砂土围岩隧道掌子面破坏模式及影响因素研究

通过16组模型试验,研究砂土围岩隧道开挖中掌子面的变形破坏形态,分析掌子面破坏的模式和影响因素,最后总结出未支护段破坏、掌子面破坏、掌子面和未支护段均破坏等三种破坏模式。文中指出围岩物理力学参数是影响掌子面稳定性的首要因素,并与掌子面稳定性成正相关关系。埋深比、进尺与掌子面稳定性成负相关关系,但对砂土掌子面破坏规律还需进一步研究。     

管棚布设范围对软岩隧道围岩稳定性影响研究

为确保管棚布设在软岩隧道中起到良好的支护效果,依托蓝家岩特长公路隧道,采用数值模拟与模型试验相结合的方法研究管棚布设范围对软岩隧道围岩稳定性的影响规律。研究结果表明： 1）在管棚其他参数保持不变的情况下,随着管棚布设范围的增大,拱顶沉降的最终值呈现出近似单调减小的趋势,拱脚收敛的最终值呈现出非线性减小的趋势。2）管棚布设范围由90°增大到180°时,拱顶沉降的最终值由-0.389 m减小至-0.317 m,降低幅度达18.5%;而拱脚收敛的最终值由-0.486 m减小至-0.355 m,降低幅度达26.9%。3）加大管棚布设范围能够有效控制围岩变形,提高管棚的支护效果,且管棚布设范围的改变对拱脚收敛的影响程度大于拱顶沉降。对比分析不同管棚布设范围条件下的数值模拟及模型试验结果,得到的洞周围岩变形随管棚布设范围的规律是一致的,且2种方法得到的各工况下洞周变形的量值较为接近。     

隧道掌子面稳定的判定方法研究

在新意法中,利用掌子面的稳定情况来判断隧道是否需要采取超前加固措施。文中依据摩尔库伦准则,对隧道开挖后掌子面的弹塑性状态进行研究,得出掌子面处于弹性状态的隧道最大埋深,并通过数值模拟,对得到的结果进行了验证。     

全粘结型锚杆加固隧道掌子面强化机理研究

针对目前我国城市隧道和客运隧道建设遭遇软弱围岩时塌方事故频繁发生的状况,对全粘结型锚杆插入掌子面前方待挖核心土体注浆后可以有效地提高加固体的黏聚力C、内摩擦角以及弹性模量E,提高掌子面前方待挖核心土体的整体强度和刚度、抑制地表沉陷,提高掌子面的稳定性的特性进行研究,分析全粘结型锚杆加固掌子面的强化机理,旨在获取全粘结型玻璃纤维锚杆加固掌子面提高待挖核心土体黏聚力C、内摩擦角以及弹性模量E的幅度,避免隧道频繁发生塌方事故。通过在浏阳河隧道的现场试验应用表明:全粘结型锚杆能够有效地提高掌子面前方待挖核心土体的整体强度,保证隧道施工过程掌子面及其周围围岩的稳定性。     

考虑纵坡的隧道掌子面稳定性上限有限元分析

针对存在纵坡条件下的隧道掌子面稳定性和失稳破坏问题,采用高阶塑性变形单元上限有限元法开展多参数影响正交计算分析,获得临界加载系数N_(cr)上限解图表与拟合公式及以耗散能密度表征的破坏模式规律。研究表明:①纵向坡度对掌子面稳定性有不可忽视的影响,上坡(坡度角θ=10°)方向对应N_(cr)值小于平坡条件下4.5%～23.1%,内摩擦角φ越大相对降低量越大;②N_(cr)随φ增加而逐渐增大,φ较大时需考虑剪胀效应对稳定性的影响;③失稳临界状态发生时隧道掌子面由两条主要剪切带、三角形刚性运动楔形区和前方塑性区组成,上坡条件下(θ=10°)剪切带和塑性区旋转,剪切带与塑性区路径、范围减小,从而掌子面稳定性变差。     

浅埋砂卵石土层隧道掌子面主动稳定性上限分析

依托成都地铁17号线明光站—九江北站盾构法施工区间,通过极限分析上限法及PLAXIS有限元分析方法探究影响浅埋盾构隧道掌子面的影响因素,分析内摩擦角、隧道埋深、隧道断面直径及土体容重对掌子面主动稳定性的影响。研究表明:掌子面支护力随隧道埋深C、隧道断面直径D及土体容重γ的增大而增大,而随内摩擦角φ的增大而非线性减小,且内摩擦角对支护力的影响最为显著。     

节理倾角对软岩隧道掌子面变形及失稳模式的影响

依托玉磨铁路西双版纳隧道工程,运用有限元软件ABAQUS,研究不同节理倾角下掌子面变形和失稳模式。结果表明:掌子面最大挤出变形以90°为中心呈“M”型分布,倾角为60°或120°时掌子面挤出变形最大;最不利节理角度影响下,隧道开挖对掌子面前方岩体的最大影响范围约为1倍洞径;隧道穿越节理岩体且不加以控制或控制不当时,随节理倾角变化,掌子面失稳模式有圆弧型、三角型和倒三角型;随节理面倾角增大,掌子面变形从弹性变形向塑性变形发展,当倾角为30°时,掌子面岩体由弹性变形转变为塑性变形。     

管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析

为了研究管棚预支护对隧道开挖面稳定性的影响,从塑性极限分析机动学方法出发,利用土的强度折减系数概念,建立了管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,由此确定开挖面稳定系数及其相应的潜在破坏模式.结合实际工程,采用该方法计算得到的开挖面极限支护压力与有限元强度折减法的计算结果吻合较好,验证了本文方法的合理性.进而研究了隧道埋深、隧道洞径及围岩条件对开挖面稳定性的影响,分析了上述因素与开挖面极限支护压力及稳定系数的关系.对有无管棚预支护隧道开挖面稳定性分析表明:在软弱地层、大跨洞径等条件下,管棚预支护能有效提高开挖面稳定性.     

