• 基坑上跨已运营地铁隧道的设计及实测分析

  基于某箱型隧道上跨已运营地铁隧道基坑工程，对该工程支护结构及基坑开挖方式进行设计。有限元分析及 实测结果表明，采用人工抽条放坡开挖+板锚支护可以有效地控制基底土体的回弹和既有地铁隧道的变形。该工法充分 利用基坑开挖的时空效应，人工抽条放坡开挖主要用于控制在基坑开挖过程中引起的土体的回弹及地铁隧道的上浮； 而板锚支护的设置，则可有效地约束基坑开挖后由于土体卸载引起的地铁隧道变形。该工程采用数值分析进行施工前 预测与自动化监测指导施工相结合方法也是工程成功实施的关键，其成功经验可为类似的工程提供一定的参考。

  2024-12-12 iGeo

• 三维空间中非连续面对水力压裂影响的试验研究

  油气储层常发育断层、天然裂缝、节理等非连续面，其产状、地应力状态对水力裂缝扩展路径会产生重要影 响。尤其是在致密油气藏、页岩油气藏等储层中，其天然裂缝影响着水力压裂后的裂缝网络。利用真三轴水力压裂试 验设备，模拟了水力裂缝在具有不同产状非连续面的人造岩体中的扩展行为，并分析了泵压曲线的特征。试验结果表 明：水平主应力差存在临界值（5～7 MPa），小于该临界值，水力裂缝不可能穿透非连续面；非连续面走向角和地应 力差异系数越大，水力裂缝越容易穿透非连续面；非连续面倾角跟水力裂缝的扩展行为没有明显的关系；穿透试验中 的泵压曲线跟没穿透试验中的泵压曲线差别明显；压裂曲线峰值泵压均随水力裂缝中点到储层中非连续面的最短距离 （简记为 DNF）增大而递减。与非连续面的倾角相比，走向角是影响水力裂缝穿透行为的关键因素；准确预测油藏中 水力裂缝扩展路径，有必要准确获取非连续面产状和三向地应力场；根据泵压曲线的特征，可判断水力裂缝是否穿透 非连续面和定性的判断 DNF，为油田现场评价水力压裂效果提供参考。

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• 节理的剪切强度准则和剪切分量：剪切强度准则

  节理的峰值剪切强度受表面三维形貌和材料力学属性的影响，已有的文献着重阐述形貌参数的重要性。总结 分析了材料的抗拉强度对节理剪切力学性质的影响。采用最大可能接触面积比、最大视倾角、视倾角分布参数描述节 理沿剪切方向的三维形貌特征，用双曲线函数描述不同法向应力下的剪胀角，提出新的剪切强度准则，计算值与试验 值保持了较好的一致性。采用其中 28 组岩石节理的直剪试验数据对新准则与 JRC-JCS 准则进行了比较，结果表明 JRC-JCS 准则的计算值与试验值相比差异更大。新准则采用的形貌参通过由形貌测试确定，避免了主观因素对形貌参 数取值的影响，可用用于估算岩石节理的峰值剪切强度。

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• 基于组合模型法的贯通节理岩体动态损伤本构模型

  针对贯通节理岩体动态变形特点并结合已有岩石动态本构模型的相关研究成果，将贯通节理岩体变形过程中 的动态应力视为贯通节理岩体静态应力分量与相应动态应力分量的叠加。其中贯通节理岩体静态应力分量采用考虑岩 石细观损伤的非线性元件、节理面闭合及剪切变形元件等 3 个基本元件的串联来模拟，动态应力分量采用黏性元件来 模拟，从而建立了贯通节理岩体动态单轴压缩损伤本构模型。其次，根据贯通节理岩体在单轴压缩荷载下往往会沿节 理面发生剪切破坏的特点，在前述已建立的损伤本构模型中引人节理剪切破坏准则对该模型进行修正，从而更好地考 虑了节理剪切强度对该模型的影响，最终建立了考虑节理剪切强度的贯通节理岩体单轴压缩损伤本构模型。最后利用 该模型对贯通节理岩体在压缩荷载作用下的力学特性进行了分析计算，重点讨论了节理倾角对岩体单轴动态压缩峰值 强度的影响规律。研究结果表明随着节理倾角的变化，节理岩体将发生岩块张拉或剪切破坏、沿节理面的剪切破坏及 上述两种破坏模式的复合破坏，相应地节理岩体的单轴压缩动态峰值强度也随之有较大变化。

