地下洞室围岩分级Q值法、RMR法、BQ法相互关系研究

目前国内外围岩分级方法很多，各分级方法指标的选取及参数的取值差异性明显，导致各方法间的一致性和相互参考性较差。依托锦州地下洞库的工程实例，介绍了围岩分级Q值法、RMR法和《工程岩体分级标准》BQ法，并简单对比分析了各分级指标的差异；对分级结果进行数理分析，得到相互间数学关系；横向比较3种分级结果的可靠性。结果证明:Q值法与RMR法间相关性较好，BQ法对岩体质量的分级偏于保守，综合比选之后认为Q值法和RMR法较适用于实际工程。     

禹登高速公路槐树坪隧道岩体质量评价研究

为选择合理的开挖、支护方式,对禹登高速公路槐树坪隧道进行岩体质量评价。在阐述该隧道工程地质条件的基础上,先后用BQ分级法、RMR分级法和Q分级法对岩体参数进行评分及岩体级别确定。通过岩体声波测试和岩石力学试验,基于Hoek-Brown准则从而预测岩体的力学参数,为岩石工程设计和施工提供了依据。     

“三高”地区公路边坡岩体质量分级THSMR方法

分析了边坡岩体质量分级常用的SMR，CSMR，TSMR体系特点及适用条件；在此基础上，以TSMR体系为框架，考虑地震荷载对边坡稳定性的影响，引入地震作用系数β，建立了适用于高寒、高海拔、高地震烈度的“三高”地区公路的边坡岩体质量分级体系THSMR；并以乌尉高速公路沿线34个岩质高边坡为例，通过稳定性定量计算，换算出等效RMR值——ESMR，以此为标准值，对比分析了TSMR，THSMR体系评价结果的合理性。结果表明，TSMR值普遍偏大，而THSMR值接近边坡实际稳定状态，后者更为合理。     

高路堤边坡快速综合评价模型研究

基于某典型高路堤边坡，建立有限元强度折减模型；采用正交试验法对各定量影响参数进行敏感性分析，为高路堤边坡快速评价模型参数权重取值提供理论依据，得到各主要因素排序为:填方高度＞黏聚力＞重度＞坡率＞内摩擦角＞卸载平台宽度＞台阶高度。初步建立高路堤边坡快速评价模型中各评价参数的权重值、分级评分标准和最终评价标准。快速评价模型对边坡稳定性的评价结果与安全系数法的评价结果具有较好的一致性。     

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。     

岩质路堑高边坡稳定性综合评价及合理坡角优化研究

以新疆省道101线乌鲁木齐—巴音沟公路K79+720～K80+080段岩质路堑高边坡工程为依托,针对岩质路堑高边坡稳定性的复杂问题,在充分分析岩质高边坡赋存的地质背景和环境条件的基础上,采用综合分析评价方法对其研究。采用岩体质量分类、赤平极射投影法、极限平衡法和有限单元法等,对某路堑岩质高边坡工程实例进行综合评价和集成分析,并对开挖坡角进行优化设计,获得的综合结论被设计与施工单位所采用。     

地下水封储油洞库岩体分级与支护技术研究

地下水封储油洞库是目前世界上石油战略储备的重要设施,为了保证该类大断面洞库的稳定,需要对洞库岩体质量进行准确评价,以便进行合理的支护设计。以某地下水封储油洞库为工程背景,选取4北洞室3个典型地段作为试验地点,采用现场工程地质勘察、三维摄影测量系统（ShapeMetriX 3D）及地质雷达测试技术相结合的手段,查明各地段围岩的工程地质特征及节理分布情况,应用Q系统分类法对试验地点岩体进行稳定性分级,依据工程类比和相关规范确定试验地段的支护方案,并运用FLAC3D数值模拟及现场监测的方法对支护效果进行检验。结果表明,设计支护方案合理,能够保证围岩的稳定。     

基于层次分析-可拓理论评价岩质岸坡稳定性

为了研究岩质岸坡的安全稳定问题，以云南玉楚高速绿汁江特大桥玉溪岸某岩质岸坡为例，运用层次分析与可拓物元理论相结合的方法，建立边坡稳定性评价物元模型，确定其稳定安全等级。通过层次分析法计算出各评价指标权系数后，结合可拓理论构造出的有序三元组，形成多因素关联度函数，进行模型的物元可拓分析，获取边坡最终的安全分级结果。结果表明:边坡的安全等级为Ⅳ级，处于不稳定状态。同时，运用FLAC3D有限差分软件对边坡进行数值计算，得出安全系数F_s=0.98，为不稳定边坡。两种方法的分析结果一致，进而论证了层次分析-可拓理论评价模型的可靠性，也为岩质岸坡的稳定性评价提供了一种新的决策方法。     

