基于未确知测度理论的隧道施工瓦斯灾害风险评价

选取煤层厚度、煤层瓦斯含量、回风流平均瓦斯浓度、相对瓦斯涌出量、岩石类型、连通封闭性、深度值、隧道跨度、隧道长度、通风风速和涌水量等11项瓦斯灾害指标作为隧道施工瓦斯灾害风险评价指标体系,并建立各指标的等级标准。将序关系分析法(G1)和反熵权法(AEW)运用拉格朗日乘子法确定组合权重,构建各指标的单指标测度函数,并计算出各指标的综合测度评价向量。为了优化未确知测度置信度识别准则,引进集对分析(SPA)关联系数确定各隧道的瓦斯灾害风险等级。并对24个瓦斯隧道进行瓦斯灾害评价,并和FDA法评价结果和现场实测结果进行对比,精度达到91.7%,基本符合实际情况,表明了该评价方法合理有效,可为隧道施工瓦斯灾害评价提供理论参考。     

基于欧式距离的地铁隧道围岩韧性评估

为进一步认识地铁隧道围岩的工程属性,结合韧性理论,提出地铁隧道围岩韧性的概念。构建地铁隧道围岩韧性的评估模型,引入欧式距离,对围岩韧性直观量化,并采用主客观结合的"二级赋权"方式对评估指标进行赋权。通过对围岩干扰前后各影响因素的归纳,从岩体性质、现场施工和设计方案3个影响方面出发,确定了8个围岩韧性评估指标。以南宁市某地铁车站为工程背景,对车站下5处隧道围岩进行韧性评估。编号1～5的5处隧道围岩韧性等级分别是2.57级, 2.87级, 2.62级, 2.28级和2.47级。评估结果显示同一地层的5处隧道围岩,尽管岩体的结构特征和地质特征相同,抗干扰、维持围岩平衡的能力也存在差别。基于欧式距离的地铁隧道围岩韧性的评估结果与工程实际情况相符,为地铁隧道围岩韧性评估提供新方法,并可根据每个评估指标对最终韧性等级结果的影响程度,采取有针对性的保护措施。     

考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级方法研究

研究目的:以现行《铁路隧道设计规范》(TB10003—2005)围岩分级方法为基础,将概率分析原理引入铁路隧道围岩分级工作中,并对分级指标相关性进行研究,建立考虑围岩分级指标相关性的、定量分析铁路隧道围岩等级的概率模型,为铁路隧道勘察、设计及施工提供参考。研究结论:通过采用考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级模型对石太客运专线南梁隧道、太行山隧道部分里程的围岩进行分级计算,并将计算结果与围岩实际开挖情况对比;结果表明,考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级方法预测结果与实际开挖情况吻合,比较客观地反映了隧道围岩实际情况,是铁路隧道围岩分级的一种有效方法。     

基于博弈论-可拓云模型的隧道围岩稳定性评价

围岩稳定性评价是隧道施工中需要解决的重要问题。针对隧道围岩稳定性评价的多指标性和不相容性,将博弈论与主客观赋权法相融合,结合云模型理论对可拓理论进行改进,建立隧道围岩稳定性评价的博弈论—可拓云模型。以某隧道3种围岩地段为例,选取岩体完整性、单轴抗压强度、结构面平均间距等6个因素为评价指标,利用物元理论构造物元,运用云模型确定各类别等级的正态云关联度,将博弈论用于赋权得到组合权重,将各类别等级的关联度与组合权重相结合,从而得到等级特征值,并通过等级概念云图确定隧道围岩稳定性等级,经与既有方法进行对比,验证模型的可靠性。将该模型进一步应用于京广铁路大瑶山隧道试验洞段中,结果表明:该模型评价结果与工程实际相符,考虑传统经典域中各指标的模糊性与随机性,避免隶属于单一等级的弊端,并计算出不同等级的概率,为围岩稳定性评价提供一种科学合理的参考方法。     

地铁隧道施工邻近建筑物安全风险评价

分析了地铁隧道施工对邻近建筑物的影响因素及建筑物本身抵抗变形的因素,对地铁施工引起的环境建筑物的风险进行评价.应用可变模糊集理论,建立了地铁施工区间多个邻近建筑物安全风险排序模型及邻近建筑物安全风险评估模型,对隧道施工引起的邻近各建筑物的安全风险进行排序,并进一步评价建筑物安全风险等级.通过风险评价,可为地铁隧道施工前期风险源排查、采取合理的施工措施及保护措施提供依据,从而在保证邻近建筑物安全的基础上实现地铁隧道的施工.     

