寒区裂隙围岩隧道冻胀力有限元分析

基于弹塑性力学和传热学原理,以川藏公路雀儿山隧道为工程背景,通过有限元方法研究了裂隙围岩隧道衬砌所受冻胀力的量值、分布规律及其影响因素。研究结果表明：隧道埋深、裂隙间距、宽度、角度、冻结深度和裂隙与衬砌结构之间的距离对冻胀力有显著影响。     

隧道工程裂隙围岩结构稳定可靠性研究综述

在裂隙岩体隧道工程修建领域，大体量塌方、渐进式围岩失稳、巨石垮落等地质灾害时有发生，虽然近几年针对隧道工程的勘察手段、理论模型、数值方法及评价体系研究等很多，但围岩稳定可靠性作为隧道等地下工程修建的“老大难”问题仍未得到解决。数据不完备的复杂地质系统与理论严密的力学模型之间严重脱节,已然成为确定性分析方法的“瓶颈”； 单一的分析手段或确定性计算方法均无法获取准确的评价结果。不同于纯粹的结构工程，有着比较明确的数学模型，裂隙岩体隧道工程修建最为显著的特点就是岩体结构的不确定性问题。从岩体结构的不确定性这一根本属性出发，分别在裂隙岩体结构信息提取与解译、隧道围岩整体稳定性分析、局部块体稳定可靠性分析以及隧道工程智能反馈与系统评估4个方面进行概述，并对存在的问题及发展趋势进行针对性总结与探究。     

曲线隧道三维动态视距研究

以高速公路曲线隧道为研究对象,运用几何物理学方法分析道路空间几何关系,构建三维条件下的道路线形模型。根据三维视距移动规律与隧道空间几何关系,在满足驾驶人停车视距的条件下,分析隧道空间的限制条件,建立高速公路隧道路段三维视距检验模型,以为公路曲线隧道的安全性评价提供理论参考。     

基于BIM与点云结合的隧道施工空间几何偏差分析方法

为改善基于三维激光扫描技术的隧道施工几何偏差检测的效率和精度,通过研究狭长施工期隧道内扫描测站间距,应用改进的IC P法对三维点云进行拼接,基于参数化建模建立隧道BIM(建筑信息模型)设计模型,生成质量更高的BIM建筑设计模型和三维激光点云模型的套合模型,提取隧道二次衬砌段的侵限空间分布,从而建立隧道三维空间几何偏差的...     

大相岭深埋特长隧道的微裂隙发育特征及开挖塑性区的影响分析

大相岭深埋特长隧道处于三大构造体系复合部位,地质构造条件极为复杂。隧址区不同部位受区域构造影响程度不同,其岩体微裂隙发育程度存在较大的差异。通过显观微裂隙和微观微裂隙统计,总结了微裂隙发育程度与单轴抗压强度存在负指数相关关系,通过节理的统计,微裂隙与节理近似呈线性递增关系,并通过岩样表面素描总结了微裂隙的主要结合类型以及不同类型微裂隙岩样的单轴特征抗压曲线特征。从而确定不同构造变形范围物理、力学性质的差异,以及在开挖过程中,影响塑性区分布范围的特征,并对隧道支护提供参考依据。     

基于实测点云数据的隧道分割及形变检测方法

为了解决隧道形变检测准确性低、分析不全面的问题,对隧道三维点云轴线提取、隧道影像生成及分割、隧道点云数据分割和隧道断面形变检测等方面进行研究。对于三维激光扫描仪获取到的隧道原始点云数据,首先基于设计轴线,对RANSAC算法进行改进,来拟合等间距隧道断面圆心,并采用基于最小二乘优化的3次B样条曲线拟合方法,获取隧道实测轴线;其次,通过从点云数据到影像的数据转换方法,生成隧道反射率影像,并进一步利用点云数据几何特征生成几何权重图,应用边界检测提取隧道影像中的边界线;然后,将边界线像素映射至隧道三维点云数据空间,实现隧道点云数据的分割;最后,设计一种精确的隧道断面形变分析方法,分析断面形变。试验表明:本算法可精确分割隧道点云数据,提高隧道断面形变检测的准确度和可靠性。     

注浆加固对近水库隧道裂隙密集带区地下水渗流场的影响性分析

利用Visual-modflow三维可视化渗流软件建模分析了邻近水库裂隙密集带地层，隧道开挖至注浆前后全过程地下水渗流场分布规律。结合隧址区水库、裂隙密集带等水力联系的影响，研究了隧道施工未扰动下渗流场演变过程。结果表明，毛洞开挖后裂隙水垂直补给隧道，影响范围很大，水库方向的反向补给或贯通排泄并不明显；隧道初期支护有利于保持地下水流场稳定，由于密集裂隙带的存在，横断面渗流变化与毛洞状态初期较为接近；随着注浆加固止水效果的提升，地下水向隧道内汇集的趋势减弱且范围减小，当围岩渗透系数折减到90%时，与初始渗流场较为接近，表明良好的防水体系对维持地下水渗流场稳定发挥了较好的作用；密集裂隙带的存在仅对局部渗流场有影响，对隧道和水库之间的水力联系并无显著影响。     

