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《中国公路学报》2018,(10)
造成深长隧道开挖过程中涌突水危害的主要灾害源为导水夹泥构造。研究断裂破碎岩体内在结构特征与不同构造单元渗透特性可以在一定程度上规避工程施工过程中事故的发生。以甘肃典型导水夹泥断裂带为背景,针对典型断裂破碎岩样进行XRD矿物分析、SEM岩体裂隙内在结构表征、不同构造单元原位压水试验及室内典型破碎岩体渗透试验,分析导水夹泥断裂破碎岩矿物成分、内在结构及渗透系数。研究结果表明:岩样裂隙内的充填物随次生矿物比升高,渗透系数增大;断层核部渗透系数较破碎带与完整花岗岩体大,断层核部粒径浅部比深部大,岩体浅部变质程度比深部破碎,有效孔隙度核部深部比浅部大,比表面积值核部也比影响损伤带及母岩大;横向上,断层核部裂隙密集带具有较高渗透性,随着裂隙密度的降低渗透系数明显降低,且距断层核部越远,渗透系数越低;纵向上,断层带不同构造单元的岩体,其渗透系数由小到大的分布规律为断层泥(10~(-9) m·s~(-1))、碎砾、角砾岩(10~(-5)~10~(-7) m·s~(-1))、碎裂岩(10~(-4)~10~(-7) m·s~(-1)),完整围岩部分(10~(-9) m·s~(-1))渗透系数又变小。研究结果可为隧道涌突水防治提供理论与工程指导。 相似文献
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为了探明软黏土在反复冲击压缩荷载作用下的动力响应,利用SHPB(Split Hopkinson Pressure Bars)试验技术,建立高岭土SHPB试验系统,进行反复冲击压缩试验。通过比选确定合理的试样厚度、整形器和冲击速度用以提高试验结果的精度;开展了7组不同厚度、含水率和冲击速度的高岭土试样测试,试样厚度分别为10,15 mm,含水率分别为24%、29%和36%,冲击速度分别为3,5 m·s-1。试验结果表明:含水率29%的试样,冲击速度为5 m·s-1更有利于试样应力均匀性的实现,反复冲击次数的增加亦提高了试样的均匀性,在反复冲击后,试样应变量下降约16%,而应力峰值提高了约30%;反复冲击过程中,高岭土试样的应变出现软化现象,随着冲击次数增加,试样的应变峰值经历“降低-上升-降低”的过程;平均应变率与含水率反相关,相同试样厚度下,冲击速度为5 m·s-1,含水率为24%的试样反复冲击下的平均应变率最大为210 s-1,冲击速度为3 m·s-1,含水率为24%的试样的平均应变率依然最大为177 s-1;高岭土试样的压缩波速主要受含水率的影响,含水率越高,波速越大,含水率为36%的试样波速最大值为313 m·s-1,厚度为10 mm的试样能更有效获取冲击压缩波速。 相似文献
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土压平衡盾构在富水粗粒土地层中掘进时易发生喷涌现象,仅采用泡沫改良往往无法满足渣土抗渗性要求,膨润土泥浆虽能增强泡沫堵水效果,且具有一定的稳泡作用,但在水压较高、颗粒较粗的条件下泥浆容易流失,需引入高分子聚合物进行组合改良。针对泡沫-膨润土泥浆-聚丙烯酰胺(PAM)组合改良砾砂,开展坍落度试验与渗透试验。试验结果表明:黏性较小的泡沫与膨润土泥浆难以稳定赋存在砾砂的较大孔隙中,改良土呈散粒状且易析浆、析泡沫;加入高分子聚合物能将土颗粒聚团并减小土体内摩擦角,从而提高改良土塑性及流动性,避免析浆、析泡沫。高分子聚合物含量较低时膨润土泥浆与泡沫在渗流过程中容易流失,改良土渗透系数将在短时间内突破10-4 m·s-1,不满足盾构掘进过程中渣土渗透系数小于10-5 m·s-1的持续时间要大于90 min的抗渗要求;增加高分子聚合物含量能延长渗透系数初始稳定期并显著减小渗流末期渗透系数,改良土渗透系数能长期稳定在10-5 m·s-1以下,且高分子聚合物含量越高,渗透系... 相似文献
