蔡义
- 作品数：11 被引量：117H指数：6
- 供职机构：北京交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金北京市自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程更多>>
- 城市软弱围岩隧道塌方特征及演化规律试验研究被引量：59
- 2014年
- 塌方是城市软弱围岩隧道施工过程中的主要安全风险之一,而明确塌方特征及其演化规律是防控隧道塌方的前提和基础。通过模型试验,针对均质软弱围岩深埋隧道和浅埋隧道2种情况分别研究其塌方特征和演化规律。结果表明,2种埋深条件下均表现出围岩破坏的渐进性和隧道塌方的突发性等典型特征,但也各有特点:(1)深埋隧道围岩破坏不会波及地表,塌方一般发生多次且每次均会形成短时稳定的塌落拱,并最终形成一个稳定的塌落拱,且所有塌落拱形状均表现出典型的二次抛物线特征;(2)浅埋隧道围岩破坏会波及地表并最终造成地表塌陷,围岩破坏过程中也会形成短时稳定的塌落拱,其形状也可以用二次抛物线进行拟合;(3)深埋隧道围岩破裂面自洞室两侧边墙处开始并逐渐向上方发展,而浅埋隧道的地表则先于洞周围岩发生破裂,因此,深埋隧道塌方防控的重点应放在洞内,而浅埋隧道塌方防控的重点则应洞内和地表并举。
- 张成平韩凯航张顶立李贺蔡义
- 关键词：隧道工程模型试验围岩破坏规律
- 浅埋含空洞地层圆形隧道开挖引起的位移复变函数弹性解被引量：13
- 2018年
- 针对浅埋隧道临近地层空洞施工问题,建立了解析模型。该模型中隧道满足变形边界条件,空洞满足0面力边界条件,采用Schwarz交替法原理和复变函数法对模型进行了理论求解,并通过编程实现了迭代计算,结合数值计算特点对求解精度进行了讨论。通过算例分析了在不同隧道变形边界条件下空洞位置、大小及净距对地表沉降的影响。结果表明,与无空洞工况相比,空洞对地表沉降产生较明显影响,空洞较大或净距较小时影响尤为显著,隧道变形边界不同或空洞位置不同时地表沉降变化规律的差异性较大,当空洞位于隧道两侧位置时均匀收缩和椭圆化变形边界下差异沉降关于空洞轴线呈对称分布,隧道和空洞正上方地表沉降均增大;竖向位移变形边界下差异沉降关于空洞轴线呈反对称分布,隧道一侧地表沉降增大,另一侧地表沉降减小。当空洞位于隧道斜上方位置时均匀收缩变形边界下差异沉降关于空洞轴线呈反对称分布,空洞轴线处地表沉降曲线斜率明显增大。当空洞位于隧道正上方位置时3种基本变形边界下隧道正上方地表沉降均减小。
- 杨公标张成平闵博蔡义
- 关键词：地表沉降复变函数弹性解
- 浅埋地铁隧道施工影响下含空洞地层的变形特征分析被引量：18
- 2019年
- 地层空洞的存在使得隧道结构周围的地层环境变得更为复杂,在地铁隧道施工的影响下极易引起地表沉降加剧甚至地表坍塌。针对V级围岩地铁隧道,采用三维模型试验和数值模拟研究了不同位置地层空洞对地表沉降的影响规律以及空洞的变形特征,同时通过修正后的Peck公式对试验结果进行拟合分析。研究结果表明:空洞的存在使得地层损失加剧,地表沉降槽深度和宽度均有所增大,沉降槽曲线整体向空洞一侧偏移,通过修正后的Peck公式能较好地拟合出沉降曲线形态;从地表整体沉降形状上看,空洞上方一定范围内地表沉降较大,地表会出现明显的沉降盆形态;综合考虑空洞对地表沉降槽宽度和深度以及地层损失率的影响,认为空洞位于隧道斜上方是最不利位置,在施工过程中对这一方位地层空洞应重点关注;不同方位空洞的变形模式不同,主要表现为立式椭球体和卧式椭球体等变形模式。
- 蔡义蔡义张成平杨公标
- 关键词：地层变形数值模拟模型试验
- 考虑重力影响的含空洞地层浅埋隧道围岩应力及位移解析解被引量：14
- 2020年
- 为了明确地层空洞对浅埋隧道施工引起的地层应力和位移的影响,建立了含空洞地层浅埋圆形隧道围岩应力和位移解析模型,该模型既能考虑隧道开挖边界上的重力释放过程,又能考虑隧道与空洞的相互作用。采用复变函数法和Schwarz交替法对模型进行了理论求解,并将该模型解析解与有限元数值解进行了对比分析,两者吻合较好。基于所建立的解析模型,分析了应力释放系数、空洞位置及尺寸对地层应力和变形的影响规律。结果表明:随着应力释放系数和空洞尺寸的增大以及空洞与隧道间距的减小,空洞影响效应逐渐增大;空洞位于隧道拱顶时影响最为显著,空洞位于隧道斜上方时影响次之;空洞导致圆心连线两侧0°~5°范围内的隧道洞周环向应力减小,两侧5°~45°范围内的环向应力增大;空洞导致靠其一侧的隧道收缩变形增大,其中圆心连线位置上的隧道收缩变形增长最为显著;而地表最大差异沉降位于空洞正上方处。研究成果对含空洞地层浅埋隧道施工引起的围岩变形和应力预测具有重要的理论意义和应用价值。
- 杨公标张成平蔡义蔡义
- 关键词：浅埋隧道SCHWARZ交替法复变函数法
- 一种多功能组合式隧道开挖相似模型试验装置
- 本发明公开了一种多功能组合式隧道开挖相似模型试验装置，所述试验装置包括：试验台、隧道开挖模拟装置和数据测试及采集装置。试验台可通过中隔板分为两部分；隧道开挖模拟装置根据试验研究目的不同可以选择安装隧道开挖面模拟装置或隧道...
