模糊理论在公路隧道围岩分类中的应用研究

目前公路隧道中围岩的分类方法主要以经验为主,常常在特定的围岩地质条件下,不能确切地给出围岩的类别,这对公路隧道的设计和施工带来了不便。本文在多因素围岩分类法的基础上,引进模糊理论,建立围岩模糊分类法;围岩地质条件确定后,用围岩模糊分类法中的隶属度函数计算出各因数的隶属度,按照最大隶属度原则给出确切的围岩类别;围岩模糊分类法的应用将对公路隧道的设计和施工带来方便。     

地下洞室开挖卸荷围岩稳定性研究

影响围岩稳定性的因素很多,其中一个重要因素是岩体的开挖、卸荷导致围岩质量的劣化和变形。采用卸荷岩体力学理论和方法分析开挖卸荷过程中的围岩质量劣化的过程和规律,进而分析卸荷围岩的稳定性。根据围岩劣化的规律,可合理确定加固时间及加固方式。     

隧道软弱围岩的卸荷特征与大变形控制研究

隧道软弱围岩大变形往往表现出时效性的流变变形特征,对此特征提出了一种环状间隔式衬砌与主动性卸载相结合的永久性支护理念。在合理的简化下建立了隧道衬砌段与非衬砌段的隧道力学分析模型,并在围岩常用蠕变模型、Mohr-Coulomb强度准则和非关联塑性流动法则基础上,对支护段围岩进行黏弹塑性求解,得到了围岩的黏弹塑性变形位移解。在参考现有围岩应力释放模型并确定无支护段围岩应力释放系数之后,对无支护隧道段围岩进行求解,得到了围岩的黏弹塑性变形位移表达式,建立了未支护洞段围岩位移与支护洞段围岩压力的关系。算例分析表明,理论分析与实际工程中围岩的应力和位移的变化是相吻合的。     

围岩变形预测的Richards模型及变形发展趋势分析

隧道围岩变形是隧道工程的设计和施工的重要参数,由于Richards生长曲线与隧道围岩变形-时间曲线具有相似性,将Richards模型引入到围岩变形预测中,通过围岩变形-时间曲线的拟合预测未来围岩变形发展趋势和围岩极限变形值。通过工程实例具体分析了Richards模型的应用效果,结果表明：Richards模型可以较好的预测隧道围岩变形发展过程;只有当围岩变形进入了明显的稳定发展阶段,可以得到良好的预测效果;Richards模型预测效果要优于指数曲线模型和双曲线模型,具有更好的应用价值。     

弁山大断面隧道软弱破碎围岩加固技术

应用有限元方法对弁山隧道软弱破碎围岩加固效果进行数值模拟,对比分析了不同工况下隧道围岩与结构位移、围岩应力、围岩塑性区、初期支护和二次衬砌受力等指标。结果表明,应采取对拱圈和隧底围岩进行全面加固的技术方案,并对拱脚进行重点观测。研究成果可供类似大断面软弱破碎围岩隧道参考。     

隧道中缓倾层状岩体工程性状研究

通过研究缓倾围岩变形机理,提出围岩破坏或失稳的力学模型,结合现行隧道围岩分级标准,利用力学模型计算对比,分析了围岩稳定的影响因素.研究结果:缓倾围岩与非缓倾围岩相比,其变形机理和力学模型有明显不同;破坏形式主要是洞项冒落;围岩稳定性不仅与层理产状有关,还与层理厚度、岩层抗拉强度和隧道跨度有关,因此对其组成的围岩分级应适当调低.     

软弱围岩隧道大变形施工控制技术

结合某软弱围岩隧道实体工程,对软弱围岩隧道大变形施工控制技术进行研究,归纳了其围岩大变形破坏特征,分析了软弱围岩隧道大变形的产生原因,从施工工艺、施工控制方面提出了防止软弱围岩隧道产生大变形的措施和方法。     