深埋小净距隧道围岩压力计算方法研究

根据普氏理论经验公式对深埋小净距隧道的围岩压力计算公式进行了推导,并针对沪蓉国道湖北省宜昌～恩施高速公路某分岔隧道的四车道小净距段,运用本公式进行计算分析,得出结论如下:当中夹岩柱厚度增大到一定程度时,围岩压力与分离式隧道相同,在Ⅴ级围岩条件下,当中夹岩柱厚度小于3 m时,围岩压力与连拱隧道基本相同,在Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级围岩条件下,围岩压力比连拱隧道的大;在Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级围岩条件下,左右洞室之间无影响的净距分别为55 m、20 m、10 m、7 m;中夹岩柱的承载能力对小净距隧道围岩压力有较大影响,选择合理的中墙加固方法对小净距隧道的稳定及结构受力十分关键.本文可以为深埋小净距隧道的结构设计提供参考.     

考虑荷载及干湿循环作用的炭质泥岩崩解特征试验

针对炭质泥岩遇水易软化、破碎及崩解的特点，以广西六寨-河池高速公路沿线的炭质泥岩为例，开展荷载及干湿循环共同作用下炭质泥岩崩解特征试验，并采用扫描电镜、X线衍射等方法系统研究炭质泥岩崩解过程中颗粒的形态、质量、粒径分布特征，进而探讨炭质泥岩崩解机理。试验结果表明：随着干湿循环次数的增加，炭质泥岩崩解宏观上表现为大粒径崩解物逐渐消失，小粒径崩解物的含量逐渐增大，微观上表现为黏粒逐渐脱落并流失，片状结构逐渐转化为细长针状结构，同时孔隙不断扩大，直至贯通；炭质泥岩第1次干湿循环过程崩解最为强烈，5次干湿循环后崩解趋于稳定，试样的不均匀系数及曲率系数均随循环次数的增加呈先上升随后逐渐稳定的趋势，相同循环次数下，荷载越大，不均匀系数及曲率系数越大；炭质泥岩崩解程度高，最终崩解率均大于30%，荷载越大，最终稳定时的崩解比越低，分别为50.68%、50.07%、41.09%及35.95%；炭质泥岩崩解具有分形特征，分形维数在前5次干湿循环过程中不断增长，之后逐渐趋于稳定，干湿循环次数相同时，分形维数随荷载的增加而增大。研究成果可为炭质泥岩路堤稳定性分析及工程实践提供参考。     

特大悬索桥现场隧道锚塞体自平衡法的承载特性研究

锚塞体作为悬索桥的4大部件之一,其安全性十分关键.为了检验超大吨位、边坡复杂等环境下的特大悬索桥隧道锚塞体的安全性,采用自平衡测试方法对1∶10的两个现场模型隧道锚塞体进行试验.结果 表明,在加载过程中,模型锚塞体及周围岩体无破坏迹象,两个模型锚塞体洞口位置出现轻微裂缝开展,荷载～位移曲线为缓变形;随加载时间的延长,锚塞体的位移呈增大的趋势,位移发生在加载15～45 min内,且每级荷载值加载下的位移值最大不超过5 mm;在各级荷载加载下右洞锚塞体的位移均高于左洞,部分位移高出5 mm;混凝土与岩体间的摩擦系数为0.77,黏聚力为369 kPa.计算得到两个模型锚塞体的安全系数分别为5.3(左洞)和5.2(右洞),均满足最新《公路悬索桥设计规范》规定的锚塞体抗拔安全系数和围岩稳定安全系数分别不应小于2.0和4.0的要求.     

卵砾石地层中未固结砂岩夹泥岩隧道施工期开挖破坏模式之案例探讨

未固结地盘在工程地质学上并无一致性的定义,一般而言大致可对应于ISRM地质材料强度分级表中之R0～R2级别,并以岩心单压强度小于2MPa做为划分参考基准;所探讨的未固结砂岩夹泥岩地盘是以位于台湾西北部麓山带之林口砾石层及以砂泥互层、胶结松散砂层为主之大南湾层、观音山层为标的,并以位于该地层区域之某山岳隧道为例(以下以G隧道简称),探讨其中依据「台湾地区岩体分类与隧道支撑系统J所建置之砂质含量大于50%,岩类级别为CⅡ(s)之软弱地盘在隧道开挖过程中因地盘胶结松散、遇水易软化之工程地质特性而导致开挖各种破坏模式,藉由笔者及其它单位之数据以供工程界进一步了解此类型未固结软弱岩盘之山岳隧道设计及施工应考虑之因素,以降低施工期间之灾害风险.     