- 张成平蔡义何珺
- 文献传递
- 一种多功能组合式隧道开挖相似模型试验装置
- 本实用新型公开了一种多功能组合式隧道开挖相似模型试验装置，所述试验装置包括：试验台、隧道开挖模拟装置和数据测试及采集装置。试验台可通过中隔板分为两部分；隧道开挖模拟装置根据试验研究目的不同可以选择安装隧道开挖面模拟装置或...
- 蔡义张成平何珺
- 文献传递
- 浅埋隧道邻近上覆地层空洞施工引起的地层变形和破坏分析
- 地层空洞的存在严重降低了围岩的整体性，在浅埋地铁隧道的施工扰动下，极易发生失稳破坏，诱发地面塌陷事故。针对城市浅埋地铁隧道上方存在空洞地层的问题，通过三维数值模拟和模型试验对空洞大小及空洞与隧道间净距对地层变形的影响进行...
- 蔡义张成平闵博
- 关键词：围岩变形数值模拟模型试验
- 一种多功能组合式隧道开挖相似模型试验装置
- 本发明公开了一种多功能组合式隧道开挖相似模型试验装置，所述试验装置包括：试验台、隧道开挖模拟装置和数据测试及采集装置。试验台可通过中隔板分为两部分；隧道开挖模拟装置根据试验研究目的不同可以选择安装隧道开挖面模拟装置或隧道...
- 张成平蔡义何珺
- 管线渗漏水范围对浅埋隧道围岩变形和破坏的影响被引量：19
- 2015年
- 管线渗漏水是城市浅埋隧道施工安全事故的重要诱因,明确管线渗漏水对浅埋隧道围岩变形和破坏的影响规律是安全事故防控的基础。针对VI级围岩浅埋地铁隧道,采用平面应变模型试验研究管线渗漏水范围对围岩变形和破坏的影响规律。试验结果表明:(1)管线渗漏水作用下,隧道尚未开挖就产生明显的地表沉降,随着渗漏水范围的增加,地表沉降值和沉降范围也随之增大,但当管线渗漏水范围到达拱顶后,其继续增大对地表沉降的影响程度明显减弱。(2)管线渗漏水作用下,隧道开挖前地表即产生明显的竖向裂缝,随着地表沉降的增加,裂缝的深度和宽度均同步增加;隧道开挖后,地表竖向裂缝的深度和宽度随地表沉降的变化速率较隧道开挖前有所减小。(3)管线渗漏水范围越大,隧道开挖后造成地层破坏的程度越剧烈;小范围管线渗漏水情况下,管线渗漏水范围对围岩破裂面形状的影响不大;中等范围和大范围管线渗漏水情况下,管线渗漏水范围的包络线和围岩破裂面高度吻合,且破裂面相对于无渗漏水影响的情况更为陡峭。
- 张成平岳跃敬蔡义
- 关键词：浅埋隧道地表沉降围岩破坏
- 邻近上覆空洞浅埋隧道施工引起的地层变形和破坏特征被引量：7
- 2019年
- 地层空洞的存在会严重降低围岩的整体性,在浅埋地铁隧道的施工扰动下,极易发生失稳破坏,诱发地面塌陷事故。针对城市浅埋地铁隧道上方存在空洞地层的问题,通过三维数值模拟和模型试验对空洞大小及空洞与隧道间净距对地层变形的影响进行了研究。数值模拟研究结果表明:地层空洞导致地表沉降呈现出不同程度的增大,并且空洞越大、净距越小对地层变形影响越显著;对于较大直径的空洞,空洞与隧道间存在一临界净距,当净距小于临界值时,地表沉降随着净距增大而减小,当净距大于临界值时,地表沉降随着净距增大而增大,并且空洞越大临界净距越小;对于小直径空洞,随着净距增大,地表沉降只呈现出逐渐减小的规律;空洞与隧道周围塑性区扩展贯通导致地层发生整体失稳,以及空洞周围塑性区发展至地表导致局部塌方是隧道上方含空洞地层两种典型破坏模式。模型试验得到的净距对地表沉降的影响规律与数值模拟结果基本一致,说明模型试验结果的合理性。研究成果可为含空洞地层中隧道施工地层变形控制研究提供参考和借鉴。
- 蔡义蔡义张成平
- 关键词：围岩变形数值模拟模型试验
