粉煤灰地层大断面连拱隧道围岩变形规律研究

粉煤灰地层具有自稳能力差、结构松散、吸水性强、不均匀等特点,因此在该地层修建大断面隧道施工难度极大.本文以盐坪坝隧道为依托,利用Rhinoceros建模并将模型导入FLAC3D计算,对大断面连拱隧道穿粉煤灰地层掌子面附近围岩变形规律进行研究.研究结果表明:中导洞-左右侧壁预留核心土法和中导洞-左右侧壁台阶法开挖时,竖向位移普遍大于水平位移,水平最大位移出现在右洞拱脚约9 mm处,竖向最大位移出现在右洞拱肩约24 mm处,左洞先开挖产生的偏压作用导致右洞围岩位移明显增大,其中中导洞-左右侧壁台阶法在施作二次衬砌后围岩变形速率更大,因此选择中导洞-左右侧壁预留核心土法更有利于围岩稳定.     

循环冲击荷载下喷射混凝土的动态力学性能及破坏模式研究

地下空间中频繁的动态荷载扰动会对支护结构的安全造成严重威胁。为探究喷射混凝土在高应变率循环冲击荷载下的动态力学性能变化和破坏模式,本文依托老营盘隧道,采用直径50mm的分离式霍普金森压杆（Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB）对混凝土试件开展循环冲击试验,从应力—应变行为、动态力学性能指标、能量转化规律、破坏模式等方面进行分析。研究结果表明,随着冲击次数增加,喷射混凝土峰值应力逐渐减小、极限应变和平均应变率逐渐增大;喷射混凝土吸收能基本不变,反射能增加、透射能降低;冲击过程中喷射混凝土试件中心细长微裂缝逐渐发育并增多,裂缝从外侧向中心处延伸,最后裂缝贯穿整个混凝土结构,发生突变破坏。     

极高地应力层状围岩隧道偏压演化规律及围岩控制

以大峡谷隧道缓倾层状围岩为工程背景,采用3DEC离散元分析方法并结合现场监测的手段,深入研究高地应力不同岩层倾角下围岩偏压演化规律,揭示偏压与现场支护结构破坏关系,根据锚杆支护参数对偏压控制的影响,提出支护最优参数。研究表明,在高地应力缓倾岩层条件下支护结构的变形及破坏呈现明显的非对称性,随着岩层倾角的增大,初期支护最大主应力峰值位置由拱顶向右拱肩转移,反倾侧弯曲变形大于顺倾侧滑动变形;随着锚杆长度的增加,围岩剪切滑移区、初期支护位移、初期支护最大主应力均逐渐减小,锚杆最优长度约为3.5～4.5 m,锚杆沿层理面垂直方向打设,初期支护结构的偏压现象得到明显改善;现场优化支护后,左右拱肩呈对称变形,位移量基本相同,偏压得到明显改善。     

隧道内障碍物对爆破冲击波传播特性影响研究

隧道掌子面开挖爆破产生的冲击波对施工安全构成极大威胁,为研究隧道内障碍物对掌子面开挖爆破产生的冲击波传播特性影响,依托宁攀高速公路胜利隧道,采用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟爆破冲击波在隧道内障碍物段的传播,并采用现场测试方法对数值模拟结果进行验证。研究表明：正常衰减的冲击波传播至障碍物面上方2 m处超压迅速增长4.1%,通过障碍物后由于绕流作用超压增长2.2%,障碍物上方冲击波总体呈现增强-衰减-再增强-再减小的特性;障碍物中心轴线前5 m处反射冲击波超压开始高于初始冲击波,反射冲击波传播至障碍物面时超压峰值增长至初始冲击波的2.4倍;障碍物对正后方0.5 m范围内超压峰值有一定的降低作用,0.5～2 m范围内冲击波超压有所增长,随后恢复为正常超压衰减。现场测试结果表明,障碍物前2.5 m处形成2个超压峰值,经障碍物表面反射第2个冲击波超压峰值为初始峰值的2.95倍。