穿越花岗岩蚀变带隧道的工程地质特征及突涌机理分析

埋深175 m的灯火寨隧道发生多次大规模的突泥、涌水事故。区域地质调查发现灯火寨隧道的突涌灾害发生在晶洞花岗岩与凝灰岩的接触带,在接触带附近两者均发生大规模蚀变。岩相学的试验揭示逐渐靠近接触带晶洞花岗岩依次发育钠长石化、绢云母化和高岭土化蚀变;凝灰岩依次发育硅化和蒙脱石化蚀变。孔隙度、饱和含水量和单轴抗压强度等试验揭示蚀变导致岩体的物理力学性能显著劣化(硅化凝灰岩除外)。尤其是接触带中心发育的带状高岭土化粘土和蒙脱石化粘土。水理试验揭示蚀变粘土的呈现高膨胀性、易崩解、易泥化等不良工程性质。正是由于深埋、带状蚀变粘土的存在,隧道的开挖扰动、应力重分布和地下水排泄等耦合作用才触发多次大规模泥石流状的突涌和通达地表的坍陷。     

东科岭隧道穿越花岗岩蚀变带的病害特征及整治措施

贵广铁路东科岭隧道进口段穿越广西花山花岗岩体与围岩的接触蚀变带。施工过程中,发生了全风化花岗岩段流砂冒顶、大理岩段地表塌陷及基底集中涌水涌砂、角岩化蚀变砂页岩段洞顶坍塌及挤出变形等病害。通过补充钻探、物探、室内试验等工作,分析了病害发生的地质原因。对冒顶、坍塌及挤出变形病害采取了针对性的整治措施,顺利通过了花岗岩蚀变带,保证了工程的安全。     

DC6105柴油机连杆有限元分析

DC6105柴油机在使用过程中,连杆劈裂及小头衬套碎裂现象时有发生。采用有限元法,对该柴油机连杆的应力场分布及变形情况进行了分析,从而确定了致使该柴油机连杆劈裂及小头衬套碎裂的原因。通过变参数计算,提出了改进该连杆结构的具体方案。     

穿越花岗岩蚀变带隧道的突涌治理措施

针对灯火寨隧道突涌灾害的处理。首先,孔隙度、饱和含水量和单轴抗压强度等试验揭示蚀变导致岩体的物理力学性能显著劣化(硅化凝灰岩除外)。尤其是接触带中心发育的带状高岭土化粘土和蒙脱石化粘土。物理、力学、水理试验揭示蚀变粘土的物理力学性能显著劣化,呈现低密度、高含水率、高分散性。然后,基于综合超前地质预报技术体系,实现对蚀变带的规模和物质的辨识。采用"先固后清"的突涌堆积物处理措施实现溃口封堵和加固。通过全断面帷幕注浆、双层大管棚、水平旋喷桩等组合加固措施,实现对强烈扰动岩土体的超前加固和堵水;采用"改进CD法"实现隧道的安全开挖。最后,通过"提高支护刚度、双层初支和二衬及时跟进"的技术措施,有效的避免软岩大变形。     

酸性类蚀变闪长岩集料沥青混合料路用性能对比研究

为有效解决秦巴山区公路建设材料紧缺的困境,结合宝汉高速公路,研究了沿线酸性蚀变闪长岩集料用于沥青路面上面层的适应性,并全面对比了蚀变闪长岩集料与原路面设计中性集料混合料的性能。研究结果表明:经过黏附性改善的蚀变闪长岩集料相比未改善集料的沥青混合料路用性能明显提高,达到了原路面设计中性集料沥青混合料的水平,具有铺筑沥青路面上面层的可行性。     

