缓倾层状岩体隧道开挖变形特征与机理分析

基于水平层状围岩结构特征,分析了层状围岩中隧道开挖的变形规律及破坏机理。缓倾岩层隧道开挖破坏范围主要集中在拱顶范围内,当岩层厚度发生变化时,边墙部位增幅较小,但顶板塑性区范围增加较大,塑性区深度约为边墙部位2～3倍。不同工况条件下,拱顶沉降均远大于水平收敛变形,且由于岩层之间粘结力较小,顶板岩层出现明显的离层现象。基于变形特征和破坏机理分析,提出了控制缓倾层状岩体隧道大变形及塌方的控制技术措施,可为类似条件下隧道设计与施工参考。     

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.     

层状岩体边坡动力稳定性模型试验研究

在相似理论的基础上,通过室内振动试验,揭示了层状岩体边坡在受到动力扰动下的变形与破坏特征。试验结果表明,在动力作用下,层状岩体边坡将出现与其它岩体边坡不同的变形与破坏形式:①坡体的整体松动现象;②沿应力集中带的拉裂破坏;③反倾岩层的倾倒弯曲和崩塌滑坡;④顺层岩体的挤压隆起现象;⑤岩块沿坡面的流动现象;⑥坡顶沉降变形。     

水平层状岩体隧道零开挖进洞施工技术

采纳公路基础设施建设与环境保护全面协调发展的全新模式,减少隧道洞口段施工对自然生态的不利影响,保护和合理利用生态环境,具有重要的工程意义.结合吉怀14标羊和岩隧道具体工程地质条件,采用零开挖进洞法成功对原设计方案进行了优化,通过适当延长暗洞长度,减少仰坡刷坡土方量,采取合理的施工方法和辅助措施,实现了稳定仰坡、保护生态环境的目的,可为类似工程提供借鉴.     

水平层状岩体隧道零开挖进洞施工技术

采纳公路基础设施建设与环境保护全面协调发展的全新模式,减少隧道洞口段施工对自然生态的不利影响,保护和合理利用生态环境,具有重要的工程意义。结合吉怀14标羊和岩隧道具体工程地质条件,采用零开挖进洞法成功对原设计方案进行了优化,通过适当延长暗洞长度,减少仰坡刷坡土方量,采取合理的施工方法和辅助措施,实现了稳定仰坡、保护生态环境的目的,可为类似工程提供借鉴。     

岩层倾角对层状岩体隧道稳定性影响分析

在山岭隧道的修建过程中通常会穿越倾斜层状岩体,因为具有倾斜产状的层状岩体在倾斜面切向与法向的力学特性差异很大,可见倾斜层状岩体具有显著的各向异性.为了研究层状岩体开挖过程中隧道的力学特性,对这类岩体中隧道开挖后倾角对层状岩体隧道稳定性影响进行了分析.采用FLAC3d有限差分软件对隧道施工过程进行了数值模拟,分析了岩层倾角对偏压作用的影响程度与规律.     

上伏溶洞下深埋隧道塌落破坏的上限分析

为了预测上伏溶洞下深埋岩溶隧道塌落范围及上伏溶洞与隧道的临界高度,构建上伏溶洞下深埋岩溶隧道的横、纵断面上的塌落机制,结合非线性Hoek-Brow n强度准则和极限分析上限法,并考虑孔隙水压力的作用下对上伏溶洞下深埋隧道的塌落范围进行研究,将孔隙水压力当作外力进行做功且根据虚功率方程和变分法原理推导出上伏溶洞下深埋隧道...     

层状岩体隧道变形特征及非对称支护研究

层状岩体隧道开挖后,围岩的变形破坏具有明显的非对称特征.文中以郑万(郑州—万州)高速铁路罗家山隧道为工程背景,对比分析台阶法和全断面法开挖时,有无支护条件下隧道拱顶沉降、仰拱隆起及水平收敛的变化规律;提出3种锚杆非对称支护方案并对其支护效果进行分析,得出最优方案.结果表明,不同工况下围岩的变形特征具有一致性,拱顶与仰拱...     