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• 不同地层波速模型对沉积谷地地震响应规律的影响：FEM–IBIEM 模拟研究

  准确的地层波速模型是场地反应分析的关键，而实际地层波速测定存在很大的不确定性。计算中通常采用简 化的均质和分层模型，或者根据钻孔数据将波速沿深度进行线性、二次或指数拟合。这些不同波速模型对沉积谷地地 震响应的影响规律究竟如何目前尚未得以厘清。为此尝试采用有限元—间接边界积分方程耦合方法，通过频时域定量 计算，从波动学角度揭示不同波速模型沉积谷地地震响应的差别及其本质所在。数值计算结果表明：低频波入射时 (  0.3 )，常用的几种波速模型对地表位移反应影响不大。但随着频率增大，不同波速模型对计算结果的影响不能忽 略。着重考察了线性模型和均质模型之间的反应差别：发现线性模型情况下高频共振和盆地边缘效应更为显著，由此 导致地震能量主要积聚在近地表土层，并使得沉积内部地表位移幅值显著放大，地震动持时明显增长。另外，沉积谷 地形状和入射角度对地震波聚焦特征也具有重要影响，不同波型入射下聚焦区域有很大差别。实际沉积谷地地震动场 精确模拟需获取较为精细的地层波速结构和边界几何特征。

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• 层面参数对顺层岩质边坡地震动力破坏过程影响研究

  建立 3 组含有非完全贯通层面和正交次级节理的顺层岩质边坡数值模型，运用 FLAC/PFC2D 耦合计算方法进 行了地震动力破坏过程模拟试验。试验结果证明：非贯通层面部分在水平地震动力作用下，同时存在张拉和剪切两种 破坏模式。非贯通层面部分的强度和层面贯通率对顺层边坡地震动力稳定性的影响十分明显，控制着边坡产生破坏的 临界地震动力输入幅值以及产生破坏后边坡的破坏范围大小。贯通层面部分的抗剪强度（即贯通层面的摩擦角）对边 坡地震动力稳定性和破坏范围的影响很小，只有在顺层边坡内部所有岩层层面均完全贯通的前提下才能转变为边坡稳 定性主控因素。

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• 近邻地铁隧道深基坑的流变效应研究

  利用室内三轴蠕变试验结果，分析和研究了上海软黏土不同应力下的变形时间效应。试验表明，在弹性范围 内软土可以用五元件黏弹性模型进行模拟。将建立的黏弹性元件模型应用到近邻地铁的深基坑开挖，分析了基坑支护 结构倾斜、墙间留土与不留土流变速率的影响以及隧道不均匀沉降的规律，并与实测数据进行了对比。结论表明五元 件黏弹性模型可以模拟软土深基坑的开挖流变效应。

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• 钙质岛礁沉降变形过程分析

  随着海上丝绸之路战略的推进，中国在多个钙质岛礁上开展了工程建设。沉降变形是岛礁建设所面临的主要问 题之一。由于钙质砂工程性质的特殊性，钙质岛礁的沉降变形过程和机理具有一定的独特性。然而，由于岛礁位置通常远 离内陆，使用常规监测方法不易于开展岛礁沉降研究，有关钙质岛礁沉降变形的研究仍较少。本研究选取我国典型钙质岛 礁，利用永久散射体干涉测量技术（ＰｅｒｍａｎｅｎｔＳｃａｔｔｅｒｅｒＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ，ＰＳＩ），准确反演了其沉降变形过程，并 进 行 数 值 模 拟分析。初步结果表明：钙质岛礁的沉降变形存在明显的时空分异特征，总 体 上，岛礁边缘沉降速率略大于其内部沉降速 率，工程扰动区大于非扰动区；与其他吹填材料的区域相比，钙质岛礁沉降速率偏小，总体上稳定。但是沉降过程在时间上 表现出明显的非线性波动特征，受工程建设和海洋水动力影响明显。考虑到钙质砂特殊的结构特征和复杂的颗粒破碎机 理，钙质岛礁未来的沉降变形仍然存在一定的不确定性，需要进一步的过程监测和机理分析，以期为我国岛礁的安全建设 提供科学支撑。

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