大连市引碧供水隧洞工程岩体质量分级及评价

根据隧洞区工程水文地质条件，岩石软硬和岩体完整程度，初步做出定性划分并选出各级有代表性的岩样做室内、外试验测定定量的指标值，以此做为计算岩体基本质量指标分级依据，在此基础上再按地下水大小，地应力高低，主要结构面产状与洞线走向的组合关系对岩体基本质量影响程度进行修正。此法是国际“ＧＢ５０２１８－９４工程岩体分级标准”在大连市引碧供水隧洞工程岩体分级的初步实践。同围岩工程质量分类法，巴顿Ｑ系统法及比尼     

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。     

断层影响下隧道围岩稳定性的数值分析

断层等软弱结构面是隧道工程中最常见的一类规模较大的地质不连续面。诸多工程实践和研究表明,隧道围岩的变形与破坏大多受到断层等软弱结构面的控制。结合大华岭隧道施工过程,根据隧址区断层实际走向、断层面产状与隧道轴线不同夹角,利用基于有限元方法的岩土与隧道分析系统(MIDAS/GTS)对断层影响下的隧道围岩稳定性进行数值模拟分析,以DX(V)位移等值线数据分析为例,分析了特定施工段支护前后沉降对比及位移量,讨论了围岩和支护体系的结构状态及工程效果。该方法可为同类隧道设计、施工和研究提供有益借鉴。     

TBM施工隧洞围岩分类方法的探讨

针对TBM施工隧洞中的围岩分类问题,指出TBM施工条件下的隧洞围岩分类应针对围岩的可钻掘性,充分考虑影响TBM掘进效率的主要工程地质因素,提出了在《工程岩体分级标准》围岩稳定性基本分级的基础上,依据岩石的单轴抗压强度、岩石的耐磨性和岩体的完整性,将TBM施工条件下的隧洞围岩分为A(好)、B(一般)、C(差)3个级别,对于当今隧洞围岩分级方法的进一步发展,以及提高我国TBM施工隧洞的设计和施工水平具有一定的实用价值。     

复杂节理岩体对榆佳高速公路某隧道的初喷支护作用机理研究

节理的产状和隧道轴线夹角的不同会极大地影响隧道的稳定性.以榆佳高速公路某隧道为研究对象,利用UDEC离散元软件,建立了0°、85°、120°和150°单层层状节理模型,以及由3组层状节理切割的复杂模型;设计了0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 MPa初喷混凝土接触面黏聚力计算工况,5、8、10cm初喷厚度计算工况.经计算,对比不同工况的塑性区、应力和监测点位移值,发现:单层节理条件下,节理倾角β对隧道稳定影响不大,0°时塑性区最大,最大位移5.6cm,围岩没有掉块,围岩自稳,无需支护;其余倾角隧道均能自稳,位移不大于1cm.黏聚力大于0.6MPa为临界值,大于其隧道围岩自稳,洞顶位移值小于1 cm,否则会出现掉块.初喷厚度8cm为临界值,大于其隧道围岩自稳,洞顶位移值小于1cm,否则会出现掉块.上述特征值均在单因素变化、其余参数参照基准值条件下获取,这些可以作为隧道设计的极限参考值.     

胡麻岭隧道不同产状裂隙岩体稳定性及支护力学特性

依托“兰渝客专”胡麻岭隧道工程,研究不同岩层产状（倾角）围岩稳定性,以及支护结构力学响应。结果表明:节理面极大降低隧道围岩稳定性,节理面物理力学性质是隧道围岩失稳的控制性因素;竖向节理隧道失稳以冒顶、坍方为主;当岩层为水平时,其支护结构受力分布合理;倾斜产状节理岩体支护结构受力呈现明显偏压现象;隧道边墙相对稳定,围岩锚杆加固有效长度3 m,拱顶要提高设计参数,有效促进“拱效应”形成,确保隧道稳定性。     

木寨岭公路隧道大变形综合评价预测

基于模糊综合评价法与层次分析法,结合木寨岭公路隧道复杂地质条件下隧道大变形的统计结果,提出了适用于软弱破碎围岩隧道施工阶段大变形快速分级预测的模糊层次综合评价方法。该方法将隧道变形分为无大变形、轻微大变形、中等大变形、严重大变形和极严重大变形5个等级,选取了对隧道大变形影响显著且在隧道施工阶段能够快速获得的岩层产状、强度、完整性和地下水作为大变形的分级和评价指标。为了充分考量4类指标对大变形的影响,共选取了结构面倾角、结构面走向与洞轴线夹角、点荷载强度、掌子面软岩比例、掌子面岩层平均厚度、岩体RQD值、每延米洞长出水量、地下水特征8项亚级指标对大变形进行分级预测。将本方法与陈子全法、孟陆波法和Jethwa法应用于木寨岭隧道5个大变形段进行了工程验证与对比分析。结果表明:实际变形量超过陈法和孟法预测范围上限值的变形量最大可达上限值的2.4倍和4.4倍,隧道大变形实测变形值均位于本研究方法预测的大变形范围内。本预测方法在木寨岭公路隧道变形段的工程实践表明:该方法的工程适用性强,准确度高,可为软弱破碎围岩隧道大变形的分级和预测提供一种新方法和新思路。     

