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.     

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.     

南水北调西线泥曲-杜柯河段三维初始地应力场反演

初始地应力场信息的获取是岩土工程设计和施工中所要考虑的重要因素之一，根据工程建设区域地应力实测资料，并结合水压致裂法测试没有竖直向剪力的特点，运用三维有限元回归分析方法，假定岩体自重应力和构造应力为应力场构成要素，利用多元回归分析原理，可获得计算区域的初始地应力场。通过对南水北调西线一期工程泥曲—杜柯河段运用该方法进行分析，结果表明该方法可行，回归值与实测值能较好地吻合，容易理解。     

超大埋深特长公路隧道初始地应力场反演分析

为探明蓝家岩超大埋深特长公路隧道轴线方向的初始地应力场状态,依据工程地质勘察报告,利用有限元计算软件ANSYS建立了工程区三维地质模型;以现场水压致裂法测得的初始地应力资料为研究基础,通过地质力学分析确定影响初始地应力场形成的主要因素,并将其表达为数值计算所需的边界和初始条件;在各影响因素单独作用下,计算得到水压致裂法各测点位置的地应力量值;运用多元回归分析获得了蓝家岩隧道轴线方向上的初始地应力场分布规律。根据蓝家岩隧道轴线处地应力场回归方程,计算得到现场应力解除法各测点位置处的地应力,并与实测结果进行比较,从而验证反演回归计算结果的合理性。结果表明:主应力量值随埋深呈现出近似线性增长的关系,垂直主应力等于或略大于单位面积上覆岩层的自重应力;主应力量值呈现出S_H(最大水平主应力)S_h(最小水平主应力S_V(垂直主应力)的规律,表明蓝家岩隧道初始地应力场以水平构造应力为主导;主应力量值大部分在20 MPa以上,说明蓝家岩隧道为高地应力场隧道;最大水平主应力与最小水平主应力的量值相差较大,根据摩尔-库仑强度理论可知隧道水平面内存在较大剪应力,易导致围岩产生过大变形或破坏;在断层经过区域,受断层挤压剪切作用,地应力变化剧烈,相对断层前后的地层而言有一定的应力松弛。     

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。     

深埋高地应力水工隧洞地应力特征及岩爆脆性破坏深度预测研究

为解决高地应力情况下水工隧洞开挖时产生的岩爆问题,以新疆某高埋深水工隧洞为依托,并结合现场水压致裂法和钻孔套芯解除法测试获得的地应力数据。研究深埋引水隧洞区域地应力场分布规律,通过强度理论判断岩爆发生的可能性;在考虑高地应力与围岩开挖二次应力状态作用前提下,通过岩爆破坏区深度理论公式,结合现场数据计算出岩爆破坏深度。结果表明： 1）隧洞处平均初始地应力应力基本在23 MPa左右,最大水平主应力为28.6 MPa,属于高地应力隧洞; 2）三向主应力间的总体关系为σH（最大水平应力）>σZ（自重应力）>σh（最小水平应力）,属于σHZ（走滑型）初始地应力场,以水平构造应力为主导; 3）隧洞最大主应力与最小主应力之间差值较大,依据摩尔-库仑准则,表明该隧洞开挖的临空面会存在较大的剪应力,易引起隧洞发生岩爆; 4）在隧洞开挖过程中,隧洞将会发生中—强等级的岩爆,发生岩爆脆性破坏最大深度为0.68 m。     

深埋山岭隧道地应力测试与分析研究

高地应力常对深埋山岭隧道建设造成诸多问题。通过对登楼山隧道DZK2钻孔采用水压致裂法进行地应力测试,系统分析DZK2钻孔的地应力测试结果,得出测试深度范围的应力实测值与应力场方向,并通过修正的Sheorey模型预测隧道其他埋深范围的应力分布。研究分析表明,在隧道工程区地壳浅部水平应力占主导地位,即主要受构造水平应力作用,应力大小随着埋深的增大而增大,该应力场与区域构造应力场基本一致。     

