高温变温条件下喷射混凝土-花岗岩胶结面剪切强度

选取法向应力、养护初始温度、养护湿度、胶结面粗糙度(JRC)等级4个影响因素,采用正交设计确定并开展25组喷射混凝土与花岗岩不规则胶结面的直剪试验,试件养护采用基于高岩温隧道喷射混凝土温度变化规律的高温变温养护方法。结果表明:法向应力、养护初始温度、养护湿度、胶结面粗糙度均对喷射混凝土与花岗岩不规则胶结面的剪切强度影响明显;各因素对剪切强度影响由强到弱依次为法向应力、养护湿度、养护初始温度、胶结面粗糙度;剪切强度随法向应力和养护湿度的增加而增大,随养护初始温度和胶结面粗糙度的增加先增大后减小;剪切强度计算公式可表示为包含法向应力、温度、湿度、胶结面粗糙度等级的多项式。     

水底矿山法隧道浅埋大跨段软弱地层加固试验研究

长沙市某水底隧道为双向四车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由大跨隧道、小净距隧道、分离式隧道和明挖隧道组成。其中大跨段隧道覆土浅,围岩整体性差。对该段全断面注浆加固围岩的设计施工进行全面分析,研究成果表明：全强风化软弱地层最初注浆以普通水泥单液浆,随后采用超细水泥浆注浆效果更好;采用全断面超前预注浆处理全强风化软弱地层的注浆长度不宜超过23～24 m;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩,对控制隧道透水性及掌子面稳定性取得较好的效果,为长沙地区水底隧道工程提供了典型参考案例。     

高烈度区高地应力软岩隧道抗震措施研究

高烈度区隧道不仅面临强地震作用，而且往往面临高构造应力及软弱岩体等复杂地质条件。本文依托丽香铁路隧道，基于高地应力软岩地质条件，采用数值模拟方法，以变形缝间距及加固范围为研究对象，分析不同措施下隧道变形、地震响应特征，并对高地应力软岩条件下隧道减震措施进行研究。结果表明：随变形缝间距增大，衬砌位移逐渐减小、加速度峰值增大，由于变形缝数量上的减少导致结构吸收地震能量能力减弱，变形缝间距为12 m时达到最佳抗震效果；注浆加固条件下，衬砌位移随加固圈范围增大逐渐减小，而加速度峰值呈现先减小后增大趋势，加固圈范围为3 m时抗震效果最佳。     

浅埋层状软岩隧道大变形特征及处置措施研究

张吉怀高铁新华山隧道在穿越炭质页岩地层时出现严重的非对称性三维大变形。为解决浅埋层状软岩隧道在开挖过程中大变形问题,建立三维层状围岩隧道数值模型,分析浅埋层状软岩隧道大变形特征及机理。结果表明,软岩力学性质是引起新华山隧道产生巨大变形的重要因素,隧道洞口浅埋段节理的存在对大变形贡献明显,炭质页岩层间变形对总变形值贡献率接近50%;节理与隧道轮廓相切区域层间变形最为显著,缓倾状态下,变形集中于拱顶位置,陡倾状态下,边墙破坏风险急剧增加。根据现场变形特征和数值模拟结果提出地表套管注浆加固措施且效果明显。研究结果可为类似浅埋层状软岩隧道的大变形预防与处置提供参考。     

新近系富水砂岩隧道注浆加固圈厚度研究

新近系富水弱胶结砂岩地层隧道在施工过程会破坏围岩稳定，进而出现突水和涌沙病害，在砂岩地层进行注浆加固是保障隧道安全的关键。以宁夏中卫某富水砂岩隧道为依托，采用FLAC 3D建立计算模型，探明不同注浆圈厚度对围岩的影响。结果表明：隧道注浆圈厚度为3 m时，围岩累计周边收敛值和拱顶沉降值分别为35.3 cm和30.9 cm，满足设计允许变形值。随着注浆圈厚度的增加，注浆加固效率先增大后减小，但施工难度及工程投资显著增大。综合考虑隧道施工的安全性、简便性及经济性，当围岩含水率为塑限范围及以下时，建议注浆圈厚度为3 m；当围岩含水率为塑限及液限范围之间时，建议注浆圈厚度为4 m。研究结果可为富水砂岩隧道的结构设计和施工提供借鉴。     

