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。     

基于位移量及速率的公路隧道稳定状况动态综合评价模型

针对隧道围岩稳定性判别模型基于静态的单因素位移量或位移速率的现状,提出根据监控量测设计、地质情况及隧道开挖实际形成多断面的监控量测划分单元,将公路隧道围岩稳定状况按照位移量及位移速率共同判定。位移量采用模糊概率的方式表示,而位移速率采用基于时序的动态测度模型,从而建立基于位移量及位移速率的划分单元动态综合评价模型;结合工程实例,验证了该模型的可行性,从而为根据位移量及速率综合判定公路隧道稳定性提供了新的参考。     

公路隧道开挖围岩位移预测及稳定性预报

建立了新的隧道工程开挖围岩位移预测和稳定性预报模型及其分析方法。对现有各种位移预测模型进行了评述 ;建立了适宜的围岩位移预测模型和稳定性预报模型 ;建立了不同变形特征下相应的围岩稳定性判断准则 ,提出了不同预测模型的选取标准 ;给出了隧道围岩稳定性预报方法和长期稳定指标的计算方法 ;介绍了自编的 DPSF程序 ;据此对现场隧道工程进行了位移预测和稳定性预报 ,对预报结果进行了讨论     

考虑参数相关性的隧道围岩稳定性分析

由于隧道围岩赋存环境复杂,围岩参数存在着不确定性和变异性,传统的单一定值法对围岩进行稳定分析往往结果不可靠。将隧道围岩主要力学参数,粘聚力c、内摩擦角φ和容重γ以均值和标准差表征,并考虑两参数之间的相关性,借助响应面法对隧道围岩可靠度进行分析。试验样本点依据Minitab获得;响应值,即隧道拱顶下沉值,通过有限元建模分析获取;根据ANOVA得到回归方程后,与极限状态函数建立联系得到功能函数;最后采用MATLAB优化工具箱计算目标的失效概率。结果表明:一般粘聚力c和内摩擦角φ负相关,考虑了参数相关性计算获取的隧道围岩失效概率更为可靠。     

基于Fisher判别准则的公路隧道围岩分级评价

该文借鉴Fisher判别理论,建立公路隧道围岩评价模型,以期取得较好的效果。该项研究借助Fisher判别明显的统计优势,综合国内外大量岩体围岩分级指标资料及工程实际,建立了公路隧道围岩识别的Fisher判别分析模型,选用隧道洞室围岩岩石单轴饱和抗压强度σc、节理平均间距d、岩石质量指标RQD、地下水情况W等方面的综合指标作为围岩类别判定的评价因子,以21组公路隧道围岩实测样本数据进行学习训练和检验,并建立了相应的线性判别函数对13组待判隧道围岩类别情况进行了预测,判别结果与实际一致。研究结果表明,FDA模型回判估计误判率为0,交叉确认估计误判率为4.8%,判别性能稳健可靠,对现有评价公路隧道围岩分级方法进行了有效的验证和补充。     

山岭公路隧道围岩稳定性的位移判别分析方法

以常吉高速公路蓖麻溪隧道作为工程实例,针对山岭公路隧道围岩—支护系统的稳定性进行了分析。根据蓖麻溪隧道现场量测获得的位移—时间曲线,利用由总位移量、位移速9率表示的判别准则来判断隧道围岩的稳定性。     

山岭公路隧道围岩稳定性的位移判别分析方法

以常吉高速公路蓖麻溪隧道作为工程实例,针对山岭公路隧道围岩-支护系统的稳定性进行了分析。根据蓖麻溪隧道现场量测获得的位移-时间曲线,利用由总位移量、位移速9率表示的判别准则来判断隧道围岩的稳定性。     

基于灰色预测方法的隧道大变形预警技术研究

围岩和支护措施的大变形以及由大变形引起的塌方,是隧道开挖后的主要灾害之一。介绍了利用改进的灰色模型,预测和分析围岩位移的发展趋势、变形规律的方法,根据工作经验将围岩位移失稳预警分为了三个级别并进行了详细的定义,在实际工程应用中取得了较好的效果。     

基于灰色预测方法的隧道大变形预警技术研究

围岩和支护措施的大变形以及由大变形引起的塌方,是隧道开挖后的主要灾害之一.介绍了利用改进的灰色模型,预测和分析围岩位移的发展趋势、变形规律的方法,根据工作经验将围岩位移失稳预警分为了三个级别并进行了详细的定义,在实际工程应用中取得了较好的效果.     

