高地应力与地震联合作用下软弱围岩隧道动力响应研究

针对高地应力、软弱围岩、高地震烈度等多种因素并存环境的隧道在高地应力与地震联合作用下隧道支护结构的安全性问题,依托某铁路隧道,根据岩体强度应力比与相对变形值两个指标,确定了三种软弱围岩变形等级的分级标准;结合三维数值仿真分析,研究不同变形等级的软弱围岩条件下围岩与隧道支护结构在地震波作用下的动力响应规律.结果表明:围岩...     

高地应力软岩隧道施工方法与监测

兰海高速公路麻崖子隧道位于西秦岭山区,围岩破碎,埋深较大,地应力较大,施工中存在较大安全隐患。对隧道围岩内部位移、锚杆轴力、支护钢拱架内力、围岩与锚喷混凝土接触压力、岩隙涌水量等进行现场监测,并结合地质勘查资料进行了综合分析。结果表明：隧道开挖后围岩产生较大变形,未支护围岩在施工爆破中容易产生岩体塌落事故,提出利用超前地质预报及时掌握掌子面围岩和地层的情况,并根据围岩状态变换爆破方法,在初期支护前喷上一层纤维混凝土以增加破碎岩体的胶结力等措施。     

高地应力条件下花岗岩蚀变带隧道大变形施工控制技术

拉林铁路藏噶隧道洞身穿越蚀变花岗岩地层,受花岗岩蚀变和构造残余应力影响,在施工过程中,围岩变形量大、变形速率快、持续时间长。文章根据现场变形数据、应力测试结果分析,采用优化隧道结构断面形式、长短锚杆结合、稳定掌子面、强化支护结构等综合措施,有效抑制了围岩大变形,保障了现场施工安全,探索总结出了高地应力条件下花岗岩蚀变带隧道大变形的施工控制方法及安全保障措施。     

家竹箐隧道与岩体力学(上)——库伦侧压理论与摩尔应力圆的应用

南昆线家竹箐隧道是首座由我国自行设计施工的强挤压型隧道。它涵盖的力学比较全面，在设计和施工中，充分体现了岩体力学指导设计和施工的原则，从而取得了成功。本文述理与写实并重。叙述了岩体力学的一些重要公式的全过程，通过家竹箐隧道的具体施工实例，加以阐明。并对经典学说多所评述，对岩体力学在应用中的所创新，对普及岩体力学在工程应用方面提供了参考。     

侧压力系数对高地应力隧道二次衬砌承载力的影响

高地应力区隧道的地应力和侧压力系数往往沿线有所变化。为了研究高地应力条件下,侧压力系数对隧道二次衬砌承载力的影响规律,首先分析了隧道试验段的实测地应力和接触应力,确定了隧道所处的地应力及侧压力系数的大小。然后利用有限元软件ANSYS,采用荷载结构模型计算了在0.25~4.00不同侧压力系数下隧道二次衬砌的内力。最后根据内力值计算出安全系数,从而推断其极限承载能力,并总结了侧压力系数对隧道二次衬砌极限承载能力的影响规律。     

胡麻岭隧道大变形力学行为及控制技术研究

以在建"兰渝客运专线"胡麻岭高地应力软岩大断面隧道为依托,采用FLAC3D三维数值模拟程序,深入研究喷锚联合支护和掌子面预加固工法施工力学行为。总结了高地应力隧道不同施工工法开挖过程中围岩变形特性、塑性区分布特征、力学响应和能量积聚、迁移规律。     

高地应力软岩隧道围岩压力及二衬受力特征研究

为研究高地应力条件下软岩隧道围岩压力作用规律及二衬受力特征,依托兰新铁路第二双线大梁隧道,分别对隧道围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌之间的接触压力进行现场监测,得出上述压力随时间变化规律和沿隧道横断面分布特征,基于实测围岩压力对隧道二次衬砌结构内力进行计算。研究结果表明:初支围岩压力和初支与二衬接触压力随时间发展呈不同变化规律;围岩压力在空间分布上表现出"两侧大、拱顶小"的侧向挤压特征;二次衬砌围岩压力分担比例平均值在45.0%~70.3%;实测围岩压力较规范围岩压力计算出的二衬内力更符合实际。     