导水夹泥断裂破碎岩内在结构与渗透性（双语出版）

造成深长隧道开挖过程中涌突水危害的主要灾害源为导水夹泥构造。研究断裂破碎岩体内在结构特征与不同构造单元渗透特性可以在一定程度上规避工程施工过程中事故的发生。以甘肃典型导水夹泥断裂带为背景,针对典型断裂破碎岩样进行XRD矿物分析、SEM岩体裂隙内在结构表征、不同构造单元原位压水试验及室内典型破碎岩体渗透试验,分析导水夹泥断裂破碎岩矿物成分、内在结构及渗透系数。研究结果表明：岩样裂隙内的充填物随次生矿物比升高,渗透系数增大;断层核部渗透系数较破碎带与完整花岗岩体大,断层核部粒径浅部比深部大,岩体浅部变质程度比深部破碎,有效孔隙度核部深部比浅部大,比表面积值核部也比影响损伤带及母岩大;横向上,断层核部裂隙密集带具有较高渗透性,随着裂隙密度的降低渗透系数明显降低,且距断层核部越远,渗透系数越低;纵向上,断层带不同构造单元的岩体,其渗透系数由小到大的分布规律为断层泥（<10^-9 m·s^-1）、碎砾、角砾岩（10^-5~10^-7 m·s^-1）、碎裂岩（10^-4~10^-7 m·s^-1）,完整围岩部分（<10^-9 m·s^-1）渗透系数又变小。研究结果可为隧道涌突水防治提供理论与工程指导。     

导水夹泥断裂破碎岩内在结构与渗透性

造成深长隧道开挖过程中涌突水危害的主要灾害源为导水夹泥构造。研究断裂破碎岩体内在结构特征与不同构造单元渗透特性可以在一定程度上规避工程施工过程中事故的发生。以甘肃典型导水夹泥断裂带为背景,针对典型断裂破碎岩样进行XRD矿物分析、SEM岩体裂隙内在结构表征、不同构造单元原位压水试验及室内典型破碎岩体渗透试验,分析导水夹泥断裂破碎岩矿物成分、内在结构及渗透系数。研究结果表明:岩样裂隙内的充填物随次生矿物比升高,渗透系数增大;断层核部渗透系数较破碎带与完整花岗岩体大,断层核部粒径浅部比深部大,岩体浅部变质程度比深部破碎,有效孔隙度核部深部比浅部大,比表面积值核部也比影响损伤带及母岩大;横向上,断层核部裂隙密集带具有较高渗透性,随着裂隙密度的降低渗透系数明显降低,且距断层核部越远,渗透系数越低;纵向上,断层带不同构造单元的岩体,其渗透系数由小到大的分布规律为断层泥(10~(-9) m·s~(-1))、碎砾、角砾岩(10~(-5)～10~(-7) m·s~(-1))、碎裂岩(10~(-4)～10~(-7) m·s~(-1)),完整围岩部分(10~(-9) m·s~(-1))渗透系数又变小。研究结果可为隧道涌突水防治提供理论与工程指导。     

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。     

斜拉索平行钢丝多蚀坑应力强度因子研究

为研究斜拉索高强钢丝受点蚀影响下的疲劳性能,基于线弹性断裂力学建立了点蚀钢丝有限元模型,对多点蚀坑影响下的高强钢丝表面裂纹应力强度因子进行了计算分析,综合考虑了蚀坑深径比α,以及蚀坑间距d的影响,并进行了参数分析。研究表明：单蚀坑情况下,当增大裂纹本身所处的蚀坑深径比α时,应力强度因子在各蚀坑深度下都呈现出增长趋势;双蚀坑时,当增大与纵向相邻蚀坑的间距d和其深径比α时,应力强度因子先呈现变大趋势后逐渐趋于稳定;多蚀坑情况下,纵向相邻蚀坑对应力强度因子影响最大,此后随着蚀坑数量的持续增加,蚀坑数量对应力强度因子的干扰逐渐降低,研究内容可以为缆索承重桥梁的高强钢丝疲劳性能研究提供参考。     

酸性蚀变闪长岩集料沥青混合料水稳性能改善及评价研究

为验证酸性集料用于沥青路面面层的适用性,结合宝汉高速路面工程,通过对沿线的蚀变闪长岩酸性集料沥青混合料不同浸水时长残留稳定度、不同冻融次数劈裂强度以及不同老化时长的冻融劈裂强度试验,评价了采用减小沥青混合料空隙率并添加矿物填料以及抗剥落剂复合改性的酸性蚀变闪长岩集料沥青混合料的水稳性能,并与原路面中性集料沥青混合料进行对比。结果表明:采用复合改善措施,能明显提高酸性蚀变闪长岩集料沥青混合料的水稳性能及抗老化性能,其复合改性后技术指标达到了中性石料的水平,具有用于沥青面层的可行性。     