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为获得可用于治理隧道渗漏水的高性能水泥浆液,选取具有优良防水抗渗性能的水泥基渗透结晶型防水涂料Penetron,将其以添加剂的形式加入到水泥浆液中,添加量为水泥总质量的0.6%~1.6%。参照规范使用维卡仪、旋转黏度仪等仪器对水泥浆液黏度、凝结时间和结石率进行研究,使用自行设计的渗透系数测定仪研究注浆体抗渗性能,通过抗压强度试验研究标准养护和全水域养护条件下浆液结石体、注浆体的力学性能,通过SEM扫描试验对添加Penetron的浆液结石体微观结构进行分析。结果表明:Penetron对水泥浆液黏度和凝结时间无负面影响,随着添加量的增多,浆液结石率显著提高,当添加量为1.6%时,浆液结石率可达98.7%;Penetron可改变注浆体内部孔隙结构,有效降低水泥浆液渗透系数,提高注浆体抗渗性能,当添加量从0%增加至1.6%时,注浆体渗透系数从5.03×10-7 m·s-1降低至3.40×10-8 m·s-1;Penetron的加入还可提高水泥浆液固结体的抗压强度,标准养护28 d,添加量为1.6%的注浆体抗压强度为5.36 MPa;在添加有Penetron的浆液结石体高倍SEM扫描图像中可见树枝状结晶体存在,且结晶体数量随Penetron添加量的增加而增多。根据试验结果和Penetron在水泥浆液中的作用机理分析,证明该材料可作为水泥浆液添加剂使用,当添加量为水泥总质量的1.4%~1.6%时,可获得用于治理隧道渗漏水的高性能注浆材料。 相似文献
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依托济南某基坑工程,对富水裂隙黏性土进行基本参数、原状土和重塑土渗透试验,对比分析室内外两种试验的差异性,优化室内渗透试验装置;开展SEM电镜扫描、工业CT扫描等微观试验,深入分析渗透机理。研究表明:裂隙黏性土通常可直观看到表面有接近圆形的孔隙特征,孔隙比大于0.8,室内渗透系数通常能达到10-4 cm/s量级,现场抽水试验可达10-3 cm/s量级,CT扫描分析可获取较为完整的裂隙-孔隙管道体系。研究认为:裂隙土的高渗透性主要因其本身大孔隙比和内部发育的裂隙与孔隙管道系统,较大的孔隙比为其高渗透性提供了基本条件,裂隙-孔隙管道系统进一步为高渗透性提供了通道。 相似文献
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为解决海底沉管隧道火灾工况下人员疏散及救援难题,以港珠澳大桥海底沉管隧道为工程依托,在中国首次建立了1:1的侧向集中排烟实体试验平台,基于火源标定试验及理论分析,通过失重法和热辐射法对火源功率进行标定,得到热释放速率随燃烧时间的变化关系曲线。通过沉管隧道侧向集中排烟物理试验以及FDS数值模拟对比分析,得到了油盆火的火灾规模、油量、油盆燃烧面积三者间的对应关系。通过FDS数值模拟计算,得到了火灾峰值功率为50 MW时,在不同纵向诱导风速下,沉管隧道侧向集中排烟模式下烟雾的温度场分布规律、能见度分布规律和烟雾蔓延范围。研究结果表明:火灾峰值功率为50 MW时,随着纵向诱导风速增大,火源附近隧道顶板处的最高温度出现先升高后降低的现象;当纵向风速由1.0 m·s-1增加到2.5 m·s-1时,隧道内沿程各点2 m高度处的能见度呈现逐渐提高的现象,且能见度受影响的范围逐渐减小,当纵向诱导风速由2.5 m·s-1增大至3.5 m·s-1时,隧道下游2 m高度处的能见度出现逐渐降低现象,且能见度受影响的范围逐渐变大;采用纵向诱导通风+侧向集中排烟模式时,沉管隧道内合理的纵向诱导风速为2.5 m·s-1。 相似文献