隧道稳定性分析与设计方法讲座之二：隧道围岩稳定性分析及其判据

作为一个讲座对以往研究成果作一综述。分析隧道围岩稳定性的3种判据,提出有严格力学依据的稳定安全系数作为围岩稳定分析的定量判据。指出围岩有剪切安全系数与拉裂安全系数,并建议采用强度储备安全系数作为围岩稳定安全系数。建立土体隧道稳定分析的新理念和新方法,计算中考虑了围岩的荷载释放,初期支护作为弹塑性材料加固围岩,并应具有一定安全系数,以确保施工安全。二次衬砌作为弹性结构,围岩、初期支护与二次衬砌共同作用确保运行安全。对岩石围岩分级提出初步建议,并以无衬砌围岩安全系数作为各级围岩自稳能力的定量判据,由此反推出各级围岩的力学强度参数,改善了参数的合理性。     

隧道开挖跨度对围岩级别的影响研究

为进一步提高公路隧道围岩级别判定的准确性,以围岩位移作为围岩自稳能力的评价依据,探讨洞室跨度对公路隧道围岩级别的影响.通过数值模拟方法,对公路隧道两车道、三车道和四车道3种断面尺寸,Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级和Ⅵ级6种围岩级别进行了模拟开挖,以围岩位移值增加幅度作为围岩稳定降低程度的评价依据,探讨不同围岩质量下跨度对...     

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀力演化规律研究

寒区富水隧道冻结圈围岩冻胀演化机制是影响其运营安全的关键科学问题。为探究冻结圈围岩的冻胀力演化规律,开展含水围岩低温冻结作用下三维地质力学缩尺模型试验；采用环境冷气进入洞内降温的方式,模拟隧道洞口段围岩温度场分布特征；利用微型压力传感器对含水围岩在低温冻结过程中的冻胀力进行实时动态监测,以获取不同含水率和冻结圈厚度围岩下的冻胀力时空演化曲线。采用多元回归分析方法,建立围岩冻胀率、冻结圈厚度与含水率等参数的拟合计算式；据此建立平面应变状态下考虑围岩含水率和围岩比重指标的冻结圈围岩冻胀力理论解。采用热应力方法模拟冻胀力演化特征,对冻胀力的理论计算值和模型试验测试值进行对比分析,进一步验证试验方法和理论解的合理性。研究结果表明：围岩温度场呈三阶段变化特征以及类似带柄状“正勺”形状分布规律；含水围岩温度场的下降阶段呈非线性分布特征；围岩温度表现出滞后于环境温度变化的趋势。不同含水率和冻结圈厚度下的冻胀力演化规律曲线形态类似,表现为孕育-发展-稳定变化特征。冻胀力理论解与现场实测数值偏差19.7%,与数值解、试验值偏差均在0~20%之间,所提出的冻胀力理论计算方法可为围岩含水率为0~60%范围和冻结圈厚度为0~8.0 m范围冻胀力取值提供参考。研究结论可为寒区富水隧道冻结圈围岩的冻胀力设计及预测研究提供支持。     

软弱围岩隧道施工过程围岩参数反演及仿真分析

本文结合软弱围岩隧道施工实际,利用数值分析软件FLAC3D和数学分析软件MATLAB进行围岩参数反演计算,确定出隧道围岩力学参数;基于反演计算得到的围岩参数建立数值仿真模型,可预测隧道围岩的变形和受力。     

极高地应力区隧道地质特征及围岩变形机制研究

以某在建高速铁路隧道作为工程实例,结合地质情况,从初始应力、岩体结构和地下水分析了影响围岩的因素。运用理论分析和现场监控量测反馈结果等综合方法,从监控量测数据时态曲线特征、方向性、累计变化量、变形速率、时效性、现场围岩变形情况、隧道施工影响、变形段变形差异性等方面系统分析了极高地应力区隧道围岩变形特征及机制,并得出如下主要结论:1)极高地应力区围岩应力释放有一定的过程,不同的围岩应力释放的速度可能不同,爆破对围岩产生扰动,将一定程度加速围岩应力的释放。2)围岩地质条件不同,变形规律会表现出一定的差异性。3)围岩的变形机制,层状围岩的变形破坏一般形成几个区域:破坏区,崩塌,滑动滑移,张裂、弯曲及折断。4)本隧道围岩变形特征主要是由极高地应力和岩体结构综合决定的,隧道初期支护变形情况一定程度上是隧道围岩变形特征的有效反映。     

