基于随机有限元的邻近铁路地铁站基坑施工变形分析

临近铁路轨道的地铁明挖车站施工往往会对铁路的路基造成影响,干扰铁路的正常运营。由于岩土材料的空间变异性,地层扰动造成的地表变形也应视为随机量。相比传统有限元,随机有限元更适合对这类问题进行分析。以南昌市轨道交通3号线上沙沟站基坑施工为背景,首先对工程涉及的地层变形参数进行了统计分析,并通过有限元反演分析获得了弹性模量参数的分布概率模型。将概率模型应用至Monte-Carlo随机有限元,分析了基坑施工对邻近铁路轨道的变形影响,得到了铁路路基沉降的分布模型以及失效概率,为今后类似工程的变形预测以及相互作用分析提供参考。     

多年冻土区铁路路基沉降变形研究与思考

根据青藏铁路路堤、路堑过渡带冻土路基分层沉降变形现场监测资料,笔者分析了路基变形的来源及机理。研究结果表明,路堑段,路基沉降变形主要来源于路基换填土层的固结变形;零填段,路基沉降变形主要来源于路基基底以下至原冻土上限之间活动层的压密变形;路堤段,路基沉降变形主要来源于高温-高含冰量冻土在较高附加应力作用下产生的压缩及蠕变变形,该变形在目前尚无明显衰减趋势,且相同时期各层沉降量明显比路堑段及零填段大,必须引起注意;最后从国内外研究现状讨论了系统开展高温-高含冰量冻土区路基变形研究的必要性和紧迫性。     

高铁有砟轨道路基面动变形分析方法及可靠度研究

路基面动变形是高铁路基设计的控制标准之一,其影响因素具有一定的不确定性,因此对其进行可靠度研究显得至关重要。利用布氏解公式,得到了列车荷载作用下路基面动变形的确定性计算模型。在确定性计算模型的基础上,引入列车动轴重、基床表层及基床底层弹性模量的变异性,得到了路基面动变形的概率分布。根据《铁路路基极限状态设计暂行规范(试行)》规定的路基面动变形不超过1mm的要求,建立了列车荷载作用下路基面动变形的极限状态方程;通过可靠度指标对参数的敏感性分析,分析了列车动轴重、基床表层及基床底层弹性模量的均值、变异系数等控制因素的影响作用,并以根据目标可靠度指标所确定的变异程度控制范围作为路基设计的控制标准。结果表明,列车荷载作用下路基面动变形服从对数正态分布,且同时受到基床底层弹性模量、动轴重的均值和变异性的显著影响。确定性分析与可靠度分析相结合能够更有利于高铁路基的安全设计。     

青藏高原多年冻土区铁路路堤变形特征研究

路堤的稳定是公路、铁路等行车安全的保证。路堤变形通过路基—轨道—车辆大系统的相互作用而影响行车安全。冻胀、融沉是多年冻土地区路堤变形的重要形式。多年冻土区的路基变形问题是至今仍未彻底解决的一大难题。青藏铁路穿越 5 5 0km多年冻土区 ,为研究多年冻土区路堤变形特征 ,笔者对青藏铁路某试验段进行变形监测并对监测数据进行分析。结果表明铁路路堤的修建改变了多年冻土原来的水热平衡 ,天然冻土上限的变化导致路堤产生变形。同时 ,变形特征还受路堤边坡的坡向、降水量和地基土类型等因素的制约。在此基础上 ,提出几点减少多年冻土区铁路路堤变形的一些看法和建议。     

基于GIS的铁路路基病害信息管理系统研究与开发

铁路路基病害直接影响铁路行车安全 ,因此 ,对路基病害的管理是铁路工务部门的重要工作内容。笔者在分析兰州铁路局工务处路基病害管理工作的基础上 ,提出了以地理信息系统为平台的铁路路基病害信息管理系统的设计思想和总体框架 ;建立了路局路基病害数据库 ;实现了路基病害信息的动态管理及信息管理的电子化、可视化。系统的建立提高了铁路路基病害的管理水平 ,为铁路运输生产和列车安全运行提供了保障     

