基于系统识别方法的隧道围岩参数反演分析

隧道围岩参数是判断隧道围岩及衬砌稳定性的重要手段,是隧道安全预警系统的重要组成部分.对于采用新奥法施工的隧道,通过对围岩收敛进行实时监控,并利用有限元软件ANSYS建立隧道开挖过程收敛变形的正演模型,得到了围岩收敛的数值解,在此基础上根据系统识别理论建立了隧道围岩参数反演分析方法,并结合工程实例反演得到了围岩参数.研究...     

隧道围岩特性参数反演与开挖方法数值分析

以隧道围岩收敛变形数据,运用系统识别灵敏度分析理论进行隧道围岩特性参数反演。采用反演的隧道围岩特性参数进行隧道施工不同开挖方法的有限元数值仿真分析比较。说明台阶法是较为合理和安全的施工方法。     

隧道收敛变形监测及围岩特性参数反演

通过岭南高速公路分水岭隧道的现场收敛变形监控,对量测数据进行了曲线拟合和回归分析,据此研究了隧道围岩的稳定性,实时确定了合理的二次衬砌施工最佳时间.结合现场收敛观测数据,利用系统识别灵敏度分析理论开展了隧道围岩特性参数反演分析,确定了不同围岩类型的材料特性参数.研究结果表明:隧道开挖后围岩稳定性较好,未出现超出规范规定的异常变形;经反演分析可知,围岩材料特性参数均在规定范围之内,符合规范要求.     

基于BP神经网络的阿拉套山隧道围岩物理力学参数反演分析

为研究高寒地区设置中心深埋水沟单线铁路隧道的围岩力学参数问题,以兰新铁路新建博州支线阿拉套山隧道为工程背景,基于FLAC3D数值模拟软件联合MATLAB中的神经网络工具箱构建BP神经网络算法,建立隧道开挖位移正演和反演模型,对围岩物理力学参数作反演分析。通过对中心水沟开挖前的拱顶和拱腰监测数据做拟合分析,发现隧道变形已趋于稳定,反演过程不需考虑中心水沟开挖对围岩的二次扰动。以水沟开挖前的拱顶沉降值和拱腰收敛值作为输入函数,以围岩的体积弹性模量K、剪切弹性模量G、黏聚力c、内摩擦角φ、重度γ作为输出函数训练神经网络模型,利用训练好的模型进行所需参数的反演分析。将反演参数代入FLAC3D正演模型计算后,提取中心水沟开挖前的拱顶沉降值和拱腰收敛值,与中心深埋水沟开挖前的实际监控量测值相比较为接近。结果证明,围岩物理力学参数的反演较为合理,对于变形的预测较为准确,可为隧道后期工程的施工和优化设计提供参考。     

寒区隧道含相变围岩传热渗流耦合数值分析

为研究寒区隧道围岩在冻融循环过程中的水-冰相变现象和渗流速率对围岩温度场分布的影响,基于COMSOL Multiphysics 多物理场分析软件,建立含相变的围岩温度场与渗流场耦合模型,通过改变模型中的渗流速率、已冻区和正冻区的边界温度Tm,对寒区隧道的围岩温度场进行数值分析。数值分析结果表明： 边界温度Tm影响正冻区的范围和不同深度处围岩水-冰相变发生的时刻,但不同的边界温度Tm对围岩温度场的影响较小; 当渗流速率高于1×10-6 m/s时,渗流速率的改变对围岩温度场具有明显影响,但当渗流速率低于1×10-6 m/s时,渗流速率的改变对围岩温度场无明显影响。因此,在地下水渗流速率较高的地区,应同时考虑水-冰相变现场和渗流速率对寒区隧道围岩温度场的影响。     

大跨隧道开挖过程中围岩内力及变形分析

以某公路大跨隧道为背景介绍了在隧道开挖过程中围岩压力及变形受开挖影响所产生的变化,通过对实测数据的分析,指导施工中支护参数的调整,与理论公式进行对比选定合理的公式、确定准确的地质参数,预测下段施工围岩压力及变化。     

高速公路隧道水平层状围岩支护优化

为了及时预防公路隧道穿越水平岩层施工过程中极易出现的平拱、拱顶离层破坏、拱项弯折内鼓等危害现象,确定合理的支护方案,结合广元-巴中高速公路某穿越水平岩层隧道,根据现场跟踪调查和试验,在对围岩岩性、物理力学性质、地层结构和变形破坏类型等进行分析的基础上,对原洞身围岩质量分级结果进行了调整,对原支护设计方案进行了优化,并利用数值模拟方法验证了其合理性.同时,施工后拱顶下沉及周边收敛监测结果显示,围岩变形完全满足要求,进一步证明了支护优化设计合理,效果明显.     