大相岭隧道火山岩储水空间特征分析

岩体储水空间包括孔隙和裂隙两大类,火山岩储水空间受到岩性岩相以及构造作用等的影响。本文依托雅泸高速公路泥巴山隧道,从隧址区火山岩岩性岩相、裂隙发育特征等方面对储水空间进行分析,并结合实际开挖对泥巴山隧道涌突水部位进行分析总结。     

饱水裂隙破坏模式及影响因素理论分析

深长岩溶隧道掘进过程中掌子面和隧道两侧壁将出现大量裂隙,裂隙在远场应力与水压力的共同作用下将发生扩张膨胀,使得通过裂隙的水流量增大并最终导致隧道发生大范围的突水突泥事件。受水压致裂技术的影响,一般认为裂隙内部水流作用的机制是由水力劈裂和水压扩径造成的。基于断裂力学和流体力学,在平面受力情况下求解含水裂隙发生劈裂破坏和压剪破坏所需的临界水压值,并将两者进行比较后发现,同一裂隙发生水力劈裂破坏所需的临界水压大于其发生压剪破坏所需的临界水压,得出压剪破坏是含水裂隙破坏的主要形式。     

集成GIS/BIM的公路隧道数字化管理研究及应用

为解决公路隧道建设过程中产生的海量工程数据缺乏存储规则与管理效率低下等问题,依托云南省老营隧道工程,采用GIS/BIM数据集成方法开展公路隧道数字化管理研究。首先,对公路隧道海量工程数据进行分类并形成数据字典,提出统一的数据存储标准;其次,通过CAD到ArcGIS的数据转换,以主题图的形式在地理场景中表达二维图形,生成工程底图和数字化对象;再次,分离三维BIM模型单元的属性与几何信息,在Unity软件中实现几何模型的拼接、渲染与添加脚本,发布成Unity3D文件;最后,提出工程数据与GIS、BIM集成的技术方案,并利用开发的公路隧道数字化管理系统实现GIS/BIM一体化联动、数据实时录入与资料在线查询等功能。     

岭角隧道节理裂隙岩层稳定性离散元分析

为了研究不同埋深的破碎岩层对隧道稳定性的影响,以及节理裂隙较软岩层下隧道塌方过程的形态规律,依托岭角隧道工程,分别建立不同埋深破碎岩层下隧道开挖、支护的简化模型,应用离散单元法对岩层张开节理、塑性区及支护结构内力进行分析。结果表明:当破碎岩层分布于隧道拱肩及拱顶位置时,隧道稳定性最差,此时其支护结构上的内力值相对最大;节理裂隙较软岩层下隧道塌方一般经历断面收缩变形、大面积岩体塌落、塌方完成三个形态阶段。     

倾斜坡顶黄土边坡垂直裂隙深度计算方法

垂直裂隙在黄土层中发育极为普遍,为研究黄土边坡坡顶垂直裂隙深度的问题,改进传统裂隙法中存在的缺陷,分别建立单裂隙与多裂隙滑动模型,并结合边坡滑动后垂直裂隙后壁形成的垂直张拉段土体自稳特点,采用极限平衡法对2种滑动模型进行受力分析,建立边坡极限状态方程;并进一步利用最优值法对方程进行求解,推导出黄土边坡倾斜坡顶垂直裂隙极...     

岩体裂隙开度变化对浆液扩散规律的影响分析

研究岩体裂隙开度变化对浆液扩散规律的影响。将单一裂隙形状简化为椭圆形和矩形,利用广义柱面坐标、牛顿内摩擦定律、达西定律、渗流微分方程、纳维—斯托克斯(Navier-Stokes)方程和边界条件下的连续性方程,推导牛顿液体在两种裂隙形状中渗透注浆的参数关系,对比研究了裂隙开度不变和变化两种情况下浆液的扩散规律。结果表明,开度变化对扩散距离有较大影响。因此,在进行注浆理论研究中,应该建立反映开度变化的裂隙模型,并研究裂隙开度变化对渗透注浆的影响规律。     

裂隙面摩擦系数变化对大理岩单轴抗压强度的影响

通过剪切试验,研究饱水岩石裂隙面摩擦系数的变化,结果表明,饱水岩石的孔隙水在裂隙表面覆盖一层水膜,当裂隙出现相对滑动趋势时,水膜造成裂隙面摩擦系数降低;基于室内试验结果,运用离散元软件FLAC模拟并分析裂隙面水膜对裂隙周边应力分布的影响,结果显示,由于裂隙面摩擦系数降低,饱水岩石内裂隙的拉应力集中效应更明显;运用颗粒流软件PFC模拟单一裂隙岩石试样的单轴压缩试验,结果表明,孔隙水膜是饱水岩石单轴压缩强度降低的重要原因之一,并使饱水岩石的破坏模式由贯通性的剪切破坏面变为非贯通性的张拉破坏面。     

不同间距隧道围岩稳定性对比分析

就小间距隧道,在Ⅴ级围岩条件下运用有限差分软件FLAC3D建立三维弹塑性模型,比较小间距隧道在不同间距时其塑性区、围岩应力场和位移场的分布特点及变化规律,并将数值分析结果与现场监控数据进行了对比分析,得出的相关结论对小间距隧道设计和施工具有实际参考价值.     

