与孔压幅值,且考虑重力作用时,饱和度的下降会导致动孔压相位滞后。

关键词：高饱和度含气土矢量分解方法分步解法有限体积法 OpenFOAM

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考虑地震强度不确定性的车站韧性评估方法

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岩土工程学报 2025年第1期47卷 164-172页

作者：张陈龙张东明黄忠凯黄宏伟同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

地铁车站作为地下交通的枢纽,是社会经济交流和人员交往的重要组成部分,但其同时也面临着诸多灾害风险。以前包括地震在内的灾害,会对地下交通网络造成严重后果,也对城市功能造成重大损失。因此,地铁车站等关键交通枢纽的韧性评估对于... 详细信息

地铁车站作为地下交通的枢纽,是社会经济交流和人员交往的重要组成部分,但其同时也面临着诸多灾害风险。以前包括地震在内的灾害,会对地下交通网络造成严重后果,也对城市功能造成重大损失。因此,地铁车站等关键交通枢纽的韧性评估对于提高城市安全性和维护其功能至关重要。提供了一个考虑地震强度不确定性的综合韧性评估框架,用于评估浅埋地铁车站在地震灾害下的鲁棒性和快速恢复能力。该框架方法利用有限元软件,建立相关地铁车站数值模型;然后,通过所选择的地震动展开大量数值分析,以便生成关于峰值地面加速度(PGA)的地铁车站易损性函数;接着利用蒙特卡洛模拟进一步量化地震动强度不确定性,并最终确定车站在各个损伤阶段的概率。最终,通过联立地铁车站损伤概率与经济损失关系,考虑地铁车站的恢复路径和可恢复性,完成韧性评估。本研究通过该韧性评估框架和所计算出的韧性指标R,评价和讨论了性能恢复模型和场地条件对车站抗震韧性的影响。这项工作可以帮助地铁网络基于韧性的设计和管理,以支持对地震灾害的适应,从而促进相关决策者关于资源的有效分配。

关键词：地铁车站地震韧性地震易损性地震动不确定性恢复模型

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大直径单桩基础海上风机非线性共振特性

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岩土力学 2025年第1期46卷 156-164页

作者：田抒平王振钰张陈蓉同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

海上风机的自振频率与转动频率或叶片扫略频率一致时会产生共振现象,严重时会损坏风机结构。现有研究对共振频率评估多以弹性分析为主,没有考虑实际桩-土相互作用非线性对风机共振特性的影响。以大直径单桩基础海上风机为研究对象,基于... 详细信息

海上风机的自振频率与转动频率或叶片扫略频率一致时会产生共振现象,严重时会损坏风机结构。现有研究对共振频率评估多以弹性分析为主,没有考虑实际桩-土相互作用非线性对风机共振特性的影响。以大直径单桩基础海上风机为研究对象,基于动力Winkler地基模型,采用双曲线型桩周土抗力-桩身侧向位移(p-y)骨干曲线考虑桩土刚度非线性,采用剪应变相关滞回阻尼考虑土体能量耗散,提出了海上风机共振频率的非线性频域理论简化分析方法。通过与开展的一系列模型试验结果以及Lely(A2)海上风机现场实测数据对比,验证了非线性风机共振频率计算方法的正确性。随后,开展了砂土密实度、桩长和桩径对于风机共振频率非线性影响的参数分析,研究认为风机系统共振频率随着荷载水平的增加而呈现减小趋势,且当砂土较松散、桩长较短或桩径较小时,共振频率受土体非线性的影响更为明显。

关键词：海上风机非线性共振频率 p-y曲线 Winkler地基

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水—力作用下膨胀性黏土岩结构性退化研究进展

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同济大学学报(自然科学版) 2025年第3期53卷 325-337页

作者：王琼徐一禾苏薇谢江叶为民陈永贵同济大学土木工程学院上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

膨胀性黏土岩的结构退化特性引起的工程问题已经引起了国内外广泛关注。综述了国内外针对不同水—力作用下膨胀性黏土岩的结构性退化的宏微观表征、退化机理和模型等方面现阶段取得的重要成果;分类梳理了室内试验结果,将其汇总为宏观指... 详细信息