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通风特性是影响城市隧道内外环境的关键,为深入研究带出口匝道城市隧道风量及风量分配的变化规律,获得隧道总风量及分流比的高效控制策略,基于相似理论,设计并搭建总长为38 m的1/20带匝道隧道通风比尺模型,研制可实现8台模型风机联动的变频控制系统、16个断面的速度及压力数据的实时测量与自动采集系统(该系统在风速u ≥ 2.5 m·s-1时,比尺模型同步满足阻力、惯性力和压力相似准则),进行各通风段射流升压力变化对隧道内风量及风量分配的影响试验。结果表明:隧道主线通风段与匝道通风段风量存在联动耦合效应,当调节某通风段射流升压力时,该通风段及与之串联的通风段风量均随着射流升压力的增大而增大,与之并联的通风段,风量随射流升压力的增大而减小;总风量和分流比分别是影响城市隧道内、外环境的关键因素,调节分流前主线段射流升压力不改变分流比,但对控制隧道总风量变化最为高效,单位射流升压力作用下的总风量变化幅度达1.43%·(N·m-2)-1;调节分流后主线段或匝道段射流升压力对隧道总风量的影响有限,但能有效控制分流比,单位射流升压力作用下的分流比增幅分别为(-4.43,4.16)%·(N·m-2)-1;利用分流前主线段的射流风机控制隧道内环境,利用分流后主线段或匝道段的射流风机控制隧道外环境,是最为高效的通风控制方法。 相似文献
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人机共驾中,共驾模式的选择和驾驶控制权的分配高度依赖于对驾驶人状态的正确识别。为了分析人机共驾中驾驶人的状态,对行车风险场模型进行重构,通过构建风险场力作用机制,建立包含驾驶人特性、自车特性和外部风险特性的人-车-路闭环系统中的驾驶人风险响应度模型,用于表征驾驶人对风险的认知能力和应对倾向。根据24位驾驶人在跟车和并道2个场景中的驾驶试验结果,对不同风险响应度下驾驶人的驾驶特性进行分析。研究结果表明:驾驶人风险响应度在驾驶过程中具有时变性,在驾驶人个体之间和不同驾驶场景间均存在差异性。在风险响应度分别为低、中、高的3类驾驶片段中,驾驶人在驾驶时的碰撞时间倒数TTCi和加减速行为均具有显著差异(p<0.05);风险响应度较高的保守型驾驶中,驾驶人行车时倾向于保持较小的TTCi(均值为-0.48 s-1,标准差为1.25 s-1),单位时间内制动操作最多[均值为0.65次·(15 s)-1],总体驾驶风格倾向于规避风险;风险响应度较低的激进型驾驶中,驾驶人行车时倾向于保持最大的TTCi(均值为0.28 s-1,标准差为0.42 s-1),相较于保守型驾驶,单位时间内加速操作较多[均值为0.48次·(15 s)-1],制动操作较少[均值为0.50次·(15 s)-1],总体驾驶风格倾向于追求行驶效率;风险响应度居中的平衡型驾驶中,驾驶人行车时所保持的TTCi居中(均值为0.04 s-1,标准差为0.36 s-1),单位时间内加速操作[均值为0.23次·(15 s)-1]和制动[均值为0.41次·(15 s)-1]操作总数最少,对于行驶效率和行车安全的追求相对均衡。相较于以往将驾驶人作为孤立个体的驾驶人状态评估方法,所提出的驾驶人风险响应度模型可以依据驾驶人在人-车-路交互中的驾驶表现,更为全面地反映驾驶人的个性化驾驶状态。 相似文献
