深埋软岩隧洞围岩变形控制方法

变形控制是软岩隧洞稳定性调控的主要手段,规范和现有文献均给出了变形和变形速率控制指标或方法,但绝大部分成果是依据浅埋隧洞经验总结而得,不能很好地适用深埋隧洞围岩变形压力大的情况,且仅侧重变形收敛判断,无法据此起到施工过程及时调控或者将其作为调控依据的作用。文章针对此问题,在对深埋绿泥石片岩隧洞挤压变形洞段围岩变形特征分析的基础上,建立了多变形指标围岩稳定控制方法,并以变形量和变形速率为主要指标,辅以变形和变形速率模式分析,可考虑施工过程中围岩变形的时空效应,对围岩稳定性进行及时调控,避免了深埋软岩隧洞围岩挤压变形问题的出现。研究成果可为深埋软岩隧洞施工开挖过程中围岩稳定调控提供有效技术手段。     

深埋引水隧洞软弱围岩支护结构受力特征研究

文章依托工程实例,针对深埋软弱围岩引水隧洞支护体系的受力特征,开展了现场试验研究,并基于强度折减理论和数值模拟分析,提出了一种计算软岩隧洞施工期间二次衬砌承载力及其强度安全系数的方法,对围岩和二次衬砌的稳定性进行了评估分析。研究表明:边墙部位锚杆发挥拉拔支护效应明显,根据锚杆中性点位置推测出的软弱围岩塑性区有不断发展和扩张的趋势;初期支护钢拱架架设后能立即发挥支护作用,给予围岩较大的支护力;采用该方法求出的二次衬砌在施工期间将参与承担12%的围岩释放荷载,墙脚应力集中部位的安全系数最小,二次衬砌承载特征的计算结论与二次衬砌接触压力的现场试验结论基本吻合。成果可为深埋软弱围岩条件下的隧洞修建提供一定参考。     

深埋隧洞围岩应力分布与破坏机理

深埋隧洞围岩高应力破坏机理是研究深埋岩体力学特性和深埋地下工程实践中被关注的一个重要认识问题,深埋条件下围岩应力和围岩强度之间的矛盾更加复杂和典型,也成为认识问题的基本出发点。文章介绍了深埋隧洞开挖时不同部位围岩应力的变化路径;通过对比锦屏辅助洞出现的围岩破坏现象,分别论述了导致边墙松弛型破坏、应力集中部位的片帮破坏和岩爆破坏的围岩应力变化特征,在一定程度上解释了这些破坏的内在机理;并通过采用数值方法再现脆性围岩V型破坏形式,分析探讨了脆性围岩高应力破坏的局部化问题;指出了深埋岩石力学研究中的几个重要环节,如岩体力学特征的尺寸效应和应力路径效应等对准确认识深埋隧洞高应力破坏内在机理的重要意义。     

TBM施工深埋隧洞围岩分类方法初探

文章针对TBM施工隧洞的围岩分类问题,分析了西南某水电站深埋隧洞影响洞室稳定性的因素,以<水利水电工程地质勘察规范>中的围岩分类方法(HC分类)为基础,依据岩石单轴抗压强度、岩体的完整性系数、岩体结构为主要因素来探讨适合TBM施工深埋隧洞的围岩分类.     

深埋隧道结构型围岩变形机理及控制研究

新建兰渝铁路多座长大深埋隧道开挖过程中遇到层片状围岩,产生强烈的挤压变形,主要表现为初期变形强烈迅速,变形持续时间长,变形破坏的空间分布具有强烈的各向异性。常规的控制手段不能很好地解决这种强烈各向异性的变形方式,导致现场频繁采取补强支护措施,给工程建设带来了很大的影响。文章针对研究区特殊的非线性大变形破坏现象,综合应用现场工程地质调查、室内试验、现场测试以及3DEC离散元数值模拟等手段,深入分析研究区层片状围岩的结构大变形的破坏机制。研究表明,高地应力诱发低强度围岩开挖后发生迅速而强烈的挤出变形,层片状围岩结构强度的各向异性控制了开挖后应力重分布及隧道断面变形的不对称分布。基于对围岩非对称变形机制的认识,从围岩控制的角度,提出了一种针对层片状岩体扰动各向异性的定向支护措施,对围岩进行主动加固。     

深埋隧道层状围岩力学特性及变形防控研究

文章以深埋隧道施工中层状围岩力学性质为主要研究对象,结合四川某深埋隧道建设工程,在剖析其地质条件与工程背景的基础上,通过对层状岩石中的页岩进行抗压强度试验,分析其层状围岩开挖卸荷变形特征,并提出隧道施工支护方案,以期为复杂地质条件下的深埋隧道施工提供借鉴。     

