黄土隧道施工地表裂缝测试方法及深度预测

黄土隧道施工易产生地表裂缝,近年来逐渐引起人们重视。虽然现场地表裂缝的出现位置、发展方向和裂缝宽度容易测试和判别,但裂缝发展深度难以测定。结合实践,尝试用物理探测和人工探坑相结合的方法,对郑西客运专线黄土隧道地表裂缝进行了现场实测,并对裂缝的发展深度进行了预测。形成了一套完善的预测地表可见裂缝深度的探坑方法。两类测试方法的分析结果表明:极浅埋黄土隧道易形成贯通裂缝,而较深的隧道难以形成贯通裂缝。     

大变形隧道极限位移的计算模拟

提出了隧道大变形隧道稳定性的概念。分析了产生大变形的机理和判断膨胀性围岩及挤压性围岩的参考标准;提出了大变形隧道极限位移状态的概念,即通过计算模拟确定大变形隧道的极限位移,利用隧道的实测位移和其极限位移判别大变形隧道的稳定性。以隧道周边位移为依据,建立大变形隧道稳定性判别准则,可以直观地与现场量测联系起来,真正体现隧道施工中的反馈信息、指导施工、修正设计的动态设计特点。     

滑坡蠕动作用下高速铁路隧道结构安全预警技术与应用

依托某滑坡蠕动作用下的高速铁路隧道工程，设计并构建包括5大子系统，具备监测数据自动采集、数据传输、结构安全评价及预警等功能的隧道结构安全预警系统；分析滑坡蠕动作用下依托工程隧道结构应力在时间、空间上的分布规律，验证系统的可靠性和应用效果。结果表明：通过静态监测系统对隧道结构应力开展自动、实时、长期的安全监测及预警，设计思路具有可行性，构建的结构安全预警系统具备工程可靠性；隧道衬砌结构应力对滑坡蠕动作用的响应是长期而缓慢的，应力在经过4年“波浪式”增长后仍未稳定，其中套衬段最大钢架应力为-19.95 MPa、最大混凝土应力为-15.51 MPa，拆换段最大钢筋应力为-59.14 MPa、最大混凝土应力为-29.55 MPa；当滑面位于隧道下方时，隧道结构承受偏压荷载，拱顶、靠河侧拱部及靠山侧边墙部位的应力较大，且位于滑体边界处断面的应力大于其他断面。该系统可用于高速铁路隧道结构安全状况的评价和预警，并为保障隧道运营安全提供技术支持。     

基于椭球体理论的低含水率砂层隧道松动土压力研究

为研究低含水率砂层隧道土拱效应下的破坏模式与松动土压力，自制试验装置开展低含水率条件下Trapdoor试验，利用PIV技术得出破坏模式；分析主应力偏转对侧压力系数的影响。基于椭球体理论，考虑松动区内竖向荷载梯形分布形式与表观黏聚力作用，推导不同土拱效应发挥程度下隧道松动土压力计算公式。研究结果表明，表观黏聚力使模型试验最终滑动面呈现椭圆状，与Terzaghi假设的竖直面存在差别；φ为常数时，K值与埋深正相关，随土拱效应发挥程度增大而增大；土拱效应的发挥程度与埋深成正相关，相同埋深下，K随φ增大而减小，利用本文公式计算出K随φ值变化在0.2～0.7之间。算例表明，相同埋深时松动土压力在不同含水率下随土拱效应发挥呈递减趋势，体现出表观黏聚力随土体饱和度变化规律。