基于Midas渗流-应力耦合模型的黄土隧道降雨入渗 稳定性分析

以陕西关中地区某大断面黄土隧道工程为依托,采用Midas软件建立渗流-应力耦合模型,通过参考陕西关中地区近年来的降雨量与降雨强度,在此模型中施加渗流作为边界条件,确定表面入渗的有效影响深度,利用三轴试验得出的不同含水率围岩参数对围岩材料进行调整,以及影响深度范围内的土性参数,对浅埋大断面黄土隧道稳定性受降雨入渗的影响进行分析,分析结果可为类似隧道开挖工程提供参考。     

关于隧道抗减震模型试验围岩相似材料的研究

模型试验是对隧道工程在地震动荷载作用下破坏机理进行研究的重要手段,而围岩相似材料是隧道模型试验的结果是否准确、符合实际的关键之一。隧道抗减震模型试验围岩相似材料研究的主要内容有：相似比的确定、配制适宜的相似材料和模拟结果及其评价等几个问题。试验结果表明,隧道抗减震的重点在洞口段,应根据不同的情况采取相应的抗减震工程措施。     

黄土物理力学性质指标的变异性研究分析

黄土具备岩土材料所具有的物质成分上的非均质性、空间分布和时间演化过程的非连续性、力学性质的各向异性、高度的非线性和复杂性,对其工程性质的定量描述具有很大的不确定性。目前发表的大多数关于黄土方面的研究资料主要是针对湿陷性黄土即新黄土,且埋深都较浅,基本属于非饱和状态,针对的工程也主要是涉及黄土的地基工程。对于深埋黄土、黄土隧道特别是大断面黄土隧道等方面研究资料较少。以郑西铁路客运专线黄土隧道的土工实验资料为基础,着重分析了该地区黄土的物理性质指标、力学性质指标的变异性和特征,用以指导对该地区黄土的物理力学参数的取值,为黄土隧道围岩分级及相关的黄土工程问题作参考。     

Ⅴ级围岩隧道锚杆锚固参数优化模型试验研究

为了研究不同钻孔直径、锚杆直径和注浆配合比对Ⅴ级围岩隧道锚杆锚固质量的影响,设计了简易锚杆拉拔试验台架.依托实际工程按照相似理论配置了围岩相似材料,运用能够大幅减少试验次数并且不会降低试验可行度的正交试验法选取不同试验参数组合进行了室内锚杆拉拔模型试验.结果表明:试验所选取的3个因素对锚固质量的影响程度的排列顺序为:钻孔直径→锚杆直径→浆液配合比;锚杆直径为22mm,注浆体厚度为14mm时,锚杆强度足够、注浆体厚度合理,锚固体传力效果好而且不易破坏或滑移,锚固质量最优;注浆配合比为0.4时注浆体与围岩能够很好地胶结,使得锚杆耐久性为最佳.本次试验所设计的简易锚杆拉拔试验台架可以在实际工程中推广,研究的方法及结果可为类似工程研究提供一定的指导和借鉴意义.     

核心土对软弱围岩隧道掌子面稳定性的影响

针对黄土地区山岭双线隧道软弱围岩稳定性较差的问题,通过三维有限元方法系统地分析了台阶长度及核心土长度、宽度对隧道掌子面的纵向位移、塑性区纵向深度和横向大小的影响.得出一些对黄土地区软弱围岩山岭双线隧道具有实际指导意义的结论.     

单线铁路隧道斜切式隧道门模型试验研究

采用几何相似比为1∶30的模型对单线铁路隧道斜切式隧道门的2种型式———正斜切式和逆斜切式隧道门进行了相似材料模拟试验,试验考虑了仰坡坡度和隧道门与线路中线夹角的影响.试验结果表明,洞口段围岩压力和结构内力与覆盖层厚度、仰坡坡度和隧道门与线路中线夹角有关———洞门正交时,结构底部仰拱处围岩压力和弯矩最大;洞门斜交时,结构拱腰处弯矩最大.     

隧道抗震仰拱形式优化分析

借助大型有限元软件ANSYS对隧道的地震反应进行数值模拟研究,确定计算模型并选取适当的材料参数,利用EL.Centro地震波研究处于特定条件下仰拱形式不同的隧道,分析隧道衬砌的位移、应力变化情况,确定不同围岩条件下适宜的隧道仰拱曲率半径,优化隧道仰拱形式。     

隧道围岩动态变形规律及控制技术研究

基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明：隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.     