隧道围岩Q值分级与支护设计优化

以烧锅隧道项目为例,介绍了隧道的地质概况并根据隧道围岩的实际情况,按照《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)中对隧道围岩分级的要求和国际上通常采用的隧道围岩Q值分级法对围岩进行现场分级,依据现场分级情况对支护设计做出相应的优化,应用于实际施工中取得了很好的效果.     

公路隧道支护结构参数化有限元优化设计与分析

运用APDL参数化有限元语言编制用户程序对隧道支护结构进行优化,得到了在满足围岩稳定性要求基础上的优化结果,通过对不同优化结果的分析,对优化结果进行适当调整,给出了几种较为合理的优化方案;根据数值分析结果对给出的几种支护结构优化方案进行围岩位移场和应力场、支护结构受力对比分析,根据分析结果提出了较为经济、合理的支护结构优化方案.     

围岩空洞对公路隧道渗流力学特征的影响分析

以雅安至西昌高速公路土山岗2号隧道工程为依托,基于流-固耦合作用机理,运用有限差分软件FLAC3D进行数值模拟分析,探究了二次衬砌背后不同位置出现空洞情况对二次衬砌应力场、二次衬砌背后孔隙水压力以及围岩渗流场的影响规律。研究结果表明:隧道衬砌背后存在空洞时,渗流场不均匀分布,围岩孔隙水压力较无空洞状态明显减小,折减幅度与空洞位置无关。空洞处的二次衬砌主应力增大,当空洞位于隧道拱顶、拱脚位置,增加幅度最大。其衬砌结构的最大主应力位置从仰拱内侧转移到了空洞位置处。衬砌结构的最小主应力均出现在隧道拱脚内侧,未受空洞位置影响。     

存在局部破碎带条件下海底隧道渗透稳定性分析

根据渗流有限元计算方法及岩石强度折减理论,研究考虑海水渗透压力作用下,存在破碎带海底隧道围岩的流固耦合稳定性分析方法,并将此方法应用于青黄海底隧道工程,进行隧道围岩堵水和不堵水2种条件下的渗流场以及隧道的渗透稳定性计算分析。结果表明：由于破碎带的存在,海水入渗将直接导致隧道围岩范围内水头升高,渗水量增大,特别在破碎带附近产生较高的水力梯度,这使隧道的安全系数大大降低;堵水加固后,隧道的整体安全系数有所提高,围岩内渗流量明显减小,但是在堵水部位,隧道围岩的梯度有所升高,所以应该加大堵水部位围岩的支护强度。并讨论海底隧道设计中渗透压力梯度的考虑及堵水加固措施的选择。     

侧部溶洞对隧道围岩稳定性影响分析

以纳溪高速公路叙岭关隧道为背景,以方形溶洞为例,运用三维有限元方法分析隧道侧部溶洞对隧道围岩稳定性的影响.研究结果表明:随着隧道的不断推进,右拱脚附近竖向位移和最大主应力有较明显的增加;拱顶、拱底围岩变形有朝溶洞方向位移的趋势;侧部溶洞对围岩的影响范围大约是2倍隧道洞径,对1倍隧道洞径内的围岩及侧部溶洞应及时处理.隧道...     

小间距隧道围岩力学参数正交设计反演

根据西康高速公路18标长哨段的隧道围岩收敛位移现场监测结果,利用正交设计理论,对该区段小间距隧道围岩变形特性及塑性区大小影响较敏感的力学参数进行了反演分析,获得了比较接近工程实际的围岩综合力学特性参数,即千枚岩的弹性模量、泊松比、凝聚力和内摩擦角,有效地克服了千枚岩难于取样和难以进行力学参数试验的困难。利用反演分析所获得的力学参数对长哨小间距隧道的施工过程进行了数值仿真,分析了该隧道施工期间围岩的应力与变形规律,给出了围岩稳定性评价,为小间距隧道工程设计与施工提供了具有一定参考价值的重要资料和信息。     