东天山隧道穿越断层破碎带初期支护变形分阶段控制标准研究

为解决东天山特长公路隧道穿越F2断层破碎带软岩大变形问题，综合采用理论分析、数值模拟、现场监测与统计分析等手段，开展隧道两台阶预留核心土法和三台阶法施工初期支护变形控制标准研究，并提出隧道初期支护变形分级预警方法。研究结果表明： 1）东天山隧道穿越F2断层破碎带的预留变形量选取60~80 cm能够满足施工要求。2）对于两台阶预留核心土法，上、下台阶开挖产生的初期支护变形占其总变形量的比例建议为60%、40%；对于三台阶法，上、中、下台阶开挖产生的初期支护变形占比建议为20%、65%、15%。3）当初期支护变形未超过预留变形量、超过预留变形量但未超过5%二次衬砌设计厚度、未超过10%二次衬砌设计厚度时，分别启动Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级预警。Ⅰ级预警时正常施工，Ⅱ级预警时采取控制开挖进尺和台阶长度、及时设立护拱、尽快封闭初期支护等处治措施，Ⅲ级预警时则进一步采用短台阶或微台阶法施工。     

基于因子分析与熵值法的不同隧道侧向宽度下驾驶负荷模型

为探究隧道侧向宽度对驾驶心理及行为的影响机理，采用眼动仪、CAN-OBD测速仪等设备在滨莱高速试验场开展不同侧向宽度场景实车试验，获取30名男性驾驶人在不同侧向宽度场景下生心理及驾驶行为数据；以心率均值、车速差、速度标准差、平均注视持续时间和注视时间标准差为关键变量，建立基于因子分析与熵值法的驾驶负荷量化模型，量化评价不同侧向宽度下驾驶负荷变化规律；基于K-means聚类算法确定不同等级驾驶负荷阈值，结合ROC曲线的分类判别和最大约登指数值，提出隧道侧向宽度临界阈值计算方法。研究结果表明：当设计速度为120 km·h^-1时，采用较大的隧道侧向宽度不仅有利于提高运行车速，同时可减小驾驶负荷；相较于左、右侧侧向宽度分别为0.75 m和1.25 m的标准断面设计尺寸，隧道左、右侧侧向宽度增加至1.00 m和1.50 m时，小型车和大型车驾驶人运行车速分别提升4.5%和3.6%,驾驶负荷分别减小31%和29%;不同侧向宽度下驾驶负荷低、中、高3个等级对应的阈值为0.23和0.42,隧道左侧最佳侧向宽度阈值为0.75～1.00 m,右侧最佳侧向宽度阈值为1.25～1.50 ...     

环向预应力钢绞线加固RC拱肋力学性能试验

通过RC方柱偏压试验和RC拱肋面内受力全过程试验，对环向预应力钢绞线（LPSW）加固拱桥方法进行研究。对相对偏心距分别为0，0.25，0.5的3类RC方柱进行偏心受压试验，偏心试验表明：RC方柱加固后，预应力钢绞线先于箍筋约束混凝土，有效抑制了混凝土裂缝的纵向开展，预应力钢绞线及箍筋之间具有良好的变形协调性；LPSW加固柱承载力提高了3%～34%，LPSW加固技术适合于小偏心受压结构，偏心距越小，增强效果越明显。在偏压试验基础上，拓展了LPSW加固RC拱肋的模型试验，对LPSW加固模型拱荷载-挠度曲线、截面应变和结构破坏模式等方面进行分析。拱肋试验表明：LPSW拱肋受力过程和破坏模式与RC拱肋相似，分为弹性阶段、裂缝开展阶段和钢筋屈服阶段，最终因出现5个塑性铰形成机构而呈塑性破坏。由于环向预应力钢绞线约束，使RC拱肋提前处于3向受压应力状态，横向膨胀受到约束，避免拱肋出现拉应力，加固拱肋的初裂荷载、钢筋屈服荷载和极限荷载为未加固拱的2倍、1.6倍和1.47倍。基于偏压柱及拱肋试验结果，利用弹塑性失稳理论的等效梁柱法，建立LPSW加固拱肋极限承载力的计算公式，计算值与试验值吻合较好，且偏于安全，可用于评估实际加固拱桥的承载能力。