直接电养护水泥浆体温升的影响因素及机理

直接电养护(DEC)是一种潜在的绿色、高效能混凝土加速养护方法。通过试验研究DEC电压、试件尺寸和水灰比等因素对水泥浆体温升的影响规律,并运用电学和水泥化学知识,从电场欧姆热效应和水泥水化热效应2方面阐释水泥基材料温升的发生机制。研究结果表明：DEC水泥浆体的峰值温度随着DEC电压的升高而增加,并随着试件长度的增加而降低。并且DEC电压越高,长度对试件温升的影响越显著。而试件到达峰值温度所需时间的变化规律与峰值温度负相关。水灰比对DEC水泥浆体温度变化的影响与DEC电压的大小有关,当电压较高时,欧姆热占主导,适当提高浆体的水灰比有利于获得更高的温升;而电压较低时,水化热占主导,采用较低水灰比可使得浆体的温升更高。此外水灰比越低,水泥浆体到达峰值温度的时间则越短。DEC水泥浆体的温升取决于欧姆热和水泥的水化放热,结合DEC产生的单位水泥质量电功率和基于Arrhenius方程推导的等效龄期函数计算得到的水泥的水化放热分析,发现两者共同作用的总放热功率与温度变化率规律相一致。研究成果可为DEC水泥浆体温度演变规律的有效预测和混凝土预制构件DEC制度的合理实施提供重要参考。     

流砂地层双套管地表注浆技术

双套管注浆是用于无法以止浆塞止浆的流砂地层的一种地表注浆技术。文章通过梧桐山隧道流砂地层加固的工程实例，介绍双套管注浆技术的原理、施工工艺及使用效果。     

节理裂隙岩体注浆渗透模型分析

在分析岩体注浆作用的物理机制基础上,通过建立浆液在节理中的渗透概化模型,分析浆液渗透规律,研究注浆对节理岩体的加固效应。研究表明:岩体注浆混合结构形成"注浆岩桥"和"注浆岩楔",使得节理面的裂隙损伤得以弥补,与原节理结构相比,其抗剪强度和抗剪刚度得到大幅提高;将注浆视为在平行板中渗流时,从注浆孔到渗流边界,注浆压力服从线性递减分布规律,且在渗流场中等压线和流线呈均匀网格形态;将注浆视为柱面扩散渗透时,从注浆孔到注浆边界,岩层中的渗透压力坡降按对数关系分布,渗流场中等压线为1组同心圆,流向线为1组径向射线,而且愈靠近注浆孔处,等压线和流线越密集。     

昌福铁路隧道病害整治

南昌至福州铁路隧道断层破碎带、岩爆、软岩变形、强富水等不良地质非常普遍,隧道出入口埋深较浅,围岩破碎,在隧道施工中出现了衬砌开裂、衬砌背后空洞、隧道渗漏水等病害。通过对此隧道病害的现场调查研究,并结合国内相关资料,针对衬砌开裂出现的三种不同情况,分别采用了锚固注浆、碳纤维加固以及嵌填沟槽后注浆加固等措施,采用压浆填充、封堵防水方法整治隧道衬砌背后空洞和渗漏水病害。整治措施实施后在隧道运营前变形已经趋于稳定,证明采取的处理方法合理有效。     

隧道下穿暗河施工技术

研究目的：通过对五爪观暗河的处理，总结出一套经济合理、安全可行的隧道下穿暗河的施工方法，确保隧道施工及运营安全，为类似工程积累经验。研究方法：工程类比和现场试验。研究结果：通过采用上游注浆截流堵水使地下暗流走行于隧道之上、岩堆体内深孔注浆堵水加固相结合治理暗河方案，以及洞外堆积体内动水注浆、洞内小导管注浆、台阶法开挖、强支护，隧底钢管桩注浆加固等一系列工程措施，五爪观隧道成功下穿暗河。研究结论：在岩堆体敞开式边界条件及高富流动水状态下，根据暗河工程地质和水文地质条件，采用“分区分序、多泵联合、多浆组合、快凝早强”等关键技术，可有效解决注浆截流、抬高地下水位、隧道下穿暗河堆积体开挖支护的施工难题。     

铁路膨胀岩隧道支护结构稳定性与注浆范围分析

为分析膨胀岩对隧道工程造成的影响程度,综合分析膨胀岩的细观膨胀机理和宏观膨胀特性,确定膨胀发生的主客观因素,通过对膨胀岩试验结果的归纳,提出一种膨胀岩综合分级标准。针对膨胀岩的胀缩性质,推导湿度应力场和温度应力场的理论关系,以玉蒙铁路秀山隧道为工程背景,利用ANSYS软件分析不同膨胀级别、膨胀范围下膨胀力对支护结构的影响程度。结果表明,在弱膨胀工况下最大注浆加固范围为2m,中等膨胀工况下最大加固范围为6m,强膨胀工况下原断面不再适用。膨胀级别越高,支护结构变形越大,隧道拱顶位移随着膨胀力的释放由下沉逐步变为上升,仰拱产生底鼓,边墙收敛表现为在一定的加固范围下随膨胀系数增加而增加,在中、强膨胀级别下随着加固范围的增加表现为前期变形很快,而后期变小的现象,支护结构有被压扁的趋势。     