公路隧道施工监测在围岩动态分级中的应用研究

介绍了在设计阶段常用的围岩分级方法并提出了在施工阶段对围岩进行动态分级的概念。通过对隧道监测数据的统计分析,得出了用于Ⅳ级、Ⅴ级围岩分类的围岩压力、钢支撑内力及弹性波速等指标的取值范围。并以鹤上隧道ZK6 370断面为例,对上述指标进行了监测和回归分析,结果表明采用围岩动态分级方法得到的围岩级别与实际情况相符,可用于指导施工阶段的隧道围岩动态分级、隧道的反馈设计和施工过程中的预测预报。     

310国道宝鸡-天水二级公路隧道围岩类别变更分析

通过论证比较,按照隧道围岩主要工程地质特征、围岩岩体结构及结构面特征、水文地质特征、围岩弹性纵波波速、变形系数、泊松比、内摩擦角、软化系数等指标,重新划分和确定了围岩类别;分析了产生围岩类别判定偏差的原因,以期对同类工程勘察起到借鉴和参考作用。     

CCS水电站引水隧洞双护盾TBM施工围岩分类研究

为了对双护盾TBM隧洞施工中的围岩进行分类,以厄瓜多尔CCS水电站引水隧洞为例,参考RMR围岩分类方法,通过伸缩护盾的间隙和刀盘的空隙对洞壁和掌子面围岩进行观测,结合岩渣及掘进参数,获取岩石的质量指标RQD、节理间距和节理性状等信息。通过综合分析,选取岩石的回弹值、围岩的完整性、岩石的质量指标RQD、刀盘推力、刀盘扭矩、片状岩渣含量和地下水渗流量作为围岩分类的指标,然后对7个指标分别赋值,建立围岩的分类标准,并通过求和的方法进行综合围岩分类。分类结果表明:选取的7个指标可以克服双护盾TBM施工时无法对围岩进行全面地质素描的困难,可以满足TBM快速施工的需要,并且能较真实地反映围岩的情况,分类结果可靠。     

公路隧道围岩分级中存在问题探讨

《公路隧道设计规范》JTGD70-2004采用了国标《工程岩体分级标准》GB50218-94）的围岩分级方法进行隧道围岩分级。新规范实施后,很多建设业主反应采用新规范的隧道围岩分级普遍偏高,致使工程造价普遍增加。本文对围岩分级和原围岩分类进行了比较,对围岩分级的定性与定量数据进行了对比分析,阐明了出现这一现象的原因,提出了准确使用新规范围岩分级方法的几点建议。     

隧道工程软弱围岩大变形控制体系及应用分析

隧道项目施工时,常会出现软弱围岩体,若处理不正确很容易产生围岩大变形等隐患。为确保隧道项目的正常施工,要严格重视软弱围岩大变形的防御和把控。以实际工程为例,对软弱围岩大变形原因进行了分析,然后从施工工艺和施工控制技术方面对围岩大变形的控制措施进行了探讨,可供参考。     

兰州轨道交通区间暗挖隧道初支受力状态研究

通过对兰州轨道交通区间暗挖隧道围岩压力和钢拱架轴力的测量和分析,掌握了兰州轨道交通新近堆积黄土中暗挖隧道施工时隧道初期支护的受力特点以及初支轴力和围岩压力之间的关系。结果表明:在暗挖隧道的拱顶部位,围岩压力一般有最大值,且该部位黄土容易产生塑性变形;同时,钢拱架轴力和围岩压力具有相关性,围岩压力较大的部位钢拱架轴力也相应较大。     

隧道不同级别围岩监测与数值模拟分析

依托谷城至竹溪高速公路小漩隧道,针对不同围岩段的特点,对隧道地表沉降、洞内收敛变形及拱顶下沉等项目进行了现场监测与分析,研究不同级别围岩变形时程曲线和纵向分布曲线的基本规律。并利用有限元分析软件ABAQUS模拟不同围岩级别隧道开挖过程,将数值模拟结果与现场监测数据结合,分析围岩级别对隧道围岩稳定性的影响。结果表明： 围岩级别越高,隧道开挖过程中地表下沉和洞内变形越大,变形稳定的时间也越长。     

综合评判法在围岩等级划分中的应用

根据现行规范的有关要求,对施工中隧道围岩进行分级。分级中选择了6个地质因素和5级围岩指标,运用模糊优先关系定序法确定各评判因素的权重。采用模糊综合评判的方法,建立了施工阶段围岩分类的数学模型,使施工阶段围岩分级更加合理和快捷。