岩层倾角与隧道走向间关系对大断面隧道围岩稳定性的影响

针对大断面隧道拱顶围岩的稳定性,运用普氏理论确定大断面隧道拱顶围岩平衡拱高度,获得支护结构拱顶荷栽计算依据,通过分析隧道不同走向条件下岩层节理倾角护对顶平衡拱内层状围岩应力状态的影响,研究θ对隧道拱顶围岩稳定性的影响。结果显示,岩层呈水平产状时,隧道内拱顶围岩易发生掉块,隧道不同走向对隧道内应力重分布无差异性影响;岩层倾斜、隧道走向与岩层走向相同时,拱顶围岩的稳定性随口增大而减小;隧道走向与岩层走向垂直时,拱顸围岩的稳定性随口增大而增大;上三角组合节理条件下开挖隧道,拱顶裂隙呈闭合状态,褶曲轴面下固岩需加强支护;倒三角组合节理情况下,拱顶裂隙呈张开状态,拱顶易发生小型掉块。     

缓倾结构面在汾河水库泄洪洞施工中的危害分析

汾河水库泄洪隧洞区古老变质岩中片理裂隙及节理发育，岩体强风化层厚度５￣２０ｍ。洞长１１４０ｍ有１／３上覆有效围岩厚度为０．５￣１．０倍洞径，而未发生围岩失稳；宽度２４ｍ的Ｆ２断层，宽度５ｍ的Ｆ３断层因采用了系统化施工也均未发生塌方，但是由于忽视了缓倾角结构面与高倾角岩层面，片理面、节理裂隙组成的不稳定结构体在地下水的作用上造成不利的情况，在埋深较大地段的施工中发生了１０多次塌方，经对塌方事故分析，     

公路高切坡安全敏感部位分析

针对岩体切割型(顺层切割型和反倾切割型)高切坡,运用ANSYS及有限元强度折减法,对不同开挖参数(高切坡的坡比、坡高、开挖台阶宽度)、不同结构面组合(岩体结构面的倾角、外倾结构面走向与坡面走向的夹角)的高切坡进行数值模拟,分析并得出了公路高切坡开挖过程中其应力场和位移场的分布及变化规律。     

岩质路堑边坡结构面对岩体强度的影响及其修正

对岩质路堑边坡的稳定性分析时,其坡体的稳定性(或变形)往往受结构面强度、结构面产状与边坡形态的相对关系等因素决定。因此在考虑结构面强度和结构面产状的基础上,必须同时研究边坡形态与结构面产状的组合关系对坡体稳定性的作用和影响。基于此思想,采用有限元分析方法,利用遍布节理本构模型分析结构面倾角的差异对坡体稳定性的影响,并提出对含结构面岩体强度的修正方法。     

Unwedge程序在隧道围岩块体稳定性及敏感性分析中的应用

岩层被不同的结构面切割,在进行隧道开挖时,临空面与结构面组合,可形成不稳定结构体,使岩块变得可动。该文应用基于块体理论开发的Unwedge程序,较好地预测了某水工隧道围岩块体的稳定性,为隧道的开挖提供了建议。通过对影响隧道围岩稳定性因素的敏感性分析,得出在众多因素中,结构面内摩擦角、粘聚力及地下水位的影响较大;此外还得出了隧道轴线走向、倾角与隧道围岩稳定性关系曲线图,对隧道选线具有实际指导意义。     

构造应力场中层状围岩隧道动力响应数值分析

层状岩层的横观各向同性使得振动波在岩层中沿着不同方向传播时,质点的振动特性有着一定的差异。以我国西南地区某高海拔山区单向公路隧道的全断面爆破掘进为研究背景,利用FLAC 3D软件对构造应力场中均质围岩及倾角不同的层状围岩在隧道爆破开挖过程中的变形、振动速度进行研究。研究结果表明,隧道开挖爆破后,洞周岩体变形不对称式分布,左、右拱腰部位变形最大,均质围岩洞周各部位变形在5种模型中相对较小;爆源距相同时,层状围岩左、右测点的x向振动速度均大于上、下测点的z向振动速度;断层破碎带、层理结构面对于振动波的传播既有消振又有聚振的作用,与断层破碎带和层理结构面的产状、空间关系及振动波相对结构面入射角度有关。     

