巖土與地下工程的案例
為“城市動脈”建設加上“安全鎖” 山東科技大學巖土與地下工程災害防控創新團隊助力青島地鐵建設
▲團隊成員用科研成果助力青島地鐵6號線建設▲
（左三楊旭旭，左四秦哲，左五王剛，左六李為騰，左七馮強，左八王洪波）
“長期深入青島地鐵6號線工程現場，開展科學研究與技術服務，為6號線暗挖車站支護設計優化做出了積極貢獻……”近日，山東科技大學收到一封來自青島地鐵集團有限公司的表揚信，信中對山東科技大學土木工程與建筑學院“巖土與地下工程災害防控創新團隊”李為騰、秦哲、王洪波、楊旭旭、馮強等師生20余人在青島地鐵6號線的工作提出了贊揚。
10個月的時間里，巖土與地下工程災害防控創新團隊的成員們將預緊力錨桿主動支護方法創新應用到青島地鐵6號線的建設中，使地鐵隧道支護設計更科學、施工更安全，為“城市動脈”建設加上了“安全鎖”。
團隊研究生李永順、王柯在現場認真工作
▲為每一條監測曲線負責▲
干好“家門口”的“大工程”
晨曦初現，幾位渾身泥垢的年輕人拖著疲憊的身子爬出了40米深的豎井，手中緊握的儀器和記錄本里保存著他們為之奮戰一夜的監測數據?！斑@些數據很快就能變成各種曲線，直觀呈現工程安全性，有了這個心里才會更踏實，雖然辛苦但絕對值得?！?em>巖土與地下工程災害防控創新團隊研究生王彤彤說道。
地鐵的安全建設需要大量的現場監測、試驗和計算工作，這也是巖土與地下工程災害防控創新團隊成員們最基本的工作。在這群年輕人眼中，這樣的場景已是“稀松平?！?。
10個多月，20余名師生，272個監測傳感器，60余次科研進展匯報……在巖土與地下工程災害防控創新團隊青島地鐵6號線項目負責人李為騰副院長的電腦里，數百個文件中存儲著團隊成員們10個多月的心血。
展開 城市地下建設工程環境巖土及地質問題分析
1、前言
城市地下建設工程的環境地質效應隨著城市地下空間的建設開發，必然會引起社會的廣泛關注，同時也會影響城市的開發建設，因此，研究地下工程的環境地質效應及其防治技術，有助于進一步開發地下空間資源，大力推進現代化的城市建設。
2、環境地質效應的表現形式分析
地下工程主要有隧道工程、沉井工程、基坑工程等，施工工法主要有盾構法、沉井法、頂管法、沉管法、地下連續墻法、礦山法、新奧法等，地下工程在施工中或施工后都會對地質環境產生影響。
2．1 基坑開挖引起的變形與失穩
地下工程建設中，高層建筑的地下室、地下商場和車庫、地下蓄水庫、地下電站和水泵房等，常常要進行深大基坑開挖，開挖深度常常達到12～18m或以上。在開挖基坑過程中，改變了原土體的應力場，必然會導致周圍地層的移動，引起周圍支擋結構的變形破壞、基坑周圍地表沉降、基坑夫穩和基底隆起等問題。
2．2 地下水環境變異
地下工程建設不可避免的會對地下水環境造成一定的影響，一般來說，地鐵、水底交通隧道等大跨度的地下工程對地下水環境的影響形式有兩個方面，一是隧道施工期間產生的影響，一是隧道建成后潛在的影響。
地下工程施工中，為保證開挖面的穩定，往往需要人工降水，如在地下水較淺的地區進行深基坑開挖，用盾構法在飽和土體中進行隧道施工，都需要進行大面積的人工降水，將導致地下水漏斗式下沉，使地下水的動力場和化學場發生變化，引起地下水中某些物理化學組分和微生物含量的變化，可能導致地下水的污染逐步加劇。
2．3 洞室圍巖失穩
地下工程洞室開挖后，地下形成了自由空間，原來處于積壓狀態的圍巖，由于解除束縛，而向洞室空間松脹變形。當圍巖應力超過了巖土體強度時，便失穩破壞，有的顯著而突然，有的變形和破壞不易劃分。洞室圍巖的變形與破壞，是發展的連續過程。
展開 地下空間分層開發中的環境巖土工程問題
地下空間的分層開發原則是實現地下空間資源可持續開發利用的具體體現，包含兩方面的含義：一是將地下空間開發利用的功能置于不同的豎向開發層次；二是按照可持續發展原則，根據城市不同發展時期對地下空間開發利用的不同需求進行綜合規劃，將開發的重點控制在地下不同的豎向層次，從而使得在城市發展的各個不同階段、不同建設時期中，各類原有設施與新建設施都能做到協調統一。
