层状千枚岩隧道形变破坏规律与支护措施研究

千枚岩软弱结构面发育,岩体呈互层结构且风化严重。在类似层状岩体中开挖隧道,围岩将出现大变形,严重危及隧道施工安全。文章基于成兰铁路杨家坪隧道,建立宏观层理分布模型,对层状千枚岩隧道形变破坏规律与支护措施展开了相关研究。研究结果表明:岩层法向位移在洞周呈斜向"X"型分布,位移峰值位于隧道拱顶及边墙部位;岩层切向位移位于隧道两斜交45°方向呈"蝴蝶"状分布,位移峰值位于隧道的拱肩及拱脚部位,位移分布不对称性明显;隧道边墙附近围岩主要表现为层面间张拉破坏,隧道拱部附近围岩主要表现为层面间错动滑移破坏。基于以上分析结果,针对现场支护参数提出优化措施,并进行隧道变形及支护受力监测。现场监测结果表明:支护参数经调整后,对围岩形变控制效果明显,有效改善了隧道偏压受力现象。     

双线并行盾构隧道横向地震响应规律研究

为研究双线并行盾构隧道的横向地震响应规律以及隧道—土体—隧道的相互作用机理,文章以深圳地铁13号线区间盾构隧道工程为背景,运用MIDAS/NX有限元模拟软件,计算分析日本阪神波及北京人工波下不同角度并行的双线盾构隧道地震响应规律。结果表明:与单线隧道相比,双线并行的空间组合方式对土体的动力响应具有放大效应,尤其是近距离隧道的中夹土;水平并行隧道动力响应最大,是线路抗震设计的最不利组合方式;双线隧道靠近侧的X型区域内力与变形最大,是结构抗震设计的薄弱环节;隧道—土体—隧道相互作用区域可根据距径比划分为3个等级:严重影响区、中度影响区及轻微影响区。     

超大断面隧道大倾角层状围岩力学特性研究

文章以重庆轨道交通环线莲花村车站隧道工程为依托,采用有限元数值模拟对超大断面隧道开挖时大倾角层状围岩的力学特性进行研究。通过建立大倾角岩层数值模型,对隧道进行不同工况的分步开挖计算,分析得到大倾角层状围岩的塑性区、应力和位移变化规律。结果表明:大倾角层状岩体塑性区位于层面内,层面塑性变形最大;围岩最大拉应力发生在上部中导洞围岩开挖支护过程中,上部左导洞以及中导洞外壁围岩产生最大拉应力;最大压应力发生在上部中导洞开挖支护过程中,大倾角岩层上部右导洞以及中部右导洞在各工况中产生最大压应力;隧道中、下部右导洞水平位移在二衬施加后达到最大,围岩最大下沉量位于上部左导洞处。     

层状砂岩层城市大断面公路隧道爆破施工优化研究

在复杂层状岩体中采用钻爆法开挖隧道时,可能导致围岩出现超欠挖和过度损伤等问题,不仅影响施工进度、增加施工成本,而且会威胁到施工人员安全以及隧道稳定性。基于此,文章以西南某城市公路隧道穿越层状砂岩段为工程背景,结合隧道的地质条件及赋存岩性特征,采用LSPP软件进行爆破参数优化研究,得到了砂岩段隧道的最优爆破优化方案。实际工程应用效果表明,优化后的爆破方案能够有效地控制隧道的超欠挖。     

地下结构专业抗震计算软件的开发与应用

在采用反应位移法和反应加速度法进行地下结构抗震设计时,考虑到在地震动参数确定、土层地震动反应、边界条件设置等方面存在的复杂性,采用VC＋＋开发面向道路隧道、地铁区间隧道、沉管隧道、地铁车站等地下结构的专业抗震计算软件SAUS。该软件由软件界面平台、建模前处理、抗震计算分析、结果后处理四部分构成。前处理功能可自动快速地完成建模、设定单元属性、施加荷载和设置边界条件等;抗震计算提供常用的多种圆形和矩形结构的反应位移法和反应加速度法的自动计算;后处理功能提供结构的位移和内力云图显示、结果数据查询以及自动生成计算书等。通过实际工程的应用,极大提高了地下结构在抗震设计方面的工作效率。     

