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当期目录

    2015年, 第49卷, 第07期 刊出日期:2015-07-30 上一期    下一期
    建筑科学
    重复列车荷载作用下多年冻土路基长期变形分析
    吴志坚1,2,3,陈拓4,马巍5
    2015,49 (07):  929-934. 
    摘要 ( 632 )  

    摘要:  在青藏铁路北麓河段选取素填土路基断面开展列车通过实时振动测试,得到车载作用下路基路肩处的加速度时程曲线,并将该动力荷载转化为作用在路基表面的等效均布荷载.基于冻土三轴流变实验结果,对典型的青藏铁路多年冻土路基进行了重复列车荷载作用下的蠕变分析,得到了机车荷载作用下冻土路基所产生的长期变形量,量化了该部分变形在路基总变形中所占比例.研究结果表明,机车荷载作用下路基两侧坡脚产生较大的剪应变,并且逐渐向上扩展,垂直方向变形占总变形量的10%左右.

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    隧道锚抗拔作用机理的室内模型试验
    汤华,熊晓荣,吴振君,袁从华,邓琴
    2015,49 (07):  935-939. 
    摘要 ( 588 )  

    摘要:  通过室内模型试验对隧道锚的抗拔作用机理和承载能力进行了研究,设计加工了隧道锚室内模型装置,通过多种配比材料的强度和变形试验确定了用于模拟隧道锚区现场围岩的相似材料,采用多种监测手段进行了隧道锚拉拔荷载作用下地表和围岩内部的变形、应变和应力监测.结果表明:在拉拔荷载的作用下,锚塞体顶部靠近地表的岩体先进入拉破坏,随着锚塞体的传力作用,锚塞体与围岩接触部位侧摩阻力逐渐达到极限,然后荷载逐渐传递到围岩内部,锚塞体附近围岩进入剪切破坏,个别部位为拉破坏,围岩破坏形态为从锚塞体底部向上发散的倒锥型破坏面.隧道锚承载能力由两部分组成:① 锚塞体和围岩接触面的极限摩阻力;② 围岩剪切拉破坏的极限阻力,即夹持效应.50倍设计缆力下围岩处于弹性阶段,这表明目前的隧道锚设计是偏于保守的,存在进一步优化的空间.

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    黄土斜坡变形失稳破坏特征的振动台模型试验
    吴志坚1,2,3,雷天1,2,陈豫津1,2,王平1,2,3,柴少峰1,2,3
    2015,49 (07):  940-945. 
    摘要 ( 617 )  

    摘要:  基于低含水率黄土纯土层、低坡角斜坡、1∶25相似比的振动台模型试验,研究了黄土斜坡在地震作用下的变形发生和失稳破坏过程及其加速度和应力响应特征,对典型黄土斜坡强震失稳机制进行了探讨.试验表明:黄土斜坡对输入地震波存在着明显的临空面放大效应以及垂直放大效应;在烈度为VII度的地震荷载作用下,斜坡模型在其坡顶前缘处发生了最初的张性裂缝,随着地震强度的增加,斜坡顶部的张性裂缝逐渐由前缘向后缘推进,最终形成一系列的永久性张性破坏;在烈度为IX度的地震作用下,模型顶部出现了明显的震陷,呈现出典型的震陷型滑坡的特点.

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    同位网格有限体积法在变密度浆液流场计算中的应用
    李晓龙,王复明,钟燕辉,张蓓,郭成超
    2015,49 (07):  946-950. 
    摘要 ( 550 )  

    摘要:  为研究自膨胀浆液的扩散机理,基于现代计算流体动力学理论,建立了一种变密度浆液二维流场计算方法.该方法采用结构化同位网格剖分计算区域,利用有限体积法离散浆液流动控制方程,借助动量插值技术构建压力修正方程;采用压力耦合方程组的半隐式算法(SIMPLE)迭代求解动量离散方程和压力、速度修正方程.通过变密度浆液在二维矩形狭槽中自由膨胀算例对该算法进行检验.结果表明,该方法求解正确,并具有较高的计算精度,为建立膨胀性高聚物注浆材料在二维裂隙中流动扩散仿真分析方法奠定了基础.

