明堂山隧道地应力量测及分析

通过对隧址区域构造定性分析和水压致裂法定量量测,分析明堂山隧道地应力分布和大小,依据目前常用高地应力判别方法,判定隧址区场地为低～一般应力区,为隧道设计提供了有力的地质依据。     

花岗质侵入岩地层隧址区的初始地应力场反演分析

火山隧道隧址区地层主要以花岗闪长岩侵入砂、泥岩分布,隧道轴线穿越花岗质侵入岩附近,岩性变化剧烈,地应力分布复杂.利用地应力实测数据反分析侵入岩体区域初始地应力场分布规律以对设计、施工提供理论指导.根据火山隧道地勘资料建立三维数值模型,基于现场水压致裂法实测原位地应力数据,采用多元线性回归法反演得到工程区域初始地应力场,...     

热力耦合作用下拉林铁路桑珠岭隧道岩爆预测

热力耦合作用是高温高地应力隧道岩爆预测中一个新的问题.在新建拉林铁路桑珠岭隧道开挖过程中,利用现场温度测试数据反演并得到隧道不同埋深时的地温,通过热力耦合数值模拟计算得到隧道开挖过程中的洞周应力变化规律,利用卢森、陶振宇、王元汉、樊建平4种岩爆判据对隧道不同温区、不同洞周应力释放率的岩爆发生烈度和岩爆范围进行预测,最后将预测结果与现场岩爆进行了比较分析.研究结果表明:桑珠岭隧道地温梯度为5.5℃/100 m,隧道埋深越大地温越高;在以自重应力场为主的深埋段,最大压应力集中在拱顶和拱脚部位;在45~85℃地温区间,洞周最大切向应力和最大主应力随应力释放率增大而线性增长,当洞周应力释放率为100%时,其增加量分别为84~96 MPa、93~96 MPa,同时岩爆烈度等级也相应增加;判据预测与现场实测的比对表明,高温热力耦合作用在应力释放过程中加速了岩爆发生,在应力释放率前期,陶振宇判据对中等及以上岩爆的发生更加敏感,而在应力释放中后期王元汉判据与实测结果的相似度更为一致.      

中天山隧道地应力测量及岩爆预测研究

在勘察设计阶段研究越岭隧道区域内的现代地应力特征,可以为越岭隧道选线设计、隧道断面设计及隧道二次衬砌设计提供依据,并揭示出施工中可能发生岩爆的具体段落.介绍了应用钻孔内水压致裂法进行地应力测试,确定出隧道通过区岩体的原地应力大小和方向.根据原地应力测量成果,综合分析钻孔附近地层地应力的基本特征,结合隧道通过区各类型地层...     

岩体变形参数的应力状态效应研究

岩体力学参数存在随应力状态不同而变化的特性，称为应力状态效应。岩体力学特性的实测值具有空间场分布特征，分析表明地应力（或围压）的有规律变化是造成岩体力学参数空间变化的主要原因。考虑到实测地应力多具有较大的离散型，尝试利用反演方法获取地应力场信息，通过多元回归分析得到实测岩体变形参数与地应力的经验关系，以研究岩体变形参数的应力状态效应。通过一工程实例研究：得到地下厂房区域的岩体变形模量为16GPa左右，与反演分析结果也比较符合；通过应力状态效应研究得到的岩体变形参数物理场，是一个渐变的物理场模型，是更为符合工程实际的；主要考虑了岩体力学参数的应力状态影响，通过一系列的计算得到，人为因素少，计算结果可供工程实践参考。     

极端天气下桥塔温致效应及抗裂性能优化

为深入研究我国西部横断山脉地区极端天气下桥塔的温致效应，以某大跨悬索桥为工程背景，分析极端天气下该桥混凝土桥塔的温度场以及温度应力分布特征，并提出相应的抗裂优化措施.首先，基于桥址区实测数据，提出桥址区极端天气的识别与模拟方法；然后，采用ANSYS有限元软件分析了桥塔的温度分布以及温度应力分布特征；最后，针对桥塔外表面存在开裂风险的问题，提出了2种提高桥塔外表面抗裂性能的优化方案，包括桥塔外表面涂装有机涂料方案和外包超高性能混凝土UHPC (ultra high performance concrete)方案.结果表明：在强降温天气下，桥塔表面拉应力极值为2.19 MPa，存在较大开裂风险；当采用抗裂优化措施后，两种优化方案均能有效降低混凝土桥塔表面的拉应力极值；对于桥塔外表面涂装有机涂料方案，白色有机涂料优化效果最佳；对于桥塔外包UHPC方案，当UHPC厚度为0.08 m时优化效果最佳.通过对比2种抗裂优化方案的经济性和施工难易程度，推荐采用白色有机涂料优化方案.     