木寨岭隧道地应力特征及对隧道变形影响的研究

为解决高地应力引起的隧道施工大变形,采用有限元多元回归分析和神经网络对有限原位地应力测试结果的地应力值进行拓展,分析整座隧道绝大部分地段的侧压力系数均大于1以及隧道轴线方向的地应力最大和构造应力为主的地应力场特征。结合木寨岭隧道炭质板岩情况,通过FLCD数值计算,得出高地应力对隧道采用三台阶法施工变形的水平影响范围为2~3倍洞径,并且隧道中台阶位置是应力释放的主要阶段,也是引起变形的主要阶段,为后续施工提供一定的指导。     

泥巴山深埋特长隧道高地应力场三维数值反演

运用三维回归原理,对泥巴山隧道场区高地应力场进行数值回归,回归和实测结果吻合良好,能较好地反映场区地应力状况.隧道轴线附近的高地应力达30～50 MPa,区内断层较多,软、硬岩石交错,岩爆可能性较大,施工应予特别注意.     

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。     

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。     

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。     

郑万高铁向家湾隧道地应力分布特征研究

探明郑州-万州高铁向家湾隧道隧址区地应力分布特征,基于区域工程地质条件和临近沪蓉高速峡口隧道实测地应力值,综合应用Rhino 6、COMSOL等数值模拟软件对向家湾隧道隧址区地应力进行数值反算。结果表明,①向家湾隧道为高地应力区,局部段有极高地应力;②最大水平主应力与隧道轴线呈小角度相交,利于围岩稳定;③隧道轴向应力呈"中间大,两头小"的分布规律,主要受上覆岩层自重应力所制约,应力最大值集中于D2K583+560-D2K583+710里程段。     

云南勐捧隧道地应力场研究分析

为了解云南勐捧隧道洞身部位的地应力状况,采用水压致裂应力测量方法在2个钻孔中进行原地应力测量和应力方向印模测定,分析测点附近主应力方向和应力场状态。依据隧道工程区周边区域的应力数据,基于Hoek-Brown准则和RocLab 对工程区的岩体强度以及变形模量进行了估算,结合工程附近地应力随深度变化, 运用Sheorey 模型对工程区地应力状态进行预测, 预测结果与该区域周边的应力值整体较一致。     

应力解除法在某山岭隧道地应力测量中的应用及岩爆预测

为了解某山岭隧道的地应力状态及为岩爆预测提供依据,在该隧道沿线选择了2个有代表性的位置,采用空芯包体应力计进行地应力测量。测量结果表明：该区域最大主应力近于水平,最大主应力量值为16.14MPa,方向为S65。E,测量结果与现今区域构造应力场相吻合。最后在实测地应力和岩石力学试验的基础上,对该山岭隧道的岩爆强度进行了预测,并提出了相应的防治措施。     

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。     

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Kaiser效应的地应力测试技术研究

岩体初始应力场的确定是地下结构设计与施工的基础。由于地应力的大小和方向受多种因素的综合影响,理论计算与数值模拟均无法准确分析,而现场测试技术适用性强、准确率高,在工程实践中被广泛应用。文中在分析声发射法原理的基础上,提出采用基于Kaiser效应的声发射法(Acoustic Emission Method)测试岩体初始地应力场,介绍了其测试过程及数据处理方法。     

旧路拓宽地基差异沉降形成机理及控制对策

依托沪宁高速公路(上海段)拓宽工程,选取典型断面,应用分层总和法进行特征点位的地表总沉降和差异沉降计算,并与有限元计算结果进行比较,确认分层总和法适用于旧路拓宽沉降计算。基于分层总和法的基本原理,针对道路拓宽工程的荷载形式,综合分析初始自重应力场、一次附加应力场和二次附加应力场的分布特征,以及应力水平与压缩模量的关系,指出一次附加应力和二次附加应力相向增长的叠加效应是导致旧路边坡区域浅层地基差异沉降显著的主要原因,土层压缩性高是导致深层地基差异沉降的主要原因。结合道路拓宽工程的施工特点,指出旧路路面区域饱和软土层差异沉降控制应通过新路拓宽区域地基处理改变其二次附加应力场分布,降低二次附加应力水平,减小总沉降量以控制差异沉降。