关于高原铁路某隧道敞开式TBM开挖直径的探讨

为探讨高原铁路某隧道不良地质条件下敞开式TBM开挖直径是否适应的问题,结合已建、在建工程存在的问题及施工数据,分析TBM法隧道初期支护变形侵限的原因,且通过对比分析工程地质数据、衬砌参数,认为不良地质条件下TBM护盾收缩及初期支护体系形成支护能力周期长是造成初期支护侵限的主要原因。预测当TBM开挖直径为10.2 m时,该高原铁路隧道TBM段Ⅲ级围岩中等及以上岩爆段、Ⅳ级围岩（节理密集带）、Ⅴ级围岩（蚀变岩）存在初期支护侵限的风险。提出如下建议： 1）设计TBM开挖直径时考虑护盾收缩量; 2）在强烈岩爆段、节理密集带、蚀变岩等情况下,采用钢管片施作初期支护以提供临时支撑,缩短支护能力形成周期,并将TBM开挖直径适当增大为钢管片安装预留空间。     

深埋TBM隧洞岩性界面区围岩破坏特征与支护技术研究

为保证深埋TBM隧洞岩性界面区域的安全、高效施工，综合应用现场调查、微震监测等手段开展顺隧洞轴向岩性界面区域的围岩破坏特征、微震活动特征研究，并在此基础上开展岩性界面区域破坏围岩支护技术研究。研究结果表明： 1）由于岩性界面区域应力集中，开挖卸荷后围岩更容易破坏，且隧洞围岩南硬北软的特征导致不同类型的破坏以蚀变带为界分布在隧洞两侧，破坏分布具有明显的区域性； 2）岩爆、结构型塌方破坏与微震活动具有良好的空间相关性； 3）当岩爆等级较低时，以结构型塌方为主体进行支护，随着岩爆等级升高，支护及防控的主体逐渐过渡为岩爆。     

摩托车发动机连杆滚针轴承的载荷与失效分析

连杆滚针轴承的运动及受力状态比较复杂，理论分析及试验结果表明，保持架磨损和保持架碎裂是连杆大、小头轴承最常见的主要失效形式，而且一般发生在连杆滚针点蚀之前，为了确保连杆滚针轴承质量，除保持滚针较高接触强度，还要保证保持架材料的耐磨性和强度。     

高黎贡山隧道敞开式TBM穿越高压富水软弱破碎蚀变构造带施工技术

为解决敞开式TBM在高压富水软弱破碎蚀变构造带不良地质条件下围岩变形、钻孔困难、支护困难、刀盘被卡、护盾被卡、突涌掩埋设备等工程难题,结合大瑞铁路高黎贡山隧道2台敞开式TBM在滇西南极端复杂地质条件下的施工情况,以PDZK221+481处高压富水软弱破碎蚀变构造带处治为例,从初期支护加固措施、钻孔技术、超前加固措施、侧壁导坑泄水降压措施、TBM卡机脱困技术、不良地质掘进支护措施等关键技术方面进行研究。总结出对于此类不良地质,可采用高位小导洞探测地质、侧壁导坑超前泄水降压、原位超前管棚及注浆加固、盾体区域扩挖释放护盾脱困、掌子面化学注浆加固后清理刀盘周边释放刀盘脱困、初期支护加强等综合处理技术通过,同时提出侧壁导坑断面形式及支护措施、管棚工作室断面及支护措施、超前加固支护措施等。     

腐蚀拉索钢丝的双蚀坑应力强度因子研究

目前针对腐蚀钢丝剩余疲劳寿命的理论研究,通常采用将点蚀坑模拟为单裂纹,计算其应力强度因子,通过线弹性断裂力学的计算方法进行.由于腐蚀钢丝中往往出现多个典型蚀坑相邻的情况,有必要研究多蚀坑分布情况下应力强度因子的变化问题.该文研究了拉索钢丝双蚀坑裂纹的相互影响行为.考虑了两条裂纹在钢丝不同轴向距离以及周向不同角度分布的情况,利用有限元软件计算出不同分布状态下主裂纹裂纹尖端各积分点的应力强度因子,对比分析与单蚀坑裂纹应力强度因子的参数关系,得到了相互影响系数在不同状态下的分布情况.在单裂纹应力强度因子计算基础上,提出了引入修正系数来计算双蚀坑裂纹应力强度因子的简化计算思路,进一步拟合了其简化计算公式,且拟合程度良好.研究表明:当裂纹轴向间距大于主裂纹深度3.8倍时,裂纹之间不存在相互影响作用,两条裂纹投影面重叠部分应力强度因子减弱,其余部分加强,加强部分应力强度因子计算可采用该文拟合公式,为双蚀坑裂纹的计算分析提供了更加简便的计算方法.     

