让压预应力锚索在软岩隧道大变形控制中的作用机制研究

为解决高地压、高流变条件下软岩隧道围岩及支护结构大变形控制难题，通过理论和数值分析，研究让压预应力锚索在隧道大变形控制中的作用机制。研究内容包括2个方面，一是研究新型让压锚垫板在低预紧力及低围压下的力学性能，满足支护结构先柔让压的要求； 二是让压结束后，预应力锚索在高预紧力条件下改善支护结构受力性能，实现后刚强支的作用。结果表明： 1）预应力锚索通过施加预紧力，增大洞壁径向阻力，提高围岩稳定性； 2）预应力锚索在让压结束后对支护结构的主要作用是减跨，由此提高支护结构刚度和承载能力； 3）围岩、支护结构和让压预应力锚索变形协调，力学上相互耦合，构成“先柔后刚”的支护体系。     

隧道爆破信号主分量特征提取与毫秒延期识别研究

为了准确揭示隧道爆破振动信号所包含的反映爆破特征参数的重要信息，通过EMD分解与交叉小波变换组合分析方法对实测爆破信号进行分析，得到各分量与原信号的相关性系数，从而准确判别出信号的主分量。再依据相关性系数对包含主分量在内的相关分量重组并进行Hilbert变换取模值，精确识别出隧道采用的各段别雷管的毫秒延期时间。结果表明： 组合方法确定的主分量及相关分量重组信号能够突出爆破信号的主要特征，对隧道爆破信号的分析效果好。     

基于结构特征曲线的软岩隧道钢拱架力学效应研究

针对传统锚喷支护难以适应软岩隧道大变形的问题,文章通过把钢拱架和喷射混凝土同时工作分为钢拱架单独工作和联合工作两个阶段,利用SAP2000有限元程序研究了实腹式型钢拱架和空间钢桁架拱的力学特征及其单独工作的力学效应;考虑材料非线性与几何非线性,研究了钢拱架在不同支撑条件下的极限承载力和极限变形能力。结果表明:(1)将钢拱架单独工作作为支护的一个阶段是可行的;(2)侧向支撑及拱脚的约束情况对实腹式型钢拱架的作用效应有决定性影响;(3)空间钢桁架拱的整体刚度大于实腹式钢架拱,受侧向支撑影响小;(4)提出了提高钢拱架承载能力和变形能力的方法,为喷射混凝土及其它支护措施的实施提供了更多的时间和空间选择。     

复杂地质环境下超长深水钻孔灌注单桩承载性能

超长深水钻孔灌注桩荷载传递机理较为复杂,尤其是在复杂地质环境下,研究其承载性能对该类桩优化设计、施工具有重要作用。结合试桩自平衡静载试验资料,应用有限元软件GTS分析了超长深水钻孔灌注桩单桩在不同风化程度构造岩交替分布地层中的承载能力,其中土体本构关系采用Mohr-Coulomb模型,桩土界面设置接触单元,利用梁单元对桩进行数值模拟。结果表明:静载试验的Q-S曲线实测值和计算值吻合较好,桩的承载性能良好;桩端沉降在桩侧摩阻力发挥一定程度时开始显现,现场桩底沉渣清除较彻底;桩的轴力和桩侧摩阻力随深度变化受交替分布地层影响明显,并呈现一定规律。     

新型速凝剂水化机理及工程特性试验研究

喷射混凝土是矿山法修建隧道的基本措施,速凝剂作为喷射混凝土必需的外加剂,对工程质量和经济效益具有重要影响。结合正在建设的某高地应力软岩隧道,分析碱性(Na~+·AlO_2~-溶液)和非碱性(Al~(3+)·SO_4~(2-)溶液)速凝剂的促凝机理,并开展新型碱性液体速凝剂的室内试验和现场湿喷试验,得出如下结论:(1)碱性速凝剂和非碱性速凝剂的促凝机理都是利用活性Al~(3+)的水化反应;(2)碱性速凝剂产生粉尘主要是由于超量的Na~+中断了水泥的水化反应,非碱性速凝剂是由于SO_4~(2+)中断了水泥的水化反应;(3)新型碱性速凝剂最大的特点是降低了Na~+/Al~(3+)的摩尔比(1.19∶1),具有无毒无味、掺量少、落浆回弹少、早强且后期强度损失少等优点,是一种理想的喷射混凝土用速凝剂。     

考虑水-土耦合的盾构隧道地表沉降试验研究

考虑水-土耦合情况,进行不同隧道埋深、支护压力和掘进速度条件下盾构隧道施工致地表沉降的大型三维物理模型试验,总结不同条件下的地表沉降规律,分析孔隙水压力和围岩压力的变化特性,归纳不同条件下的地表沉降曲线;探讨隧道埋深、支护压力和掘进速度以及孔隙水压力对地表沉降值的影响,推导地表横断面沉降槽计算的经验公式,并将研究成果应用于北京地铁10号线部分区间的地表沉降预测.结果表明:随着隧道埋深增加,地表沉降值减小,地表横向沉降槽影响范围加宽;沉降值随支护超压比增加而增大;掘进速度变化对地表沉降的影响程度较小;施工扰动围岩及孔隙水压力消敞对地表沉降值有较大影响;基于物理模型试验的经验公式预测值与FLAC~(3D)数值模拟预测值、现场实测值均较为吻合.     

Ⅴ类围岩的隧道开挖和衬砌适宜性研究

对莆炎高速公路黄岌、孟坪和沙溪阳3座隧道中Ⅴ类围岩采用双侧壁导坑法、CRD法、CD法和小步距情况下的开挖方式及对应不同类型衬砌展开阐述和评价,并针对典型断面拱顶沉降、断面收敛等工程实测数据进行对比分析,以探讨各施工方法和衬砌形式的适宜性及变形规律性,由分析结果可知:(1)各种施工方案中测点变形速率稳定,累计变化值均在正...