工作荷载和高地温环境下锚杆极限拉拔力试验研究

针对复杂工程环境中高地温导致锚杆支护结构锚固性能劣化和结构损伤的现象,研究工作荷载和高温同时作用下对其极限拉拔力的影响。基于力学相似原理设计并制作了3组共9个锚杆试件,通过室内逐级加载拉拔试验,得到试件在不同工作荷载和养护温度作用下,锚杆的极限拉拔力变化规律。研究结果表明:工作荷载越大养护温度越高的试件其裂缝数量最多且宽度最宽;所有锚杆试件的荷载-位移曲线大致相同并且都存在弹性、屈服、塑性强化和拔出破坏4个阶段,曲线呈现三折线特征;当试件的工作荷载一定时,试件的极限拉拔力随养护温度的升高呈现先增高后降低的规律;当试件的养护温度一定时,试件的极限拉拔力随工作荷载的增大而减小。     

岩溶区不同围岩加固方案下盾构隧道列车振动荷载响应研究

目的：研究岩溶区土岩复合地层中不同围岩加固方案下，地铁盾构隧道在列车运行荷载作用下的动力响应，以评估不同围岩加固的可靠性。方法：基于岩溶专项勘察成果和有限元分析方法，依托岩溶区昆明地铁4号线联大街站—吴家营站区间盾构隧道，建立相应岩溶区土岩复合地层地铁盾构隧道的有限元模型，分析隧道运营100年后的累计沉降。结果及结论：各围岩加固方案均可减少列车动力荷载作用下地铁盾构隧道的位移、应力和加速度，其中采用洞外围岩全断面注浆加固方案的效果最好；采用隧道两侧注浆加固围岩时，隧道运营100年后的沉降不满足不均匀沉降要求；为保证岩溶区土岩复合地层地铁盾构隧道的安全运营，应选择在地铁盾构隧道外侧全断面注浆加固隧道围岩。     

冻结粉细砂与钢板接触面剪切统计损伤模型构建

冻土与结构接触面的损伤分析是解决冻土与结构相互作用问题的关键.以自研大型多功能冻土直剪仪为试验平台,开展不同冻结温度、法向应力、粗糙度条件下人工冻结粉细砂与钢板接触面大型直剪试验,分析不同工况条件下接触面剪应力-剪切位移关系及其变化规律.从岩土材料内部所含缺陷分布的随机性出发,将连续损伤理论和统计强度理论有机结合,构建冻结粉细砂与钢板接触面剪切统计损伤模型,确定模型参数通解.该模型能较好模拟冻土与结构接触面剪切变形中线弹性、应变硬化、应变软化及残余强度等典型特征,能有效考虑冻结温度、法向应力和粗糙度对接触面剪切强度的影响,可为冻土与结构接触面冻结强度预估和数值模拟研究提供基础模型.     

盾构隧道下穿陇海铁路路基预加固及沉降控制

为确保西安地铁一号线盾构下穿时陇海铁路的运营安全，对下穿段地质薄弱细砂层采用帷幕注浆与加固注浆施工工艺进行路基预加固处理，并在陇海铁路下穿路基段开展袖阀管注浆参数试验和线路沉降控制分析。结果表明：帷幕注浆建议选择P·O 42.5R水泥、水灰比0.8、水玻璃掺量10%的双组分浆液；加固注浆建议选择P·O 42.5R水泥、水灰比0.8的单组分水泥浆液，每延米注浆量为0.3～0.4 m³；通过精细化注浆控制，可将陇海铁路线路最大沉降变形控制在5 mm以内，为西安地铁一号线下穿徐兰高速铁路路基提供理论和技术支撑。     