列车振动荷载下路基-地基应力应变分析

应力应变是路基-地基系统动态响应的重要指标,也是评价路基与地基行车安全及舒适度的重要依据,因此进一步研究其意义重大。以Biot理论为基础,用数值模拟的方法,分别用线弹性本构模型及弹塑性本构模型(Pastor-Zienkiewicz Mark Model III)分别描述弹性与弹塑性砂土的动力特性,以Mat Lab以及FSSI-CAS 2D等软件为工具,进一步研究富含地下水环境下的弹性、弹塑性砂土路基-地基系统在列车通过时的应力应变特征。通过计算得到路基-地基系统内部应力应变的具体值及其变化规律,为解决类似问题提供一个新的方法,并可应用于实践。     

高铁隧道穿越断层破碎带施工方法及稳定性分析

针对新建福州—厦门高速(350 km/h)铁路碧峰寺隧道穿越F7断层破碎带施工潜在的地质灾害,提出隧道采用三台阶临时仰拱、超前帷幕注浆、弱爆破、早封闭、勤量测的联合施工方法穿越断层破碎带,利用有限差分程序建立了三维数值计算模型,研究了施作和未施作超前注浆预加固作用下隧道施工破碎带围岩的稳定性。研究表明:预注浆加固措施作用下,断层破碎带隧道施工围岩最大变形量降低了137.8 mm,达到了设计的预留变形量,拱顶和拱脚附近应力集中明显减弱,改善了围岩的稳定性,提出的施工方法对破碎带围岩扰动小;结合现场施工监测数据,验证了这种断层破碎带联合施工方法的可行性和适用性;最终隧道施工成功穿越了断层破碎带,保障了工期和施工安全,能为类似工程提供借鉴意义。     

高地应力软弱围岩铁路隧道的衬砌压力

以关角隧道为工程背景,采用开挖应力释放率模型,研究高地应力软弱围岩地质条件下铁路隧道的衬砌压力.基于现场实测地应力和施工监测位移,根据台阶法开挖中存在的空间效应,推算未监测到的坑道周边位移和掌子面前方位移,再采用改进的BP人工神经网络模型预测隧道围岩的最终位移.利用开挖应力释放率模型获得隧道衬砌压力及应力释放规律.该规律与经典围岩特征曲线规律一致,且与工程经验和现场施工状态基本符合.采用FLAC3D软件对该段隧道开挖过程进行三维数值模拟,验证了上述方法在高地应力软弱围岩地质条件下的正确性和合理性.计算结果和模拟结果均表明:由于高地应力软弱围岩和初支效果不佳,使得关角隧道DyK307+ 900处衬砌压力较大,隧道结构处于不利的受力状态.     

张集铁路旧堡隧道断层破碎带初期支护大变形原因分析及治理措施

旧堡隧道穿越太古代变质岩系,构造发育、岩体破碎,地质条件极差。隧道于DK28+380~DK29+630段穿过断层及其影响带,施工过程中多次发生溜渣突泥突水塌方并引起初支大变形,严重影响施工安全及工程进度。结合该段地质条件,从围岩岩性特点、岩体结构特征、多期构造运动叠加及地下水共同作用等几个方面,探讨该隧道大变形的原因和机制,并阐述了后期施工中采取的加强结构支护、注浆加固、增设临挡护墙等处理对策,对类似工程地质条件地区隧道施工支护有一定的借鉴意义。     

斜拉桥耳板式索梁锚固结构的空间分析

利用有限元分析软件,建立深圳湾公路大桥索梁锚固区仿真模型,进行耳板式锚固结构的接触应力分析,研究主梁顶板、腹板、横隔板以及锚固区耳板上的应力分布情况。结果表明:锚固区Mises应力极值出现在耳板销孔两侧,大致关于斜拉索对称;锚固区各构件应力在局部区域数值较大,但扩散较快,应力传递流畅;索梁锚固结构承载能力满足要求。建议耳板式索梁锚固结构的耳板材料采用高强度钢材,且应对销孔周围进行局部加强。     