隧道掌子面超前锚杆平面布设方案比选研究

为解决隧道掌子面超前锚杆平面布设方案的选择问题,基于国内外工程实例,将掌子面超前锚杆平面布设方案的构成要素总结为形状以及线形,并在此基础上归纳出以矩形和圆形为基础形状的4种不同平面布设方案。以渭武高速公路木寨岭隧道为工程依托,通过数值模拟研究在不同锚杆布设密度、锚杆布设长度、围岩等级以及隧道埋深条件下,掌子面超前锚杆采用不同平面布设方案支护效果间的差异。研究结果表明：隧道掌子面超前锚杆采用不同的平面布设方案会对其支护作用效果产生一定影响,通常采用圆形的平面布设方案产生的支护作用效果可较矩形平面布设方案提高2%～6%。     

郑万高铁大断面岩质隧道掌子面稳定性评价及控制措施

为建立施工阶段大断面隧道掌子面稳定性评价方法,结合郑万高铁大型机械化特点,对郑万高铁湖北段隧道掌子面地质信息进行统计分析,将掌子面稳定性分为A整体稳定、B局部掉块、C上半断面不稳定和D全断面不稳定4个级别,并建立以岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态3个指标的掌子面稳定性定性分级方法,得出围岩级别与掌子面稳定性的对应关系。研究结果表明： 1）岩石坚硬程度、岩体完整程度和地下水状态是围岩分级指标中使用率最高的3个指标; 2）Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩的掌子面稳定性为A级。     

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。     

龙溪隧道初期支护变形机理及处治对策研究

根据龙溪隧道初期病害的特征，对产生病害的机理进行了分析，并提出了相应的处理措施。     

公路隧道环境对车用柴油机排放影响的研究

在车用增压柴油发动机上模拟了公路隧道内外进气环境下的碳烟、NOx和CO排放。结果表明:与隧道外环境相比,在隧道内环境下柴油机的NOx排放量降低,碳烟排放增加,CO排放没有显著变化。     

缓冲结构对铁路隧道车站气动效应影响研究

参考海南东环线美兰机场隧道及地下车站的部分设计参数,针对铁路隧道中部为车站的情况,通过试验对列车通过隧道时的压力波动过程进行了模拟,分析模型试验中压力和压力梯度曲线的规律,对不同的开口型缓冲结构削减隧道车站内的压力峰值和压力梯度峰值的效果进行了研究,最后确定采用相对最优方案。     

秦家沟隧道稳定性监测与评价

针对秦家沟隧道的特殊地质条件、施工中和完工后出现的各种病害现象,对加固整治前后隧道的稳定性进行监测、分析和评价,以确保隧道的运营安全。     

挤密桩对湿陷性黄土隧道稳定性影响的分析

针对郑西客运专线盘东隧道湿陷性黄土隧底挤密桩加固处理的工程措施,利用有限元软件PLAXIS对该隧道进行了无挤密桩无地下水、有挤密桩无地下水、无挤密桩有地下水及有挤密桩有地下水四种工况的二维数值模拟计算。通过对比分析,研究了在高速列车荷载作用下湿陷性黄土隧道结构的沉降和受力特性及挤密桩加固措施对黄土隧道稳定性的影响。     

火车岭隧道围岩稳定性的模糊概率分析

通过火车岭隧道围岩变形的现场监测．对监测数据用切比雪夫多项式进行回归分析和模糊概率计算,给出隧道围岩稳定的概率,以指导隧道的施工。     

前进渠对西攀高速公路边坡稳定影响的研究

运用GEO—SLOPE软件进行数值模拟,探讨前进渠对西攀高速公路沿线边坡工程稳定性影响的规律,为新线选线设计提供依据。     

红砂岩隧道开挖稳定性的三维数值分析

以湖南西部某红砂岩浅埋隧道为例,建立了三维有限差分数值模型并模拟了隧道不同开挖步过程中掌子面附近围岩应力和地表沉降的变形规律,最后利用数值计算结果与实测数据进行了对比分析。结果表明:隧道开挖对掌子面前方影响范围约为2D,在掌子面后方1D范围内围岩应力发生明显变化,随掌子面向前推进逐步趋于稳定;地表沉降量主要发生在上台阶开挖时,当仰拱施作完成形成稳定的闭合环结构后,沉降变形很快趋于稳定。主应力最大值位于拱腰,其次是拱脚,而塑性区主要出现在拱肩和拱脚。实测数据与计算结果基本吻合。     

突发事态下汽车驾驶员面部温度的研究

应用试验研究型驾驶模拟器,观察并测试了在处理突发事态时驾驶员面部皮肤温度、心率及血压的变化,研究了其反应的表现方式、反应时间和反应过程,分析了受试者的个人差和个体差,提出了采用以人的目视为标准的视觉温度变化判定方法。