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。     

巴基斯坦某隧洞地应力状态及围岩大变形研究

如何利用有限的地应力资料对整个工程区地应力状态进行评估及预测一直是工程设计中的难点之一。文章利用水压致裂法对巴基斯坦某水电站的3个钻孔进行了地应力测量,通过测量获得了工程区地壳浅部现今地应力特征,并利用侧压系数变化规律对深部地应力值进行了预测。测试结果表明:在123~346 m测量深度范围内,地应力值一般随着深度的增大而升高,最大水平主应力量值为4.28~13.86 MPa,最小水平主应力量值为3.02~8.19MPa;在隧道埋深最大处,水平主应力则达到了40 MPa,表明工程区应力场以水平应力为主。利用强度应力比法和Hoek-Brown岩体强度估算方法对工程区应力状态进行了评价,研究表明工程区处于高地应力状态。测试结果说明最大水平主应力优势方向为NEE向,该方向与前人研究成果较为一致,工程区现今构造应力场与印度板块和欧亚板块相互碰撞有着密切关系。根据实测地应力测量结果及地应力预测结果,对水电站输水隧洞围岩大变形进行了探讨,结果表明:当埋深超过300 m时,围岩将发生大变形;当埋深超过800 m时,围岩将发生严重的挤压变形。     

杆岩耦合作用下深埋隧洞围岩稳定性主控因素及支护优化研究

由于深埋隧洞围岩显著的流变特点,其变形范围及洞壁位移通常在施作初期支护一段时间后才趋于稳定,因此研究锚杆支护后隧洞围岩变形范围及其洞壁位移量将为支护参数优化及预留开挖量提供重要的理论依据.文章通过建立预应力锚杆与隧洞围岩的相互作用力学模型,分析了杆体与围岩相对位移为零的中性点位置及其最大轴力值.基于锚杆中性点理论,推导...     

深埋隧道结构型围岩变形机理及控制研究北大核心CSCD

新建兰渝铁路多座长大深埋隧道开挖过程中遇到层片状围岩,产生强烈的挤压变形,主要表现为初期变形强烈迅速,变形持续时间长,变形破坏的空间分布具有强烈的各向异性。常规的控制手段不能很好地解决这种强烈各向异性的变形方式,导致现场频繁采取补强支护措施,给工程建设带来了很大的影响。文章针对研究区特殊的非线性大变形破坏现象,综合应用现场工程地质调查、室内试验、现场测试以及3DEC离散元数值模拟等手段,深入分析研究区层片状围岩的结构大变形的破坏机制。研究表明,高地应力诱发低强度围岩开挖后发生迅速而强烈的挤出变形,层片状围岩结构强度的各向异性控制了开挖后应力重分布及隧道断面变形的不对称分布。基于对围岩非对称变形机制的认识,从围岩控制的角度,提出了一种针对层片状岩体扰动各向异性的定向支护措施,对围岩进行主动加固。     

硬岩隧洞掘进机(TBM)刀具的管理

文章对硬岩隧洞掘进机(TBM)刀具的管理内容进行了分析,使施工技术人员和生产管理人员能够清楚地认识到只有对刀具进行管理,那么在TBM施工中才能够降低生产成本,节约检修时间,提高掘进效率,从而为企业带来巨大的经济效益。     

深埋隧洞让压支护结构的锚固机理探究

为研究层状岩性下深埋隧洞让压支护结构对围岩分区破裂的影响及其锚固机理,文章开展了高应力条件下深埋隧洞三维相似物理模型试验。选取3∶3和4∶3两种配比的相似材料分层铺设夯实,对4种支护结构形式(刚性衬砌支护、刚性衬砌+让压锚杆支护、柔性衬砌支护和柔性衬砌+让压锚杆支护)进行对比研究。应力试验结果表明,采用刚性衬砌与柔性衬砌支护时,隧洞拱顶、拱肩和侧墙应力均出现波峰与波谷的波浪变化,围岩依然存在分区破裂趋势。而刚性衬砌+让压锚杆组合支护下应力波浪变化趋势减弱,表明支护结构抑制了围岩分区破裂趋势。让压锚杆应变监测结果表明,刚性衬砌和柔性衬砌拱顶位置,让压锚杆均出现了拉压应变交替变化规律,而柔性衬砌支护时隧洞拱肩与侧墙位置让压锚杆只出现拉应变现象。刚性衬砌+让压锚杆的新型让压组合支护结构对抑制深埋隧洞围岩分区破裂有重要意义。     

