基于复变函数理论的非圆形隧道解析解

为了得到考虑衬砌支护的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的解析解，基于复变函数理论提出了一种求解考虑衬砌的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的方法. 首先，为了克服非圆形隧道断面几何形状和考虑衬砌支护造成的计算困难问题，引入了保角变换，通过采取最优化解法确定映射函数中的各项系数，得到映射函数；其次，采用幂级数复变函数法克服隧道衬砌带来的多连通域问题，确定应力函数中的各项系数，建立方程求解；最后，通过Flac有限差分软件进行数值模拟证明解析解的正确性. 研究发现:弹性范围内解析解与Flac有限差分软件计算得到的应力、位移解有较好的吻合性，表明弹性解析法的结果是可靠、合理的；深埋条件下，弹性解析法无需根据埋深、工况建立计算模型，只需明确边界条件和映射函数就可计算非圆形隧道应力、位移，弹性解析法克服了计算软件在计算中由于网格划分尺寸等问题造成计算结果不精确、计算慢等问题，为非圆形隧道开挖问题提出了一种快速、准确的弹性计算方法.      

基于Q系统的地下洞库中台阶最佳开挖高度研究

为了确定基于Q系统的洞库中台阶最佳开挖高度,文章依托锦州大型地下储油洞库工程,首先根据现场的Q值、RMR值和BQ值统计资料,比较了Q值法与其它围岩分级方法,建立了Q值与RMR值、BQ值的数学函数关系。然后采用数值模拟和现场监测方法,分析不同围岩条件下不同台阶高度对洞室变形和应力的影响及其最大值分布区域。研究结果表明,中台阶开挖高度相同时,随着Q值的减小,竖向位移和水平位移值越来越大;同一Q值范围条件下,中台阶的开挖高度对竖向位移和水平位移的影响较小,不起主导作用;不同Q值范围下中台阶开挖高度不同,对最大水平应力及竖向应力的最大值及其发生的位置影响显著。最后根据最大应力值及其位置提出了中台阶合理高度范围。     

近接桩基盾构隧道施工管片力学行为研究

盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现局部破损现象。文章以深圳地铁5号线近接桩基时盾构隧道施工为研究背景,通过现场测试对衬砌所承受的轴力和弯矩进行了分析,以此来探究盾构隧道管片的力学特性。研究结果表明:上覆建筑物的全风化花岗岩层中,管片脱出盾尾后桩基荷载将传递给隧道上部土体,最后传递至衬砌管片,管片环受到较大的附加应力作用;管片刚拼装上时试验环内力较小;当管片脱出盾尾时其内力达到最大值;稳定后的管片内力一般相较刚脱出盾尾时稍小。由于岩层破碎且极度发育,透水性好,孔隙水压力变化速度较快,且能较快趋于稳定。     

考虑注浆加固作用的非圆形隧道应力和变形解析解

为了得到考虑注浆加固作用的非圆形隧道应力和变形解析解,基于复变函数理论引入一种新的考虑注浆加固作用的非圆形隧道应力和变形的求解方法。首先,为克服非圆形隧道断面、注浆圈几何形状和考虑衬砌支护造成的计算困难问题,引入了保角变换及复变函数幂级数解法。通过采用最优化解法确定保角变换中各项系数,得到计算模型映射函数。其次,通过幂级数复变函数法和弹性力学连续性条件克服隧道衬砌以及围岩注浆圈带来的多连通域问题,确定应力函数各项系数。随后,将得到的应力函数代入应力、位移方程求解考虑注浆加固作用的非圆形隧道应力和变形值。最后,将新方法所得结果分别与未考虑注浆作用的非圆形隧道应力及位移解和数值模拟计算结果进行对比分析。研究结果表明：注浆后注浆圈环刚度增大,整体性提升;衬砌变形减小,衬砌受到的围岩压力减小;围岩注浆有效改善了衬砌受力状态,使衬砌拱顶下沉减小约21.8%,拱底隆起减小约18.1%,拱脚附近法向应力减小约19.9%,环向应力减小约8.9%;围岩注浆可以有效加固岩体,封闭隧道周边岩体裂隙,改善衬砌受力状态,提高隧道抵抗变形和破坏的能力;解析解与数值解吻合较好,所得规律符合工程实际规律。研究结果可为考虑注浆加固作用下的非圆形隧道开挖问题提供一种新的快速、准确的计算方法,并为考虑注浆加固作用的非圆形隧道数值计算和安全运行提供参考依据。     