1、淺層空間
淺層空間是指由地表至地下埋深10m深度開發的空間，其特征在于此層與外界溫度絕緣，能保持季節的穩定性。其主要用于商業及民用地下室和文娛活動場所，是最接近地表建筑的地下開發空間，其開發利用率普遍較高。淺層空間開發主要遇到的環境巖土工程問題主要有軟土和地下水對工程的影響，以及基坑工程對周邊環境的影響。根據廣州火車站及周邊鉆探資料，第四系覆蓋層厚度一般不大，為3.2014.60m；軟土層厚一般為0.50～4.O0m.廣州地區的軟土通常具有高含水率、低滲透性、高壓縮性、低強度、觸變性和不均勻性等特點f81.在軟土層中施工常會發生地面的不均勻沉降、管道的上舉、橫移、開裂、脫口、基底的隆起和坑頂坑壁的失穩，建筑物發生樁基斜歪、漂移和傾斜等現象。
地下水對地下空間開發利用的影響主要表現為：在地下工程施工（基坑開挖）過程中，因局部改變地下水流場，可能產生滲流、潛蝕、突涌和管涌，影響地下工程基底、圍護結構和周邊環境，突發危險性的安全事故。地下水對地下結構產生巨大的浮托作用，如防水措施或抗浮措施不力，可能引發結構破壞，影響其安全運營。局部三角洲相沉積砂土中賦存富含S042-的微咸水，對鋼混凝土結構具有弱腐蝕性，構成持久的安全隱患。
基坑工程對地下空間開發的影響主要表現在基坑變形和基坑施工擾動對環境的影響?；幼冃伟ɑ舆吰伦冃?、基坑基底隆起變形和基坑支擋變形。
展開 巖土工程：地質勘察中解決地下水問題的措施有哪些
為了更準確的測出地下水位，準確找出透水層，可采用分段鉆進法進行測量。具體方法如下：
1）設計好每天鉆進的工作量，循序漸進。
2）每天鉆進工作結束后，可將孔中水抽干。第二天開鉆前再測量水位，以明確該地段含水的穩定性。
3）如果上部地層都不含水，可以一直這樣進行下去，直到發現含水層。如果上部已有含水層，可將水抽干，把測量段暫時密封起來，第二天再測量，以查明該地段的水壓大小，含水性與水位的穩定性。
一般情況下，巖體完整段一般不含水。節理、裂隙密集段可能無水，也可能有水。通過以上的周密測量，可以把地層分為不含水段與含水段，再結合地球物理勘探儀，準確確定出地層的含水帶，從而根據含水帶的分布特點，結合裂隙滲透的原理，來準確判斷地下水對巖體穩定性的影響。
展開 
2020中國隧道與地下工程大會（CTUC）暨中國土木工程學會隧道及地下工程分會第二十一屆年會
由中國土木工程學會隧道及地下工程分會和深圳大學主辦的“2020中國隧道與地下工程大會暨中國土木工程學會隧道及地下工程分會第二十一屆年會”定于2020年11月27日-29日在深圳召開，本屆大會主題：“現代隧道和地下工程的挑戰和機遇：綠色、智能、安全、高效”。誠邀全國各地隧道建設、市政、公路、鐵路等部門相關人員；各設計研究院、測繪院、勘察設計、建筑咨詢、建設施工、市政工程、金融機構、安全質量監督等單位相關人員；地下工程、綜合管廊、地下交通、地鐵等單位相關人員；運維與安防、現代裝備、數字建造與智能化等相關單位人員；高等院校、科研、檢測機構和有關協會、學會各物資材料、設備制造安裝等公司相關人員出席本次大會。
一、大會主題：
“現代隧道和地下工程的挑戰和機遇：綠色、智能、安全、高效”
主要議題：
1、城市地下空間的政策、法規、信息管理；
2、韌性地下空間開發新理論、新技術、新工藝；
3、城市軌道交通與地下道路建運維；
4、地下綜合管廊建養；
5、鐵路隧道建管養新理念、新技術；
6、公路隧道建管養新理念、新技術；
7、水利與能源隧道建管養新理念、新技術；
8、隧道設備研發、再制造技術；
9、川藏鐵路建設新技術、新理念；
10、新材料、新型結構及數字（智能）建造；
11、重大、特殊工程案例實踐與研究。
展開 關于召開“2020中國隧道與地下工程大會（CTUC）暨中國土木工程學會隧道及地下工程分會第二十一屆年