上软下硬地层隧道变形规律及预留变形量研究

为保证地铁隧道下穿上软下硬地层施工中预留变形量合理,避免支护开裂、侵限等问题,以重庆某地铁隧道施工为例,通过对比数值模拟结果及现场监控量测数据,分析上软下硬地层隧道变形规律及预留变形量,得出隧道断面为“岩层+拱顶原状土+上覆回填土”“全断面岩层+拱顶薄赋岩+上覆回填土”的不同工况下,上软下硬地层隧道开挖最佳预留变形量取值,为相关工程提供借鉴。     

南水北调西线第一期工程深埋长隧洞技术研究

南水北调西线工程地处青藏高原东南部,规划从长江上游调水170亿立方米,经输水隧洞穿越巴颜喀拉山分水岭入黄河上游,为西部大开发提供水资源保障.调水工程区海拔3 500m,寒冷缺氧,地质条件复杂.第一期工程调水40亿立方米,线路总长260 km,其中隧洞长244km.文章简要介绍了隧洞工程的地质条件、掘进机选型、掘进速度以及施工通风技术等.根据国内外隧洞的技术发展趋势,对未来长隧洞施工作了初步研究.     

全站仪在软弱围岩初期支护变形量测中的应用

通过分析软弱围岩隧道初期支护的变形特点以及传统量测方法的局限性,提出了应用全站仪进行隧道支护变形量测的新方法,并进行了精度分析.通过理论分析和在某隧道变形量测中的实际应用,表明利用全站仪进行软弱围岩隧道初期支护的变形量测可以克服施工干扰,提高作业效率.     

软岩大变形隧道围岩分级及支护参数适宜性探讨

兰渝线兰广段通过板岩、碳质板岩等软岩区段的隧道极易发生大变形.在现场工程实践和试验的基础上,文章对该区段地质条件的特殊性进行了分析,并对目前隧道围岩基本分级及在施工过程中的设计变更修正进行了阐述,着重对软岩大变形隧道的围岩分级标准和选用支护参数的适宜性进行了探讨,以期能为今后同类工程提供参考和借鉴.     

大伙房引水隧洞不良地质洞段围岩变形监测及支护措施分析

文章对采用TBM法施工的超长隧洞中含有断层和破碎带的不良地质洞段围岩进行的收敛变形监测数据进行了非线性回归分析,判断出了支护结构对围岩变形的影响。结果发现,支护初期围岩变形很大,仰供浇筑后围岩变形速率明显减小。因此在TBM施工过程中,对不良地质洞段除了一般的支护措施以外,应及时进行仰拱封闭施工;对不良地质洞段围岩变形进行定量分析,判断支护参数的合理性,为TBM顺利通过后面的不良洞段提供经验教训。本成果对同类工程的施工也有一定的借鉴价值。     

基于数码摄影技术的隧道围岩变形非接触量测方法研究

基于数码摄影技术的隧道围岩变形非接触量测法是一种与传统测量完全不同的新方法,具有设备简单、不干扰施工、自动化程度高等特点,能更好地满足现在长大隧道各种技术要求。文章对数码摄影测量技术原理及其实现过程进行了比较全面的研究,并对现场试验获取的测量数据加以分析,得到了较好的结论。该方法为地下工程量测技术开辟了一条新的途径。     

深埋隧洞开挖过程中突水的水力劈裂研究

突水是隧洞工程施工过程中常遇的主要灾害之一。文章简要介绍了采用水力劈裂理论分析隧洞突水的研究进展情况,并从水力劈裂的机理入手,分析认为隧洞突水现象的水力劈裂研究应考虑多物理场耦合作用。在Biot固结理论基础上,引入了损伤的概念,考虑了岩体渗透性的动态演化;试图通过分析掌子面推进过程中隧洞围岩力学条件变化导致的渗透性改变,来判断突水发生的可能性。研究结果表明:围岩的损伤破坏导致其渗透性发生了改变,而渗透性的改变为突水提供了通路,提高了围岩突水的可能性;裂隙带等强透水带的存在是隧洞突水的前提条件,高水力梯度则是隧洞突水的根源。     

厦蓉高速巫帮隧道围岩变形监控量测与分析

文章结合厦蓉高速贵州境巫帮隧道现场工程地质和隧道开挖情况,制定了详细的隧道围岩监测方案,确定了班场量测的内容、项目与方法,提出了围岩稳定判别标准。并通过对隧道典型断面的拱顶下沉量、周边位移收敛量及地表沉降位移的监测数据的分析．阐述了闭岩变形发展变化规律和产生的原因。