龙潭隧道围岩参数与地应力场联合反演

龙潭隧道是沪蓉国道主干线湖北境内一条主要隧道,它的全长近8 900 m,埋深约500 m,为典型的深埋长隧道.隧道经过地区的地质条件复杂、地应力较大.为了合理地计算围岩稳定性,利用实测位移信息,进行了围岩参数和地应力场的反演.基于实测收敛位移,采用进化神经网络法,提出了一种围岩参数和地应力场联合反演的新方法,并利用该方法对龙潭隧道多个典型断面进行了反演研究.为了验证反演结果,采用反演得到的围岩参数和地应力场进行了数值计算,其计算结果和实际情况吻合.计算结果表明,通过反演,能得到反映整个隧道围岩参数和地应力场的基本参数,反演结果能较好地反映实际情况.     

黄土连拱公路隧道围岩变形监测和数值分析

以离军高速公路黄土连拱隧道为工程背景,对地表沉降、地质和支护状况、拱顶下沉和水平收敛进行了现场监测,并采用有限元方法分析了隧道围岩拱顶下沉和水平收敛的变化规律,进而研究了黄土连拱隧道三导洞法施工的围岩变形规律和影响因素．结果表明：黄土隧道Ⅳ类围岩比Ⅴ类围岩变形小,围岩稳定较快;三导洞施工法开挖中、左、右导洞和断面开挖时,围岩应力一直处于重新调整中,变形也在不断变化,且施工中开挖顺序对围岩变形有很大影响,在洞室开挖施工中,要密切注意拱腰及拱顶的变形情况,加强Ⅴ类围岩监测,及时进行临时支护,尽早完成右洞初期支护,以防变形过大而围岩失稳;影响黄土隧道围岩变形的主要因素是黄土的工程特性和地质工程环境．     

大断面黄土隧道基底围岩压力研究

黄土隧道基底区域围岩压力确定直接关系到隧道基底承载力是否满足结构稳定及运营安全的要求。以客专浅埋黄土双线大断面隧道为研究对象,分别采用普氏理论、太沙基理论、谢家烋理论、比尔鲍曼理论、卡柯公式、全土柱法、岩柱法、规范推荐方法、有限元法与实测值进行对比分析,推荐大断面黄土浅埋隧道采用太沙基理论与有限元方法相结合的方法计算确定基底围岩压力。     

黄土隧道不同埋深段围岩收敛分析

为降低黄土V级围岩浅埋隧道围岩出现较大变形和坍塌的风险,保证安全施工,研究了黄土隧道不同埋深段围岩的收敛变形特性。通过高精度数显收敛计获取了五个不同埋深断面隧道开挖后20天的收敛数据,考虑了温度变化对数显收敛计钢尺读数的影响,利用数理统计的方法分析了不同断面隧道收敛率和累积收敛值。结果表明:各量测断面的收敛率先降低后趋于稳定,收敛率存在负值现象,埋深越大,其出现的概率越大;随着隧道埋深增加,最大累积收敛值急剧降低,并逐渐趋于稳定。     

软岩隧道围岩压力模型试验研究

采用相似材料模型试验方法,对软岩隧道在以竖直地应力为主和水平地应力为主两种情况下围岩压力分布规律进行了研究.研究结果表明,隧道围岩应力升高区在隧道周围1倍洞径之内,应力集中系数约为1.2～1.5.因围岩应力重分布而出现塑性区,高应力向深部转移.隧道施作衬砌后,随着洞周围岩应力进一步释放,塑性区继续扩张,应力升高区也进一步向围岩深部发展,洞周的应力集中现象有所减小.隧道边墙中部、拱肩、拱顶是比较关键的部位,应加强支护.     

