极高地应力软岩隧道围岩变形时空效应分析

为探明隧道开挖时围岩变形时空效应特征,采用室内模型试验、理论分析和现场监测等方法,分析了宁缠极高地应力软岩隧道在不同开挖法下围岩的时空变形规律和时空特征曲线类型,研究了距隧道洞壁不同范围内的围岩径向变形规律。研究表明：极高地应力软岩隧道围岩变形的时空特征曲线可分为“抛物线”型和“台阶”型;“抛物线”型曲线包括急速增长和缓慢增长2个变形阶段,变形规律符合二次函数关系;“台阶”型曲线包括急速增长、缓慢增长、快速增长和基本稳定4个变形阶段,变形规律符合指数函数关系;隧道开挖引起围岩径向变形的范围大致是距洞壁0～2.5 D,距离洞壁不同范围内的围岩径向变形规律符合指数函数关系。研究结果对确定极高地应力软岩隧道的施工工序和最佳支护时机具有重要价值。     

二郎山公路隧道岩体应力测试研究

通过二组钻孔应力解除法地应力实测和六组Kaiser效应地应力测试，查明了二郎山公路隧道工程岩体内的空间应力总体状态为潜在走滑型，隧道中部测得的岩体应力量级普遍较高(其中σ1max达35．3MPa)，故施工过程中须高度重视其高地应力与岩爆问题。     

邵怀高速雪峰山隧道初始地应力场研究

雪峰山隧道为深埋隧道，初始地应力场对围岩变形特性具有重要的控制作用。运用水压致裂法测试、室内Kaiser效应测试和有限元数值模拟等3种方法，对雪峰山隧道初始地应力场进行了研究，并对雪峰山隧道的初始地应力场作出了较准确的判断，为隧道的设计与施工提供了可靠的依据。对3种方法进行了对比分析。     

邵怀高速雪峰山隧道初始地应力场研究

雪峰山隧道为深埋隧道,初始地应力场对围岩变形特性具有重要的控制作用.运用水压致裂法测试、室内Kaiser效应测试和有限元数值模拟等3种方法,对雪峰山隧道初始地应力场进行了研究,并对雪峰山隧道的初始地应力场作出了较准确的判断,为隧道的设计与施工提供了可靠的依据.对3种方法进行了对比分析.     

襄渝铁路二线瓦房店隧道地应力测试及分析

地应力测试是深埋铁路隧道地质勘察的一种重要技术手段,文中以襄渝铁路增建的第二线瓦房店隧道DZ-瓦-1号深孔地应力测试为例,对该项技术及成果应用进行分析,明确了隧道可能发生岩爆、大变形的地段,并对设计提出了相应处理措施的建议。     

深埋山岭隧道地应力测试与分析研究

高地应力常对深埋山岭隧道建设造成诸多问题。通过对登楼山隧道DZK2钻孔采用水压致裂法进行地应力测试,系统分析DZK2钻孔的地应力测试结果,得出测试深度范围的应力实测值与应力场方向,并通过修正的Sheorey模型预测隧道其他埋深范围的应力分布。研究分析表明,在隧道工程区地壳浅部水平应力占主导地位,即主要受构造水平应力作用,应力大小随着埋深的增大而增大,该应力场与区域构造应力场基本一致。     

二郎山公路隧道岩体应力测试研究

通过二组钻孔应力解除法地应力实和六组Kaiser效应地应力测试，查明了二郎山公路隧道工程岩体内的空间应力总体状态为潜在走滑型，隧道中部测得的岩体应力量级普遍较高（其中σ1max达35．3MPa），故施工过程中须高度重视其高地应力与岩爆问题。     

极高地应力区隧道地质特征及围岩变形机制研究

以某在建高速铁路隧道作为工程实例,结合地质情况,从初始应力、岩体结构和地下水分析了影响围岩的因素。运用理论分析和现场监控量测反馈结果等综合方法,从监控量测数据时态曲线特征、方向性、累计变化量、变形速率、时效性、现场围岩变形情况、隧道施工影响、变形段变形差异性等方面系统分析了极高地应力区隧道围岩变形特征及机制,并得出如下主要结论:1)极高地应力区围岩应力释放有一定的过程,不同的围岩应力释放的速度可能不同,爆破对围岩产生扰动,将一定程度加速围岩应力的释放。2)围岩地质条件不同,变形规律会表现出一定的差异性。3)围岩的变形机制,层状围岩的变形破坏一般形成几个区域:破坏区,崩塌,滑动滑移,张裂、弯曲及折断。4)本隧道围岩变形特征主要是由极高地应力和岩体结构综合决定的,隧道初期支护变形情况一定程度上是隧道围岩变形特征的有效反映。     

