蒙华铁路九岭山隧道施工期岩爆预测研究

为保障九岭山隧道施工安全，准确预测掌子面前方未开挖段的岩爆发生状况，采用理论与实测相结合研究手段，对隧道的岩爆发生状况进行了预测。通过岩爆预测并结合已开挖段的岩爆发生情况，得出卢森、王元汉、王兰生判据的结论更适合九岭山隧道的实际情况。基于应力解除法的二次应力测试和基于应力判据法的岩爆预测准确性也得到了验证，得出九岭山隧道未开挖段DK1689+140~+450为中等岩爆区域。     

基于位移释放系数的深埋圆形压力隧道力学行为的解析解

为解决含有孔隙水的可渗透岩层中隧道围岩的力学行为，采用复变函数法与Biot孔隙弹性理论相结合的方法，建立了一个基于位移释放系数的可渗透深埋圆形压力隧道的应力和位移的解析模型。根据应力应变本构方程及平面应变协调方程导出了应力函数的非齐次双调和方程。选取计算参数进行算例计算，并将计算结果与商业有限元软件的计算结果进行对比，两者基本一致。通过选取不同的隧道参数及远场应力比进行敏感性分析，发现隧道在软衬砌和硬衬砌条件下会产生较大差异的力学行为。位移释放系数和孔隙压力对围岩中的环向应力和径向应力有显著的影响。     

闽西南某隧道高地应力特征及隧道岩爆预测研究

为了更方便地进行闽西南某隧道的岩爆预测与预防工作,首先,阐述了Heok-Brown岩体强度估算理论和基于修正的Sheorey模型的工程区地应力场预测方法。在此基础上结合隧道工程地质调查资料和地应力实测结果,分析了隧道围岩强度,预测了隧道工程区沿线的地应力大小,评价了工程区的地应力状态,结果表明该隧道大部分处于高地应力区。同时,利用强度应力比法对高应力作用下围岩中可能发生的岩爆进行了预测,并且与已发生的岩爆情况进行对比,表明该预测与实际情况一致性较好,证明了本文所采用方法的可靠性。     

闽西南某隧道高地应力特征及隧道岩爆预测研究

为了更方便地进行闽西南某隧道的岩爆预测与预防工作,首先,阐述了Heok-Brown岩体强度估算理论和基于修正的Sheo-rey模型的工程区地应力场预测方法.在此基础上结合隧道工程地质调查资料和地应力实测结果,分析了隧道围岩强度,预测了隧道工程区沿线的地应力大小,评价了工程区的地应力状态,结果表明该隧道大部分处于高地应力区.同时,利用强度应力比法对高应力作用下围岩中可能发生的岩爆进行了预测,并且与已发生的岩爆情况进行对比,表明该预测与实际情况一致性较好,证明了本文所采用方法的可靠性.     

基于改进灰色理论模型的隧道围岩变形预测

应用灰色预测理论方法建立隧道围岩位移预测模型,给出了灰色预测理论的计算步骤和方法,并在此基础上预测得出隧道施工过程中掌子面前方一定范围内的围岩变形值。以武靖高速公路绥通隧道为试验对象,对比分析了预测值、实测值之间位移-时间曲线的关系,并对以上二个值进行交叉验证。验证结果表明,此模型能较好地体现围岩的应力应变变化规律,对位移值的预测精度能满足规范要求,在实际隧道工程围岩稳定性预测中比其它方法具有更大的适用范围。     

高速公路连拱隧道中导洞施工方法的探讨

以某高速公路浅埋连拱隧道为背景，采用大型通用岩土有限元软件MIDAS-GTS对其中导洞全断面开挖法和上下台阶开挖法进行数值计算，通过计算结果比较隧道开挖引起的位移、应力、屈服区和支护结构的安全度来确定该隧道中导洞的最佳施工方法，从而为该隧道施工提供了理论，具有较大的工程意义。     

确定小净距隧道合理净距的数值模拟研究

小净距隧道合理净距的选择对其稳定性及工程造价具有重要的影响。影响小净距隧道合理净距的因素很多，有围岩级别、断面型式、施工方法等。解析法虽然可以得到规则情况下围岩应力、位移的精确解，但是对复杂情况下却很困难。而数值方法可以计算各种复杂情况下围岩的应力、变形、塑性区分布等情况，从而可以根据结果合理确定其合理净距。采用传统有限元法和强度折减弹塑性有限元方法，针对某工程实例，计算了不同净距情况下隧道的应力、位移、塑性区分布及安全系数，并把强度折减法计算的安全系数发生突变时的净距作为合理净距，和传统有限元计算分析的结果相吻合。     

