城市地下工程建设与运营安全控制理论与方法
批准号:
51938008
项目类别:
重点项目
资助金额:
300.0 万元
负责人:
陈湘生
依托单位:
学科分类:
岩土与基础工程
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈湘生
中文摘要
开发地下空间是解决城市发展与土地稀缺矛盾的主要出路。虽然我国城市地下空间大规模开发利用从上世纪90年代开始,但在地下空间的建设与运营过程中仍面临诸多问题,相关工程事故时有发生。本项目以有效结合地铁建设,安全开发城市地下空间为背景,通过材料试验、物理模型试验、数值仿真和理论研究相结合的方法,以城市地下结构中最典型、体量最大的盾构隧道为主要研究对象,开展城市地下空间开发涉及的岩土力学关键科学问题、地下结构性能状态评价关键力学问题、地层扰动和长期温度循环作用下的地下结构-地层相互作用规律、地下结构安全控制方法等方面的研究,揭示施工扰动和环境变化影响下的盾构隧道性能演化规律,建立分级安全控制标准,探明适用于不同环境和条件下的地下结构体系加固方法,从而为城市地下空间的安全开发和地下轨道交通的安全运营提供重要支撑。
英文摘要
Underground space is major solution to the conflicts between urban development and land deficiency. In China, the construction and operation in underground space face many problems and related accidents often occur, despite the extensive utilization and exploration of underground space began in 1990s. As typical and massive construction structure in underground space, shield tunnel is the main research object in this project. On the background of the safe development of urban underground space and effectively combining with the subway construction, this project uses material experiments, model tests, numerical simulations and theory research to investigate the key problems in soil & rock mechanics, the crucial mechanical issues related to the evaluation of underground structure performance, the law of underground structure-stratum interaction under long-term temperature variations, the safety standard and control methods of underground structure. The goal of this project is to reveal the evolution law of performance of shield tunnel under the effect of construction disturbance and the surroundings changes, to establish the hierarchical safety control standard and verify the suitable strengthening methods of underground structure system for different surroundings and circumstances. Consequently, the important support for the safe development of urban underground space and the safe operation of underground rail transit will be provided.
开发地下空间是解决城市发展与土地稀缺矛盾的主要出路。虽然我国城市地下空间大规模开发利用从上世纪90年代开始,但在地下空间的建设与运营过程中仍面临诸多问题,相关工程事故时有发生。本项目以有效结合地铁建设、安全开发城市地下空间为背景,以城市地下结构中最典型、体量最大、问题最突出的地铁盾构隧道,和面向智能化、绿色化、高效化方向新兴发展的装配式地下车站为主要研究对象,通过室内模型试验、足尺试验、数值仿真和理论分析相结合的系统研究,揭示了应力路径与干湿变化对土体力学行为的影响规律以及结构损伤的微观机制,建立了非饱和/饱和土统一本构模型,并提出基于原位旁压试验标定土体本构模型参数的方法;揭示了盾构隧道在复杂荷载条件下的结构响应和性能演化规律,建立了盾构隧道结构状态评价方法和安全分级控制标准,揭示了装配式地下车站结构的多层次传力特性,提出了结构设计方法与韧性评估框架;建立了考虑结构变位的土压力模型和支护桩弹性地基模型,揭示了地下施工扰动对地层和隧道结构的共同作用机制,并提出了隧道纵横向变形和内力的精细化分析方法;建立了多场耦合的地下结构-地层相互作用性能演化有限元分析方法,分析了复杂地层长期温度循环作用地下结构与周围岩土体温度应力与变形演化规律与结构功能劣化机理,并提出纤维增强型相变混凝土材料的防治方法;提出了变形分级控制指标,综合考虑隧道结构状态、地层特性和施工影响程度,形成了近接运营地铁的城市地下工程施工安全控制理论与方法。研究成果有力支撑了深圳湾超级总部基地、前海交易广场等工程项目的实施,并引领了地铁地下车站建造技术的变革。项目已发表高水平论文56篇(其中SCI收录41篇),授权发明专利14件,登记软件著作权5件;共培养博士后4名、博士研究生2名、硕士研究生23名,项目组成员3人获国家优秀青年科学基金项目,2人获博士后创新人才支持计划项目,并获省部级和一级学会奖4项。
超大城市深层地下空间韧性评估与韧性提升
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:600万元
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批准年份:2020
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负责人:陈湘生
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依托单位:
超大城市深层地下空间韧性基础理论
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:1800万元
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批准年份:2020
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负责人:陈湘生
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依托单位:
面向2035的未来韧性城市地下空间发展战略研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:80万元
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批准年份:2019
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负责人:陈湘生
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依托单位:
国内基金
海外基金