高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究

为探明高地应力层状软岩隧道的非对称变形破坏规律及其支护结构的非对称受力特性,结合碳质千枚岩力学特性与变形破坏机制的各向异性特性,对层状软岩隧道围岩的非对称变形破坏特征进行了分析. 在93座典型高地应力层状软岩隧道变形数据的基础上,系统性地分析了隧道拱顶沉降、水平收敛、最大变形量与地应力、岩体抗压强度、隧道埋深之间的关系. 研究结果表明:高地应力层状软岩隧道的变形量与最大地应力、岩体抗压强度、埋深的分布较为离散,在一定地应力、岩体强度或埋深条件下,隧道变形量既存在于高值区间,也存在于低值区间;隧道变形量随地应力的增大、岩体强度的降低、埋深的升高逐渐向高值区间靠拢,高地应力层状软岩隧道大变形是高地应力、软弱围岩、层理弱面耦合作用的结果;基于隧道最大变形量与隧道强度应力比的幂指数变化规律,提出了高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标.      

变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析法

目前浅埋偏压隧道围岩压力主要采用隧规计算方法,而对于左右洞隧道洞门不在同一里程,一侧需要开挖路基边坡,使隧道从自然放坡状态转为邻路基变坡状态的工况,隧规不适用于计算其围岩压力. 依托安徽某高速公路,运用极限平衡原理推导了邻路基变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析解. 计算结果表明:由于变坡的存在,深埋侧修正算法计算竖向围岩压力小于规范法,相对误差为15.98%,水平围岩压力保持不变;浅埋侧修正算法计算竖向围岩压力及水平压力均小于规范法,其竖向压力相对误差为24.93%,水平压力相对误差为5.50%,变坡的存在对浅埋侧影响较大;对比围岩竖向及水平偏压率,有变坡围岩偏压率更大;围岩位移、应力及等效应力,有变坡约为无变坡的1～5倍,围岩及结构更加偏于不安全.      

基于流固耦合超大规模地下车站环境影响分析

以京张城际铁路八达岭超大规模地下车站修建为例,依据工程区水文地质特征、水压致裂原地应力测量结果,利用有限差分软件FLAC3D建立三维渗流应力耦合模型,采用全封堵、全排水、非耦合、注浆限排4种方案进行数值模拟.结合理论分析,着重研究在饱水状况下八达岭车站修建前后的渗流场变化、涌水量、围岩变形和地表沉降等环境影响负效应因子,对因地下车站修建环境影响效应的显著性、空间分布特征和长期效应进行评价.模拟计算结果对于裂隙发育、富水地层地下工程尤其自然风景区大型地下洞室防排水设计和施工具有指导意义.     

隧道高地温的地质成因研究

为研究隧道高地温的地质成因，以云南某在建高速公路隧道——尼格隧道为研究对象，该隧道兼有高水温与高岩温，最高水温达63.4 ℃，最高岩温达88.8 ℃. 从区域地质构造及地震特征、水化学特征、地热储特征等对区域性的热因控制、水源、热源、导热通道等进行了分析，利用氢氧同位素分析法、锶同位素分析法、微量元素分析法、放射性元素分析法等对隧址区的热水来源及演变过程、热源成因进行了研究，并结合隧道工程地质、水文地质条件及开挖揭示状况，对隧道高水温段及高岩温段的地质成因过程进行了剖析. 研究结果表明:灰岩段高水温的成因过程与花岗岩段高岩温有所差异，隧道高水温的成因过程为热源（深部热异常体）—主要传热通道（深循环）—次级传热通道—浅表水体混合、水岩作用，其过程伴随着冷热水混合作用、离子交换作用等；隧道高岩温的成因过程为热源（深部热异常体、放射性元素衰变生热）—主要传热通道（深循环）—次级传热通道—热气沿裂隙传至隧道岩体，其过程伴随着S元素的富集，易形成H₂S或SO₂有毒有害气囊.      