隧道围岩分级的遗传-支持向量分类耦合模型

针对现阶段围岩分级方法存在的主要问题,提出隧道围岩分级的遗传-支持向量分类方法。结合佛岭隧道施工期围岩分级实践,以公路隧道设计规范BQ分级为基准,分别采用岩石回弹强度和掌子面状态替代饱和单轴抗压强度和地应力状态,并增加节理延展性观察的定性指标,在大量现场测试和室内试验的基础上,给出每个分级指标的现场快速测试方法,并以分级结果作为遗传-支持向量分类算法的训练样本,建立隧道围岩分级的遗传-支持向量分类智能模型。佛岭隧道围岩分级实例表明:该模型分级结果与现场勘测基本一致,且较遗传-神经网络模型有更高的分级准确性,为隧道围岩分级提供一种方法。     

基于二维云模型和Apriori算法的围岩稳定性分级研究

针对围岩稳定性分级大多是对未受工程扰动岩体进行分级,以及分级结果难以为支护方式提供决策的现状,建立围岩稳定性的岩体及地质因素和工程因素二维分级指标体系。运用云理论确定岩体及地质因素和工程因素的等级期望值、熵和超熵,通过二维云发生器绘出围岩稳定性分级的二维云图,并向二维体系等级图进行投影,得到围岩稳定性的综合等级。将该模型应用于工程实例,并与一维云模型和实际进行对比,验证了该模型的准确性。该模型得到不同系统耦合作用下的围岩稳定性等级,实现了等级的可视化。通过Apriori算法进行关联挖掘得到围岩稳定性的综合等级决策表,可以快速确定工程的综合稳定性等级,并根据已知综合等级和岩体及地质因素等级确定工程因素的等级。     

基于Hoek-Brown模型的铁路隧道围岩分级研究

铁路是一种典型的带状交通工程,山区铁路往往穿越多种复杂的地质条件,地质勘察工作量大。为基于常规的地质调查,快速分析出沿线岩层的物理力学参数和围岩分级结果,基于Hoek-Brown强度准则,对岩体宏观物理力学参数进行反演预测,建立基于常规调查和室内试验的围岩宏观力学参数分级模型。同时,采用C#编制岩体宏观力学参数估算软件,应用该软件可以便捷地对岩体的多项宏观物理力学参数进行分析。通过模型各参数的敏感性分析,发现GSI的取值是影响隧道围岩物理力学参数的关键性指标,并重点对道扎子隧道围岩的宏观物理力学参数进行取值研究,基于分析结果对道扎子隧道混合岩地层的围岩进行快速分级,有效地指导工程设计。     

隧道围岩分级的距离判别分析模型及应用

隧道围岩的分级是隧道工程中的一项重要研究工作.将距离判别分析方法应用于隧道围岩分级问题中,建立隧道围岩分级的距离判别分析模型,选用岩石等级、风化程度、岩体弹性纵波波速、岩体结构、地质构造影响程度、节理裂隙发育程度和地下水情况7项指标作为距离判别分析模型的判别因子,以工程岩体实测数据作为学习样本进行训练,建立相应判别函数对待判样本进行分级,并利用回代估计方法进行检验.并将建立的模型运用到实际隧道工程的围岩分级判别中.研究结果表明距离判别分析模型分级性能良好,预测精度高,回代估计的误判率很低,是隧道围岩分级的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广.     

地下工程围岩分级的Fisher判别模型及其应用

基于Fisher判别思想,选用岩石质量指标、完整性系数、单轴饱和抗压强度、纵波速度、弹性抗力系数和结构面摩擦系数作为分类指标,利用观音山隧道、笔架山隧道、石山隧道、窑坑隧道和风岗隧道的26组实测资料,建立了围岩分级的Fisher判别模型,经检验,该模型的回判准确率达到100%。利用该模型对其它4组围岩样本进行判别,其结果与工程勘察结果一致,表明Fisher围岩分级模型具有较高的识别精度和工程实用性,为地下工程围岩分级提供了一种新的尝试。     

岩溶隧道地质构造与围岩等级的划分

研究目的:对于碳酸盐岩的围岩等级划分,往往和非可溶岩有所混淆,因此围岩等级的划分往往偏低。通过在断层部位和影响范围取样,作偏光鉴定及岩石力学试验,加之隧道内施工地质测绘资料,对碳酸盐岩的围岩等级和稳定性给予重新的定位和评价。研究结论:碳酸盐岩受断裂构造影响,其岩石强度的大小,与断裂距离远近有关。但由于方解石的再胶结作用,岩石强度虽然大大降低,但岩体整体性仍显较好,因此围岩等级划定可以较非可溶岩类予以提高;岩溶地质灾害地段与碳酸盐岩围岩是突变性的,应按特别加强设计进行处理。     

青岛地铁穿越富水弱胶结地层支护方案优化研究

为解决青岛地铁穿越富水弱胶结地层隧道安全快速施工难题,针对隧道上部天然隔水层保护前提下的支护方案优化,考虑支护结构对围岩稳定性控制的影响,通过数值模拟分析了不同支护方案下隧道开挖后围岩变形规律与塑性区扩展特征;基于隧道上覆岩层塑性区范围、隧道沉降和收敛值等控制指标优化了支护方案,并结合Peck公式采用非线性拟合方法建立了地表变形预测公式。结果表明:以超前小导管结合超前锚杆的联合支护体系能够有效控制隧道开挖围岩变形,并对上覆隔水层起到一定保护作用,优化后支护方案安全、合理、高效,为类似条件下的地铁隧道变形控制及快速施工提供了理论依据和技术指导。     

