红层软岩地区高速铁路深路堑基底变形规律研究

挖方高边坡基底随时间持续上拱变形如果超出铁路路基设计规范的限值,会严重影响列车的舒适性和安全性。为研究西南地区泥岩夹砂岩挖方高边坡基底持续上拱变形机理,使用FLAC3D软件对挖方高边坡进行弹塑性和黏弹塑性数值计算,并尝试从软岩流变的角度分析挖方高边坡施工完后基底持续上拱变形的规律。研究结果表明:在不考虑流变的弹塑性分析中,挖方高边坡具有明显的边坡开挖效应(卸荷效应),竖向应力随着边坡开挖深度的增加而减小,导致竖向变形逐渐增大,应力变化越大竖向变形也越大;在流变分析中,由于开始阶段的岩体应力调整,基底下一定深度出现竖向压缩变形,随着应力稳定,发生持续上拱非线性变形,并在5年后达到稳定;在流变计算中,由于基底下剪应力与水平应力均有所大幅度增加,基底下各深度的竖向变形小于弹塑性计算的变形,采用泥岩流变计算模型能较好的模拟并解释依托工程案例中挖方路基持续上拱变形现象。     

石质铁路隧道初期支护优化研究

以蒙华铁路九岭山隧道为工程背景,运用强度折减法计算围岩强度储备并将其作为围岩稳定性的参考指标。依据现场监测,得到初期支护的受力特征。基于围岩强度储备指标与初期支护的受力特征,对初期支护进行优化设计,并应用于现场。研究结果表明:在围岩具有足够强度储备的前提下,初期支护主要承受形变压力;系统锚杆未发挥作用,喷射混凝土抗压性能未被充分利用,格栅钢架钢筋难以发挥其抗拉和抗弯性能;可将现有初期支护"喷射混凝土+格栅钢架+系统锚杆"的结构形式优化为"喷射混凝土+格栅钢架"。对原有设计和优化方案进行数值模拟,对比其锚杆轴力与喷射混凝土应力分布,同时应用现场试验验证该优化方案的安全性与可行性。该优化方案已在蒙华铁路应用推广。     

福州某软土地区深基坑开挖对周围建筑物影响的三维有限元分析

运用ABAQUS软件和二次开发的非线性弹性邓肯-张模型按照三维实体单元、壳单元、梁单元考虑接触相互作用的耦合有限元法,建立福州一典型软土基坑工程整体三维有限元分析模型,采用室内K0固结试样的邓肯-张参数,按总应力分析法对基坑开挖施工过程进行了数值模拟,研究结果表明:基坑的空间效应明显,较之规范建议"m"法,与现场实测值吻合良好。在此基础上,将基坑开挖施工可能影响到的周边建(构)筑物体现于模型中,则可较好地揭示基坑开挖可能对其造成的影响,为保护周边建(构)筑物的支护方案设计提供理论依据。     

软岩隧道破坏机理及大变形趋势判断研究

隧道软弱围岩特有的工程力学性质以及所处的地质环境是造成大变形灾害的主要因素,严重影响工程进度。从武当群片岩的地质构造环境、物理特性、水理特性等方面分析该类软岩劣化及破坏机理。分析结果显示:软岩的变形破坏是地层岩性、结构偏压、地下水、构造应力等因素随时间交互作用的结果,具有明显的时间效应。在此基础上,选取典型断面的围岩变形监测数据,利用R/S分析法判断各时间序列的变形趋势。Hurst指数计算结果显示典型断面各变形时间序列均呈显著增长趋势,且长期记忆较好,表明大变形现象仍有继续发展趋势,须及时对大变形段采取有效措施。     