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    岩质高陡边坡动力响应及失稳机制大型振动台模型试验研究
    王斌,车爱兰,葛修润
    2015,49 (07):  951-956. 
    摘要 ( 679 )  

    摘要:  针对岩质高陡边坡动力响应和失稳机制问题,设计并完成了含不连续节理的岩质高陡边坡大型振动台模型试验.对主要岩性特征,采用水泥、沙、铁粉、黏土与混合剂配制岩体材料.对岩质边坡的不连续节理,在边坡内部按照一定的规律设置表面摩擦系数极低的特氟龙布.试验表明,含顺向不连续面的高陡岩质边坡地震作用下的破坏形态主要有三个阶段:裂缝开展,坡面剥落,崩塌滑动;主要滑动面沿特氟龙开展,发生在2/3坡高的位置;加速度响应沿坡面向上有明显放大,水平向加速度占主导;当地震烈度加大时,离坡尖越近,加速度放大效应越强.

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    带加强节点土工格栅加筋路堤动力响应的颗粒流分析
    邱成春1,张孟喜2,王一鸣3
    2015,49 (07):  957-960. 
    摘要 ( 515 )  

    摘要:  采用基于离散元理论的颗粒流软件建立了路堤二维数值模型,研究了交通荷载下无筋路堤、普通土工格栅加筋和带加强节点土工格栅加筋路堤的不同动力响应.通过比较不同工况的位移矢量图和颗粒接触力分布情况,发现由于加强节点的存在,带加强节点的土工格栅比普通土工格栅能更有效地减少路堤顶部的累积沉降,限制边坡的隆起;相比无筋路堤,加筋路堤的加载板正下方颗粒接触力集中形成柱状承载结构,能够有效地将上部荷载均匀传递给下部土体.
    关键词:  加筋路堤; 土工格栅; 加强节点; 动力响应; 颗粒流
    中图分类号:  TU 416.1文献标志码:  A

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    普立特大桥隧道式锚碇围岩系统的变形规律及破坏机制
    汤华,熊晓荣,邓琴,袁从华,吴振君
    2015,49 (07):  961-967. 
    摘要 ( 580 )  

    摘要:  针对普立特大桥普立岸隧道式锚碇围岩系统的变形规律及破坏机制问题,采用有限差分法对其进行三维弹塑性模拟,分析了随着荷载的增加系统的塑性区、位移及应力的发展情况.数值结果表明:① 设计缆力时,锚碇围岩系统的位移均维持在mm级;继续加载,锚碇和周围岩体的位移形成的驼峰逐渐明显;至极限状态时,根据锚碇围岩的位移矢量图可勾勒出围岩的破坏范围,其中锚碇上、下部围岩的破坏范围分别为锚碇后锚面宽度的1.1倍和0.5倍;② 系统在设计缆力下具有足够的安全稳定性,加载至8倍缆力时,锚碇的环向和径向的围岩塑性区均达到贯通,加载至极限状态时,锚碇周围岩体的塑性区分布形态呈倒塞体状;③ 根据监测点的位移变化、锚碇围岩塑性区分布及应力扩展情况得到,系统的破坏由锚碇带动周边部分岩体发生整体拉剪破坏.

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    桥墩高度和高差对双幅桥动力特性及地震响应的影响
    陈炳耀1,吴永昌2
    2015,49 (07):  968-972. 
    摘要 ( 531 )  

    摘要:  阐明了不等高双幅桥的动力特性、地震响应与桥墩高度、高差的相互关系.以一工程项目为背景,通过修改桥墩高度、高差,研究两者对结构动力特性、地震响应的影响,分析桥墩高度、高差与动力特性、地震响应的相互关系.分析结果表明,结构频率与桥墩高度、高差呈负相关关系;地震响应随桥墩高度的增大而增大,桥墩高差对其不造成影响.