宜万铁路别岩槽隧道F3断层突发性涌水治理

研究目的：宜万铁路别岩槽隧道F3断层围岩破碎，为碎石土，局部溶隙、溶槽发育，有少量地下水，施工中按V级围岩采用超前小导管支护、格栅钢架支撑、网喷混凝土，采取台阶法丌挖。在初期支护完成3个月后，由于受地表强降雨影响，致使隧道线路右侧暗河（距隧道约10-20m）水量增大、水压升高，继而导致隧道初期支护严重开裂-变形，突发大规模涌水。本文主要分析了F3断层突发性涌水机理，介绍了F3断层突涌水的治理措施。 研究方法：突发性涌水后，现场立即启动应急预案，在安全监视下，采取工字钢环向加固和横向支撑，并对线路右侧边墙进行钻孔放水泄压。水量稳定后，对F3断层段采取径向加固堵水注浆；拆除变形格栅钢架，采用120钢架替换；并及时施作二次衬砌。 研究结果：通过采取“径向注浆加固-初期支护加强-及时施作二次衬砌”等综合技术措施，F3断层治理后，仅在局部位置出现渗流水，水量1m^3／h，治理效果良好。 研究结论：（1）通过别岩槽隧道F3断层涌水事故，当隧道周围（不超过100m）存在暗河通道等赋水条件，隧道开挖揭示囤岩破碎，那么，既使隧道开挖中未发生涌水，也难以保证初期支护完成后不发生涌水事故，甚至很难保让隧道完成后运营过程中不出现问题，随着“强本简末，为运营服务”隧道修建理念的提高，针对类似地质构造，做到提前防范，加强处理。（2）针对类似别岩槽隧道F3断层地质特点，采取径向注浆是一种有效的治理及防范措施。     

刘庄矿副井井筒注浆堵漏加固技术

介绍了刘庄矿副井井筒的涌水治理情况。首先根据井筒条件，合理选择了注浆堵漏的施工工艺和注浆参数；接着选用普通硅酸盐水泥浆及HK—G-2化学灌浆材料作为主要注浆材料；次后采取严格的安全措施。快速、安全、高效地进行注浆堵漏施工作业，很好地治理了井筒水患。对井筒混凝土进行了补强加固，进一步提高其安全储备。     

青岛地铁1号线过海隧道工程双护盾隧道掘进机应用关键技术

青岛地铁在国内首次采用双护盾TBM(隧道掘进机)技术,实现了硬岩地层地铁区间隧道快速、安全、高效建设.结合青岛地铁1号线过海隧道TBM隧道段的施工实际,采用豆砾石、水泥浆、水泥-水玻璃双液浆复合灌浆材料及环箍分段注浆工艺成套技术,有效地解决了管片成型质量问题.根据近海区域穿越断层破碎带的施工风险,提出了地面精细化控制注浆、超前地质预报等综合技术,保障了施工安全.针对超深竖井垂直提升出渣效率低下的问题,创新性地研发了TBM洞内翻渣技术,其工效较常规方案提高1倍,为复杂条件下TBM高效施工提供了新的方案和思路,具有良好的推广价值.     

青岛地铁1号线过海隧道工程双护盾隧道掘进机应用关键技术

青岛地铁在国内首次采用双护盾TBM(隧道掘进机)技术,实现了硬岩地层地铁区间隧道快速、安全、高效建设.结合青岛地铁1号线过海隧道TBM隧道段的施工实际,采用豆砾石、水泥浆、水泥-水玻璃双液浆复合灌浆材料及环箍分段注浆工艺成套技术,有效地解决了管片成型质量问题.根据近海区域穿越断层破碎带的施工风险,提出了地面精细化控制注浆、超前地质预报等综合技术,保障了施工安全.针对超深竖井垂直提升出渣效率低下的问题,创新性地研发了TBM洞内翻渣技术,其工效较常规方案提高1倍,为复杂条件下TBM高效施工提供了新的方案和思路,具有良好的推广价值.     

软弱砂层下的地铁隧道穿越建筑物的加固技术及注浆控制效果分析

地铁隧道在富水软弱砂层下穿越建筑物时,容易引起开挖面涌水突泥、围岩滑塌失稳以及建筑物不均匀沉陷等工程灾害。以青岛地铁枣李区间隧道软弱砂层带下穿建筑物工程为例,提出了全断面超前帷幕注浆、初支背后径向注浆及洞内补偿注浆联合加固技术。通过数值计算考虑注浆膨胀作用,分析了隧道下穿施工过程的地表变形及建筑物稳定性特性。研究表明:隧道在软弱砂层中采用全断面超前帷幕注浆会引起地表隆起现象,双线隧道地表呈现M型隆起变形,后开挖隧道变形值较大;地表建筑物在注浆膨胀作用下表现出正曲率变形,后开挖隧道正上方建筑基础最易发生破坏;穿越富水软弱砂层时不能一味提升注浆压力来提高地层刚度,应与现场监测结合进行施工控制。