大坪山隧道初始地应力场有限元回归分析

基于大坪山隧道工程地质条件及可能穿越高地应力而带来的深部工程地质问题,结合钻孔有限测点的地应力测量结果,采用三维有限元分析方法对大坪山隧道的初始地应力场进行了拓展分析.通过建立三维地质模型,计算在自重应力、水平X、Y方向挤压和XY面剪切构造等4种工况下的构造应力场.用最小二乘法求解对应的回归系数及实测点的回归计算值,剔除不合理的测点,将计算值与实测值进行对比分析,采用Sufer软件绘制隧道洞轴线主应力等值线图,得出整个工程区特别是重要工程部位的回归初始地应力场.计算结果表明:测点回归值与实测值大部分吻合较好,反演回归得到的地应力场是合理的,符合实际的初始地应力场分布规律.     

纸坊隧道初始地应力场线性回归分析

影响初始地应力场的主要因素有自重应力场和构造应力场。首先,假定研究区域的岩性为弹性;然后,利用各测点的水压致裂地应力测量资料和4个模拟构造应力场的三维有限元计算结果,用最小二乘法多元回归分析,得到了与4个自变量（分别对应自重应力、隧道轴线方向构造应力、垂直轴线方向构造应力和水平面内剪切应力）相对应的回归系数L1、L2、L3、L4,再计算复相关系数r及偏相关系数,判断回归效果;最后回归计算出初始地应力场。     

雪峰山公路隧道地应力场反演及工程应用

初始地应力场主要由自重场和构造场产生，它是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一。根据雪峰山公路隧道实测地应力资料，充分考虑岩体自重与构造应力的影响，采取三维有限元回归分析方法，通过对实测点地应力值用逐步回归分析方法求出回归系数，得到计算区域的初始地应力场。研究成果表明：计算结果与实测值吻合较好，所拟合的初始地应力可作为工程设计与施工的依据。     

雪峰山公路隧道地应力场反演及工程应用

初始地应力场主要由自重场和构造场产生,它是岩土工程设计与施工所要考虑的重要因素之一.根据雪峰山公路隧道实测地应力资料,充分考虑岩体自重与构造应力的影响,采取三维有限元回归分析方法,通过对实测点地应力值用逐步回归分析方法求出回归系数,得到计算区域的初始地应力场.研究成果表明: 计算结果与实测值吻合较好,所拟合的初始地应力可作为工程设计与施工的依据.     

深埋特长公路隧道三维初始应力场的回归分析

结合苍岭隧道现场的工程地质条件及实测地应力资料,在分析工程区初始应力场各影响因素的基础上,采用有限元数值模拟对建立的隧道三维地质概化模型在各影响因素单独作用下进行分析计算;并在实测点地应力值与计算得到的应力值之间建立多元回归模型。通过多元回归分析,建立最优的回归方程,从而获得整个工程区初始地应力场较为合理的分布规律。利用上述方法获得了苍岭隧道初始应力场分布的回归方程,并通过实测点的计算应力值与现场实测值的比较可知,回归得到的初始应力场是合理的,为苍岭隧道的设计、施工提供了重要的基础性资料。     

初始地应力场反演及回归分析方法研究

运用岩体工程地质力学方法和数理统计原理,建立了初始地应力场的三维有限元反演及回归分析模型。该模型克服了边界调整法等一般反分析法的不足,具有很好的实用价值和易操作性,能够方便较为准确地反演区域初始地应力场。     

BP神经网络在隧址区初始地应力场计算中的应用

简要介绍了BP神经网络法在隧址区初始地应力场计算中的原理和过程,并以某隧道为实例,结合有限元分析对该隧道隧址区的地应力场分布进行了计算,得到了较为可靠的结果,为类似工程的初始地应力计算提供参考。     

基于遗传算法优化神经网络的纸坊隧道初始地应力场拓展分析

遗传算法具有较强的全局搜索能力,神经网络具有自学习能力,结合神经网络和遗传算法,可以充分利用两者的优点,使新算法既有神经网络的学习能力和鲁棒性,又有遗传算法的强全局搜索能力。初始应力场和待定因素之间的关系往往比较复杂,而基于遗传算法优化神经网络可以容易地确定出初始应力场和待定因素之间的非线性映射关系,将该方法用于纸坊隧道初始地应力场的拓展分析研究,获得了很好的效果。     

