基于掌子面结构量化的公路隧道围岩分级方法

公路隧道围岩级别的划分是指导隧道设计、施工及地下工程岩体稳定性评价和安全风险控制的重要依据,目前在设计和施工中对隧道围岩级别的判定方法具有较多的经验性因素,且在实际隧道工程中各级围岩的稳定性情况极为复杂,即使是同一级别的围岩,隧道稳定性也不尽相同。为了实现施工阶段围岩分级的可操作性与准确性,通过研究在公路隧道开挖时采集的隧道掌子面图像,利用MATLAB编程建立了照相测量围岩分级系统。根据岩体块度指标RBI的概念,向隧道轮廓线依次布设19条虚拟测线,以掌子面径向19个方位的RBI值综合评价了掌子面岩体结构的差异性。考虑结构面分布特征,结合掌子面节理玫瑰花图获取岩体结构综合量化指标Z-RBI,对掌子面进行了综合评价,得出了Z-RBI与岩体结构类型对应关系。综合考虑岩体坚硬程度、Z-RBI、地下水条件、初始地应力状态等主要分级指标,利用层次分析法,提出了隧道围岩BT分级方法及评价标准。实际工程应用表明:与传统的BQ法相比,BT分级方法获取的围岩等级更符合开挖后掌子面围岩的实际等级,且各等级可靠指标的延续性可对隧道施工过程中地质属性的变化情况进行定量表征,有助于工程地质人员据此对围岩质量的渐变过程进行动态评估。     

基于岸坡稳定性的深切峡谷区桥墩选址研究

岸坡的整体稳定是深切峡谷区高速公路建设的关键因素,文中以某特大桥主墩选址为背景,根据国标中岩体结构的划分与Jcond₈₉对结构面等级划分方法,结合RMR₈₉分类法中考虑地下水对结构面条件评分的影响,构建新的GSI量化取值表。基于Hoek-Brown强度准则,获取岩体在一定应力条件下的非线性强度参数取值。计算主墩的稳定性,并通过离散元数值分析方法进一步分析岸坡的变形与位移情况。结果表明,当主墩位于K39+030与K39+580时,两岸岸坡稳定性均满足安全控制标准,且桥基处竖向位移均为毫米级别,适宜桥基修筑。     

中欧规范岩体抗剪强度参数确定方法比较研究

对我国岩体分级常用规范《工程岩体分级标准》（GB/T 50218—2014）中的BQ分级系统与国外岩体地质力学RMR分类方法、巴顿Q系统分类方法进行比较分析，阐明三种方法在岩体分级评价时的评价过程和评价特性；结合国外在建某高铁项目，对项目某段路堑边坡岩体的分级和强度参数进行评价。结果表明：岩体质量分级（BQ）和RMR分类方法为定性与定量相结合的方法，而巴顿Q系统分类方法主要为定性分析方法。三种方法对砂岩夹泥岩岩体评价结果分别为Ⅱ级、Ⅱ级和Ⅲ级，对砾岩夹泥岩岩体评价结果分别为Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅲ级。在对路堑边坡岩体强度参数进行评价时，岩体质量分级法（BQ）所得岩体黏聚力与最终采用值相近，而岩体地质力学RMR分类法和巴顿Q系统分类法确定的岩体黏聚力分别为最终采用值1.4～2.7倍和0.4～0.6倍；岩体内摩擦角与最终采用值相比分别偏大8.7%～52.2%、偏小9.4%～43.5%。     

郑万高铁大断面岩质隧道掌子面稳定性评价及控制措施

为建立施工阶段大断面隧道掌子面稳定性评价方法,结合郑万高铁大型机械化特点,对郑万高铁湖北段隧道掌子面地质信息进行统计分析,将掌子面稳定性分为A整体稳定、B局部掉块、C上半断面不稳定和D全断面不稳定4个级别,并建立以岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态3个指标的掌子面稳定性定性分级方法,得出围岩级别与掌子面稳定性的对应关系。研究结果表明： 1）岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态是围岩分级指标中使用率最高的3个指标; 2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩的掌子面稳定性为A级。     

