胡麻岭隧道斜井富水粉细砂地层松动圈测试与围岩压力计算

兰渝铁路胡麻岭隧道富水粉细砂地层施工难度大,安全风险高,为了解该套地层在开挖施工后松动圈的大小,利用斜井进行了地震折射层析法测试.根据测试结果,通过定量对隧道围岩压力进行计算,来调整优化支护设计参数,为施工提供可靠保证.     

考虑土拱效应的浅埋隧道松动土压力计算方法

随着浅埋隧道拱顶位移的增加,土拱结构分别经历上凹拱、三角拱、下凹拱、矩形拱这4个阶段。对于浅埋隧道施工而言,土拱结构以下凹拱和矩形拱为主,随着拱结构的不断变化,土拱效应的影响也在不断变化。文章首先建立拱结构判断的标准:假定隧道拱结构为下凹拱,根据拱顶位移δ得到理论边部位移δ′1;当隧道施工监测边部两处的位移沉降δ1大于下凹拱理论边部位移δ′1,认为此时土拱结构发展到矩形拱;反之,则认为土拱结构为下凹拱。在上述基础上,通过薄层微分层析法,给出了浅埋隧道的松动土压力计算公式。算例表明:浅埋隧道松动土压力与土拱结构有直接关系,当土体从下凹拱发展到矩形拱时,松动土压力会大幅减小,即土拱效应的影响会增加。上述研究对于丰富浅埋隧道松动土压力计算理论有着重要意义。     

软岩大变形条件下围岩变形与围岩压力的关系研究

为获得软岩大变形条件下围岩变形与围岩压力之间的关系,为大变形让压设计提供依据,文章利用FLAC3D数值模拟软件,计算了某单线铁路隧道开挖后在无支护条件下洞周发生不同变形量后施作弹性支护结构的最大压应力,并以此间接反映围岩压力,得到围岩压力随围岩变形的释放关系曲线。将类似工程实例的监测数据与该关系曲线进行对比分析,结果表明:围岩压力随围岩变形的释放关系曲线分为陡降区、调整区和缓降区三部分;软岩大变形可分为收敛型和非收敛型两类,收敛型大变形隧道将可量测的洞周变形控制在15 cm(洞周半径的3%)以内是经济合理的,且施作常规系统锚杆效果最好;非收敛型大变形隧道可量测的洞周变形量超过63 cm(洞周半径的14%)时,围岩压力释放效果才进一步提高;通过大幅的洞周变形来减小围岩压力时,将导致塑性区的大幅增加,此时的系统锚杆作用微乎其微。     

软岩隧道围岩松动圈内窥镜检测技术研究

为了提高隧道施工的质量,以九绵高速公路白马隧道工程为例,研究运用内窥镜确定围岩松动圈范围,确定系统锚杆长度的方法。研究结果表明,该方法在抑制隧道变形方面有良好的效果,可为同类型工程提供参考。     

隧道水平岩层围岩松动圈特性及锚固设计研究

水平岩层隧道围岩具有一定的松动圈特性,以在建某公路隧道为例,采用监测技术对水平层状围岩松动圈进行量测分析,并基于此提出锚固设计方案,经监控数据分析可知,其锚固效果是有效的,可为类似隧道工程设计与施工提供实践经验。     

初始状态对膨胀土变形特性的影响研究

结合合肥地区某高速公路沿线膨胀土的膨胀变形规律进行了系统的试验研究。通过不同初始状态的一系列胀缩试验,得到了人工压实膨胀土的收缩变形的变化规律。胀缩速率与稠度状态密切相关,稠度状态越高膨胀速率越快而收缩速率就越慢。低稠度状态时土体中的含水量较大,孔隙比也较大,单位时间内水分蒸发的也就较快,孔隙中水分减小的宏观表现就是收缩速率较大。相反高稠度状态时收缩速率就慢。     

浅埋地铁隧道围岩压力计算方法研究

文章通过对太沙基公式和谢家杰公式局限性的分析,结合浅埋地铁隧道变形、破坏发展规律,提出了一种改进的浅埋地铁隧道围岩压力计算方法,并对该方法与现行计算方法进行了对比分析。结果表明,改进方法计算得到的围岩压力小于谢家杰公式、大于太沙基公式,与工程实际吻合度更好,可为城市地铁浅埋隧道围岩压力估算提供理论参考。     

断层与隧道相对距离对围岩稳定性影响的试验研究

目前关于断层破碎带破坏围岩完整性方面的研究已取得不少成果,但断层对隧道围岩稳定性的影响程度及其机理仍是一个模糊问题.文章以石吉高速五峰山一号隧道为背景,采用室内模型试验对有无断层、断层与隧道距离变化情况下的围岩破坏特性进行了研究.结果表明,断层与隧道距离在一倍洞径以内时,围岩不能形成完整的压力拱,断层的存在对围岩的稳定性影响较大;隧道开挖对隧道周线两侧围岩稳定性的影响具有不对称性.     