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    超孔隙水压力影响的土压平衡盾构开挖面稳定特性
    侯永茂
    2015,49 (07):  973-976. 
    摘要 ( 502 )  

    摘要:  针对土压平衡盾构掘进过程中开挖面稳定控制对周边环境影响的问题,通过原位监测手段得到盾构开挖面上超孔隙水压力和土压力增量的发展和分布情况,在此基础上进行考虑流固耦合的数值分析,得到考虑超孔隙水压力影响情况下欠支护状态和超支护状态的开挖面稳定特性.利用数值模型进行参数分析,研究土体渗透系数以及盾构停推时间对于开挖面稳定的影响,为实际施工提供有益的参考.

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    大型预应力混凝土立墙内裂缝检测与成因浅析
    冯少孔1,黄涛2,李海枫2
    2015,49 (07):  977-982. 
    摘要 ( 550 )  

    摘要:  针对某大型调水工程的双向预应力混凝土立墙内出现劈裂问题,在分析立墙结构特点的基础上,采用冲击映像法对裂缝的平面分布、严重程度以及损坏区域所占比例等进行了详细检测和成因分析,并通过取芯检验和带预制缝的有限元法数值模拟,验证了检测结果和分析结论.成功获取的56个芯样显示,冲击映像法对内部裂缝分布范围的检测精度高,分辨率好,检测结果为立墙的修复提供了可靠的基础资料.现场检测和数值模拟显示,容纳预应力钢筋的波纹管注浆不密实,内部积水在冬季冻胀是引起混凝土内部劈裂的根本原因,为我国北方寒冷地区后张法预应力结构物波纹管注浆作业质量控制的重要性和注意事项提供了例证.

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    单个土工格室加筋效果的影响因素分析
    周亚梅,张孟喜,吴越
    2015,49 (07):  983-987. 
    摘要 ( 610 )  

    摘要:  通过定速度压缩试验,研究了不同形状(圆形、六边形、正方形)及受不同侧限(柔性侧限、刚性侧限、无侧限)约束的单个土工格室加筋试样在圆形荷载作用下的承载力和变形特性,分析实验所得的荷载-位移曲线,探索不同形状、不同侧限约束作用对土工格室加筋效果的影响.结合试验,采用FLAC3D(Three Dimensional Fast Lagrangian Analysis of Continua)对不同工况下的加筋土体进行了数值模拟,比较分析不同工况下的云图.结果表明:不同形状的格室单元对土体均有加筋效果,且圆形格室的加筋效果最好;侧限可以减小土工格室加筋土的水平位移,约束土体的变形,且侧限材料的模量越大,加筋土体的刚度越大.

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    超声波法在检测导堤表面混凝土结构中的应用
    王颖轶1a,左自波2,于凯2,黄醒春1,2
    2015,49 (07):  988-992. 
    摘要 ( 526 )  

    摘要:  基于超声波无损检测理论,建立了超声波检测混凝土结构强度的预测方法.以吴淞导堤表面混凝土质量检测为案例,比较分析了4 200个

    超声波法预测的和400个现场钻孔取芯实测的混凝土强度值.结果表明,混凝土强度实测值和预测值均近似服从正态分布,概率峰值区间分别位于
    12~16 MPa和9~15 MPa,分布密度分别为28%和23.26%,强度分布区域均为3~25 MPa,且均小于设计值,预测结果和实测值吻合度较高.
    关键词:  中图分类号: 文献标志码:  A
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    多灾害作用下特大桥梁深水基础动力稳定性分析
    陈峰1,车爱兰1,付佰勇2,刘高2
    2015,49 (07):  993-997. 
    摘要 ( 503 )  

    摘要:  以拟建的琼州海峡大桥深水基础为研究对象,考虑地震力、船撞力、波浪力等多种灾害因素,采用有限元动力分析法对深水基础位移响应进行分析,探讨其动力响应特性.结果表明:深水基础在地震力作用下基本为同向运动,并发生较大的水平位移,100年超越概率4%(E2水准)时位移最大达24.4 cm.船撞力作用下,水平位移达15.1 cm;波浪力作用下,水平位移达10.8 cm;群桩在动荷载作用下响应复杂,由于土体的约束以及上部大刚度沉井的惯性力作用,桩身及上部沉井相对位移较大,导致桩头部位发生明显的应力集中.计算结果可为今后特大桥梁深水基础,尤其是为琼州海峡大桥深水基础的设计提供参考.