基于应力判据法的拉林铁路岩爆烈度分级

把现有的判据直接应用于拉林铁路某一隧道的岩爆预测不能得到符合现场实际情况的岩爆预测结果,为了制定针对拉林铁路全线的岩爆烈度分级方案及应力判据,以拉林铁路桑珠岭隧道现场岩爆发育特征和规律、岩爆破坏形迹及kNN?(k近邻分类)算法为基础,进行现场洞壁二次应力量测、现场岩样点荷载试验、基于二次修正地应力场的开挖模拟,提出了针...     

鲜水河构造带某隧道地应力反演与分析

地应力的分布规律严重影响地下工程建设,获得开展工程区域地应力场分布对指导支护结构的设计具有重要意义.在鲜水河断裂带某隧道工程区采用钻孔水压致裂法进行了深孔地应力测试,基于地应力测试结果,得到了开展工程区域地应力随深度的变化规律,并利用数值模拟进行地应力反演.结果表明:地应力随深度的增加而逐渐增加,其中最大水平地应力的递...     

汶川8.0级地震前后福堂隧道应力场变化研究

"5·12"汶川地震后,发震断裂上盘的高地应力本应获得一定程度的释放,但位于该地区的福堂隧道仍出现了较强烈岩爆灾害和饼裂岩芯等高应力特征.为研究该特殊高地应力现象,基于实测地应力值和地震前后区域地应力反演分析,获得了该特殊高应力现象的形成原因.结果表明:"特殊高地应力"主要受断裂带逆冲推覆持续作用、浅表生改造、介质差异及其距发震断裂的距离效应等因素影响而综合形成;强震后福堂隧道靠映秀侧洞段应力有较大降幅,而靠汶川侧洞段应力值降幅较小且仍处于高应力状态;隧道K18+850~K21+450段最大地应力介于20~25 MPa之间.特殊的地应力特征使得隧道两端具有完全不同的工程特性,对不同应力值洞段的支护参数选取、施工方法及隧道造价等都具有重要的工程意义.      

某公路隧道岩爆预测分析

岩爆是在高地应力条件下地下硐室开挖过程中一种危害性工程现象,对岩爆的成功预测有助于及时地采取相关的防护措施．以减小或避免岩爆灾害的发生。故以某公路隧道为例,对其岩爆的发生进行预测,可为类似工程施工提供有益的参考。     

双侧壁导坑法施工的大断面隧道的稳定性分析

以沙湾大断面隧道为研究背景,应用ANSYS有限元软件,采用释放荷载法,研究支护封闭的快慢对双侧壁导坑法施工的隧道稳定性的影响。通过对拱顶沉降、边墙中点水平位移、围岩塑形区及初衬应力的分析,得到了支护封闭时间对隧道受力和位移状态的影响,施工中应尽量缩短各开挖面的距离,使支护尽快封闭,有利于隧道稳定。为了进一步改善隧道的受力状态,模拟分析了加固部分围岩后的状态。结果表明加固侧壁导坑临时支护与初衬接触处的围岩能较好的改善隧道的受力条件。在临时钢架支护下端与初衬的接触点附近出现了应力集中现象,受到了很大的拉应力,在设计施工中应引起重视。     

强岩爆隧道施工技术

锦屏电站辅引3#隧洞埋深超过2 200m,地应力极高,属于强岩爆洞段。施工中采用微震监测方法进行岩爆预测,结合喷洒高压水和岩体深部注水技术、光面爆破及应力解除爆破技术和及时施作锚杆、喷砼等支护措施,大大降低岩爆发生概率和产生严重后果的风险,顺利完成隧洞的开挖施工。     

高岩温隧道初期支护应力场及安全性研究

为评价高岩温隧道施工过程中初期支护的安全性,研究了高岩温隧道初期支护温度场、应力场的施工期特征和演变规律. 首先通过热-应力耦合三维数值模拟和现场测试,研究了不同原始围岩温度场中,高岩温隧道开挖过程中初期支护温度场的变化规律;其次考虑围岩荷载和温度荷载共同作用,分析了高岩温隧道开挖过程中初期支护应力场的变化规律;最后基于初期支护应力值,评价了高岩温隧道初期支护的安全性. 研究结果表明:受施工通风影响,初期支护温度在隧道开挖后急剧降低,约5 d后基本与洞内气温一致;受施工工序影响,初期支护最大拉应力先增后减,最大压应力持续增加;随着围岩初始温度增大,在不同施工步序中,初期支护的最大拉应力和最大压应力均增大;初期支护安全性由喷射混凝土抗拉强度控制,当围岩初始温度大于60℃时,C25喷射混凝土将发生拉裂破坏.