红层段地下水侵蚀性及岩层中石膏对某山区铁路的影响分析

结合某山区铁路红层区域地质勘探调查结果，对该段石膏盐岩层分布状况、环境水侵蚀性进行了统计分析、评价。结果表明:石膏盐岩层为层状分布，厚度以毫米计，地下水侵蚀性作用等级较低；石膏岩盐层并未带来硫酸根侵蚀性的显著增加；由于地下水通道的差别，侏罗系地层侵蚀性强于白垩系地层。根据施工揭示:该红层内薄层石膏的膨胀性对工程影响很小；堵塞排水管道的结晶物并非石膏；石膏层岩体的切割作用对隧道围岩整体稳定性影响很大，小进尺开挖、及时初喷初支可以很好地解决该问题。     

金沙江叶巴滩水电站右岸坝肩岩体质量快速评价方法

以金沙江叶巴滩水电站工程为依托,利用普遍测网法测出平硐裂隙,结合分形几何研究对右岸坝肩岩体裂隙分维值进行了分析,利用修正RMR法获得局部区域岩体质量等级并与该区域分维值建立对应关系,其分维值即可作为右岸坝肩岩体质量的一个定量表征指标,从而快速获得坝址区右岸岩体质量等级。此方法可对岩体质量做出快速评价,方便水电站选址。     

重庆市山区公路雪灾等级划分及预警评估模型研究

通过对国内外相关领域雪灾等级的分析,结合重庆气象条件和公路网的实际情况,提出适合重庆的山区公路雪灾分级标准。将雪灾强度数学模型与雪灾等级划分情况相结合,用动态聚类法找出各雪灾等级的重心,从而建立雪灾预警评估模型。     

损伤混凝土强度的确定方法

定量判定混凝土材料的损伤程度和建立损伤变量与强度的关系是客观准确地反映混凝土材料的原始强度的核心.根据混凝土单轴压缩应力-应变关系,基于应变等效原理,考虑当应变超过峰值应力对应的应变值时,混凝土遭受反复加卸载作用,存在不同程度损伤的情况,建立了带损伤混凝土的应力应变关系曲线；同时推导得出不同强度等级混凝土损伤变量与应变的关系式.通过测试带损伤混凝土的损伤变量,求得其对应的应变值,然后结合高度和直径均为100mm或150 mm带损伤芯样的测试强度,计算求得混凝土材料的原始真实强度.最后,通过试验验证结论的正确性.     

地下水对边坡稳定性影响之评估与对策——以南回铁路沿线边坡为例

台湾位于欧亚板块与菲律宾海板块交界带,岩体破碎且地下水丰沛,暴雨期间易肇生坡地灾害。台湾南回铁路沿线多处隧道边坡具有浅岩覆与常渗水的现象,若坡地发生失稳将严重影响铁路营运安全。采用区域地下水经营观念,以水文地质模式分析、评估降雨和地下水对边坡稳定性的短期与长期影响,并透过情境模拟方式评估各种排水配置对隧道边坡稳定性的提升程度,并研拟优化的工程方案以降低致灾风险。     

基于乘员伤害分析的路侧行道树事故严重度评价

为了定量评估公路路侧行道树事故严重度，有针对性地提出安全改善措施，以减少车辆与路侧行道树碰撞的事故损失，分别引入加速度严重性指数（Acceleration Severity Index，ASI）、头部损伤判据（Head Injury Criteria，HIC）和胸部合成加速度（Chest Resultant Acceleration，CRA）作为乘员伤害指标；利用PC-crash汽车动力学仿真软件构建车辆刚体系统和乘员多体系统，通过设置不同车辆驶出速度、平曲线半径、行道树直径和行道树间距，分别开展小型车、大型车与路侧行道树的偏置碰撞试验，共收集2 256组数据；针对公路直线段和曲线段，分别拟合了基于CRA的小型车乘员伤害评估模型，以及基于ASI的大型车和小型车乘员伤害评估模型；根据Fisher最优分割法确定了路侧行道树事故严重度的合理评价等级及各级对应的ASI和CRA阈值，给出了基于CRA和ASI的路侧行道树事故严重度评价方法；随后提出了一种新的用于评估事故严重度分级准确性的指标-误分级程度，并将其应用于事故严重度评价方法的有效性验证中；最后将大型车比例引入ASI评估模型中并改进了模型。研究结果表明：在相同仿真试验条件下，驾驶人胸部损伤比头部损伤更严重，小型车ASI平均值大于大型车ASI平均值；CRA，ASI与驶出速度近似呈正线性相关，与行道树直径近似呈对数相关；行道树间距越大、平曲线半径越小，则车辆遭受二次碰撞的几率越小，乘员伤害风险越低；在案例分析中，2种分别基于CRA和ASI的路侧行道树事故严重度评价方法评价结果基本一致，且误分级程度分别为4.7%和4.3%，验证了提出的路侧行道树事故严重度评价方法的准确性，并证实了ASI可作为评估路侧行道树事故中乘员伤害的有效指标。     