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    大面积基坑开挖工序对邻近供能管沟的影响
    杜家论1,4,左自波2,荣建3,黄醒春1, 2
    2015,49 (07):  998-1004. 
    摘要 ( 538 )  

    摘要:  以虹源盛世国际文化城A1区基坑工程为背景,采用有限元数值模拟的方法,研究了开挖工序对基坑本身及周围环境的影响.结果表明,相同开挖支护条件下,基坑开挖完成后方案1(以岛式开挖为主)和方案2(以盆式开挖为主)的基坑坑底隆起量、格构柱立柱桩竖向位移、支撑围檩格构柱体系应力、地下连续墙侧移和管沟竖向位移的最终数值大小相近但后者略小;相较方案1,方案2施工过程中各工况土方开挖对基坑本身及周围环境影响的急剧变化程度更缓和,因而更偏于安全.

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    大型地下洞室群变形实测与数值模拟
    徐哲1a,王颖轶1b,李科2,黄醒春1
    2015,49 (07):  1005-1009. 
    摘要 ( 607 )  

    摘要:  以某水电站大型地下洞室群开挖为例,建立了三维数值分析模型,研究了洞室群开挖后洞周围岩的变形特性并分析了锚索应力损失对周围岩体变形和应力状态的影响;通过模拟结果与实测结果进行对比,分析模拟方法的合理性和支护方案的可行性.结果表明,围岩水平位移在洞室边墙中部最大,竖向位移在洞室拱顶最大,在洞室交叉部变形也较为显著;模拟结果与实测结果较接近,能良好地反映洞室实际开挖的过程和围岩的变形规律;锚索预应力损失达到某一程度时会使围岩水平位移显著增大.

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    交通运输
    基于弹性波理论的高铁线下结构病害快速检测方法
    杨鸿凯,车爱兰,汤政,冯少孔
    2015,49 (07):  1010-1016. 
    摘要 ( 513 )  

    摘要:  基于对高铁线下结构及其病害的调查与分析,将高铁线下结构简化为二维的多层层状结构,以此为基础建立高铁线下结构二维缺陷模型,采用有限元动力法分析弹性波的传播特性,特别是其波形能量、卓越频谱特性.研究不同缺陷类型时弹性波的传播特性的变化规律,建立两者间的定性关系.在此基础上,针对高铁线下结构常见的两种病害类型开展1∶1比例尺模型试验研究,探讨了数据采集、分析及成果可视化等研究方法,评价了预设缺陷的空间分布.

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    高铁多层线下结构病害全波场无损检测方法与技术
    汤政1,车爱兰1,冯少孔1,施有志2,范岩旻1
    2015,49 (07):  1017-1022. 
    摘要 ( 113 )  

    摘要:  为了评估全波场无损检测方法在高铁线下结构病害检测中的效果,进行了砂浆层缺陷与路基顶部缺陷2种情况下的三维有限元数值模拟分析,明确弹性波在多层线下结构中的传播特性.开展了预埋缺陷的1∶1的高铁模型试验,通过对采集数据进行分析与处理,评价缺陷的位置及空间分布.结果表明,弹性波在多层结构中传播,遇缺陷时其传播能量增大,卓越特征亦放大.现场检测结果与预埋缺陷位置及空间分布相吻合.这表明在高速铁路多层线下结构病害检测中全波场无损检测方法效果较好,并有巨大的发展空间.

