板岩隧道顺层塌方分析及预防失稳措施研究

为避免板岩隧道围岩楔形体掉块和顺层塌方的发生,针对板岩的力学性质和变形特性,从隧道施工方面对板岩隧道围岩的工程特性和易形成塌方的地质构造类型进行总结,并以半山隧道初期支护长段落顺层塌方为例进行深入的分析和研究。结果认为:当顺层构造岩层和节理产状与隧道走向夹角较小、多组节理相互切割与岩层面形成不利结构面组合长段落斜穿隧道时,受施工开挖爆破震动、地下水浸润、重力作用以及大断面开挖形成临空面的影响,围岩及支护结构局部薄弱处出现失稳破坏,由于牵引作用不断扩大并持续发展造成较长段落的坍塌。最后,提出了顺层构造、节理密集带和隧道开挖后不利结构面组合对围岩稳定性的影响分析方法,针对板岩地质隧道施工提出了预防围岩失稳的措施和支护结构的优化措施。     

基于功效系数法和超前地质预报的隧道塌方风险预测

塌方是地下工程施工过程中最常见的事故之一,风险评价是衡量硐室塌方风险大小的手段。为确保施工安全,提出了基于功效系数法和超前地质预报的隧道塌方风险超前评价模型。综合分析塌方影响因素的基础上,选取岩石单轴抗压强度、围岩完整性系数、不连续结构面状态、主要结构面与洞轴线的夹角和地下水影响5个主要因素作为隧道塌方风险评价指标。采用TSP203系统和钻孔取芯的手段对评价指标进行定量描述,并基于功效系数法的基本原理,建立了隧道塌方风险预警模型。最后将建立的塌方风险预测模型应用于昌宁高速川风凹隧道的塌方风险超前识别中,结果表明该方法塌方风险识别具有较高的准确性,为隧道塌方风险超前预测提供一种新思路。     

京源口隧道软弱围岩大塌方的治理

通过对福建省厦门至长汀高速公路京源口隧道(围岩以Ⅱ类为主,占90%以上)洞内大塌方的治理,总结了在软弱围岩中修建隧道大塌方治理的一些技巧和经验,对今后软弱围岩中隧道塌方治理有所借鉴。     

混凝土倒灌法处理隧道塌方

采用新奥法施工的隧道，遇到塌方且持续掉块无法稳定时，常规处理方法无法保证施工安全，文中介绍郝岭隧道采用倒灌混凝土至塌腔体，待混凝土与围岩形成整体后再开挖的处理方法。     

基于围岩虚拟支护力特性的隧道塌方机制及控制研究

为研究隧道塌方事故的典型模式及其演化规律,基于塌方案例统计分析结果,阐明隧道开挖面失稳塌方和关门塌方2类安全事故的基本特性,推导隧道围岩虚拟支护力纵向分布曲线,进一步从围岩应力释放角度揭示了虚拟支护力与2类塌方事故的关系,并给出了塌方事故的控制要求。研究表明： 1）开挖面失稳塌方和关门塌方2类由围岩和结构失稳引发的隧道塌方事故在事故次数（68%）、死亡人数（53.7%）和涉险人数（68%）方面占比较大,其中关门塌方事故单次事故涉险人数最多,潜在危害最大。2）隧道开挖面处的围岩虚拟支护力随着黏聚力的减小而降低,开挖面后方2倍半径处围岩的虚拟支护力已大部分释放（＜5%pi）。3）围岩变形和虚拟支护力释放的第2阶段内,围岩变形急剧,围岩虚拟支护力急剧释放且释放量较大,此阶段是隧道塌方控制的重点。     

十二排隧道塌方处治施工技术

介绍福建龙长高速公路十二排隧道塌方情况,从围岩地质条件、施工方法等方面分析塌方产生原因,提出塌方处理方案、施工顺序、支护措施,达到彻底整治的目的。     

火车岭隧道软弱围岩段塌方分析及处理措施

阐述了十漫高速公路火车岭隧道绢云母片岩变质软岩区隧道围岩的变形破坏特征，对出口塌方原因进行了分析，提出了相应的处理措施，同时对塌方处理效果进行评价，以期为类似工程提供参考和借鉴。     

京珠高速公路粤境北段乌坑坝隧道右线出口塌方处理

乌坑坝隧道是京珠高速公路粤北段重点工程之一 ,结构设计为曲墙式三心圆 ,为大跨度结构。施工时RK82 +16 9右侧顶部出现掉块 ,随之扩大 ,造成大塌方。介绍了采用小导管周壁注浆等综合处理坍方的方法 ,通过对围岩、支护变形量测 ,数据分析 ,揭示受力体系的内在机理 ,以及效果分析。     

东兴场隧道水平围岩变形破坏特征研究

结合广巴高速公路东兴场隧道对公路隧道水平围岩的变形破坏特征进行了研究,结果表明:隧道水平围岩的变形破坏为结构面控制型,隧道拱顶与拱肩受结构面切割形成的不稳定块体在重力作用下易于掉块形成平拱,拱腰受岩体的夹持作用稳定性较好.     