含2条软弱夹层的隧道围岩开挖过程破坏模式研究

软弱夹层是山岭隧道常遇的不良地质现象,目前关于多条软弱夹层对隧道围岩稳定性的研究尚不多见,为加强该方向的研究,采用模型试验和数值模拟研究含2条软弱夹层隧道围岩开挖过程中的破坏模式。基于实际工程背景,设计模型试验,从裂隙损伤演变、应力场及应变场变化规律3个方面得到相吻合的破坏模式：首先拱顶受剪应力影响,沿软弱夹层发生滑移,进入塑性区;然后左、右拱肩受张拉应力影响,发生了塑性变形,出现张拉裂隙;接着右拱脚受剪、拉应力影响,进入塑性区;最后左拱脚受拉、剪应力影响,进入塑性区。采用FLAC^3D软件对试验进行模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,并分析含单条软弱夹层和含2条软弱夹层隧道围岩破坏模式的差异性。结果表明：数值模拟结果与试验结果吻合良好;2条软弱夹层的存在会抑制软弱夹层下方隧道的水平收敛;隧道顶拱之上塑性破坏区域与水平面的倾角更小,表现出更危险的破坏趋势;顶拱区域、左拱脚与左中墙连通面应作为不利区域重点考虑;含2条软弱夹层的隧道围岩破坏模式有不同于单软弱夹层的规律,基于单条软弱夹层的支护方案进行设计、施工不能满足围岩稳定要求。     

深埋特长公路隧道围岩变形分析

深埋特长隧道地形、地质条件复杂、隧道埋深大,设计制约因素多,常伴有断裂带、破碎带、岩爆、突泥、涌水等地质灾害,给设计和施工带来了很大的盲目性。文章以深埋特长隧道财神梁隧道为研究对象,对隧道掌子面所揭露围岩岩体、结构特征进行调查、记录以及分析掌子面围岩等级,分析监控量测所得实际围岩变形案例,对不同级别不同地质条件下的围岩稳定性进行分析比较,总结分析深埋特长隧道围岩稳定性的特点及其影响因素,为设计和施工安全提供参考。     

考虑结构面特性的层状岩体各向异性模型

层状岩体中存在着定向结构面,导致其力学特性具有明显的各向异性.将层状岩体视为由基岩和定向结构面构成的一种宏观复合材料,以Drucker-Prager准则为基础,通过分别考虑结构面和基岩的力学性质,建立了层状岩体各向异性力学模型.该模型克服了常规层状岩体力学模型不能反映地层结构面特性及不能独立考虑基岩累进破坏特征的问题.在此基础上,提出了该模型的求解方法,基于ABAQUS二次开发,编制了计算程序,通过与经典理论进行对比,验证了该模型的有效性和实用性.将该模型应用于层状岩体地下工程的计算分析,所得结果可以较好反映层状岩体各向异性特性,且与工程实践基本相符.     

深埋特长隧道水压致裂法地应力测量与分析

对于深埋特长隧道,岩体的地应力状态直接关系到工程的稳定性。准确地测量地应力,对于预测岩爆等工程地质灾害有着重大意义。基于水压致裂法和室内岩体力学试验,研究了隧道围岩地应力状态,最后基于隧道地应力对岩爆发生的部位和等级进行了预测,为隧道的开挖与支护方案设计提供依据。     

浅埋大断面公路隧道渐进破坏规律与安全控制

围绕浅埋大断面公路隧道渐近破坏过程与机制,以大永高速公路甸头隧道下穿大西二级公路工程为背景,开展了室内相似模型试验与现场监测分析。针对不同围岩级别条件（Ⅳ₃,Ⅴ₁和Ⅴ₂）,分析了隧道毛洞开挖过程中围岩应力和位移变化规律,提出了基于变形差率的隧道施工安全控制指标,隧道施工现场监测验证了该指标的科学性,保障了隧道施工安全。研究结果表明：①隧道的破坏首先发生在拱顶位置,随着隧道的不同分部的开挖,破坏区向拱肩和地表扩展;围岩级别为Ⅳ₃时,隧道开挖后围岩形成一定厚度的塌落拱,塌落拱高度约为0.67M（M为隧道最大跨度）;围岩级别为Ⅴ₁和Ⅴ₂时,隧道开挖将引起围岩坍塌,形成塌方等较严重事故。②隧道开挖过程中,在开挖卸荷作用下,隧道产生不同程度的收敛与沉降,Ⅳ₃比Ⅴ₁,Ⅴ₁比Ⅴ₂,Ⅳ₃比Ⅴ₂最大地表变形分别减少了63.0%、20.0%和70.4%;隧道开挖应力变化方面,Ⅴ₁比Ⅳ₃,Ⅴ₂比Ⅴ₁,Ⅴ₂比Ⅳ₃最大应力变化量分别减少了43.5%、23.0%和56.5%,且Ⅳ₃,Ⅴ₁和Ⅴ₂围岩级别下隧道开挖过程应力和变形影响范围逐个增大。③采用模型试验手段,通过计算典型测点沉降差与测点距离的比值——变形差率,分别探讨Ⅴ₂,Ⅴ₁和Ⅳ₃围岩级别的浅埋隧道施工安全控制标准。隧道施工现场监测结果表明,对于Ⅴ₁级围岩浅埋隧道,当隧道地表横向和纵向变形差率均小于10 mm·m^-1,可防止公路地表裂缝的产生。研究成果对于浅埋大断面公路隧道施工与安全控制具有重要意义。     