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    扁平超大断面隧道的施工力学特征及其动力稳定性分析
    施有志1,2,李建锋3,李汪颖4,周先齐1
    2015,49 (07):  1023-1029. 
    摘要 ( 85 )  

    摘要:  针对超大断面小近距隧道支护设计中的围岩压力分布、位移变形特征问题,以牛寨山双洞八车道公路隧道为研究对象,建立了考虑工程实际地形、工程地质的三维有限元模型,开展了隧道开挖的施工力学形态数值模拟分析,得到了隧道施工过程中隧道围岩变形规律,探讨了小净距大断面隧道近接施工的影响规律.结果表明,小净距大断面隧道所表现出来的施工力学特性复杂,由于偏压的影响,围岩整体水平位移呈非对称分布,最大水平位移发生在南线隧道拱肩处,隧道拱顶下沉最大值发生在先行洞,隧道仰拱处隆起较大;应力集中在两洞仰拱和拱脚处.在此基础上,开展了隧道开挖后的动力有限元计算,分析了洞口段地震力作用下的动力响应,评价了其动力稳定性.计算结果可为优化设计、指导隧道施工以及为隧道稳定性和支护结构安全性评价提供参考.

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    地铁列车荷载计算方法对盾构隧道动力响应的影响
    李磊1,2,张孟喜1,吴惠明2
    2015,49 (07):  1030-1034. 
    摘要 ( 123 )  

    摘要:  采用地铁列车移动轮载、激振力函数法和数定分析法计算得到上海地铁列车荷载时程,考虑管片土体及管片间的接触特性和纵向螺栓的连接作用,建立道床管片土体系统的三维动力有限元模型,分析比较了3种计算方法所得隧道结构动力响应的差异.研究表明:3种方法所得道床和土体单元动应力以及道床点位移时程曲线基本一致;基于实测数据的数定分析法适用于地铁列车荷载引起的环境振动评价,移动轮载和激振力函数法均会导致加速度频谱分布产生误差.

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    基于模糊分析的松散体边坡稳定性评价
    张士伦1,张孟喜1,吉随旺2,陈强2,罗康军2
    2015,49 (07):  1035-1039. 
    摘要 ( 83 )  

    摘要:  针对山区高速公路松散体边坡因复杂的内部结构与外界环境等影响因素,难以用常规方法得到其稳定性评价结果,提出了基于模糊分析的松散体边坡评价模型.在此基础上,应用该模型对雅康高速公路J1段内工程实例进行了松散体边坡稳定性模糊层次综合评判,验证了模型的可靠性.结果表明,该方法不仅全面地考虑了松散体边坡影响因素,而且简便可行,结果可靠,为工程应用提供了一种新参考.

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    多线叠交盾构隧道近接施工模型试验
    张晓清1,张孟喜1,吴应明2,李磊1,王有成1
    2015,49 (07):  1040-1045. 
    摘要 ( 66 )  

    摘要:  多线叠交软土盾构隧道是随地铁建设不断发展而出现的一种复杂隧道空间布置形式.针对多线叠交盾构隧道垂直上、下穿2种典型穿越施工形式,借助室内模型试验,根据盾构隧道近接施工的技术特点和控制要求,采用排液法,重点分析了多线叠交盾构隧道在各穿越阶段下因地层损失和开挖卸荷引起的地表沉降以及既有隧道纵向变形规律.分析结果可为今后类似多线叠交盾构隧道工程的设计和施工提供理论指导.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    常用跨度铁路桥梁运行状态分布式监测与预警技术
    赵维刚1,王新敏1,杜彦良1,李云栋2
    2015,49 (07):  1046-1051. 
    摘要 ( 100 )  

    摘要:  针对铁路活载作用下冲击剧烈、环境恶劣、量大面广等特性,研究面向常用跨度铁路桥梁监测的分布式无线监测系统,开发了嵌入式双核数字信号处理器(DSP)智能采集处理终端,构建了以智能终端为基础的铁路桥梁运行状态实时监测系统,并基于单体梁跨监测数据统计分析和既有规范形成参量的多级束界,实现实时分级预警预报,在大秦线桥梁实时监测中应用效果良好.