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为解决富水铁路隧道断层破碎带极易突水涌泥的难题,依托赣深高铁龙南隧道F8断层施工,采用地表抽水试验获取F8断层破碎带岩土体渗透系数、抽水影响半径等水文地质参数,提出“地质雷达+TSP+超前钻孔”综合预测手段超前探测断层影响区,并采用“分水降压+内堵外固+安全监测”等综合处理措施。结果表明: 1)通过地表抽水试验计算得出,渗透系数为0.309 7~2.803 2 m/d,抽水影响半径为247.59~763.31 m,验明隧道断层水具有承压性,为降排水提供依据; 2)运用综合地质预报精准探测隧道掌子面DK99+435已提前进入F8断层核心区; 3)采用综合处理措施,断层水可控排放,注浆后取芯率为85%,涌水量为0.83 L/(m·min),注浆加固效果良好。 相似文献
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为研究煤直接液化残渣(DCLR)改性沥青的流变力学性质并评价其改性效果,采用动态剪切流变仪对90#基质沥青(改性前)和DCLR改性沥青(改性后)进行温度频率扫描试验、多重应力蠕变恢复(MSCR)试验和不同应力水平下的时间扫描试验,分别评价其强度、抵抗永久变形的能力和抵抗疲劳开裂的能力。结果表明:DCLR改性沥青在低频范围(10-3~103 rad·s-1)内的动态剪切模量大于90#基质沥青,在高频范围(103~106 rad·s-1)内的动态剪切模量略小于90#基质沥青,整体上DCLR改性沥青的强度高于90#基质沥青,且在同一频率范围内其动态剪切模量变化幅度变小,说明改性后其温度敏感性降低;通过对比DCLR改性沥青和90#基质沥青在不同温度下的未恢复蠕变柔量和恢复率,发现同一温度下DCLR改性沥青的未恢复蠕变柔量均低于90#基质沥青,恢复率均高于90#基质沥青,说明DCLR改性沥青抵抗永久变形的能力和变形恢复的能力相较于90#基质沥青有显著提高;通过对比分析这2种沥青在不同应力水平下的疲劳寿命,发现DCLR改性沥青的疲劳寿命显著高于90#基质沥青,证明其抵抗疲劳开裂的能力相较于90#基质沥青更好,这2种沥青的疲劳寿命随应力水平的变化规律均能采用幂函数进行拟合,且拟合效果良好。 相似文献
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为探明高海拔特长隧道洞外低温大风的成因、特征及对洞内风场、围岩-结构温度温度场的影响,以国道317线雀儿山隧道为工程依托,采用气象站、手持风速仪、红外测温仪、埋入式多点铂电阻温度传感器等,对冬季隧道贯通前后进出口两端隧址区、洞内净空风速、风向、温度以及隧道轴向、径向的围岩-结构温度场进行现场实测,分析低温大风成因和特征、隧道贯通前后负温区范围、风速风向变化规律以及对洞口段和洞深部围岩-结构温度场的影响。研究结果表明:受高原大尺度大气环流产生的高原季风以及雀儿山两侧日照时间、地形引起的小尺度范围内自由大气热力差影响,隧址区冬季风速高、温度低;大风时段主要集中在14:00~21:00,平均风速达10 m·s-1,负温时段主要在19:00~8:30,隧道进、出口日最大气温差分别为23.5℃和28℃;隧道贯通前,进出口两端负温区段在860 m以内;贯通后,出口端主洞和平导负温区段为1 200,1 280 m,分别比进口端长了340,420 m;贯通前后,隧道深部最低风速分别为1.1,2.2 m·s-1,洞内风向由两端向洞内方向转化为主要由出口向进口方向;隧道洞口浅埋段围岩和衬砌结构径向负温范围在贯通前为1.20 m,贯通后为0.80 m,且在上述范围内温度变幅较大;低温大风对隧道深部的围岩温度影响不大,但对结构表面温度影响明显,由于变温区主要集中在二衬混凝土结构内部,因此要重视结构内部产生的冻胀作用。 相似文献