山岭隧道膨胀压力解析解基本问题研究

膨胀性围岩具有吸水膨胀的特性,不仅使隧道支护结构的受力和变形显著表现在施工阶段,其"后荷效应"还长期呈现在运营阶段,从而有别于一般的隧道。文章采用弹性力学原理,研究推导了隧道围岩在不同膨胀条件下,隧道支护结构所受压力及变形的解析解;从理论上,分析判明了在随围岩膨胀率变化、结构支护刚度变化和围岩膨胀压力变化的情况下,隧道支护结构受力与变形关系及分布规律;结合工程实例,采用有限元方法进行了验证。计算结果表明该解析解具有一定的可靠性,能为该类隧道的设计和施工提供依据,对建成后的结构长期安全性评价,也有重要意义。     

考虑围岩冻融损伤劣化效应的隧道长期稳定性研究

寒区隧道围岩受到冻融损伤劣化作用会对隧道长期稳定性造成不利影响。文章以鄂西北十房高速公路通省隧道片岩为例,通过室内冻融循环及压缩试验,得到单轴抗压强度与冻融循环次数之间的关系。根据掌子面围岩现场工程地质调查结果,并基于Hoek-Brown准则,估算出考虑冻融损伤劣化效应的岩体力学参数。然后采用FLAC3D对冻融循环条件下隧道的长期稳定性进行数值分析,分别得到0次、4次、8次、12次、16次、20次冻融循环条件下隧道衬砌位移场及应力场变化特征。结果表明,冻融循环作用下,隧道衬砌的变形及主应力均出现了不同程度的增大。与不考虑冻融损伤劣化作用相比,经过20次冻融循环作用后,衬砌的变形、最大主应力、最小主应力分别增大了1.3%、5.3%、1.5%。在支护方案选择及支护结构设计时,有必要考虑长期冻融循环作用下围岩力学特性损伤劣化对隧道稳定性的影响。     

平行褶皱构造对隧道围岩变形的影响研究

岩层受力弯曲变形形成褶皱构造,隧道穿越褶皱地质构造时,在复杂地质构造及地应力条件影响下,隧道围岩容易发生变形破坏,影响隧道的稳定性。针对隧道在平行于褶皱轴线穿越平行褶皱构造地质时的围岩变形问题,文章采用有限差分法并结合实际工程中褶皱构造的隧道围岩进行了数值模拟计算,探究了隧道围岩的变形规律,提出了控制围岩变形的思路。结果表明,隧道在平行于褶皱轴线穿越平行褶皱构造时,拱顶及仰拱部分更容易发生变形破坏,且主要集中在软弱岩层部分及软硬岩层分界面处,具体为向斜类型的软弱岩层上分界面和背斜类型的软弱岩层下分界面处,因此可考虑采用加强拱顶及仰拱围岩的位移控制,加固处理平行褶皱构造中的软弱岩层部分来减小隧道围岩变形的控制思路。     

隧道衬砌与围岩松散接触对隧道结构安全的影响研究

为探讨衬砌后与围岩松散接触状态对隧道安全性的影响,文章以巴平高速公路隧道为例进行了试验研究,总结了松散接触状态对衬砌结构在不同密实度和不同松散接触面积下力学性能的影响。结果表明：为了保持衬砌结构的稳定性,建议衬砌后回填灌浆的密实度应在80%以上,强度应达到围岩强度的50%以上。     

压实度对膨胀土渗透特性的影响研究

为研究不同压实度对膨胀土渗透特性的影响规律,文章以南宁膨胀土为研究对象,通过压力板仪试验和变水头渗透试验,结合预测模型对非饱和渗透系数进行预测.结果表明:压实度对膨胀土渗透特性的影响较明显,压实度为95％的膨胀土饱和渗透系数仅为8.69×10-9 m/s,而压实度为75％的膨胀土饱和渗透系数为6.33×10-7 m/s...     