3D Visual System of Highway Tunnel and Surrounding Rocks Based on CAD/GIS

针对公路隧道勘察设计多个阶段大量丰富、准确的工程信息未能有效管理、缺乏再利用的现状,提出将CAD、GIS技术运用于公路隧道的信息资料数据库管理.通过对工程实例调查标准化和整合多来源、多个时期、多样格式和多数据标准的公路隧道信息,以三维可视化为重要特征,建立平面图与隧道各类附属设施、隧道设计资料数据库、隧道设计模型、地质及地形三维模型之间的联系.构建公路隧道设计的三维可视化管理系统,建立了覆盖公路复杂隧道的设计、运营、养护等多阶段的信息管理、共享服务平台.通过vc2005和ObjectArx2008开发工具实现,并在厦门翔安海底隧道中进行了应用,取得良好效果.     

超细水泥注浆在青岛地铁隧道初期支护渗漏水治理中的试验研究

微裂隙型渗漏水是城市地铁隧道建设中经常遇到的工程问题,由于岩体裂隙网络发育空间的不均一性及裂隙尺寸微小导致的可注性差,其治理难度较大。针对青岛地铁二号线花岗岩地层微裂隙型渗漏水,通过工程地质与水文地质分析总结该类型渗漏水的治理难点,通过现场试验手段优选注浆材料,对比注浆效果与P-Q-t曲线,最终优选出800目超细水泥作为最佳注浆材料;提出孔口止浆与止浆塞止浆2种孔口管封闭工艺,并针对该类型渗漏水治理提出了止浆深度及注浆终压选择方法。通过工程对比与理论分析,确定了适用于青岛地铁隧道微裂隙型渗漏水的钻孔布置方法及注浆参数。研究成果成功应用于青岛地铁隧道渗漏水治理工程中,取得了良好的治理效果,可为类似工程提供借鉴。     

桩梁组合支护下带裂隙深挖方膨胀渠坡稳定性分析

针对南水北调中线深挖方膨胀渠坡支护,利用ABAQUS软件建立带裂隙深挖方膨胀渠坡模型,考虑裂隙面及软弱夹层等土体因素影响,计算不同裂隙面分布情况下渠坡的安全系数,分析裂隙面和软弱夹层对渠坡稳定性的影响及桩梁组合支护对带裂隙深挖方膨胀渠坡的可行性。结果表明,桩梁组合支护下带裂隙膨胀渠坡滑动面呈受裂隙和软弱面控制的偏折线状推移式滑动,最大位移发生在坡脚处;单一因素下软弱夹层对渠坡安全系数的减小幅度比裂隙面更大,不同裂隙面分布会对渠坡安全系数产生一定影响;桩梁组合支护下,带裂隙深挖方膨胀渠坡的安全系数达到1.460,渠坡稳定。     

软岩隧道三维扫描变形监测技术的试验研究

为解决传统监测技术单点监测无法满足软岩隧道整体性变形监测的局限性,采用三维激光扫描技术进行软岩隧道整体性变形监测试验,从隧道结构的变形时间、变形空间分布及变形量进行整体分析。首先建立全站仪和三维激光扫描仪测量误差模型,分析三维扫描监测技术与传统隧道监测技术的特点,通过平面标靶和棱镜靶球精度试验得出平面标靶最佳入射角范围小于60°,棱镜靶球自动提取距离不大于45 m,作为测站设置和控制点布设的依据; 然后以渭武高速木寨岭隧道2号斜井工程为依托,开展软岩隧道三维扫描变形监测技术的试验研究。研究结果表明： 中台阶开挖支护前已发生较大变形,最大变形位置为左侧上台阶与中台阶交界处,空间分布呈左大右小,试验段最大累计变形达0.48 m,下台阶及时封闭成环及2层初期支护有利于变形控制。     

降雨入渗条件下含裂隙边坡稳定性分析

现今对滑坡的研究过程中大多没有考虑坡体之上的裂隙,然而裂隙对降雨型滑坡所起的作用尤为重要。某公路滑坡坡体之上存在大量裂隙,为研究其在降雨过程中渗流及稳定性变化规律,运用有限单元法分别模拟有裂隙和无裂隙时坡体内瞬态渗流场变化、稳定性随降雨历时的变化情况。结果表明:在研究含裂隙滑坡降雨入渗过程中,考虑裂隙时的计算结果与现场观测结果更一致,考虑裂隙对滑坡稳定性的影响十分必要。