基于地应力测试的高地压硬质围岩隧道岩爆分析研究

初始应力场对高地压隧道围岩变形和岩爆分析有着重要的控制作用.采用了目前技术较为成熟的空心包体应变计法,成功测量出高黎贡山隧道的原岩地应力,并将该地应力测试成果应用于隧道岩爆预测数值模型中.有限元计算表明：该隧道埋深在400～480 m时有轻微岩爆发生,埋深大于480 m有中等岩爆发生;拱顶是岩爆的危险区域,施工时需格外注意.计算结果和现场岩爆发生位置具有较好的相似性.最后针对该隧道岩爆状况提出了相应的防治对策.     

基于Kaiser效应的地应力测试技术研究

岩体初始应力场的确定是地下结构设计与施工的基础。由于地应力的大小和方向受多种因素的综合影响,理论计算与数值模拟均无法准确分析,而现场测试技术适用性强、准确率高,在工程实践中被广泛应用。文中在分析声发射法原理的基础上,提出采用基于Kaiser效应的声发射法(Acoustic Emission Method)测试岩体初始地应力场,介绍了其测试过程及数据处理方法。     

隧道数值模拟计算边界范围研究

本文以某高速公路隧道的开挖和支护过程为工程实例,采用有限差分法岩土分析软件Adina进行全过程模拟,旨在分析模型的边界效应对相应求解精度的影响。研究方法是在其它条件同等的情况下,采用不同的模型边界范围建模,并分别独立进行模拟求解,通过比较不同模型下同一截面的力学响应的差异,进而分析模型边界范围这一单因素对隧洞开挖数值模拟的精度影响。研究思路和结论可以为类似的数值模拟关于如何合理地选择模型边界范围提供参考,从而使模拟实现过程的时效性和精度达到较佳的统一。     

软弱围岩公路隧道衬砌结构形式拓扑优化

首次基于连续体的结构优化理论和有限元方法,采用简化的假定条件,应用拓扑优化理论,以应变能最小即刚度最大为约束条件,成功对不同应力场软弱围岩公路隧道衬砌结构体进行了结构优化.单拱隧道衬砌结构拓扑优化结果表明:不同的应力场和不同的围岩强度,衬砌结构的断面型式和厚度差别较大;随着侧压力系数的增大,衬砌结构断面高跨比应越来越小...     

大直径江底盾构隧道衬砌结构受力现场测试与分析

以长沙南湖路湘江隧道为背景,对管片衬砌在施工期和后期所受外荷载和结构内力进行长期现场追踪测试,总结衬砌结构外荷载和内力随时间的变化规律,并采用梁-弹簧计算模型对不同施工阶段管片结构内力分布形态进行研究,与现场测试结果相互验证。研究结果表明:1)施工期管片衬砌脱环后容易形成偏压状态;2)注浆对管片内力影响较大,受注浆影响,管片内力增幅明显;3)随着监测的进行,管片内力特别是轴力仍然有小幅度增长。     

围岩侧限对自膨胀锚杆性能影响效应研究

大掺量膨胀剂水泥浆作为锚固体的新型自膨胀高强预压锚固技术可显著提升锚杆抗拔力,为研究该技术在围岩侧限条件下的锚固性能,研发了模拟地应力条件下岩体锚固的装置及方法,并开展了不同围岩侧限等级、不同膨胀剂掺量条件下锚固体膨胀应力实时监测及拉拔试验,分析了膨胀应力演化规律、锚固破坏形态及抗拔力提升机理、锚杆界面力学特性及锚固系统破坏耗能规律。结果表明:①内界面应力存在随时间的损失效应,损失率随掺量呈线性递减的关系;定义了协同应力,指出内界面应力峰值与协同应力峰值存在滞后时差,并从应力传递的角度解释了其力学机制。②拉拔过程中微扩头卡在锚孔内并不断上移形成了该锚固体系独特的荷载平台效应,极大提升了锚固系统的延性及破坏极限耗能值,并绘制了该效应的力学机制图;建立了自膨胀锚杆的极限抗拔力预测模型,指出初始侧限应力值对极限抗拔力呈指数式影响,表明在工程运用中侧限约束强的围岩能大幅提升锚杆极限抗拔力。③引入自膨胀影响系数λ、围岩侧限影响系数k,建立了自膨胀锚固体系的锚杆界面力学公式及能量方程,并结合算例验证了公式的可行性;得出0.7 MPa初始侧限应力条件下,ω=30%的锚固极限抗拔力较普通锚固提升了2.38倍,锚杆峰前位移量提高了1.08倍,锚固系统峰前耗能值提升了6.34倍。     