层状围岩节理倾角对隧道光面爆破效果的影响

同种爆破参数对不同类型地层开挖时体现的爆破效果相差明显，运用LS-DYNA软件建立不同倾角下不同层厚节理地层的隧道爆破模型，重点研究不同倾角节理时同种周边眼光面爆破参数下的爆破效果，以探明层状节理隧道爆破规律。结果表明:层状节理围岩下隧道爆破产生的超欠挖明显，且由于重力作用下节理岩块脱落效果及节理面上法向应力较小，超欠挖量随倾角的增大而减小；节理和岩体爆破时吸收的能量也与倾角呈正相关关系，且节理吸收能量约为岩体的15 %～20 %。     

高速公路层状岩体边坡稳定性研究

高速公路建设中经常存在层状结构的岩体边坡.层状岩体的最显著力学特性是各向异性.通过层状岩体的各向异性抗剪强度参数的表述方法,提出岩体的抗剪强度参数与滑动面夹角关系的表达式,并将层状岩体的各向异性特性引入到极限平衡分析方法.实例研究表明:考虑层状岩体各向异性的分析方法是一种更为安全可靠的边坡稳定性分析方法,有助于准确评价...     

深埋隧道层状岩体破坏过程特征模型试验

针对深埋隧道层状岩体围岩变形破坏的复杂性,以渝沙高速公路共和隧道工程为背景,采用自行研制的弹脆性相似材料构筑层状岩体隧道物理模型,利用应变监测技术和内窥摄影技术,研究了层状岩体在不同荷载作用下围岩应力分布及变形破坏过程特征。结果表明：深部层状岩体受层理结构面的影响,围岩具有明显偏压特征;在沿层理面方向主要受到与其一致的应力挤压从而产生剪切破坏,垂直于层理方向的破坏呈X型裂纹且沿洞壁深部发展;掉落块体呈楔型体,隧道围岩破坏范围呈明显的不均现象;模型试验结果与现场测试结果基本一致,为理论分析深部层状岩体破坏机理提供了可靠的试验结果。     

基于块体理论进行隧道轴线走向优化的研究

首先介绍了块体理论的基本原理和裂隙岩体结构面随机统计分析方法,并对遗传算法提出了改进措施。进而结合3座隧道围岩的裂隙结构面特征参数值统计,运用关键块体理论和赤平投影解析法,模拟和分析了3组典型节理结构面下隧道在不同走向时关键块体的位置、大小及稳定性发生的变化,并与实际调查情况进行了对比分析,最后运用改进的遗传算法编程,推算出节理结构面在特征区间内隧道轴线的最优走向。研究结果表明,借助关键块体理论及改进的遗传算法进行隧道轴线走向的优化是经济可行的。     

结构面对岩体边坡动力响应的影响研究

运用离散元软件3DEC,通过研究结构面在地震波作用下,其产状、起始位置、刚度以及密度与岩体边坡PGA放大系数峰值变化关系,揭示岩体边坡中的结构面对地震动力响应特征的影响规律。结果表明:结构面倾角增大,岩体边坡的动力稳定性变差;结构面起始位置越高,岩体边坡的地震动力响应则越强,反之则越弱;结构面刚度能影响地震波的能量分配关系,但不能改变其传播路径;结构面发育越密集,岩体边坡地震动力响应越强烈,动力稳定性也就越差。     

偏桥水电站引水隧洞施工全过程离散单元法仿真模拟研究

偏桥水电站引水隧洞K2＋010～+310地段位于节理发育岩体中,隧洞开挖后因没能及时支护引起岩体过度松弛,产生大量掉块现象。为保证隧洞的稳定性及基于工期的考虑,对该段隧洞的支护结构进行了优化设计,并采用国际广泛应用的离散单元法程序UDEC对该引水隧洞施工运营全过程进行了仿真模拟,探明了隧洞施工各阶段围岩内应力和位移分布,对支护结构优化设计进行了评估。同时,探讨了隧洞施工和运营全过程的离散单元法仿真技术。     

基于隧道围岩稳定性的地质预报

通过曼歇2号隧道中导洞开挖中的地质素描和资料收集,依据掌子面和两壁出露的地质体的岩性、节理、岩体结构类型、地质构造特征等综合特征,沿其走向、倾向和倾角的延伸推断工作面短距离前方的地质情况,应用赤平投影分析法对正洞的围岩稳定性和边坡的变形破坏做出定性和定量分析,从而预测两侧正洞的地质情况,对连拱隧道上、下行线正洞的施工予以指导和控制,进而达到短期预报的目的。