地下洞室围岩分级Q值法、RMR法、BQ法相互关系研究

目前国内外围岩分级方法很多，各分级方法指标的选取及参数的取值差异性明显，导致各方法间的一致性和相互参考性较差。依托锦州地下洞库的工程实例，介绍了围岩分级Q值法、RMR法和《工程岩体分级标准》BQ法，并简单对比分析了各分级指标的差异；对分级结果进行数理分析，得到相互间数学关系；横向比较3种分级结果的可靠性。结果证明:Q值法与RMR法间相关性较好，BQ法对岩体质量的分级偏于保守，综合比选之后认为Q值法和RMR法较适用于实际工程。     

高程效应下软岩交叉隧道爆破衰减系数影响研究

采用传统的萨道夫斯基公式计算爆源在既有隧道上方或者下方时产生的误差都较大，所以需要考虑高程差的影响。由于衰减系数K，α只受孔径，孔深，装药结构以及岩体地形地质条件的影响，并不受爆源和既有隧道相对位置影响，可以通过工程现场监测数据在考虑高程差的情况下，拟合爆源在既有隧道上方时衰减系数的值。通过拟合的衰减系数来验证爆源在既有隧道下方时衰减系数的准确性。     

当前铁路隧道施工亟待解决的若干技术问题

高速铁路隧道工程建设标准高,施工难度大,安全风险高,施工管理要求严格。文章以贵广铁路隧道工程为实例,结合当前国内隧道施工技术现状和贵广铁路隧道创新技术的现场实践,研究分析了制约隧道施工安全和施工效率的突出技术问题,取得了一系列研究成果:①基于精细爆破技术的微台阶开挖工艺可有效解决IV、V级围岩隧道开挖进度与工序安全距离之间的矛盾;②得益于通风技术和空气净化技术的进步,无轨运输方式可以适应于长大隧道的施工;③隧道仰拱快速施工设备和隧道沟槽移动模架的开发应用填补了这一领域的空白;④信息化施工是未来隧道施工技术发展的大趋势。     

盾构隧道近接浅埋式矩形隧道合理净距的研究

以正在建设中的深圳地铁11号线南山至前海湾站小净距重叠区间隧道为研究对象,按先明挖修建桂庙路矩形闭合框架隧道,后进行地铁盾构推进的顺序,采用FLAC有限差分程序对小净距重叠隧道进行弹塑性分析,对多种工况下的围岩位移、夹岩应力、塑性区分布等进行分析,提出矩形闭合框架隧道的管幕作用,其作用影响范围大致沿Mohr-Coulomb模型剪切破坏面(45°+φ/2)的角度,以矩形隧道宽为底边的闭合等腰三角形区域。在此区域内的地下结构均受管幕作用的影响,且距离矩形闭合框架隧道越近管幕作用越明显,在综合考虑了矩形隧道管幕作用和隧道之间近接效应的情况下,确定隧道之间的合理净距。     

锦屏辅助交通特长隧道爆破通风数值模拟

本文对特长隧道（锦屏辅助洞西端10km段）的爆破通风进行了数值模拟计算,分析了不同通风条件下隧道内的CO浓度分布;基于相关规范,确定了爆破后车辆可以进洞的CO最高浓度,从而得出了不同通风条件下出渣车辆进洞的时间及有效的风机布置方式。     

围岩力学参数对小净距隧道初期支护受力影响的研究

以青岛地铁8号线胶州湾海底隧道工程为依托，研究各围岩力学参数在小净距隧道开挖过程中的重要程度。根据控制变量法选取了弹性模量，泊松比，黏聚力和内摩擦角进行数值模拟研究。运用三维有限差分模型，对泵站施工进行了模拟计算。结果表明:两侧隧道的最大主应力和周边位移随泊松比的增大而增大，随弹性模量等参数的增大而减小；隧道结构力学响应对内摩擦角的变化最敏感，对于应力方面，泊松比变化最不敏感；对于侧面竖向位移方面，黏聚力最不敏感。