膨胀性黏土岩的结构退化特性引起的工程问题已经引起了国内外广泛关注。综述了国内外针对不同水—力作用下膨胀性黏土岩的结构性退化的宏微观表征、退化机理和模型等方面现阶段取得的重要成果;分类梳理了室内试验结果,将其汇总为宏观指标(物理、力学指标)与微观指标(定性分析、定量指标);厘清退化机理,将其总结为水致退化与力致退化;归纳退化模型构建方法,将其提炼为经验修正法、弹塑性损伤法与结构简化法。针对尚未攻克的难题,在膨胀性黏土岩结构性退化的评价指标完善、机理深化和模型建立等方面给出了具体的建议及未来研究方向,以期为含黏土岩的工程实际应用、研究提供参考与借鉴。

关键词：黏土岩结构性宏观指标微观结构退化模型

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砂层软化条件下盾构隧道开挖面渐进破坏特性分析

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应用基础与工程科学学报 2025年

作者：吕玺琳赵庾成薛大为同济大学地下建筑与工程系同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室

盾构隧道施工扰动密砂层后，易引发砂土应变软化，进而导致地层稳定性降低，此时需要更大的支护压力才能维持开挖面稳定性。为阐明密砂地层盾构隧道开挖面的失稳破坏特征，基于砂土材料状态相关临界状态本构模型，引入非局部理论对砂土... 详细信息

盾构隧道施工扰动密砂层后，易引发砂土应变软化，进而导致地层稳定性降低，此时需要更大的支护压力才能维持开挖面稳定性。为阐明密砂地层盾构隧道开挖面的失稳破坏特征，基于砂土材料状态相关临界状态本构模型，引入非局部理论对砂土软化进行正则化处理，对密砂层中支护压力不足条件下盾构隧道开挖面渐进破坏过程进行了模拟分析。结果表明，随着开挖面变形不断增大，支护压力在降低至最小值后又逐渐增加，说明密砂软化导致维持开挖面稳定所需的临界支护压力提高。对比理想弹塑性模型，砂土软化导致开挖面塑性剪应变贯通区域形成的破坏范围扩大。根据地层内土压力与状态参数分布确定了砂土软化发生在滑动面处，滑动面上砂土软化引起的抗滑力降低和上方松动区土拱效应减弱，导致开挖面稳定性明显降低，且临界状态强度参数的减小将加剧砂土软化对隧道开挖面稳定性的负面作用。

关键词：砂土软化状态相关本构模型盾构隧道开挖面渐进破坏非局部理论网格敏感性

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不同坡面形式加筋土边坡抗震性能的振动台试验研究

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振动与冲击 2025年第9期44卷 195-202页

作者：孟亚徐超杨阳马林韦小当贾斌同济大学地下建筑与工程系同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司

土工合成材料加筋土边坡在我国西藏高海拔强震区基础设施建设中的应用正逐渐增加，不同坡面形式在加筋土边坡遭遇地震时发挥的保障效果各异，但以往针对不同坡面形式加筋土边坡抗震性能的研究较为缺乏。因此，通过开展土工袋和格宾笼护... 详细信息

土工合成材料加筋土边坡在我国西藏高海拔强震区基础设施建设中的应用正逐渐增加，不同坡面形式在加筋土边坡遭遇地震时发挥的保障效果各异，但以往针对不同坡面形式加筋土边坡抗震性能的研究较为缺乏。因此，通过开展土工袋和格宾笼护坡的加筋土边坡振动台模型试验，研究不同地震峰值加速度作用下坡面形式对土工格栅加筋土边坡动力响应特征的影响，重点关注地震作用下边坡加速度放大系数、坡面位移、坡顶沉降以及筋材轴力等分布规律。试验结果表明：加筋土边坡各处加速度放大系数均随高度的增大而增大，坡面形式对加速度放大系数的影响很小；整体上坡面峰值位移随高度增加而逐渐增大，除边坡顶部外，格宾笼组峰值位移小于土工袋组，且震后坡面位移得到了一定程度的恢复；坡顶沉降随地震峰值加速度的增大逐渐增大，格宾笼组的坡顶沉降大于土工袋组；土工袋组筋材轴力整体上大于格宾笼组，地震作用下顶部筋材轴力增量最大；在1.0g地震峰值加速度下，采用土工袋及格宾笼护坡的土工格栅加筋土边坡均具有良好的抗震性能。

关键词：土工格栅加筋土边坡坡面形式振动台试验抗震性能

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