破碎岩层位置对隧道稳定性的影响研究

为揭示破碎岩层位置对隧道稳定性的影响规律,文章以某节理裂隙岩体隧道为研究对象,根据破碎岩层位置的不同分别建立6个计算模型,采用离散元软件UDEC对各个模型进行仿真模拟,并对比分析破碎岩层不同位置下的隧道开挖后应力和位移响应云图。结果表明:当破碎岩层位移隧道中线以上时,对隧道稳定性影响最大;当破碎岩体层位于隧道中心以下,对隧道稳定性影响较小。     

地震波斜入射下复杂地质中隧道动力响应分析

文章基于粘弹性人工边界理论,采用地震动力仿真模拟方法,建立了地震SV波斜入射下能同时考虑土体-结构动力相互作用、行波效应的地铁隧道-地基整体分析模型,系统分析了地震SV波斜入射下软硬土体相间复杂地质条件中地铁隧道的动力响应规律。结果表明:地震波入射角度对隧道结构动力响应影响显著,随着入射角度的增加,整个区间隧道的动力响应逐渐减弱;同一角度入射下,隧道在软、硬土体交接处的动力响应要显著高于其余部位,说明该处为抗震不利地带;随着软、硬土体弹性模量相差越来越小,整个区间隧道上各点的动力响应逐渐趋于接近;衬砌结构厚度的增加在一定程度上减少了软硬土体交接处隧道结构的位移和弯矩,提高了隧道的抗震性能。     

土岩软硬结合部隧道结构的震害机理分析及抗震研究

在土岩软硬结合部,土体与岩体由于刚度、质量密度等力学参数不同而产生不同的地震动响应,继而导致隧道结构发生严重破坏。文章结合青岛海底隧道相关资料,研究分析了地震灾害来临时隧道结构在土岩软硬结合部位的破坏机理及相关抗震措施。研究结果表明,在土岩软硬结合部,地震动作用下的围岩失稳、大的地震惯性力,以及大能量基岩面波产生的变形能都会导致隧道衬砌发生破坏,而大能量基岩面波产生的变形能是主要原因;当保持围岩稳定或使隧道结构的质量密度、刚度与围岩相差不大时都可以防止土岩软硬结合部隧道结构发生破坏,而后者是最有效的途径;轻质量延性隧道的抗震性能良好。本研究成果对于揭示土岩软硬结合部隧道结构的震害机理及优化抗震设计具有一定的借鉴意义。     

断层对小净距隧道稳定性的影响分析

文章针对福州魁岐2号特大断面小净距隧道工程特点,以Ⅴ级围岩为研究对象,利用离散单元法对节理岩体中断层存在时初始围岩应力分布特征以及断层与隧道不同相对位置情况下围岩变形特征进行了定性分析。结果表明,当节理岩体中有断层存在时,初始围岩应力不再呈水平层状分布,而是出现一定程度的应力集中现象;围岩变形在断层附近区域显著增大,而距断层较远处基本不受影响;对于小净距隧道,当中间岩柱中存在断层时更不利于隧道和中间岩柱的整体稳定。     

地震波斜入射下山岭隧道横向动力响应数值分析

近断层地震具有显著的方向性特征,地震波斜入射引起的非一致激励对隧道结构具有不可忽视的影响。文章基于粘弹性边界的波动数值理论,采用ANSYS进行汶川卧龙波输入下某山岭隧道横向地震响应数值分析,研究了地震波入射角度对衬砌动力响应的影响。计算结果表明:地震波斜入射时,衬砌结构的地震响应与垂直入射时有明显差异,呈现竖向受力特征,结构反应随着入射角度的增加而增大;斜入射时,隧道抗震的薄弱部位在拱顶、拱腰和拱脚处。研究结果可为山岭隧道抗震设计提供参考。     

加锚云母片岩隧道围岩失效特征及力学效应

在深埋云母片岩地层中,隧道的锚杆支护结构常发生失效,进而引发围岩大变形问题,威胁隧道施工安全和结构的可靠度。文章采用现场试验及数值计算相结合的手段,分析了云母片岩地层隧道围岩的应力应变特征和松动圈形态,研究了片岩地层中锚-岩复合体的应力关系和失效特征,可为云母片岩及层状各向异性岩体地层隧道支护方案设计、围岩变形控制及减灾避灾提供参考。     

倾斜岩层中轨道交通区间隧道开挖稳定性分析

针对层面大倾角岩体地质偏压型、地形偏压型隧道开挖的稳定性进行了探讨。依据块体理论,采用赤平投影法以及岩体洞室开挖稳定性分析软件Unwedge进行定性分析,确定最不利结构面组合,寻找出最不稳定块体的位置;再采用有限元分析软件Phase2,利用其特有的结构面单元组进行定量分析计算,给工程实践提供了参考。     

