适用于模拟复杂地质条件的微型TBM试验系统研制及应用

为研究TBM掘进隧道复杂地质的演化过程及破坏特征,研制了适用于复杂地质条件的微型TBM模型试验系统,主要由微型掘进装置、多功能岩箱、微型掘进机工位平移装置、四联液压系统以及微型掘进机掘进控制系统组成。该系统可实现推进速度0~50 mm/min可调、刀盘转速0~10 r/min可调、刀盘最大转矩可达1 000 N·m、刀盘最大安全掘进距离可达1 100 mm; 可以进行半断面可视化掘进和全断面高地应力模拟掘进,并提前了解TBM掘进复杂地质时隧道应力的变化规律,为现场高地应力大埋深复杂地质下TBM掘进提供可靠的参考资料。     

一种泥质软岩隧道纳米硅溶胶－铝酸盐水泥复合浆材设计及性能优化分析

针对泥质软岩隧道注浆加固需求以及常用单一浆材性能存在的弊端，将纳米硅溶胶和铝酸盐水泥作为主剂，按照硅溶胶∶水∶铝酸盐水泥为100 mL∶100 mL∶120 g的基本配比组成复合注浆材料进行研究。初期研究发现，简单将纳米硅溶胶与铝酸盐水泥复合会导致结石率低且结石体存在裂缝等问题。针对结石率问题，选取硅酸钠和硅酸盐水泥，研究各自掺量对结石率、3 d抗压强度和凝胶时间的影响规律，在满足结石率达到100%的前提下，以3 d抗压强度为主、凝胶时间为辅，综合得出硅酸钠为提高结石率的优选外加剂，推荐掺量为铝酸盐水泥的1%。然后，将硅酸钠掺量1%作为常规配比用于后续试验。针对开裂问题，选取硅灰、氧化镁、氧化钙和可再分散乳胶粉，研究各自掺量对裂缝、3 d抗压强度和凝胶时间的影响规律。在满足裂缝得到完全治理的前提下，以3 d抗压强度和凝胶时间为参考依据，得出氧化镁为防治开裂的优选外加剂，推荐掺量为铝酸盐水泥的0.6%。最后，基于界面过渡区理论，评估优化浆材对滇中引水香炉山隧洞泥岩的加固效果。结果表明，岩-浆界面过渡区宽度平均仅88.6 μm，显微硬度下降幅度较小，岩-浆结合处微结构较紧固。     

循环荷载下微波照射玄武岩的损伤变形与能量特征

为研究微波处理对循环加卸载条件下岩石的损伤变形及能量特征的影响，分别对未进行微波处理和微波处理后的玄武岩试样进行单轴压缩试验和循环加卸载试验(循环4次，应力上限分别为相应单轴压缩峰值强度的4个等分点)，分析微波作用对循环荷载下玄武岩应力-应变曲线、强度、变形、损伤和能量特性的影响。结果表明： 1) 微波照射后试样的强度、峰值变形与微波照射时间呈负相关关系； 2) 由于微波的作用，加载的损伤随着循环次数增加呈现先减小、后增大的趋势，其中最后一次循环对试样造成的损伤最大，且微波照射时间越长，每次循环的应力上限越低，其损伤变量越小； 3) 微波照射后，每个循环过程中耗散的能量和外力功均随照射时间的增加呈递减趋势，试样破坏需要的能量随微波照射时间的增加而减小，微波照射降低了试样破坏的能量门槛。