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为探究采用泥水盾构进行海底隧道建设时,海水易从开挖面进入泥水舱并与泥浆混合,导致泥浆泌水率等参数发生变化,进而影响泥膜的性质和开挖面的稳定性问题,配制不同海水添加量的泥浆,测试泥浆的泌水率、黏度和ζ电位等参数变化,并对泥膜的孔隙比、渗透系数等参数进行测试。试验表明: 1)海水的侵入明显增大了泥浆的泌水率,降低了泥浆的黏度和ζ电位。 2)随着海水添加量的增加,泥膜的孔隙比降低,渗透系数由10-9 cm/s增大到10-7 cm/s。 3)导致泥浆泌水率及泥膜渗透系数变化的根本原因是随着海水的添加,泥浆的ζ电位逐渐降低,泥浆颗粒间斥力减弱,宏观上表现为快速沉淀、析水; 同时,由于泥浆颗粒吸引的阳离子增多,结合水膜变薄,形成泥膜的有效孔隙变大,宏观上表现为渗透系数增大。 相似文献
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为了深入探究高寒隧道保温层敷设方式及其设计参数优化的问题,以高寒高海拔特长珠角拉山隧道工程为背景,通过数值模拟重点研究了保温层敷设方式、设计厚度及导热系数参数的选择,并讨论了当地气温变化与保温层设计参数的关系。研究结果表明:在寒区隧道保温层设防区段,贴壁式敷设方式最佳;随着保温层厚度的增加,洞内冷空气影响范围逐渐减小,调热圈径深随保温层厚度变化的趋势用公式表达为f(xh)=3.039e-0.280 9xh+13.8e-0.009 322xh;基于调热圈径深随保温层厚度增加的变化速率曲线及隧道结构安全,建议保温层厚度设计为5~10 cm;随着保温材料导热系数的增大,洞内冷空气影响范围逐渐增大,调热圈径深与导热系数关系趋势用公式表达为f(xλ)=15.47e0.287 4xλ-3.829e-39.05xλ;基于调热圈径深随导热系数变化速率曲线及隧道结构安全,建议保温材料导热系数取0.020~0.035 W·(m·K)-1;在假定保温层厚度为5 cm,导热系数为0.022 2 W·(m·K)-1,通风时间4个月的情况下,只有当洞内气温大于-15℃时才能保证支护结构和围岩不受冻害影响。研究成果可为川藏铁路建设提供指导作用。 相似文献
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隧道突水突泥致灾构造作为灾害发生的控制因素,具有复杂的多尺度特性,而深长隧道山高洞长、传统野外地质踏勘面临艰难险阻且不能满足精度要求。通过百余例隧道突水突泥案例的统计分析与现场调研,识别概化了2类5种隧道突水突泥致灾构造,即富水夹泥断裂带(富水断裂破碎带及夹泥断裂带)与充水充泥岩溶体(深部充水岩溶、表层裂隙岩溶带及充填岩溶洞穴),总结分析了不同突水突泥致灾构造的典型地质特征,提出了不同突水突泥致灾构造的判别理论方法。其中,气候湿热的碳酸盐岩地区表层裂隙岩溶带也可能诱发隧道突水突泥灾害。针对突水突泥致灾构造的复杂和多尺度特性,从大尺度到小尺度整体剖分地质结构,结合无人机高空航测、数字摄影测量、钻孔电视等先进技术手段,探索了隧道突水突泥致灾构造的多尺度精细观测技术,提出了一套空中(Air)-地表(Outcrop)-孔中(Borehole)-隧道(Tunnel)的地质行迹与致灾构造观测方法(AOBT),并在多个隧道工程中进行应用。结果表明:空-地-孔-隧(AOBT)地质行迹与致灾构造观测技术可实现不同尺度结构面的高精度、快速测取,改进了传统地质调查方式。研究成果可为隧道突水突泥灾害防控提供参考。 相似文献