由中國土木工程學會隧道及地下工程分會和深圳大學主辦的“2020中國隧道與地下工程大會暨中國土木工程學會隧道及地下工程分會第二十一屆年會”定于2020年11月27日-29日在深圳召開，本屆大會主題：“現代隧道和地下工程的挑戰和機遇：綠色、智能、安全、高效”。誠邀全國各地隧道建設、市政、公路、鐵路等部門相關人員；各設計研究院、測繪院、勘察設計、建筑咨詢、建設施工、市政工程、金融機構、安全質量監督等單位相關人員；地下工程、綜合管廊、地下交通、地鐵等單位相關人員；運維與安防、現代裝備、數字建造與智能化等相關單位人員；高等院校、科研、檢測機構和有關協會、學會各物資材料、設備制造安裝等公司相關人員出席本次大會。
一、大會主題：
“現代隧道和地下工程的挑戰和機遇：綠色、智能、安全、高效”
主要議題：
1、城市地下空間的政策、法規、信息管理；
2、韌性地下空間開發新理論、新技術、新工藝；
3、城市軌道交通與地下道路建運維；
4、地下綜合管廊建養；
5、鐵路隧道建管養新理念、新技術；
6、公路隧道建管養新理念、新技術；
7、水利與能源隧道建管養新理念、新技術；
8、隧道設備研發、再制造技術；
9、川藏鐵路建設新技術、新理念；
10、新材料、新型結構及數字（智能）建造；
11、重大、特殊工程案例實踐與研究。
展開 巖土工程設計與施工---巖土工程勘察步驟和風險管理(C2)
1 引言
如前所述，由于巖土工程勘察(Site Investigation)有獨立的課程，因此這個模塊側重從技術,經濟和安全的角度來討論巖土工程勘察。在本節課中，首先討論了巖土工程勘察的目的，接著交互地討論了土的物理力學參數，鉆孔布置的宏觀考慮因素以及巖土工程勘察的整體步驟，簡要討論了凍土層在基礎設計時的考慮，最后通過一些案例強調了巖土工程勘察工作的風險管理及其對經濟和安全的影響。
2 巖土工程勘察目的
巖土工程勘察是任何土木工程或建筑項目的一個重要組成部分，結構工程師要設計一個經濟、安全、耐用、維護成本低的結構，必須事先對巖土性質有充分的了解，因此巖土工程師或工程地質學家需要為結構工程師提供詳盡的巖土工程勘察報告?？偟膩碚f，巖土工程勘察的目的是通過野外試驗和實驗室試驗來獲取巖土體的物理力學性質和地下水的性質。具體地，巖土工程勘察的主要目的是盡可能準確地確定：(1) 地層的性質和順序；(2) 地下水位及腐蝕性；(3) 土和巖石的物理力學特性，如土的強度和壓縮性。
展開 Abaqus 在巖土工程的應用 附abaqus巖土工程實例詳解費康下載
ABAQUS軟件廣泛應用于巖土工程有其技術方面的必然性。概括起來，ABAQUS的優勢可以歸納為如下幾個方面：
（1）合理的材料本構模型是進行正確分析的關鍵因素，ABAQUS提供了眾多的巖土材料本構模型，能夠真實地反映土體性狀，如土體的剪脹性、屈服性等，適用于從黏土、砂土到巖石的各種巖土材料。ABAQUS擁有摩爾庫侖模型、Cam-Clay模型、Druker-Prager模型等模型，其中Cam-Clay模型是目前很多有限元軟件沒有提供的。另外，ABAQUS提供了開放、靈活的二次開發平臺，通過自定義子程序用戶可以建立特定的模型、實現特定的功能。
（2）土體是典型的三相體，其有效應力對土體的強度及變形影響較大。ABAQUS中的孔壓單元，可進行土體的固結、滲透分析，以滿足這一需求。ABAQUS中的Soil分析步，不僅提供了流固耦合的穩態滲流、瞬態固結的功能，而且提供了針對非飽和土的分析功能。
（3）ABAQUS提供了Geostatic分析步，可準確、靈活得建立濕土（考慮靜水壓力的影響）和干土（不考慮靜水壓力的影響）初始應力狀態。
（4）ABAQUS強大的接觸功能，可正確模擬土體與結構之間的脫開、滑移等現象。
（5）巖土工程往往涉及到復雜的邊界、載荷條件，因此軟件必須具有處理復雜工況的能力。ABAQUS提供了方便的單元生死功能，用于模擬建筑結構的施工過程；還提供了無限元，以模擬地基無窮遠處的邊界條件。
綜合以上特點，ABAQUS可處理巖土工程的大部分問題，在該領域具有優秀的適用性。
下載地址：abaqus巖土工程實例詳解費康
展開 Abaqus在巖土工程的應用 附ABAQUS巖土工程實例詳解電子書下載
ABAQUS軟件廣泛應用于巖土工程有其技術方面的必然性。概括起來，ABAQUS的優勢可以歸納為如下幾個方面：