基于分段单孔反演的隧址区多断层地应力分布特征

目前,针对具有多个原位地应力测试钻孔的隧址区初始地应力场反演,往往一次性将全部实测值用以计算值的回归反分析,没有考虑到隧道纵向长度远超其他方向且钻孔分布较远的特点,单个钻孔表征的临近区域地应力分布特征或反演精度被其余钻孔实测值“拉低”,导致整体反演结果容易陷入局部优解。依托拉林铁路桑珠岭隧道、叙毕铁路斑竹林隧道、沿江高速火山隧道、木寨岭公路隧道等工程,采用多元线性回归法结合最小二乘法寻优准则,分析了隧址区仅有单个钻孔反演精度较高的原因,提出了对具有多个钻孔的隧址区分段并分别进行单钻孔回归反演的新方法。在此基础上,重点讨论了木寨岭公路隧道断层破碎带区域地应力分布特征。结果表明：分段单孔反演较多孔反演进一步提高了反演精度;地应力的分布在断层前后呈现出先急剧增大后急剧减小的特征;除自重应力与埋深存在一定关联外,两项水平主应力随断层间距或厚度的增大突变性加剧;断层之间间距、断层倾角、断层厚度均是影响地应力方向偏转大小的重要因素,断层之间间距或断层倾角越小、断层越厚,地应力方向偏转越显著。     

活动断层粘滑错动条件下地铁隧道结构的受力特性分析

为探明拟建的乌鲁木齐轨道交通1号线在主城区通过九家湾断层粘滑错动条件下地铁隧道结构的受力特性,基于断层形成机制与连续介质分析方法,建立表征围岩与支护结构共同变形关系的地层结构模型,研究不同构造条件下隧道衬砌结构横向内力分布、纵向受迫影响效应,分析整体式隧道衬砌结构的内力、变形及塑性区分布规律。     

超深埋长隧道地应力场综合反分析方法与应用

在分析超深埋长隧道工程沿线地应力场时,大埋深、长洞线、复杂地质条件等因素增加了工程区地应力场的复杂性和认知难度,影响了地应力判断结果的准确性。锦屏山超深埋特长交通洞为中国埋深最大的交通隧道,最大埋深达到2 375 m、长度达到17.5 km,水压致裂法、应力解除法等常规的直接地应力测试方法仅适用于洞口等浅埋位置,难以直接测得深部的地应力数值,进而影响对整个区域地应力场的判断,客观信息的缺乏决定了要从其他多个角度去评估地应力场状态。首先借助峰值强度和残余强度应力包络线,揭示了隧道周边不同位置处围岩开挖响应所对应的应力状态,提出了超深埋长线形隧道工程地应力场分析工作流程。在锦屏山交通洞工程实践过程中,综合采用宏观地质判断、现场破坏现象分析、测试成果指示、应力集中区推断等方法,对地应力场分布特征进行了评估和解译。另外,由于岩组、褶皱、构造、地形等条件导致局部地应力异常,采用非连续数值分析方法分析了结构面、褶皱2种代表性因素对局部地应力场的影响。最后,基于上述研究成果,建立考虑了地形、褶皱和主要断层的整体高精度三维模型,利用褶皱构造和断裂构造在现今构造挤压作用下的响应方式揭示了沿线地应力存在的分区现象,为超深埋长线形隧道工程的地应力场判断提供了更加准确便利的方法。     

高寒高海拔特长公路隧道温度场分布效应

为了深入分析高寒隧道的温度场分布规律,依托西藏高寒高海拔珠角拉山特长公路隧道,采用数值模拟与数理统计的方法,重点探讨了隧道通风时间、围岩初始温度和隧道埋深3个变量下的围岩温度场分布规律,并引入调热圈概念,得到珠角拉山特长公路隧道调热圈深度与隧道通风时间函数关系式。研究结果表明:不同围岩初始温度下的调热圈是一样的;围岩径向深度越大,其温度变化对围岩初始温度变化越敏感;围岩初始温度越高,监测点的温度变化速率峰值越低,且整体温度变化速率也较小;根据Pearson相关系数分析,调热圈深度与隧道埋深、围岩初始温度无关。     

公路隧道通风系统“沿程压力损失系数”取值研究

对公路隧道通风系统中的沿程压力损失系数取值进行了理论分析和计算模拟。研究结果表明,尼古拉兹经验计算式适用于联络风道和竖井的沿程压力损失系数计算且可满足工程精度要求,但并不适用于运营工况下隧道正洞的沿程压力损失系数计算。在充分考虑高速公路隧道洞内附属设施的情况下,对两车道、三车道以及四车道公路隧道的"等效通风沿程压力损失系数"进行模拟,得出了对应隧道"等效通风沿程压力损失系数"的最小值。在此基础上,考虑隧道内行驶车辆的体积对隧道通风的影响,求出了隧道"等效通风沿程压力损失系数"的最大值。相关研究结论可供公路隧道通风设计计算参考。     

公路隧道经济指标分析与影响

隧道经济指标受结构形式、断面大小、断面形式和围岩级别等诸多因素的影响。通过对各级围岩不同断面大小和形式的隧道经济指标的分析,总结出项目设计时道路等级、隧道断面形式的指导意见。通过工程实例分析隧道长度对经济指标的影响,给出线路布设时隧道规模的控制原则。     