川主庙连拱隧道中墙压应力计算分析研究

连拱隧道围岩压力及中隔墙压应力的计算是隧道设计和施工过程中一个必不可少的环节。本文采用以地球物理学的基本理论为指导,根据地球重力场的特点导出的隧道围岩环向应力的计算表达式,将隧道模型简化为拱进行计算,并通过工程实例——国家重点干线杭州至兰州高速公路重庆市境内的云阳至万州段川主庙隧道的量测结果对计算进行验证,计算结果与实测结果比较吻合。     

等寿命曲线的变截面钢板弹簧可靠性分析方法

提出了一种适用于变截面钢板弹簧等的疲劳寿命分析评价方法。基于Timoshenko梁理论提出一种简化分析模型，快速求解变截面钢板弹簧弯曲簧片和平直簧片在不同载荷工况下的弯曲应力。通过算例与ANSYS计算结果进行对比，验证了所提计算模型的准确性。基于名义应力法和Miner损伤累计理论对钢板弹簧疲劳热点进行疲劳寿命预测，得出交变载荷下的等寿命值曲线图，经对比与有限元分析的相关结论吻合较好，验证了本文所述方法的有效性。     

青藏铁路昆仑山隧道回冻预测分析

针对青藏铁路昆仑山隧道围岩多年冻土融化较多的问题，考虑水分迁移和冰水相变耦合影响，根据瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程和质量迁移方程，应用伽辽金法推导出了有限元计算公式并编制了计算软件。运用该计算软件对昆仑山隧道施工期间的融化进行了回冻预测分析。分析结果表明：保温材料对昆仑山隧道的回冻起着阻碍作用。在现场观测寒区隧道围岩的温度和应力时，必须考虑施工期间融化圈的影响，而且观测时间要长一些。否则，测量的温度和应力与隧道稳定后的温度和应力有较大的差异。     

基于LS——DYNA的隧道爆破模拟分析

为了分析拟建隧道的爆破施工对已建隧道的影响,利用通用显式动力分析程序LS-DYNA对3种施工方法5种爆破方案进行了模拟。首先对全断面法施工方案进行了全面分析,给出了速度响应与应力响应分析结果,并指出该方案的不安全性。随后对台阶法和CD法的施工方案进行了拟建隧道与已建隧道间距不同情况下的爆破模拟,并给出了各自的力学响应结果。模拟计算克服了现有简化计算无法准确计算爆破荷载的缺点,准确给出了拟建隧道的爆破施工对已建隧道的影响。计算结果表明CD法在不同条件下均可满足安全要求,在爆破方案确定过程中,增加拟建隧道与已建隧道之间的距离是降低爆破对已建隧道影响的最好方法。     

CD法开挖隧道的顶板破坏机理分析

在隧道修建过程中，CD法被广泛用于软弱围岩隧道和大断面隧道的修建。工程经验表明，CD法比全断面法更能够减少对隧道的扰动，降低顶部围岩塌陷的可能性，但目前对该经验的认识仍缺乏足够深入的了解。比如，CD法隧道顶部的塌陷机理，相比全断面法的定量优势比较等。为此，提出了一种预测CD法开挖隧道顶板破坏机理的运动学方法。推导了确定塌块形状的理论解。所提出的方法与全开挖方法进行了比较，证明了方法的合理性和CD法开挖的优越性。研究发现，与全断面开挖的结果相比，CD法开挖可以显著降低顶板坍塌的高度，提高顶板稳定性的安全系数。     

隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特征及其锚固机制研究

介绍围岩大变形的工程实例、隧道围岩挤压性大变形的定义及其工程特征。系统总结国际上隧道围岩挤压性大变形的3种预测方法,即： 经验法、半经验半理论法和试验判定法。将Hoek（1999）对围岩挤压大变形的预测和判定方法（半经验半理论法）应用于乌鞘岭隧道岭脊段F7断层带开挖施工中的围岩稳定性判别,并对这种预测方法进行了可靠性评价,认为有支护情况下比无支护情况下变形预测失效概率要小得多,也就是说毛洞围岩变形收敛率的大小更难以掌控。介绍作者团队对隧道围岩挤压性大变形问题按三维非线性流变的理论分析、相应专用软件的研制;并将理论研究计算成果与现场实测数据进行对比,结果按大变形三维问题的计算值比按小变形二维平面问题的计算值更接近工程实际;同时,指出了有待进一步深化研讨的若干问题。最后,提出了管控/约束隧道围岩大变形持续发展的锚固技术措施--一种新型大尺度让压锚杆/预应力长锚索,分析其机制和优势,介绍其构造类型,并提出下一步的研究思路。该方法已在几处工地不同程度地成功实施,取得了应有的经济效益和技术成果。     