（1）合理的材料本構模型是進行正確分析的關鍵因素，ABAQUS提供了眾多的巖土材料本構模型，能夠真實地反映土體性狀，如土體的剪脹性、屈服性等，適用于從黏土、砂土到巖石的各種巖土材料。ABAQUS擁有摩爾庫侖模型、Cam-Clay模型、Druker-Prager模型等模型，其中Cam-Clay模型是目前很多有限元軟件沒有提供的。另外，ABAQUS提供了開放、靈活的二次開發平臺，通過自定義子程序用戶可以建立特定的模型、實現特定的功能。
（2）土體是典型的三相體，其有效應力對土體的強度及變形影響較大。ABAQUS中的孔壓單元，可進行土體的固結、滲透分析，以滿足這一需求。ABAQUS中的Soil分析步，不僅提供了流固耦合的穩態滲流、瞬態固結的功能，而且提供了針對非飽和土的分析功能。
（3）ABAQUS提供了Geostatic分析步，可準確、靈活得建立濕土（考慮靜水壓力的影響）和干土（不考慮靜水壓力的影響）初始應力狀態。
（4）ABAQUS強大的接觸功能，可正確模擬土體與結構之間的脫開、滑移等現象。
（5）巖土工程往往涉及到復雜的邊界、載荷條件，因此軟件必須具有處理復雜工況的能力。ABAQUS提供了方便的單元生死功能，用于模擬建筑結構的施工過程；還提供了無限元，以模擬地基無窮遠處的邊界條件。
綜合以上特點，ABAQUS可處理巖土工程的大部分問題，在該領域具有優秀的適用性。
下載地址：ABAQUS巖土工程實例詳解電子書
展開 北京：做好地下管線保護工作！動土需登錄挖掘工程地下管線安全防護信息溝通系統！
地下管線是支撐城市生存發展的“生命線”，是城市正常穩定運行的重要保障，關系到廣大人民群眾的切身利益。參建各方要牢固樹立安全發展理念，認真落實在地下管線保護方面的主體責任，切實保障地下管線安全穩定運行。
二、實行地下管線信息告知制度
建設單位應在辦理建筑工程施工許可證時通過《建設項目法人承諾書》作出書面承諾，承諾在建設工程土方開挖前登錄北京市挖掘工程地下管線安全防護信息溝通系統，發布工程建設信息，履行告知義務。
建設單位、施工單位要及時登錄市城市管理委、市規劃自然資源委地下管線相關信息系統，查詢施工作業區域地下管線信息，全面、詳細、準確掌握建設工程涉及地下管線資料情況。
三、建立參建各方承諾制度
工程參建各方要牢固樹立安全發展理念，切實增強抓好地下管線保護工作的責任感、緊迫感和使命感。建設工程施工前，工程建設單位、施工單位、監理單位要共同簽署《施工現場地下管線安全防護承諾書》（見附件），并認真落實好各方在地下管線保護方面的相應主體責任。
四、強化屬地監管責任
各區住房城鄉建設委要按照屬地管理的原則，對已辦理施工許可手續（含施工許可證、施工登記意見函或施工準備函）工程的管線改移、保護作業的施工現場強化監管力度。各區住房城鄉建設委對工程開展首次監督檢查時，應收取工程參建各方簽署的《施工現場地下管線安全防護承諾書》，并歸納在施工安全監督檔案資料中。
五、加大處罰處理力度
市區住房城鄉建設委要加大對施工破壞地下管線行為的處罰處理力度。對管線施工存在安全事故隱患或未采取專項防護措施的，各區住房城鄉建設主管部門應當按照《北京市建設工程施工現場管理辦法》第三十一條、第三十三條等有關規定加大處罰力度，構成生產安全事故或造成其他嚴重后果的，應當提請市住房城鄉建設主管部門依法暫停有關單位在北京建筑市場投標資格。
展開 Abaqus在巖土仿真分析中能干什么 附ABAQUS在巖土工程中的應用下載
下載地址：ABAQUS在巖土工程中的應用
Abaqus在巖土仿真分析中能干什么 附ABAQUS巖土工程實例詳解下載
雖然Abaqus也存在這樣的問題，但總體上還是能滿足巖土數值分析的特定需求的。本文簡單羅列了Abaqus在巖土數值分析中能實現的功能。
一、初始條件類
1）初始應力場（含孔壓場）
2）初始孔隙比
3）初始飽和度
4）初始溫度分布
5）初始場變量
二、分析步類型
1）總應力分析
2）有效應力
固結分析（飽和土、非飽和土）
3）熱-力-流耦合分析（同時考慮固結和傳熱）