土压平衡矩形顶管施工引起的地表沉降规律研究

为了分析与掌握矩形顶管施工引起的地表沉降变形规律，提出基于MIDAS-GTS有限元软件的分析方法，首先，通过工程实例验证MIDAS-GTS有限元软件在分析顶管施工引起地表沉降变形的有效性；其次，通过影响因素的敏感性分析确定不同影响因素作用下的地表沉降变形特性，这些影响因素主要包括开挖面支护压力、侧摩阻力、地层结构特性等；最后，通过地表沉降变形特性分析得出矩形顶管的适用范围。研究结果表明:基于MIDAS-GTS有限元软件的地表沉降规律分析方法和结果，可为矩形顶管施工过程提供相关参考和借鉴。     

采动区建筑物移动变形规律实测研究

为了研究开采影响下的建筑物移动变形规律、指导矿井安全生产,兴隆庄煤矿专门在4326综放工作面上方设立建筑物移动观测站。通过对观测资料的分析研究,获得该区条件下建筑物的移动变形规律,给出建筑物移动变形与地表移动变形之间的单因素系列关系式,并总结了不同长高比条件下建筑物变形与地表变形之间的综合关系式,获得的一些有益成果为矿区建筑物下安全采煤及采动区建筑物保护设计提供了科学依据。     

基于支持向量机的铁路周边地表沉降变形量预测

为了保护既有运营线路安全,准确预测既有铁路周边地表沉降变形量,针对JCD01和JCD02监测点分别采用网格搜索法和粒子群算法进行参数寻优,建立了基于支持向量机的变形量预测模型。结果表明:对于监测点JCD01,以粒子群算法进行寻优建立SVM变形量预测模型所得均方误差最低,值为0.046 896;对于监测点JCD02,以网格搜索法进行寻优建立SVM变形量预测模型所得均方误差最低,值为0.117 65。利用该模型可以对铁路周边地表沉降变形量进行准确预测,降低事故危害。     

Settle3D软件在半填半挖黄土路基变形分析中的应用*

为揭示半填半挖黄土路基的变形规律及其影响因素，为高填方黄土路基稳定性的评估提供科学依据。以国道G310典型半填半挖黄土路基为例，运用Settle3D软件对不同工况条件下的黄土路基进行精确建模与系统分析。结果表明:自然条件下路基左右侧沉降量差别不大，而降雨条件下原状黄土侧的沉降大于压实黄土侧的沉降，土层交界处沉降差异显著；降雨条件下中心点的沉降曲线在原填土交界处发生转折，表明压实效果显著；各施工阶段间沉降量差值呈非线性减小趋势，但降雨条件下的稳定时间更长。因此施工中控制路基压实度和采取合理的路基防水排水措施非常重要。     

厚煤层高强度开采对地表响应的特征与机理

厚煤层高强度开采造成的地表破坏和对环境的影响比传统法开采更严重。以厚煤层高强度开采区域为研究对象,采用现场监测、理论分析等方法对地表裂缝、移动变形角值参数、持续时间及概率积分法参数等进行研究,分析了开采对地表响应的机理。结果表明,厚煤层高强度开采条件下,地表非连续变形特征明显,地表裂缝以拉伸、剪切裂缝为主,工作面上方部分裂缝与工作面贯通引发溃沙、突水及漏风问题影响安全生产。在地表移动变形参数方面,裂缝角、下沉系数及水平移动系数偏大。     