水下浅埋公路隧道施作仰拱力学效应的现场试验研究

密切跟踪浏阳河隧道的仰拱施工状态,开展现场测试,基于大量的实测数据研究水下浅埋公路隧道施作仰拱产生的力学效应.研究结果表明:仰拱开挖使上拱部不同部位的围岩与初衬接触压力发生不同的变化,有的部位接触压力增大,而有的部位接触压力却减小;整个初衬层闭合能制约上拱部初衬拱顶沉降和水平收敛的发展;挖掉仰拱初衬上的临时填土会使型钢...     

终南山公路隧道通风效果现场测试与分析

秦岭终南山特长公路隧道规模庞大,通风系统复杂,为了合理确定通风配置,节约通风费用,评估自然风和交通活塞风等非机械式通风方式的通风效果就显得非常重要。通过对秦岭终南山特长公路隧道洞内自然风速、交通活塞风速及交通量的现场监测,收集了大量数据。通过对监测数据的处理、分析得出,较大自然风速出现在11：00~13：00这个时间段,最大达到2.576m/s;隧道东、西线交通量出现高峰期的时间段基本不变;西线风速较大的时间段基本上与交通量高峰期时间段相吻合,而东线风速较大的时间段基本上与交通量高峰期时间段有出入,风速变化也相对平缓。     

隧道穿越断层破碎带施工方案及力学效应研究

以2022年北京冬季奥林匹克运动会重大交通保障项目延(庆)-崇(礼)高速公路第06标段玉渡山隧道为T程背景,采用FLAC 3D程序研究了隧道穿越F115断层破碎带CD法施工方案,分析拱顶沉降、水平收敛与塑性区范围,依据分析结果并结合现场监测数据,给出了锚-网-喷-钢拱架联合支护方案.研究结果表明:(1)施作支护方案后,...     

公路隧道复合式衬砌结构数值计算及分析

针对榆树沟隧道工程实际情况,选取了3种不同的复合式衬砌结构类型进行数值计算,对初期支护和二次衬砌的内力、安全系数及洞周位移、拱顶下沉、围岩塑性区的分布等进行了分析,评价了衬砌结构的安全性。结果表明:对于Ⅱ、Ⅲ类围岩,上台阶及下台阶中央区的开挖为施工的关键工序;对Ⅳ类围岩,上台阶开挖为施工的关键工序;在Ⅱ类围岩浅埋条件下,拱顶下沉主要是由上台阶的开挖及下台阶中央区的开挖所引起;在Ⅲ类以上围岩条件下,拱顶下沉绝大部分是由上台阶的开挖所引起;洞周位移较小,最大值为18 mm,发生在Ⅱ类围岩浅埋拱脚处;围岩塑性区发展深度最大者,连通到地表,属于Ⅱ类围岩浅埋;Ⅲ类围岩墙脚处塑性区较大;Ⅳ类围岩塑性区较小。     

高海拔特长隧道低温大风环境及对围岩-结构温度场的影响

为探明高海拔特长隧道洞外低温大风的成因、特征及对洞内风场、围岩-结构温度温度场的影响,以国道317线雀儿山隧道为工程依托,采用气象站、手持风速仪、红外测温仪、埋入式多点铂电阻温度传感器等,对冬季隧道贯通前后进出口两端隧址区、洞内净空风速、风向、温度以及隧道轴向、径向的围岩-结构温度场进行现场实测,分析低温大风成因和特征、隧道贯通前后负温区范围、风速风向变化规律以及对洞口段和洞深部围岩-结构温度场的影响。研究结果表明：受高原大尺度大气环流产生的高原季风以及雀儿山两侧日照时间、地形引起的小尺度范围内自由大气热力差影响,隧址区冬季风速高、温度低;大风时段主要集中在14：00~21：00,平均风速达10 m·s^-1,负温时段主要在19：00~8：30,隧道进、出口日最大气温差分别为23.5℃和28℃;隧道贯通前,进出口两端负温区段在860 m以内;贯通后,出口端主洞和平导负温区段为1 200,1 280 m,分别比进口端长了340,420 m;贯通前后,隧道深部最低风速分别为1.1,2.2 m·s^-1,洞内风向由两端向洞内方向转化为主要由出口向进口方向;隧道洞口浅埋段围岩和衬砌结构径向负温范围在贯通前为1.20 m,贯通后为0.80 m,且在上述范围内温度变幅较大;低温大风对隧道深部的围岩温度影响不大,但对结构表面温度影响明显,由于变温区主要集中在二衬混凝土结构内部,因此要重视结构内部产生的冻胀作用。