采用QTBM评估硬岩隧道中TBM的性能

挪威NGI的技术顾问Nick Barton开发出一种预测TBM贯入速率（PR）和掘进速率（AR）的新方法。此方法以扩展的Q系统和相对于适当岩体强度的平均滚刀切削力为基础，并考虑了岩体的结构或节理结构的方向以及岩体的抗压强度为荷载（抗拉）强度。利用特隆赫姆大学的滚刀寿命指数（CLI）纳入了岩体的耐磨性和不耐磨性，同时还考虑了岩石应力水平。在可行性研究中可确定QTBM新参数，而且还可以根据隧道施工期间TBM的性能进行反算。     

边坡潜在滑动面抗剪强度参数反演研究

边坡潜在滑动面抗剪强度参数的合理确定是对边坡进行有效治理的前提条件.为了准确地确定边坡潜在滑动面抗剪强度参数,通过分析边坡现状的稳定性及边界条件,确定其边坡现状的安全系数.在边坡岩体c、ψ值对安全系数变化的影响进行敏感性计算的基础上,结合边坡岩体抗剪强度参数试验推荐值反演了与边坡现状条件相对应的岩体抗剪强度参数的合理值...     

基于模糊层次分析的连续梁桥健康状态的评估

以模糊层次分析法为基础,通过桥梁健康状态评估的隶属度函数和桥梁技术状态评估等级之间的量化关系,建立桥梁健康状态评估模型,利用计算的各因素隶属度值和权重的结果,获得各层次的模糊评价集。根据最大隶属度原则来评估桥梁结构对应的技术状态等级,用其结果来指导桥梁的维修养护决策。     

谈谈降雨对边坡稳定的影响

水是产生边坡失稳的主要因素之一,边坡的失稳大多与水文地质、大气降水有关。根据有关资料,首先论述了边坡失稳与降雨历时、累积降雨量及降雨强度的关系,然后有针对性地分析了降雨对岩石边坡的不利影响,主要是降低岩体强度、抬高地下水位和使边坡内孔隙压力加大。降雨对土质边坡的不利影响有降雨溅蚀、面状侵蚀和沟状侵蚀等。     

穿越花岗岩蚀变带隧道的工程地质特征及突涌机理分析

埋深175 m的灯火寨隧道发生多次大规模的突泥、涌水事故。区域地质调查发现灯火寨隧道的突涌灾害发生在晶洞花岗岩与凝灰岩的接触带,在接触带附近两者均发生大规模蚀变。岩相学的试验揭示逐渐靠近接触带晶洞花岗岩依次发育钠长石化、绢云母化和高岭土化蚀变;凝灰岩依次发育硅化和蒙脱石化蚀变。孔隙度、饱和含水量和单轴抗压强度等试验揭示蚀变导致岩体的物理力学性能显著劣化(硅化凝灰岩除外)。尤其是接触带中心发育的带状高岭土化粘土和蒙脱石化粘土。水理试验揭示蚀变粘土的呈现高膨胀性、易崩解、易泥化等不良工程性质。正是由于深埋、带状蚀变粘土的存在,隧道的开挖扰动、应力重分布和地下水排泄等耦合作用才触发多次大规模泥石流状的突涌和通达地表的坍陷。     