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    轨道交通列控系统共因失效分析
    方云根,曾小清,王刚
    2015,49 (07):  1052-1057. 
    摘要 ( 98 )  

    摘要:  针对目前列控系统设计和开发过程中共因失效不易识别和评估问题,在分析列控系统失效特征基础上,通过建模和计算证明共因失效对于系统安全具有重要影响.采用系统安全理论,分析列控系统的共因失效影响因素,讨论共因失效的识别和筛选过程;基于列控系统3取2安全架构,计算包含共因失效的系统失效概率,指出由于缺乏历史统计数据造成共因失效定量计算的困难,最后提出控制列控系统共因失效的一般控制措施和方法.
    关键词:  共因失效;  列控系统;  失效分析; 系统安全
    中图分类号:  U 463.1文献标志码:  A

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    数理科学和化学
    惯性熵理论在横观各向同性圆柱壳中的应用
    王蔚,赵社戌
    2015,49 (07):  1058-1061. 
    摘要 ( 78 )  

    摘要:  在横观各项同性圆柱壳热弹耦合的自由振动问题中应用惯性熵理论,引入3个位移函数将自由振动问题的方程简化为4个二阶常微分方程,用含复宗量的修正贝塞尔函数解得到位移、温度和应力的表达式.结合圆柱壳内外表面自由的边界条件,得到圆柱壳自由振动频率方程.选用锌作为介质,通过数值计算圆柱壳无量纲最低阶频率发现:中径与长度之比较大的圆柱壳中,其厚度的变化对自由振动最低阶频率的影响较大;轴向半波数较大的模态下,圆柱壳厚度对最低阶频率的影响相对较大;圆柱壳壁越薄,周向波数的影响越大;最低阶频率会随着周向波数的增大先减小而后增大;周向波数的增大会将圆柱壳厚度对频率的影响放大.研究表明,惯性熵理论可更方便用来解决热弹耦合动力问题.

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    含双理想流体夹杂的双重孔隙介质中弹性波的散射
    董东霞,苏军,赵社戌
    2015,49 (07):  1062-1066. 
    摘要 ( 125 )  

    摘要:  运用Helmholtz分解的方法,对双重孔隙介质波动方程中的固体骨架、基质孔隙和裂缝孔隙的位移耦合作用项进行解耦.进而利用波函数展开法、球坐标转换和叠加原理,将双夹杂散射问题的解析解在同一个坐标系下进行表达.通过实例计算及分析,得到不同参数下波幅随频率的变化规律.计算结果表明:不同夹杂间距和夹杂半径对P1~P3波和S波波幅有着明显的影响,其中P1~P3波和S波的一阶振幅随着夹杂间距的增大而减小,且随着频率的增大该影响更为显著;P1~P3波和S波的一阶振幅随着夹杂半径的增大而增大,夹杂半径对P1波和P3波的影响较为显著,而对P2波、S波的影响相对较弱.

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    交通运输
    复合地层泥水盾构开挖面失稳破坏宏微观机理
    胡欣雨,刘安洋
    2015,49 (07):  1067-1074. 
    摘要 ( 90 )  

    摘要:  针对复合地层泥水盾构开挖面稳定性问题,采用试验研究和数值仿真分析相结合的方法,并结合宏观及微观研究手段,对泥水盾构施工过程中周围土体力学特性及地层变位,进行了定量分析,揭示了该地层条件开挖面的失稳破坏模式.在此基础上建立了完善的开挖面稳定性三维解析方法,主要得到以下结论:对于常见上软下硬复合地层情况,低应力水平条件下泥浆的渗入能在一定程度上提高土体的强度,减缓侧向变形的发展,因此,有效泥浆支护压力宜控制在较小的区间取值,且不宜过大,并应充分利用盾构本体正面挡板来保持地层的稳定;上软下硬复合地层中开挖面失稳破坏模式与砂性土地层的失稳破坏模式相似,即表现为开挖面前方为楔形体,破坏区域顶部为烟囱状,最大沉降量发生在开挖面前方顶部附近.

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