4）動力分析
需要注意ABAQUS尚不能進行有效應力動力固結問題。
三、材料模型
1）線彈性（可考慮彈性模量隨某變量（如深度）的變化）
2）莫爾庫倫（常用于砂土、顆粒材料）
3）D-P（可加帽蓋）
4）修正劍橋模型（這也是ABAQUS優于其它一般通用有限元軟件的地方）
5）用戶自定義材料（非常靈活）
四、接觸功能
1）ABAQUS中提供了三種接觸算法。general contact（通用接觸）、contact pairs（接觸對）和contact elements（接觸單元）。通用接觸一般在顯式算法中使用，在顆粒流等包含大規模接觸面等問題中尤其方便。
2）可模擬不同材料界面的力學和溫度相互作用（Interaction），如樁-土接觸面等。
3）ABAQUS提供了不同的約束條件，如Embedded region可模擬土釘，加筋土等。Tie可將兩個區域綁定在一起，網格劃分不連續時也可使用這一功能。
下載地址：ABAQUS巖土工程實例詳解
展開 工程勘察中常用巖土工程參數及選用（表格整理超清晰）
樁的設計參數
對于高架敷設方式的軌道工程，一般采用樁基礎，部分地下車站設有中間柱時，一般會采用柱下樁基方案，當地下水埋深較淺時，考慮地下結構的抗浮問題，可能設置抗浮樁。
根據規范要求，高架區間線路樁的設計參數依據《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》（TB10002.5）提供樁的極限摩阻力fi、地基土的容許承載力σ、地基系數的比例系數m和m0。
高架車站、車站中柱樁、抗浮樁的設計參數依據《建筑樁技術規范》（JGJ94）提供樁的極限側阻力標準值qsik、極限端阻標準值qpk、地基土水平抗力系數的比例系數m、樁的抗拔系數λ。
地基承載力
對于地鐵工程中的地面建筑、路基工程，地基承載力是極為重要的參數，巖土工程勘察報告中要根據不同的要求提供相應的地基承載力參數。
地面建筑依據《巖土工程勘察規范》、《建筑地基基礎設計規范》及地方的房建規范標準提供地基承載力。
路基工程依據《鐵路工程地質勘察規范》等鐵路系統的規范標準提供地基承載力。
展開 ANSYS巖土工程專業功能概述 附ANSYS在土木工程中的應用下載
作為ANSYS高級土木工程應用插件，CivilFEM for ANSYS的主要專業功能可分為四個主要的應用領域：
巖土工程
橋梁工程與土木工程非線性分析
高級預應力混凝土分析與設計
NPP核電結構分析與設計。
CivilFEM for ANSYS應用于巖土工程領域的主要專業功能如下：
主要分析解決的專業問題，包括但不限于：
Earth Pressures 計算結構受到的土壓力
Retaining wall 擋土墻設計
Seepage analysis 滲流分析
Slope Stability 邊坡穩定性分析
Tunnel Design 隧道工程與地下工程
Hoek & Brown 失效準則
Terrain initial stress 巖體初始地應力計算
Foundation Pile樁/樁群基礎設計等
下載地址：ANSYS在土木工程中的應用
展開 BIM技術貫穿地下智慧工程
梅觀高速清湖南段市政道路工程改造設計項目（以下簡稱梅觀市政化項目），道路全長約8.49km，包含8個互通立交。本項目管廊長度約17.545km，涉及給水、雨水、污水、電力、通信、照明、燃氣等市政管線（布設綜合管廊）。地下管線密布，管廊管線構筑物沖突風險高。
設立建模目標 選定BIM軟件
利用BIM軟件開展梅觀市政化項目綜合管廊的建模工作，希望達到的總體目標是：
1.建模可以對綜合管廊二維設計中難以預見的問題起到檢驗復核作用，及時反饋給管廊二維設計人員，以提高設計工作的準確性和時效性。
2.綜合管廊BIM建模成果滿足現階段建設需求，且在BIM成果上超前。
3.通過梅觀市政化綜合管廊建模工作，為綜合管廊開展BIM正向設計提供指導，并促進相關軟件功能的二次開發。
要做到模型與圖紙高度一致，這涉及BIM軟件選用的問題。
展開 