基于BP神经网络高风险隧道围岩判定模型的研究

针对铁路高风险隧道地质围岩复杂性、突变性的问题,基于BP神经网络构造了以岩体完整性系数、岩体质量指标、结构面强度系数、岩石单轴饱和抗压强度和地下水渗流量5个参数,进行高风险隧道围岩级别判定模型的研究。通过该模型对相关数据进行学习、训练以及回判和预测,实现判定围岩级别和实际围岩级别基本一致。     

腐蚀拉索钢丝的双蚀坑应力强度因子研究

目前针对腐蚀钢丝剩余疲劳寿命的理论研究,通常采用将点蚀坑模拟为单裂纹,计算其应力强度因子,通过线弹性断裂力学的计算方法进行.由于腐蚀钢丝中往往出现多个典型蚀坑相邻的情况,有必要研究多蚀坑分布情况下应力强度因子的变化问题.该文研究了拉索钢丝双蚀坑裂纹的相互影响行为.考虑了两条裂纹在钢丝不同轴向距离以及周向不同角度分布的情况,利用有限元软件计算出不同分布状态下主裂纹裂纹尖端各积分点的应力强度因子,对比分析与单蚀坑裂纹应力强度因子的参数关系,得到了相互影响系数在不同状态下的分布情况.在单裂纹应力强度因子计算基础上,提出了引入修正系数来计算双蚀坑裂纹应力强度因子的简化计算思路,进一步拟合了其简化计算公式,且拟合程度良好.研究表明:当裂纹轴向间距大于主裂纹深度3.8倍时,裂纹之间不存在相互影响作用,两条裂纹投影面重叠部分应力强度因子减弱,其余部分加强,加强部分应力强度因子计算可采用该文拟合公式,为双蚀坑裂纹的计算分析提供了更加简便的计算方法.     

基于Hoek-Brown强度准则的软岩强度参数获取方法研究

岩土体工程中如何可靠地获取岩体的力学参数一直是岩石力学所面临的重要问题,基于广义的Hoek-Brown强度准则,结合国标中对岩体结构类型划分与岩体结构面条件总评分,构建新的地质强度指标GSI量化取值表,获取岩体的GSI范围量化值,结合Roc Data数据处理软件,拟合出岩体的剪切强度包线,获取岩体的物理力学参数,与工程实例中获取的现场直剪试验数据进行对比分析,分析此方法的合理性。     

基于数值计算的抗滑桩锚固深度分析

利用数值计算探究在同一工况下，抗滑桩锚固深度分别与桩身截面尺寸、锚固段岩体强度的关系。分析结果表明:抗滑桩锚固深度随桩身截面尺寸增大而减小，但趋于一定值后，基本不再变化；锚固段岩体强度在一定范围变化时，抗滑桩锚固深度随锚固段岩体强度增大而减小，桩身弯矩呈反对称分布。     

破碎千枚岩隧道富水区段施工及支护方法

千枚岩岩体具有遇水后软化、膨胀、强度降低等特点,有必要探明岩体软化后围岩的应力与应变特征,探究洞室成形后结构的变形及力学行为,寻求该种地层条件下合理的施工及支护方法。以穿越"5.12"地震发震断裂-龙门山断裂的某千枚岩隧道为背景,首先对干燥及地下水富集区域的洞周变形进行归纳总结,并以此为基础对岩体软化后的物理力学参数进行反演分析,表明了地下水的存在极大弱化了岩体的强度、刚度与抗变形能力;而后,通过将隧道变形及结构受力的计算结果与实测值进行对比分析,进而对施工过程中水对千枚岩软化后隧道结构的安全性及围岩稳定性做出评价。研究表明,对于强震区软岩隧道应结合现场实际情况选择预留变形值25～30 cm,位移控制基准30～35 cm,施工工法应在3台阶+预留核心土(台阶间距为1 m)基础上配合以机械方式开挖为主,微爆破方式为辅,支护则应选择强度及刚度大的结构形式,同时增强超前支护并在施工中重视各环节的工艺衔接可有效避免变形坍塌灾害,提高施工效率。