索承式桥梁腐蚀吊索钢丝蚀坑特征研究

首先介绍了袁州大桥腐蚀钢丝蚀坑4种常见形貌,然后利用39根袁州大桥拆除得到的腐蚀旧钢丝分析研究了钢丝腐蚀蚀坑的三维尺寸分布特征,进行蚀坑几何参数的量测和统计,记录每个蚀坑的长度、宽度(弦长)和深度。数理统计表明蚀坑三维尺寸复杂,离散性大,蚀坑长度、宽度和深度较符合对数正态分布。利用分形理论研究了钢丝蚀坑尺寸的特征及蚀坑发展规律,研究表明腐蚀蚀坑三维尺寸具有明显分形特征,长度维数和深度维数随着失重率的增加而增加,宽度维数随着失重率的增加而降低。     

新建川藏铁路大渡河特大桥成都岸隧道锚群洞效应分析

针对大渡河桥成都岸隧道锚具有锚洞长、倾角陡、断面大、围岩地质差、碎裂岩发育、群洞效应显著等特点,采用三维数值仿真软件对其施工过程进行模拟,分析其围岩应力、变形及支护结构受力特征,结果表明:1)围岩开挖变形较显著区域主要集中在碎裂岩分布区域,埋深越大围岩变形越大;开挖后,隧道锚锚洞围岩变形量值最大为181.1mm,出现在锚塞体靠近后锚室段部位。2)碎裂岩分布洞段围岩塑性区延伸范围相对较大,深度最大超过7m。3)围岩损伤破坏最严重的区域在临空面附近,特别是碎裂岩分布洞段的边墙和底板部位;其中,以锚塞体和后锚室段损伤程度最为严重,围岩损伤最大深度接近5m。4)大部分支护结构受力在设计要求范围内,局部支护结构的应力值较大,出现屈服现象。     

某城际铁路高边坡病害特征及加固措施研究

依托某城际铁路高边坡变形病害工程,通过工程地质、水文地质调查和现场边坡稳定性评价、数值计算等方法,分析边坡发生变形病害原因并提出加固补强方案。研究表明：边坡坡面发育蚀变凝灰岩破碎带,破碎带内局部岩块破碎,带中存在风化呈高岭土化的土状风化物及碎石土,具弱膨胀潜势;坡脚受多方向结构面切割发生楔形崩塌破坏等是引起坡面发生变形的主要原因,现状边坡处于整体基本稳定、局部欠稳定-不稳定状态。提出基于现状边坡的局部加固补强方案,坡面采用承压板锚索加固,边坡平台设钢筋混凝土锚固桩。     

高黎贡山隧道TBM不良地质条件下卡机脱困施工关键技术

为降低TBM在不良地质条件下施工的卡机风险,解决卡机后快速脱困问题,结合高黎贡山隧道TBM施工情况,针对岩性接触带、断层破碎带、全风化花岗岩粉细砂地层、涌水、高压富水软弱破碎蚀变构造带等不良地质条件,从地质预报、掘进参数控制、初期支护、防卡机措施、卡机脱困技术、不良地质超前加固及改良等关键技术方面进行研究分析,总结出掘进参数与卡机的关系并提出控制措施,同时还针对不同规模的不良地质,总结出刀盘清理法、循环管棚法、导洞法、迂回导坑法等应对措施。     

深埋水电站洞室群围岩受力特性研究

结合锦屏二级水电站超深埋四孔引水隧洞工程,研究不同支护时机下洞周关键点位移、不同路径力学响应、能量密度分布规律。结果表明:典型断面隧道在毛洞状态不能稳定,最大水平位移发生在外侧隧道,且两侧极不对称,而中间隧道两侧位移基本对称;当应力释放80%时对应毛洞必须支护;拱顶深部围岩(2～3m)出现最大主应力、最大剪应力、能量密度增高带,外侧隧道拱顶深部围岩(2～3m)力学状态对洞室群稳定性起着关键作用。