高地应力软岩隧道不同施工方法数值模拟变形分析研究

结合木寨岭隧道的实际施工方法,采用三维有限元软件Midas/GTS,分别对隧道的4种施工方法进行数值模拟,4种施工方法分别为全断面法、二台阶法、三台阶法和超前导洞扩挖法。选取适当的物理力学参数进行数值建模,从模拟结果中提取拱顶沉降、水平收敛、隧道应力、塑性区等数据进行对比分析,从而得出最优的施工方法,即适用于高地应力软岩隧道的施工方法,以及相应的支护措施。并在讨论部分引用类似状况隧道实测数据进行对比分析,验证数值模拟的合理性和正确性,可以为高地应力软岩隧道设计施工提供一定的参考。     

流变效应作用下高地应力铁路软岩隧道衬砌结构长期稳定性研究

高地应力软岩具有变形量大、变形速率快、持续时间长、流变性强等特点,围岩流变性对衬砌结构长期稳定性影响大。以木寨岭铁路隧道为例,结合室内蠕变试验结果,采用Burgers流变模型,分析不同流变周期内支护结构受力随时间变化的规律。结果表明:(1)本文采用的Burgers模型能较好地反映围岩流变特性;(2)目前木寨岭隧道的支护结构形式,已施作的衬砌结构在以后数年发生压溃开裂的风险较大;(3)提高支护结构的长期稳定性及安全性,应从改变围岩流变性的角度出发,降低围岩的流变特性,增强围岩强度。     

软弱围岩隧道CD法和台阶法施工力学行为分析

为分析软弱围岩隧道在不同开挖方法过程中稳定性以及拱顶沉降变化规律,以某隧道工程实例为背景,借助有限差分软件FLAC~(3D)数值模拟并和实际监测数据对比分析,研究软弱围岩隧道在CD法和台阶法两种不同开挖方法施工过程中围岩变形、应力变化和围岩塑性区分布规律。实际监测数据和模拟计算结果均表明,采用CD法开挖断面关键点位移和应力明显小于台阶法,随开挖步影响范围也比台阶法要小。总之CD法较台阶法能更好控制围岩变形和应力发展,塑性区分布范围也明显小于台阶法。     

中尼铁路高地温分布特征及地质选线探析

拟建中尼铁路地形复杂,岩性多变,区域深大断裂发育,新构造运动活跃,地震频发,岩浆多期侵入;线路走行于雅鲁藏布江地热活动带和雅鲁藏布江谷地地热活动带,沿线地热极其发育,且具有温度高、天然热流值大的特点。在收集、调查沿线高地温分布特征、研究高地温对工程的影响及高地温热害分级标准及相应治理措施的基础上,从地质角度研究其选线原则。研究认为:拟建中尼铁路地热以中高温-超高温带为主;线路必须绕避可能大范围出现严重热害的高地温地区;当线路必须通过规模较大的高地温地区时,应选择地热边缘地带、构造简单、地热强度弱的地段以桥梁、路基工程通过;隧道通过高地温区时,宜减少隧道埋深。     

高地应力缓倾软硬互层岩体中隧道底鼓影响因素模拟分析

当隧道穿越以水平构造应力为主导的高地应力区,特别是隧底下伏缓倾软硬互层岩体时,易发生隧道底鼓变形。选用侧压力系数、岩层倾角、围岩厚度、围岩弹性模量、隧道埋深5种影响因素,通过FLAC 3D建立数值计算模型,研究单一影响因素和多因素耦合对隧道底鼓的影响规律。结果表明:在单一影响因素下,隧道底鼓量随侧压力系数和围岩厚度的增大先增大后减小,随围岩倾角和围岩弹性模量增加而减小,随隧道埋深增加而增大;在多因素耦合作用下,各因素对隧道底鼓的影响显著性排序依次为隧道埋深>侧压力系数>硬质岩弹性模量>岩层倾角>硬质岩岩层厚度。