鱼卡(红柳)至一里坪铁路地质选线研究

研究目的:鱼一线地处柴达木盆地西北边缘地带,自然环境恶劣,地质条件复杂,线路穿越了世界上最大的雅丹地貌(俗称"魔鬼城"),风沙、盐渍土遍布,湖盆低洼地带存在软土、盐岩。在该地区进行地质选线对于降低后期勘察设计难度、减少投资、降低后期维护费用等方面起决定性作用。本文针对线路穿越风沙、软土、盐渍土、盐岩四类工程地质问题时,采取何种地质选线的技术原则进行了研究。研究结论:(1)在本次地质选线过程中,综合采用了遥感解译、地质调绘、钻探、试验等勘探方法,查清了沿线的工程地质条件;(2)对线位比选起决定性因素的工程地质条件主要有风沙、软土、盐渍土、盐岩,选线应遵循"绕避为主"的原则;(3)通过对北线方案(CK)、中线方案(C9K)、南线方案(C10K)三条线位进行比较,得出中线方案优于北线方案、南线方案,宜做为本线的推荐方案;(4)本研究能够为类似地区的工程项目选线研究提供一定的借鉴。     

考虑流变特性的隧道围岩变形效应分析

为了探讨考虑流变效应情况下隧道围岩和衬砌的变形情况,从而进一步确定隧道的合理衬砌时机。首先,分析围岩的流变特性对隧道变形和衬砌抗力的影响,通过理论推导得到了同时考虑黏弹塑性的隧道围岩变形计算公式,该公式包含时间参数,可确定达到不同衬砌位移及围岩位移所需要的时间。然后,以南龙铁路隧道工程为背景,针对隧道拱顶下沉、周边收敛、围岩压力和初衬内力,开展隧道二衬合理支护时机的监测分析,得到围岩变形计算公式中的待定系数,并确定隧道衬砌的合理支护时机。将得到的结果与现场监测的结果进行对比,发现二者得到的二衬支护时机基本相同,从而验证计算结果的正确性。     

软弱围岩大断面隧道环形开挖预留核心土法相关参数研究

结合湖北省境内某隧道项目,采用三维建模模拟环形开挖预留核心土法在不同核心土长度、台阶长度、进尺深度、衬砌施作时间下围岩变形情况,找出环形开挖预留核心土法各因素对围岩稳定性的影响,获得经济合理的开挖参数。总结了施工关键点,为广大工程技术人员提供参考。     

富水角砾岩岩溶隧道综合加固效应及基底稳定性分析

以沪昆铁路麻拉寨隧道为工程背景,采用FLAC3D软件建立隧道三维数值模型,对采用大管棚加小导管综合超前支护、中台阶拱脚纵梁加固及中台阶添加临时仰拱等加固措施进行数值模拟分析。结果表明:中台阶拱脚纵梁的加固能明显增强初期支护拱脚的稳定性;综合加固措施对控制隧道围岩变形效果较好,对改善初期支护受力状态,特别是改善拉应力非常明显。在此基础上,模拟分析不同激振频率下隧道基底有、无桩筏基础情况下列车动荷载对隧道基底工后沉降和振动的动力响应规律。结果表明:激振频率对各测点沉降和振动速度的影响均较小,且高频激振对结构产生的危害要小于低频激振;采用桩筏基础加固隧道基底,对减小隧道基底沉降和振动速度的作用均非常明显,其最大沉降和最大振动速度比无桩筏基础时减小40.7%和74.4%,从而满足了相关要求,为隧道后期运营安全提供了保障。     

融化圈深度对多年冻土隧道稳定性影响分析

青藏铁路多年冻土隧道处于高海拔、高寒及冻土的特殊环境中,冻土的热稳定性是多年冻土隧道围岩稳定的保障。通过对多年冻土隧道毛洞的融化深度及冻土围岩融化圈深度对隧道稳定性的影响分析,提出了冻土隧道施工中保证围岩稳定及施工安全的主要措施。     

水平层状红砂岩隧道掘进爆破振动效应研究

当前,国内外学者对近间距隧道爆破振动的相互影响问题进行研究,但是对于层状岩体中近间距隧道爆破开挖的动态响应问题的研究成果不多,缺乏针对性和系统性。依托吉怀高速公路大林隧道工程项目,研究水平层状红砂岩隧道掘进爆破过程中的震动效应、传播规律以及爆破地震效应对隧道超欠挖的影响,优化光爆参数,取得了很好的光爆效果。