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为了减少隧道爆破产生的振动,研究大跨小间距隧道中夹岩的振动特性,依托贵阳市七冲村1号公路隧道工程,依据自由面减振原理对CD法进行优化,提出中夹岩侧上台阶“前后错落3部”同步爆破施工的CD法,并对中夹岩内部围岩的爆破振动进行测试,研究并揭示后行隧道掏槽孔、辅助孔及周边孔爆破时掌子面前后中夹岩内部围岩的振动速度传播规律。研究结果表明:利用增加自由面个数和面积对CD法进行优化,能够保证在施工进度不变的条件下,使5 m处围岩的振动速度小于5 cm·s-1,有效地减小了爆破振动,实现微振爆破施工;在隧道爆破近区,爆破距离是影响振动速度的主导因素,质点最大振动速度由周边孔单段装药量决定;在隧道爆破中远区,装药量是影响振动速度的主导因素,质点最大振动速度由最大一段装药量决定;无论掏槽孔爆破还是辅助孔及周边孔爆破,掌子面前方中夹岩振动速度都稍大于掌子面后方中夹岩振动速度;掌子面前方岩体的场地系数K大于掌子面后方中夹岩的场地系数K;随着自由面数量的增加,场地系数K及衰减系数α都减小。 相似文献
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为解决隧道涌水病害,通过高聚物注浆材料的研发、高聚物注浆材料性能的评价、公路隧道帷幕注浆方案的设计、高聚物帷幕注浆的施工及高聚物帷幕注浆的作用机理研究,提出了涌水公路隧道病害的处治方法及高聚物帷幕注浆质量检测与评价方法。结果表明:涌水公路隧道要求高聚物注浆材料密度为0.25~0.43 g/cm3,抗压强度至少为5.89~7.68 MPa,渗透系数少于2×10-7 m/s;高聚物帷幕注浆可以有效封堵隧道涌水,及时解决隧道涌水病害。 相似文献
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铁路隧道疑难工程地质问题分析——以30多座典型隧道工程为例 总被引:4,自引:0,他引:4
以30多座在施工中发生与地质因素有关的工程事件为例,归纳为15类疑难工程地质问题: 高压富水岩溶、软弱围岩大变形、太古界硬质变质岩大变形、侵入岩脉蚀变风化破碎岩体塌方和突泥、富水逆掩断层破碎带大规模突泥、层状地层大规模顺层塌方、中更新统老黄土崩塌、新第三系地层突泥涌砂、泥岩页岩可燃气体燃烧和爆炸、白云岩剪涨裂缝突砂涌砂、岩溶地面沉降、含石膏地层围岩变形、断层破碎带与软岩层面组合围岩变形、新第三系粉质黏土岩(土)垂直节理坍塌变形及石英砂岩断层破碎带突水涌砂。分析各类疑难工程地质问题发生的原因,总结其工程地质特征。针对高压富水岩溶的分类、断层破碎带突水涌砂和大变形问题、高压地下水的防治、高位选线、大变形及大变形分级标准、挤压大变形和卸荷大变形、隧道顺层偏压构造的危害、5种围岩变形失稳类型的特征对比、隧道围岩压力现场实测、岩溶地面塌陷、Q2老黄土和N2黏土层垂直节理渗水崩塌、N2弱胶结地层“流变”、石膏地层隧道衬砌开裂以及非煤系地层的可燃气等14类问题进行讨论,并从依法合规性、地质不确定性、专项地质工作、工程劣质岩、修订围岩分级和纳入规范等方面提出6条建议。 相似文献