玉庙隧道塌方原因分析及处理方案研究

玉庙隧道是一座平行双洞四车道浅埋公路隧道,围岩软弱且含有地下水,地质条件比较复杂,施工前期左洞出口发生了塌方。对玉庙隧道的塌方原因进行分析,提出地表和洞内注浆加固及加强支护结构参数的处理方案,并运用数值模拟方法对洞内注浆方案进行对比和分析,选择比较合理的方案。结果表明：实际采用的塌方处理方案安全可行,经济合理,保证了隧道的质量。     

软岩浅埋隧道施工对地表及围岩变形的影响分析

浅埋隧道开挖对周围环境的影响值得关注，基于重庆武隆隧道穿越厂房基础引起地表变形的工程背景，简化为平面应变模型，采用两种不同的计算方法对隧道施工进行了数值模拟分析，目的是研究不同软岩隧道开挖方式对地表变形及围岩受力情况的影响。通过支护与不支护两种工况的对比计算，结果表明，对浅埋隧道实施强支护、短开挖，并加强关键部位的加固，可有效减小隧道开挖对周围环境造成的影响。     

围岩模糊信息分级模型在软岩隧道中的应用

针对软弱围岩隧道的施工,如何准确的进行围岩分级,对隧道的设计和安全施工意义重大。从国内外的应用来看,各种方法因为具有各自的适用性,很难保证结果的客观性与准确性。通过引入模糊数学方法,结合十漫高速公路软岩隧道的围岩特点,应用RMR分级系统的评分标准对岩石样品进行评分,进而建立围岩模糊信息分级模型,对围岩评分结果进行进一步的分析运算,从而使结果更具客观性。通过龚家垭隧道围岩样品实例验证,该法所得的结果与实际情况相差不大,具有较高的可信度。     

华蓥山特长公路隧道通风竖井设计与施工

目前国内公路隧道竖井的设计和施工方面尚无较成熟的经验,仍需作进一步的研究与探讨。结合在建的南—大—梁高速公路华蓥山特长公路隧道通风竖井的设计及施工方案,阐述当前较为成熟的深竖井围岩压力秦氏计算理论,介绍采用的竖井围岩压力的计算方法,探讨公路隧道竖井施工方法的特点及适用条件,并对公路行业竖井设计与施工的规范与规程的迫切需要、秦氏竖井地压计算理论的参数取值问题及反井钻机设备的亟待研发等提出几点建议。     

砂板互层岩体中隧道围岩力学特性研究

通过建立可反映互层岩体中砂岩与板岩组成、岩层倾角、岩层走向等因素变化对岩体变形影响的互层岩体本构模型,研究了砂板互层岩体中隧道围岩的力学特性。研究结果表明:岩体中板岩体积含量越高,围岩最大变形及破坏范围越大,隧道周边围岩变形不对称性也越明显,板岩结构面的内摩擦角大小对岩体变形及破坏范围影响很大,板岩沿结构面破坏为砂板互层岩体的主要破坏形式之一;砂板互层岩体的倾角变化将影响隧道周边围岩变形的对称性及破坏区域的分布,倾角在40°～60°时,围岩变形的不对称性最明显,板岩含量较高时,砂板互层岩体的最大变形随倾角的增大而降低;岩层的走向与洞轴线交角越大,围岩变形越小,隧道周边围岩变形也越趋于对称,在陡倾砂板互层岩体中,洞轴线应尽可能沿与岩层走向大角度相交的方向布置以利于围岩的稳定;随着埋深的增加,围岩变形及破坏范围均增长,因岩层倾角、走向变化引起的隧道周边围岩变形不对称性也越明显。     

隧道新奥法原理与发展

首先探讨了围岩自承能力的力学机制,认为围岩自承能力来源于强度,围岩塑性强化区和弹性区是主要的承载结构。新奥法“充分发挥围岩自承能力”的观点可进一步表述为“基本维持围岩原始状态”,这是一种“显性”表述,提出了技术方向,具有可操作性。将能量最小原理分别应用于石质隧道和土质、破碎围岩隧道,对其具体含意进行了深入阐述,提出此原理可以作为判断各种施工方案优劣的依据。     