基于改进Sarma理论的隧道围岩楔形体稳定性计算方法及应用

隧道围岩楔形体是节理面、软弱夹层或断层等结构面经过切割完整岩体形成的岩石块体,是地下洞室中常见的地质灾害之一。为了量化评价隧道围岩楔形体稳定性情况,基于改进的Sarma理论方法,建立了地下隧洞楔形体计算物理模型及力学模型,推导了楔形体稳定性计算的临界加速度系数,提出了楔形体正压力计算方法,并基于结构面参数给出了楔形体稳定系数计算的隐函数表达式。将此方法应用于粗石山隧道围岩楔形体工程,结果表明,该楔形体稳定系数为1.05,处于欠稳定状态,建议通过采用喷钢纤维混凝土、系统长锚杆、设置格栅钢架等措施提高结构的整体支护能力,加强支护后的位移监测数据表明,该段围岩楔形体变形量很小,围岩整体稳定。     

基于损伤扩容理论的圆形隧洞围岩松动圈位移计算方法

为解决传统弹塑性力学理论在计算时未考虑实际围岩卸载时的扩容效应导致的位移设计值预测误差较大的问题，通过考虑不同应力状态下围岩损伤扩容系数的不同，建立圆形隧洞开挖松弛位移的分层总和法理论计算方法，提出以洞壁处围岩损伤扩容状态为控制值的围岩开挖位移预警值计算方法。结合分水江引水隧洞工程实例，对不同围岩级别、不同埋深、洞壁围岩的不同扩容效应（即不同支护状态）时圆形隧洞开挖后洞壁围岩位移变化规律进行分析，提出以圆形隧洞为基础的围岩预警值理论计算经验公式。由实际应用结果表明： 考虑扩容效应的围压位移分层总和法计算值比弹塑性理论计算值大3倍以上，计算结果更符合实际情况。     

围岩变形预测的Richards模型及变形发展趋势分析

隧道围岩变形是隧道工程的设计和施工的重要参数,由于Richards生长曲线与隧道围岩变形-时间曲线具有相似性,将Richards模型引入到围岩变形预测中,通过围岩变形-时间曲线的拟合预测未来围岩变形发展趋势和围岩极限变形值。通过工程实例具体分析了Richards模型的应用效果,结果表明：Richards模型可以较好的预测隧道围岩变形发展过程;只有当围岩变形进入了明显的稳定发展阶段,可以得到良好的预测效果;Richards模型预测效果要优于指数曲线模型和双曲线模型,具有更好的应用价值。     

SPSS软件在隧道围岩监控量测数据分析中的应用

为了保证隧道工程的安全施工,并为围岩稳定性评价提供较为可靠的数据预测,应用数据挖掘软件SPSS对研究区隧道监测断面的数据资料进行了分析得出:隧道围岩接触压力、位移及时间等监测值之间存在着显著的相关关系;通过对隧道围岩各项监测值进行的回归分析,得到了各监测值即围岩压力、位移与监测时间之间的非线性回归方程,在此基础上,对隧道围岩稳定性进行了评价。证实SPSS软件在分析隧道围岩监测数据方面具有较高的预测精度,可用来指导隧道的设计与施工。     

蒙华铁路三荆段深埋软弱围岩隧道荷载研究

《铁路隧道设计规范》中的深埋围岩压力公式没有考虑隧道拱部围岩本身的承载作用以及超前预支护作用,荷载计算结果偏大。为验证深埋隧道初期支护结构实际承受的围岩压力荷载,以蒙华铁路三门峡至荆门段现场监测数据为依托,通过分析围岩变形监测资料,探讨蒙华铁路隧道围岩及结构在隧道开挖过程中的变形行为,并采用拱顶沉降与水平收敛相结合的位移反分析法,建立荷载-结构法平面有限元模型,反演推导围岩压力荷载。分析结果表明:双线隧道反分析得出的围岩荷载为同级别按规范计算值的70.7%~76.5%;单线隧道反分析得出的围岩荷载为同级别按规范计算值的88.8%~93.1%。研究成果对蒙华铁路隧道现场施工和优化支护结构设计起到了很好的指导作用,希望能对以后类似隧道工程的设计和施工提供参考。     