隧道地震动力模型试验相似准则和参数设计

隧道地震动力模型试验是在实验室中研究隧道结构地震响应和破坏机理的重要方法。其中,模型相似准则和相似参数的确定是正确进行模型试验的关键环节。以相似理论为依据,推导出隧道地震动力模型试验的相似准则,首先确定模型的几何相似比和弹模相似比,即可根据相似准则确定其余各相似参数。     

大跨新黄土公路隧道支护设计与施工技术研究

基于G1816国家高速公路兰州新区至兰州段大跨新黄土隧道的地质特性,结合对同类型隧道设计支护参数取值的调研,采用工程类比法和数值模拟分析法,综合确定适合该项目的黄土隧道支护参数,并针对大跨黄土隧道施工过程中出现的拱顶沉降变形、湿陷性影响、黄土陷穴和地表裂缝等问题提出了相应的处治措施。     

大断面黄土隧道初期支护合理施作时机

支护结构的合理设计是大断面黄土隧道设计的关键环节,结合在建铁路黄土隧道,采用数值模拟,分析大断面黄土隧道在不同初期支护时机情况下,支护结构、围岩受力状态和力学行为的变化情况．以控制围岩变形为核心,对大断面黄土隧道施工中,初支施作时机的选择给出了合理的建议．通过现场监测手段,得到了黄土隧道初期支护受力规律：黄土具有明显的流变特性,支护结构的受力很大一部分来自围岩流变产生的附加荷载;支护结构受力在空间分布上并不均匀对称,这些在设计中都应加以考虑．     

超大跨度公路隧道进洞方案研究

超大跨度公路隧道在进洞阶段工序转换频繁,支护结构受力复杂,确定合理的进洞方案是整个工程的难点.依托连霍高速公路(编号G30)小草湖至乌鲁木齐段改扩建工程中的杏花村1号隧道项目,通过数值模拟手段并利用现场监控量测数据,对Ⅳ级和V级围岩超大跨度公路隧道进洞方案进行分析研究.结果 表明:Ⅳ级围岩采用双侧壁导坑法施工,辅以超前...     

隧道施工围岩力学参数的动态辨识方法研究

受地质水文等影响,隧道围岩力学参数具有较大的模糊性、可变性及不确定性,围岩力学参数的快速、准确选取,对隧道开挖、支护具有重要的指导意义.隧道施工过程中围岩力学参数的动态辨识为施工前采用超前地质预报获取围岩等级指导施工,在开挖过程中通过经验强度准则快速得到岩体力学参数,是对超前地质预报的一个补充与修正,而开挖后采用反分析法及数值计算通过与实际量测数据对比,是对开挖过程中确定的参数的验证.通过围岩力学参数的地质预报-经验准则判断-数值模拟反分析的循环,形成动态辨识体系,做到隧道工程的动态设计与信息化施工.通过湖南龙永高速特长分离式茅坪隧道的实践,验证了围岩力学参数动态辨识方法的可靠性、正确性及便捷性,对地质复杂多变的长隧道设计施工有着 、一定的指导意义.     

软弱黄土隧道支护结构力学特性测试

为研究软弱黄土隧道支护结构的受力特性,优化黄土隧道设计理论,以西宁过境高速公路某黄土隧道为依托,选取杂填土段、深埋段和浅埋段进行了大规模的现场测试,从支护受力的空间分布、时间分布、计算方法以及对比验证等方面,对围岩与初支接触压力、初支与二衬接触压力及二衬和仰拱混凝土的应变进行了系统的研究。分析结果表明:拱顶、拱肩处的压力值较大,是黄土隧道最危险的部位,容易发生坍塌;围岩压力计算值与实测值相差较大,现有方法在计算黄土断面围岩压力时存在较大的误差;深埋段围岩压力稳定时间最短,浅埋段次之,杂填土段时间最长;软弱黄土隧道"新奥法"原理指导下,"强初支,弱二衬"设计理念的采用,使二衬荷载承担比例控制在11%~36%范围内,充分发挥了初支对围岩变形的抑制作用,二衬仍作为安全储备。     

铁路大断面黄土隧道初期支护作用效果

以兰渝铁路胡麻岭隧道为工程背景,通过三维数值模拟结合典型断面现场监测,对铁路大断面黄土隧道初期支护的受力与变形特性进行综合研究,通过数值模拟得到黄土隧道在开挖扰动后初期支护的受力状态,将数值模拟结果和现场监控量测数据进行对比,获得典型断面围岩与锚杆轴力的变化规律,并对初期支护作用效果进行评价,找出施工过程中的薄弱环节,提出相应的优化措施．结果表明,数值计算与现场实测结果基本吻合,黄土地区隧道施工应坚持“及时支护、及早封闭”原则,确保开挖后围岩变形的稳定．