浅埋小净距公路隧道围岩压力分布规律

为了给小净距隧道设计和施工提供科学依据,并为完善中夹岩墙的加固方法奠定理论基础,首先通过对41座小净距隧道的双洞内侧围岩压力进行统计分析,研究了小净距隧道围岩压力的演化特点,分析了垂直围岩压力与单洞开挖宽度、埋深和净距的关系,讨论了双洞内侧侧压力系数与各工程地质参数之间的关系,并基于隧道实际滑裂面,建立了小净距隧道荷载计算模型,提出了小净距隧道围岩压力的计算方法,通过与实测数据及既有研究成果的对比,验证了该方法的合理性及普适性,并基于以上研究成果提出了小净距隧道围岩稳定性控制方法。研究结果表明：小净距隧道垂直围岩压力与水平压力发展趋势基本一致,水平压力发展速率明显大于垂直压力,稳定时间也较短;水平压力受双洞间的相互影响比垂直压力要大,在施工过程中应重点关注水平方向的应力发展;侧压力系数随净距增加而增大,但随埋深、内摩擦角和黏聚力的增加而减小,并普遍小于规范值;所提出的围岩压力计算式对于复杂小净距隧道具有较好的适应性,并能对施工过程中小净距隧道的围岩压力进行估算;小净距隧道围岩稳定性控制应从合适的施工方法、合理的支护设计以及实时的监控量测3个层面考虑,具体的控制对策应结合围岩条件和工程特点进行实施。     

独立隧道、小净距隧道和连拱隧道结构受力独立性研究

 独立隧道、小净距隧道和连拱隧道三种隧道设计与施工都要遵循“基本维持围岩原始状态”和“能量最小原理”。只要结构设计合理、科学组织施工，即可基本保持小净距隧道和连拱隧道洞体受力的独立性。连拱隧道优化断面衬砌压力和内力分布基本对称，与分离隧道相接近，是一种合理的连拱隧道构筑方法。     

隧道危石识别及防控研究现状与发展趋势

隧道危石垮塌防控是隧道安全建设面临的重大理论与技术难题,针对危石垮塌机理复杂且缺乏有效的探测技术及方法,难以对其实现有效防控的问题,在系统整理国内外研究资料的基础上,从隧道危石地质调查、危石识别理论、危石监测及控制方法3个方面总结了隧道危石识别与防控的研究现状。在隧道危石地质调查方面,数字罗盘接触测量、近景摄影测量、激光扫描已成为支撑隧道危石地质调查发展的三驾马车,初步形成了基于结构面网络模拟的三维岩体结构信息集成分析方法;在隧道危石识别方面,危石静态及动态识别理论研究取得长远发展,初步形成了静-动结合的隧道危石稳定性判识方法;在隧道危石监测及控制方面,虽然做了一些工作,但尚未形成有效的隧道危石监测及控制技术方法。随后结合笔者团队正在开展的研究工作,系统阐述了现有隧道危石防控理论及技术的不足,并对隧道危石防控对策进行了相关探讨,认为隧道危石防控的研究重点和趋势有以下3点：物-钻-表三位一体的岩体结构探测方法;岩体结构模型跨尺度联合重构方法;隧道危石"点-域"同步监测及靶向控制技术。研究结果可为广大研究者和应用者提供了一个探讨的基本框架,并为本领域研究提供了一定的参考。     

基于遗传-径向基函数神经网络的公路隧道围岩定级方法

围岩分级准确与否直接关系到隧道的施工安全和工程造价。针对现阶段围岩分级方法存在的主要问题,结合宁绩高速公路隧道群施工期围岩定级实践,以国标BQ分级为基准,在大量现场测试和室内试验的基础上,引入径向基函数神经网络,并以分级结果作为遗传-径向基函数神经网络的训练样本,建立了隧道围岩分级的遗传-径向基函数神经网络模型。应用实例表明,该模型分级结果与现场勘测基本一致,为隧道围岩分级提供了一种新方法。     

某铁矿边坡岩体结构面三维网络模拟研究

采用ShapeMetriX 3D岩体几何参数三维不接触测量系统,对某铁矿各个水平高度的石质边坡的岩体结构面几何特征进行了测量;对结构面测量数据进行分组、分析,并对得到的结构面各种几何信息的数据进行数理统计计算,拟合出结构面各种几何信息的概率分布模型;应用Monte-Carlo 模拟原理,结合Auto LISP语言开发了使之能在AutoCAD 2007中直观显示出来的程序,得到能够反映接近真实岩体内部结构面三维分布情况的图形。