采动影响下公路路基路面观测站布设方法研究

随着我国交通事业的快速发展以及煤炭资源消耗量的日益增加,矿区高等级公路网络越来越密集,高等级公路下采煤已成为必然趋势。而近年来由于路下采煤对公路造成破坏的案例频频出现,这不仅给国家造成严重的经济损失,而且也对人民的生命财产安全构成威胁。针对我国公路下压煤量较大,矿区公路破坏现象严重,采动影响下公路路基路面观测站布设方法研究甚少的现状,根据高等级公路路基路面自身的特点,分析了地下开采对矿区公路路基路面造成的破坏形式,并根据预计结果,提出了开采影响下高等级公路路基路面观测站的布设方法,并以某矿区一高等级公路为例,通过FLAC3D数值模拟,提取路基路面上原设计观测点的移动变形值,并将其与实测值进行对比。结果表明:二者的最大下沉值仅相差200mm,在误差允许范围内。这为说明和验证上述提出方法的正确性和合理性提供了依据。此外,为了预防和减少事故的发生、保护劳动者人身财产安全,提出了采动影响下公路路基路面的保护措施。     

南方崩岗区铁路工程弃渣场水土保持防治措施研究

在借鉴南方崩岗区水土保持综合治理经验的基础上,基于现场调查和资料分析,以龙岩至武平铁路为例,研究南方红壤区铁路工程在崩岗侵蚀背景下的弃渣场水土保持防治措施,旨在为同地区铁路工程弃渣场水土保持防治措施提供解决思路。     

煤层群开采条件下地面沉陷的评价

以重庆某煤矿矿区地质条件为背景，应用概率积分法，讨论了煤层群开采后造成的地面不均匀沉降，倾斜和曲率的变化，进而对煤层群开采造成的地面沉陷对建筑物和工程建设的影响进行了评价。     

软弱基底排土场变形破坏治理措施研究

针对软弱基底露天矿排土场普遍存在的变形破坏问题,结合胜利东二露天矿南排土场南帮边坡的工程实际,基于极限平衡理论,给出了通过探槽及滑坡变形反分析综合确定基底赋存条件及抗剪强度指标的方法;提出了对软弱基底排土场的变形治理措施;根据已有监测数据,对南帮边坡治理效果进行了评价。结果表明:在实施削坡减载措施后,各地表监测点的累计位移趋于平缓,边坡治理措施效果明显,解决了胜利东二露天矿迫切的安全问题,为同样具有软弱基底的其他露天矿排土场变形及破坏治理提供了指导。     

低山丘陵区铁路建设工程弃渣场水土保持措施设计

弃渣场作为铁路建设项目水土流失最为严重的部分,其防护应提到首要位置。针对低山丘陵区铁路建设涉及的凹地型、坡地型、沟道型弃渣场,从弃渣场选址原则、不同类型的弃渣场比较、防护措施设计进行分析和阐述,构建完整的水土流失防治体系,为同类型铁路建设项目弃渣场防护措施设计提供参考。     

蠕变-渗流耦合作用下水力冲孔周围煤体渗透率时空演化规律

为了研究水力冲孔周围煤体瓦斯运移规律,研究了水力冲孔周围煤体的应力、体积应变和孔径变化规律,建立了蠕变-渗流耦合作用下的水力冲孔周围煤体渗透率动态演化模型,揭示了水力冲孔周围煤体渗透率的时空演化规律,阐明了蠕变变形和基质收缩对渗透率的控制作用机理。研究结果表明:水力冲孔措施可以大幅度提高钻孔周围煤体的渗透率,在空间上煤体渗透率随距离呈负幂函数关系迅速降低（K=2×10-16 r -2.4）;在时间上煤体渗透率随抽采时间的延长而逐渐增大,但是增加梯度会逐渐降低;水力冲孔周围煤体渗透率的增加主要受到煤的蠕变变形控制,基质收缩效应虽然有利于渗透率的增加,但对渗透率的贡献远小于煤体的蠕变变形;钻孔由于蠕变变形会产生缩孔现象,很容易堵塞抽采通道,此时即使渗透率大幅度的提高,也很难保证抽采效果,因此迫切需要制定相应的防堵孔措施。