考虑衬砌腐蚀的隧道围岩分级修正分析

文章以石膏质岩隧道为例,基于混凝土衬砌的腐蚀劣化状态形式,将腐蚀厚度作为量化腐蚀程度的参数指标,结合有限元数值模型分析了不同埋深、不同腐蚀时间条件下混凝土衬砌的受力变化规律,提出了考虑石膏质岩腐蚀性的隧道围岩分级修正方法,旨在提高隧道衬砌结构耐久性。同时,结合工程案例,验证了考虑石膏质岩腐蚀性的隧道围岩分级修正方法的合理性。结果表明：腐蚀状态下,衬砌压应力的增速在腐蚀前10年较大,增量达到总增量的68.2%;腐蚀时间为10～100年时,压应力增长速率较慢;Ⅳ、Ⅴ级围岩的修正系数取值范围分别为0.91和0.87。     

黄土塬区接触带对围岩变形的影响规律研究

银西高铁是我国西部交通网络的重要组成部分,途经世界最大黄土塬——董志塬.其中,贾塬隧道位于银西高铁甘宁段,是银西高铁控制性工程,穿越多种不同岩性接触带,包含有:黏质黄土-红黏土接触带、黏质黄土-砂岩夹泥岩接触带、红黏土-砂岩夹泥岩接触带.文章以贾塬隧道为工程依托,通过三维数值计算软件,对三种接触带下隧道围岩位移变形规律...     

裂纹位置与深度对围岩岩体稳定性的影响分析

在隧道掘进过程中,天然地应力的平衡状态将会受到破坏并进行应力重分布,在构造应力场或自重应力场作用下将会引发裂纹的起裂、扩展和贯通,从而导致隧道的失稳坍塌。文章采用数值模拟和室内模型试验方法对比分析了裂纹位置、长度、深度等因素对马蹄形断面隧道围岩结构稳定性的影响。其中,数值模拟分析了隧道围岩的破坏形式及对裂纹尖端应力强度因子的计算,隧道模型试验研究了裂纹对隧道模型抗压强度的影响。结果表明:(1)数值模拟结果与模型试验结果较为吻合;(2)裂纹位于马蹄形隧道的拐角处或裂纹倾角为45°时,对隧道的稳定性削弱作用最大;(3)隧道围岩内裂纹的长度越长,隧道模型的抗压强度越小;(4)裂纹长度达到一定程度时,裂纹深度对隧道的危害性作用基本呈线性增加的趋势;(5)裂纹缺陷对隧道围岩应力重分布及破坏形式有较大的影响。     

含水率和干密度对膨胀土电阻率的影响研究

文章以膨胀土为研究对象,通过开展不同含水率和干密度条件下的二相电极法电阻率试验,明确含水率和干密度对膨胀土电阻率的影响规律,分析讨论非饱和膨胀土中的导电路径,明确土体电阻率在不同含水率和干密度条件下的变化机理,建立统一的函数模型,为电阻率法在膨胀土工程的应用提供科学依据,进一步推动岩土工程领域的发展,为膨胀土工程建设和运营安全提供理论参考。     

浅埋膨胀土隧道围岩抗剪强度与支护结构受力特征关系研究

膨胀土吸水后产生的膨胀问题,导致隧道支护结构承受复杂的膨压应力。为研究浅埋膨胀土强度衰减和膨胀效应对隧道支护结构的影响,文章以呈贡隧道工程为背景,首先利用室内直剪试验方法,探明膨胀土的抗剪强度与初始含水量的变化关系;然后基于室内试验结果,采用ABAQUS三维有限元分析模拟软件,研究膨胀土吸水膨胀对隧道支护结构的影响,揭示不同埋深下膨胀土膨胀效应对围岩变形和支护结构内力影响规律。研究结果表明:(1)摩擦角和粘聚力均随含水量的增大而下降,粘聚力受到的影响较大,膨胀土抗剪强度与含水量的关系可采用二次抛物线表征;(2)膨胀土围岩吸水后受到支护结构约束,产生较大的膨胀压力,导致围岩出现破坏,造成隧道仰拱隆起量和边墙水平收敛增大;(3)围岩膨胀后,初期支护结构轴力均匀增加,拱腰处弯矩增加较小,墙脚处弯矩增加较大,使支护结构处于不安全状态;(4)埋深对膨胀变形产生很大的影响,但达到某一极限埋深后将不发生膨胀变形。     

膨胀土对公路路基沉降的影响

与一般的土体不同,膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩的特殊工程特性。在介绍膨胀土的成分与结构、物理化学性质、膨胀与收缩特性和膨胀土路基病害的基础上,对膨胀土路基的沉降变形与沉降量进行分析,可为相关工程项目提供一定的参考与借鉴。     

小间距浅埋隧道围岩压力的探讨

文章对小间距浅埋隧道围岩压力与分布进行了理论探讨,提出了其围岩压力与侧压力系数的计算方法,并对净间距对围岩压力与侧压力系数的影响进行了分析,可为类似工程的设计提供参考.