工程断裂构造及其公路隧道工程效应

为了解决活断层工程效应,通过对断裂构造工程效应和工程处理全过程的综合分析,理论解析了断裂构造工程效应研究的前沿课题,并结合隧道工程实践,剖析了公路隧道活断层效应应用基础研究的方案,提出了断层错动自然影响带划分、断层错动围岩稳定性空间定量评价和活断层隧道工程对策研究等需要解决的关键问题。     

青岛海底隧道围岩应力场与渗流场相互作用数值模拟

青岛海底隧道工程海域段穿越断裂破碎带,岩体呈碎裂结构,岩质软硬不均。为对岩体渗流场与洞周围岩开挖二次应力场二者间进行相互作用分析,应用非线性有限元程序ABAQUS检算施工期海底隧道开挖和衬护结构施作后,围岩体渗流场与隧道开挖二次应力场间的相互作用,得出围岩体渗流场、应力场的分布规律、洞周围岩塑性区的分布和范围,为海底隧道工程提供设计、施工依据。     

莲盐NATM高速公路隧道围岩变形时空效应的统计分析

为对隧道不同级别围岩的稳定性进行评价及对二次衬砌的合理施作时机提供依据,基于深圳莲盐6座3车道NATM高速公路隧道的现场监测数据,采用概率论数理统计方法,绘出Ⅱ~Ⅴ级围岩收敛变形与拱顶下沉变形稳定时间、稳定距离的散点图和直方图,并拟合出其正态分布函数。经统计分析得出：隧道围岩从开挖到变形稳定时间、稳定距离与围岩级别有关,随着围岩级别的增大,其变形稳定距离与稳定时间大体呈相应增大的规律。     

长沙南湖路湘江隧道通风方案初探

基于我国的经济技术发展现状及趋势,借鉴公路隧道通风的相关设计理论、原则以及国内已建类似工程的经验,针对长沙市南湖路湘江隧道的工程特点,探讨并分析影响该隧道通风方案确立的因素,提出既满足隧道内的行车安全和洞外环保要求,又有利于降低工程造价和减少运营费用的通风方案。     

瘦西湖超大直径盾构隧道施工对周边环境影响分析

大直径曲线盾构隧道中,盾构掘进时盾构对其两侧和拱顶上方的土体作用不同,不同位置土体表现出不同的变形规律。为了保证曲线盾构隧道施工安全进行,并针对变形的差异性提出相应的解决方案,采用现场监测和FLAC 3D数值模拟相结合的方法,对超大直径曲线盾构隧道施工中周边土体变形进行分析,监测项目包括地表沉降、分层沉降、土体深层水平位移。研究结果表明:1)随着隧道掘进,地表沉降呈现反"S"形变形趋势,与3个变形阶段对应,即盾构切口到达时缓慢隆沉,盾构通过时沉降较快,盾尾脱出时沉降趋于稳定;2)横向沉降槽曲线中,掘进时隧道掘进方向曲线内侧沉降量比外侧对称位置沉降更大;3)土体水平位移在隧道掘进方向曲线内侧变形量小于外侧变形量。     

考虑重力影响的含空洞地层浅埋隧道围岩应力及位移解析解

为了明确地层空洞对浅埋隧道施工引起的地层应力和位移的影响,建立了含空洞地层浅埋圆形隧道围岩应力和位移解析模型,该模型既能考虑隧道开挖边界上的重力释放过程,又能考虑隧道与空洞的相互作用。采用复变函数法和Schwarz交替法对模型进行了理论求解,并将该模型解析解与有限元数值解进行了对比分析,两者吻合较好。基于所建立的解析模型,分析了应力释放系数、空洞位置及尺寸对地层应力和变形的影响规律。结果表明：随着应力释放系数和空洞尺寸的增大以及空洞与隧道间距的减小,空洞影响效应逐渐增大;空洞位于隧道拱顶时影响最为显著,空洞位于隧道斜上方时影响次之;空洞导致圆心连线两侧0°~5°范围内的隧道洞周环向应力减小,两侧5°~45°范围内的环向应力增大;空洞导致靠其一侧的隧道收缩变形增大,其中圆心连线位置上的隧道收缩变形增长最为显著;而地表最大差异沉降位于空洞正上方处。研究成果对含空洞地层浅埋隧道施工引起的围岩变形和应力预测具有重要的理论意义和应用价值。