岩体温度法隧道施工掌子面前方涌水预测预报探讨

文章在简要介绍各种隧道涌水预报方法优缺点和岩体温度法隧道涌水预报研究现状的基础上,分析了岩体温度法隧道施工掌子面前方含水体预测预报中影响岩体温度测试的因素及需要解决的问题,初步探讨了隧道洞内岩体温度变化与隧道施工掌子面前方含水体的关系,提出了应用岩体温度法进行隧道施工掌子面前方含水体预测预报的可能性。     

基于地震波法测定岩体弹性抗力系数

围岩弹性抗力系数是隧道结构设计的重要参数,其原位测试具有难度大、费用高的特点。基于此,文章提出一种根据隧道地震波反射法进行超前地质预报实测的围岩地震波波速计算其弹性抗力系数的方法。首先根据实测地震波波速计算围岩的动弹性参数,然后利用前人得出的岩体动、静弹性参数关系计算围岩的静力学参数。以此为基础计算围岩的弹性抗力系数。文章以赣龙汀州隧道为例,采用上述方法获得了该隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩的弹性抗力系数,分别为0.54~1.19 GPa/m和0.24~7.6 GPa/m。计算数值与我国《铁路隧道设计规范》中Ⅲ、Ⅳ级围岩的弹性抗力系数吻合,这说明根据地震波反射法进行超前地质预报所获得的围岩地震波波速确定围岩弹性抗力系数是一种可行的方法。     

高烈度地震区浅埋大跨隧道施工技术及抗震材料

在高烈度地震区的软弱破碎岩体中修建浅埋大跨度隧道时,采取何种施工技术和选用什么样的抗震材料,才能满足抗震性方面的要求,这是工程界所关心的热点课题,文章以南昆铁路乐善村二号隧道为例,介绍了隧道的施工技术和选用的抗震材料,可为今后类似工程提供借鉴.     

水流作用下悬浮隧道的响应分析

悬浮隧道直接处于水流作用的自然环境中,结构的响应问题应是关注的焦点.文章将悬浮隧道和支撑结构简化为空间梁系有限元模型,采用梁单元的CR列式法,在考虑水流与结构相互作用的条件下,概述了在水流作用下悬浮隧道系统的响应计算方法,计算分析了表面流速、隧道断面形式和支撑形式对悬浮隧道响应的影响.     

深埋高水位山岭隧道作用于衬砌外表面的水压力计算方法

文章针对深埋高水位山岭隧道,通过把含水地层视作无限含水地层和半无限含水地层(即考虑边界的影响)对作用于隧道衬砌外表面的水压力分别进行了分析论述,并推导出了水压力计算公式,同时给出了层状岩层垂直于层面渗流的等效渗透系数的计算方法,可供类似工程设计和施工中参考.     

随机波浪力激励作用下悬浮隧道锚索频域动力响应

文章提出随机波浪力激励作用下悬浮隧道锚索频域动力响应的理论研究,利用虚拟激励法和Galerkin法建立表示悬浮隧道锚索动力运动的数学方法,通过等效线性法求解振动系统非线性运动方程,分析波浪参数及结构参数对振动系统在平稳和非平稳随机激励作用下的动力响应参数影响作用。通过和孙胜男方法及AQWA水动力计算软件进行结果对比,发现文章提出的方法能够在保证精度的前提下更能反映真实的海洋情况。研究成果可为随机波浪力激励作用下的悬浮隧道及其锚索的工程设计及施工提供理论参考依据。     

层状围岩隧道施工爆破数值模拟分析

针对层状围岩条件下隧道爆破拱部很难成型、超欠挖较大这一难题,以朔黄铁路长梁山隧道为依托,通过爆破数值模拟,结合爆破作用的理论分析,经过现场试验,提出了在层状围岩中进行爆破施工的技术措施,有效减少了爆破对周围岩体强度的消弱作用,控制了拱部超挖,保证了施工安全和经济效益.     

爆破振动下小净距隧道围岩的力学行为分析

文章运用数值分析计算软件,对小净距隧道中既有隧道受邻近隧道爆破震动影响的动力响应特性进行分析,得出了爆破地震波作用下,隧道周边围岩应力、位移和振动速度的分布规律,为小净距隧道的设计与安全施工提供科学依据。