区间隧道暗挖施工对近距离既有铁路隧道的影响

以重庆轨道交通4号线一期工程民安大道站—重庆北站(北广场)区间隧道下穿渝怀铁路隧道施工为背景,采用数值模拟的方法对岩质地层隧道常见的全断面法和台阶法2种施工方法近距离下穿既有隧道的影响进行有限元数值模拟分析,以研究不同施工方法对既有隧道应力、位移的影响。计算结果表明:2种隧道开挖方式在未穿越上部既有铁路隧道时,对围岩的影响无明显区别,而在穿越既有隧道及开挖完成后,对既有隧道产生的不均匀沉降全断面法较大,但全断面法在施工速度上较台阶法开挖更快。     

高地应力软岩隧道施工变形控制方法试验研究

为了研究高地应力软岩隧道施工变形控制方法,以兰渝铁路木寨岭隧道为例,通过对超前导洞法与三台阶法进行现场试验,分析了2种施工方法在高地应力软岩地层的变形控制效果,总结了三台阶法施工各阶段的围岩变形规律,主要结论为： 1）超前导洞法与三台阶法施工,隧道中台阶是变形控制的重点; 2）2种方法对高地应力软岩大变形总体控制效果相近,应结合其施工效率进行比选; 3）隧道开挖后应及早施作仰拱,这对控制隧道变形极为有利。     

既有岩溶富水隧址区新建隧道涌水量预测探讨

涌水量预测是隧道勘察设计中的重点和难点,尤其在受邻近隧道排水影响条件下,涌水量预测更是难上加难。通过现场试验获取水文参数,采用4种传统预测方法和Modflow数值模拟法对春天门隧道涌水量进行预测,并与实际监测结果对比,得到:1)受既有邻近羊鹿山隧道排水影响,春天门隧道涌水量(22 992. 15 m~3/d)远小于羊鹿山隧道(43 177. 536 m~3/d); 2)传统计算方法中,科斯加可夫公式法计算结果 (22 992. 15 m~3/d)与实际涌水量(13 646 m~3/d)最为接近; 3) Modflow软件数值计算法也是一种较适用的涌水量预测方法,预测涌水量为18 005 m~3/d,较接近真实值。     

含倾斜破碎带隧道开挖相似模拟试验研究

为探究含倾斜破碎带隧道不同开挖方式下隧道断面的变形情况，依托上加山隧道工程，开展相似模型试验分析三台阶七步法、环形预留核心土法、CD法3种开挖方法下隧道断面应力变化情况，得出对于岩性条件极差的破碎带隧道而言，三台阶七步法下隧道各控制点处支护结构最大主应力较小。     

基于应力比的偏压隧道施工工法及顺序研究

浅埋偏压隧道施工工法及开挖顺序的合理选择，直接影响隧道周边围岩及支护结构的安全性。以回头沟隧道浅埋偏压段右幅进口段为工程依托，运用MIDAS/GTS软件进行二维数值模拟，通过对台阶法、单侧壁导坑法、环形开挖留核心土法、CRD法等不同施工工法下控制点Von Mises应力比的对比分析，及单侧壁导坑法、CRD法等不同工法在不同开挖顺序下控制点Von Mises应力比的对比分析，研究Von Mises应力比是否可以作为比选施工工法和开挖顺序的指标。     

基于三维有限元分析的隧道开挖效应研究

隧道开挖引起的围岩应力状态变化，改变了隧道围岩的力学性能。在三维非线性有限元计算的基础上，研究分析了隧道开挖全过程中隧道围岩应力、位移变化规律以及开挖结束后隧道周边的应力、位移状态。研究结果表明：隧道的开挖是一个先加载后卸载的过程，隧道开挖卸荷效应在隧道拱底表现最为明显，拱顶次之；在隧道轴线方向上开挖对周边围岩的影响范围约掌子面前后各1倍的隧道跨度，在隧道横断面方向上约为2倍的隧道跨度，对隧道截面中心岩体的影响范围在隧道轴线方向上约为掌子面到达该断面前1倍的隧道跨度。此外，文中还将计算结果与工程实际进行了定性的比较和分析。     

基于指数平滑法的非煤系地层隧道瓦斯涌出量预测方法

分析非煤系地层瓦斯在隧道开挖作用下的涌出特征，阐明指数平滑法的计算原理，并将其应用于七曜山隧道瓦斯涌出量预测。结果表明:非煤系地层隧道瓦斯涌出位置及时机具有随机性，但涌出过程具有一定延续性，可将瓦斯涌出量视为具有一定依存性的时间序列；指数平滑法可以通过改变历史时程数据的权重关系来对预测结果进行不断优化，适用于非煤系地层瓦斯隧道；七曜山隧道为高瓦斯隧道，二次指数平滑法的预测误差在3 %以内。