隧道稳定性分析与设计方法讲座之一：隧道围岩压力理论进展与破坏机制研究

本文作为一个讲座对以往研究成果做一个综述,回顾了围岩压力理论的发展过程与隧道破坏机制研究的进展,通过模型试验与弹塑性有限元强度折减法,得出浅埋拱形隧道的破坏在拱顶,深埋隧道的破坏在侧壁的破坏机制,并可求出隧道围岩破裂面位置与形态。分析了矩形隧洞与拱形隧道破坏机制随埋深增加而变,矩形隧道可划分为浅埋顶部破坏阶段、深埋压力拱破坏阶段和深埋两侧破坏阶段3个阶段,而拱形隧道不存在压力拱破坏阶段。     

围岩模糊信息分级模型在软岩隧道中的应用

针对软弱围岩隧道的施工,如何准确的进行围岩分级,对隧道的设计和安全施工意义重大。从国内外的应用来看,各种方法因为具有各自的适用性,很难保证结果的客观性与准确性。通过引入模糊数学方法,结合十漫高速公路软岩隧道的围岩特点,应用RMR分级系统的评分标准对岩石样品进行评分,进而建立围岩模糊信息分级模型,对围岩评分结果进行进一步的分析运算,从而使结果更具客观性。通过龚家垭隧道围岩样品实例验证,该法所得的结果与实际情况相差不大,具有较高的可信度。     

深埋隧道围岩与支护结构相互作用的非线性动力学特性研究

为了充分了解围岩与支护结构动力系统的变化特征,根据现场实测数据分析深埋隧道的围岩稳定性,对提取的时间序列进行相空间重构,计算了关联维数,定性分析了系统的混沌动力学特性.进一步应用反演理论,建立了深埋隧道围岩系统的非线性动力学模型,通过模型逼近,获得待定参数和正演模型的各变量,定量的分析了系统的混沌动力学特性,结果表明,各变量计算与实测的分布曲线非常接近.利用该模型可较好地预测在高地应力条件下围岩与支护结构系统各特征变量的变化规律.     

至界岭隧道层状围岩的施工体会

该文介绍了至界岭隧道穿越层状围岩段,采用锚喷支护、辅以超前锚杆进行临时支护的方法。按照弱爆破、短进尺、早支护、勤量测的原则施工,获得成功,可供类似施工参考。     

构造应力场中层状围岩隧道动力响应数值分析

层状岩层的横观各向同性使得振动波在岩层中沿着不同方向传播时,质点的振动特性有着一定的差异。以我国西南地区某高海拔山区单向公路隧道的全断面爆破掘进为研究背景,利用FLAC 3D软件对构造应力场中均质围岩及倾角不同的层状围岩在隧道爆破开挖过程中的变形、振动速度进行研究。研究结果表明,隧道开挖爆破后,洞周岩体变形不对称式分布,左、右拱腰部位变形最大,均质围岩洞周各部位变形在5种模型中相对较小;爆源距相同时,层状围岩左、右测点的x向振动速度均大于上、下测点的z向振动速度;断层破碎带、层理结构面对于振动波的传播既有消振又有聚振的作用,与断层破碎带和层理结构面的产状、空间关系及振动波相对结构面入射角度有关。