盾构隧道开挖过程中溶洞对围岩变形影响的数值模拟

针对大连地铁5号线某岩溶强烈发育区段盾构隧道开挖,运用ABAQUS软件建立三维数值计算模型,分析盾构掘进过程中不同方位的溶洞对隧道围岩变形的影响规律,结果表明:溶洞的存在对隧道围岩变形影响显著,隧道围岩有向溶洞存在方位倾斜的趋势;隧道开挖完成后,塑性区隧道与上部、侧部溶洞围岩未贯穿,下部溶洞产生贯穿塑性区,为掘进过程中的最危险部位。     

隧道变形监测及灰色模型预测分析

在哈尔滨地铁施工过程中现场监测基础上,结合现场施工状况,对隧道收敛、拱顶下沉做了深入分析,并利用灰色理论对风险源进行了预测,得出以下结论：双向扩挖比单边扩挖造成的隧道收敛和拱顶下沉变化值增长接近1倍;渗水影响围岩的稳定性,裂缝的出现会加速渗水,造成围岩稳定性的进一步恶化,隧道一旦出现渗水现象要及时排水,并铺设防水材料;对于收敛和拱顶变化较大的地方要及时架设钢支撑;灰色模型能快速准确的反应隧道拱顶下沉趋势,为后续施工提供借鉴。     

深埋3孔小净距隧道围岩压力计算方法及其工程应用

基于普氏理论,考虑开挖顺序以及中岩柱主要具有的承载松散岩土体和抑制围岩变形作用,提出3孔小净距隧道围岩压力的计算方法,并分析净距和开挖跨度对围岩压力分布规律的影响。通过与八达岭长城站3孔小净距隧道围岩压力实测值对比,验证计算方法的合理性和有效性。结果表明:中洞受力状态最为不利,边洞内侧围岩压力显著大于外侧;净距一定时,中洞或边洞跨度增大不仅导致各自洞室围岩压力增大,且会导致相邻洞室围岩压力增大;随净距增大,围岩压力逐渐降低并接近规范计算单洞值;Ⅴ级围岩段实测围岩压力约是Ⅲ级围岩段实测值的3倍,净距相同时,Ⅴ级围岩比Ⅲ级围岩更易形成极限承载拱;围岩压力理论计算值的偏差率在10%~25%。根据围岩压力的理论值和前期监测值,主动对隧道采取超前加固与加大锚杆长度,使实测围岩压力减小30%,可保障隧道施工安全。     

改进CRD方案施工过程围岩安全稳定性分析

将有限元强度折减法应用于隧道工程围岩稳定性的分析,对改进的CRD法施工阶段围岩的安全、稳定性进行深入研究。结合哈大客运专线笔架山浅埋隧道改进CRD法施工方案,考虑围岩–结构的相互作用,应用有限元软件ANSYS动态分析施工过程中围岩的安全系数,通过等效塑性应变参数研究隧道的失稳形式。研究结果表明:有限元强度折减法可有效应用于隧道开挖阶段的安全定量评估。     

裂隙岩体注浆技术在长春地铁中的应用

地铁隧道建设中地下岩体裂隙形成的涌水通道致使地下水渗入隧道洞室,危害地铁运营安全。结合长春地铁2号线解放大路站—平阳街站区间隧道渗水情况,采用先深后浅,最后重点部位强化注浆方式综合治理围岩裂隙涌水获得了良好的治理效果,有效地根治了地铁隧道初期支护背后围岩裂隙涌水的问题,以期该技术为地铁隧道初支背后注浆提供借鉴。     

基于灰色理论与BP神经网络的特长瓦斯隧道爆破参数优选

围岩岩体力学行为复杂多变,为避免爆破振动激发煤与瓦斯突出,获得合理的松动爆破,对特长瓦斯特大断面隧道爆破参数进行优选预测研究。基于灰色系统理论和BP神经网络,考虑围岩累积爆破损伤变形具有的动态性、瓦斯等灰色信息,选取最小抵抗线、炮孔间距、装药集中度等参数作为主要优选指标,建立基于单位化约束条件的综合集成优选模型,并对爆破振动效应下的特长瓦斯特大断面隧道的爆破参数进行优选预测。结果表明,建立的基于单位化约束条件的综合集成优选模型降低了试验中爆破参数的离散程度,当爆破参数E、W、q1的优选值分别为60、70 cm、0.12 kg/m时,基于单位化约束条件的综合集成优选模型优选预测值精度较高,隧道爆破效果较好。     

广深港客运专线隧道下穿地铁施工安全分析

针对广深港客运专线某隧道下穿地铁3号线工程,采用数值模拟与现场监测的方法,研究客运专线隧道下穿既有地铁线路施工的安全性。利用三维强度折减法,对三维数值模拟模型进行计算得到整体安全系数。研究结果表明:当采用三台阶法施工时,既有地铁隧道结构竖向位移为5.4 mm,与监测结果较吻合,满足运营要求;整体模型安全系数为3.78,夹岩保持稳定。根据计算与监测结果可知:近接工程安全。最后,提出相应设计对策,应采取管棚作为预支护措施、旋喷桩改良地层、复合式衬砌结构,采用控制爆破开挖减少对地层破坏,支护早封闭勤量测。