水下隧道大跨分岔结构设计与围岩稳定分析

长沙市营盘路湘江隧道主线与匝道分岔段为大跨扁坦结构,最大开挖跨度达21m,与单洞4车道相当,应作为特殊节点进行设计。通过调研与分析,从最小覆盖层厚度、净空断面、结构型式、支护参数等多方面分别对分岔隧道的最优设计方案进行论证,并采用地层一结构力学模型予以验证。研究表明,隧道东汉大跨结构最小覆岩厚度可按不小于12m进行控制;通过优化下半断面矢跨比可进行抗水压衬砌的内轮廓断面设计;江底隧道的抗水压支护结构体系应包含内、外2个层次;初步设计方案合理,技术先进。研究成果对于大型越江交通隧道工程具有参考意义。     

破碎千枚岩隧道富水区段施工及支护方法

千枚岩岩体具有遇水后软化、膨胀、强度降低等特点,有必要探明岩体软化后围岩的应力与应变特征,探究洞室成形后结构的变形及力学行为,寻求该种地层条件下合理的施工及支护方法。以穿越"5.12"地震发震断裂-龙门山断裂的某千枚岩隧道为背景,首先对干燥及地下水富集区域的洞周变形进行归纳总结,并以此为基础对岩体软化后的物理力学参数进行反演分析,表明了地下水的存在极大弱化了岩体的强度、刚度与抗变形能力;而后,通过将隧道变形及结构受力的计算结果与实测值进行对比分析,进而对施工过程中水对千枚岩软化后隧道结构的安全性及围岩稳定性做出评价。研究表明,对于强震区软岩隧道应结合现场实际情况选择预留变形值25～30 cm,位移控制基准30～35 cm,施工工法应在3台阶+预留核心土(台阶间距为1 m)基础上配合以机械方式开挖为主,微爆破方式为辅,支护则应选择强度及刚度大的结构形式,同时增强超前支护并在施工中重视各环节的工艺衔接可有效避免变形坍塌灾害,提高施工效率。     

隧道围岩开挖稳定性等级综合评判实用方法研究

针对目前围岩稳定性等级评价方面存在的缺陷，考虑影响围岩体稳定性的主要因素，提出了一种基于层次分析法(AhP)和物元模型的综合评价系统。以围岩稳定性等级、评价指标及其特征值构造物元模型，同时采用层次分析法计算各评价指标的权系数，并根据计算出的综合关联度来实现对各围岩稳定性等级综合评判。以某水电站2号导流调工程实例验证了该系统的科学性、可靠性以及适用性。     

考虑岩墙厚度的大断面隧道掌子面稳定性分析

基于道吾山隧道施工过程中发生的突水灾害,建立了三维情况下掌子面前方岩墙的力学计算模型,推导了突泥突水下隧道掌子面岩墙厚度的计算公式,与极限分析上限法进行了对比分析,并对各计算参数的影响进行了分析;根据隧道已有的力学参数,计算了不同溶腔压力作用下,隧道掌子面前方岩墙的最小安全厚度;运用数值分析了不同岩墙厚度下隧道掌子面前方溶腔的临界压力值,通过对比分析了数值模拟结果与理论计算结果,验证了这一方法对于研究隧道前方存在有压溶腔的掌子面稳定性具有一定意义。     

隧道围岩开挖稳定性等级综合评判实用方法研究

针对目前围岩稳定性等级评价方面存在的缺陷,考虑影响围岩体稳定性的主要因素,提出了一种基于层次分析法(AHP)和物元模型的综合评价系统.以围岩稳定性等级、评价指标及其特征值构造物元模型,同时采用层次分析法计算各评价指标的权系数,并根据计算出的综合关联度来实现对各围岩稳定性等级综合评判.以某水电站2号导流调工程实例验证了该系统的科学性、可靠性以及适用性.     

TR1000型凿岩机伸缩臂的模态分析

利用有限元分析软件ANSYS9.0的模态分析功能，计算了TR1000型凿岩机伸缩臂部分的固有频率和振型，并将有限元计算结果与试验模态分析结果进行了对比。结果表明试验模态分析与有限元分析基本一致，可为伸缩臂的设计提供参考。同时指明有限元模态分析比试验模态分析具有方便、快捷、成本低、可重复性强等优点，尤其适合求解大型复杂结构系统。     

京源口隧道软弱围岩大塌方的治理

通过对福建省厦门至长汀高速公路京源口隧道(围岩以Ⅱ类为主,占90%以上)洞内大塌方的治理,总结了在软弱围岩中修建隧道大塌方治理的一些技巧和经验,对今后软弱围岩中隧道塌方治理有所借鉴。