蒙华铁路阳城隧道土砂分界地层分界面位置对围岩稳定性影响探究

为了解决隧道穿越土砂分界地层的围岩稳定性问题,以蒙华铁路阳城隧道为研究对象,采用现场试验、室内试验及数值试验等研究方法对土砂分界地层围岩稳定性进行探究,重点探讨地层种类及其厚度变化对围岩变形、塑性区扩展及支护结构受力的影响。结果表明： 1）相对单一地层,土砂分界地层会影响洞周应力分布,分界面处围岩容易先出现塑性区,且土砂分界地层围岩变形性质与软弱的全砂岩地层更为接近; 2）在土砂分界地层分界面处会产生较大的水平收敛,易出现拉应力; 3）土砂分界地层中,随着砂层所占比例的增大,拱顶沉降和洞周收敛不断增大,且分界面所在台阶处支护结构的应力发展会提前达到更高的峰值; 4）当分界面出现在上台阶时,围岩会产生极大的塑性变形,支护结构承受相对较大的应力,是土砂分界地层中最不利的分界情形。     

软弱地层隧道大变形整治技术

蒙华(蒙西—华中)铁路阳城隧道一段落位于软弱地层中,其右侧是砂夹块石土,左侧为富水全风化砂岩,施工过程中产生了大变形。本文基于大变形段掌子面围岩的基本物理力学性能试验结果,从隧址区地质条件、围岩工程特性、隧道施工的影响等方面分析了大变形机理,采取反压回填、增设临时仰拱、增加扇形支撑、加密降水和注浆加固措施完成了大变形整治,效果良好。     

混杂复合纤维高性能混凝土断裂性能研究

为了研究混杂复合纤维对高性能混凝土断裂性能的影响，采用切口梁，对11种配合比的单掺及混掺纤维高性能混凝土进行断裂试验。基于断裂试验结果，采用理论分析方法，以比例极限强度、峰值强度、断裂能为评判指标，对其断裂性能、混杂效应进行了研究。结果表明:CTF纤维和PF单掺纤维混凝土断裂试验呈现出脆性破坏；试验中CTF，PF纤维断裂试验的最佳掺量分别为1.2，1.0 kg/m3；基于双掺纤维（CTF+PF）混凝土试验结果，分析得到了试验中双掺的最佳配比，同时通过计算得到对应于f_l，f_u和G_F的混杂效应系数分别为1.146，1.117，1.247，呈混杂正效应。     

蒙华铁路阳城隧道土石分界处地层大变形机理分析及整治措施

蒙华铁路阳城隧道在穿越土石分界处时出现了软岩大变形,严重影响到施工安全和进度。采用室内试验和理论分析,从围岩物理力学性能、工程地质和水文地质条件、施工及人为因素等方面对土石分界处地层大变形机理进行了分析。结果表明,此次大变形是由不良地质和施工共同作用所致。针对大变形提出了反压回填、加密降水、注浆加固、换拱以及设置横撑的整治措施。     

第四系富水红砂岩地层隧道围岩变形特征研究

研究目的:富水条件下砂岩地层隧道开挖极易产生大变形。本文以蒙华铁路阳城隧道第四系富水红砂岩地层围岩大变形段为研究对象,通过室内试验、现场试验及数值模拟等方法,对围岩变形特征进行研究,从而提出围岩大变形的整治措施。研究结论:(1)对地层围岩认识有限、支护与降水措施不到位,导致围岩背后脱空溜砂,是产生大变形的主要原因;(2)工法变更辅以加密降水能有效控制围岩变形,拱顶沉降、水平收敛降低60%～65%,掌子面挤出降低50%;(3)现场试验监测结果显示,大变形整治措施、工法变更辅以加密降水行之有效,围岩变形量皆在规范允许范围内,后续施工段拱顶沉降监测值与数值模拟值相差18%,拟合较好,数值模拟有一定可靠度;(4)本文提出的围岩大变形相关整治措施,可为类似地层隧道围岩大变形整治、控制围岩变形及隧道安全施工提供借鉴。     

玄武岩纤维长度对喷射混凝土力学性能影响规律研究

为研究不同长度玄武岩纤维（BF）喷射混凝土力学性能随龄期发展的规律，设置相同掺量、不同长度纤维工况，比较喷射混凝土不同龄期基础力学性能试验结果，探究玄武岩纤维混凝土强度发展规律。研究结果表明： 1）3种长度（6、16、50 mm）BF掺入对喷射混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均有所提高，前期随龄期增长快，后期增长较慢，长度变化对强度提升效果影响存在差异。2）综合评价，抗压强度排序为BF-16＞BF-50＞BF-6。3）经曲线拟合分析可知，BF混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度近似满足公式y=a×xb的关系。4）3种长度（6、16、50 mm）BF掺入后，混凝土抗剪强度随龄期发展存在明显的阶段性特征，BF对喷射混凝土抗剪强度起负作用。5）弯曲韧性试验中，BF喷射混凝土初裂荷载有所提升，但不存在明显裂后韧性。6）BF长度对混凝土初裂荷载发展不存在明显优劣规律，综合考虑BF-16为最优长度。     

基于现场实测的深埋风积沙隧道围岩压力计算方法研究

风积沙作为一种黏聚力低、自稳能力差的不稳定围岩,给隧道设计和施工带来很大困难。 为探究风积沙围岩压力大小和分 布规律,依托蒙华铁路王家湾隧道开展现场量测试验,根据实测的围岩压力分布特征,得到深埋风积沙隧道的围岩压力计算模式, 并通过数值计算分析与现场量测数据对比验证其合理性。 研究结果表明: 深埋风积沙地层围岩压力分布很不均匀,但普遍拱部较 小,初期支护大部分处于受压状态。 计算分析得深埋风积沙隧道围岩压力采用太沙基计算公式是较为合理的,进一步优化得深埋 风积沙隧道垂直方向围岩压力计算图示采用“双峰”形分布,水平方向围岩压力计算图示采用“阶梯”形分布,相比铁路隧道设计规 范的传统模式更安全,与实际衬砌受力状态更符合。