小净距隧道围岩整体稳定性的下限分析

小净距隧道围岩的整体稳定性分析,目前分析研究比较少。运用边坡稳定性分析适用的强度折减原理进行评价小净距隧道围岩整体稳定性,以围岩塑性区贯通、位移突变或位移超过规范值与计算不收敛3种方法综合作为围岩失稳破坏的判据。通过计算分析可知在不同的折减系数下塑性区贯通基本与位移突变同步,且早于位移超过规范值及计算不收敛。塑性区贯通为围岩破坏失稳的必要非充分条件,故采用塑性区贯通作为强度折减法判据所得为围岩整体稳定性系数的下限解。利用塑性区贯通作为判据,得到戴峪岭2号小净距隧道围岩整体稳定系数下限值约为2．7,表明该隧道具有足够安全储能。     

小净距偏压公路隧道开挖顺序优化

小净距偏压隧道合理开挖顺序对隧道围岩稳定和支护措施优化有很大的影响。结合净距4.0m、偏压25°公路隧道工程实践,通过二维、三维弹塑性有限元数值仿真模拟,分析了隧道开挖顺序对围岩破坏接近度、围岩变形位移以及对空间围岩体塑性破坏和位移的影响,得到了先开挖浅埋侧隧道优于先开挖深埋侧隧道的结论,为小净距偏压隧道优化设计和施工提供了科学依据。     

樊屯隧道施工监控测量及数据模拟分析

隧道的施工监控测量对保证工程质量与安全具有重要意义。在建兴高速樊屯隧道施工过程中，对地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛等进行了监控测量。介绍了樊屯隧道施工监控测量的内容与方法，并对监测数据进行了模拟分析。结果表明，隧道的地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛在隧道施工后的15 d 里变形迅速，在随后一个月逐渐趋于稳定；对观测数据所建立的回归分析模型具有较大的判定系数 R2，模型具有较好的稳定性与预测能力。     

隧道软弱围岩的卸荷特征与大变形控制研究

隧道软弱围岩大变形往往表现出时效性的流变变形特征,对此特征提出了一种环状间隔式衬砌与主动性卸载相结合的永久性支护理念。在合理的简化下建立了隧道衬砌段与非衬砌段的隧道力学分析模型,并在围岩常用蠕变模型、Mohr-Coulomb强度准则和非关联塑性流动法则基础上,对支护段围岩进行黏弹塑性求解,得到了围岩的黏弹塑性变形位移解。在参考现有围岩应力释放模型并确定无支护段围岩应力释放系数之后,对无支护隧道段围岩进行求解,得到了围岩的黏弹塑性变形位移表达式,建立了未支护洞段围岩位移与支护洞段围岩压力的关系。算例分析表明,理论分析与实际工程中围岩的应力和位移的变化是相吻合的。     

山岭隧道机械化大断面法设计关键技术

为解决长大山岭隧道钻爆法机械化安全、快速、高质量施工所面临的技术问题,依托郑万铁路湖北段隧道工程,采用“科研先行、试验验证、推广应用”的工作方法,开展隧道大型机械化修建技术研究与现场试验。结合国内外调研情况及工程实践,得出如下结论： 1)隧道机械化修建方法是对传统方法的系统性改变; 2)Ⅳ、Ⅴ级围岩传统多台阶法、被动支护、围岩压力“分担比”理论与机械化大断面法不相适应; 3)机械化大断面法施工的核心要点是“快挖、快支、主动支、快封闭”; 4)隧道结构设计采用规范中基于松散压力的围岩压力计算方法与实际存在差异,可采用形变压力计算方法; 5)对于采用机械化大断面法施工的隧道,掌子面超前主动支护体系与洞身主动支护体系是确保隧道掌子面附近围岩稳定的关键。     

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。