浅埋双侧偏压小净距隧道围岩压力计算与监测分析

为了研究浅埋双侧偏压小净距隧道围岩压力的大小及分布规律,针对该类型隧道的特点,建立了浅埋双侧偏压小净距围岩压力荷载计算的力学模型,并结合公路隧道设计规范中有关成果,推导出能够考虑隧道左、右洞先后施工过程的隧道围岩压力计算理论.依托忻保高速钻钱门隧道工程对双侧偏压小净距隧道围岩与初期支护间接触压力进行现场监测,获得了该类型隧道围岩压力随时间和后行洞开挖影响的变化规律.由理论计算与现场监测结果对比分析可知,隧道各关键点围岩压力监测值均小于理论值,且其分布规律与理论成果相接近,表明计算模型合理.为该类型隧道设计与衬砌荷载的计算奠定了理论基础.     

季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及工程应用

为了保障季冻区破碎围岩隧道的运营安全及使用年限,依托榆树川隧道冻害处治工程,采用理论分析、现场监测及数值模拟,对季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及隧道衬砌安全监测管理标准进行研究.基于冻融岩石圈冻胀模型和含水风化层冻胀模型,提出了季冻区破碎围岩马蹄形隧道冻胀力计算方法,并以衬砌最小安全系数素混凝土2.0、2.4、2.8和钢筋混凝土1.7、2.04、2.38为界限建立季冻区既有隧道衬砌安全监测管理标准.现场温度监测与数值模拟对比结果表明,根据现场围岩冻结深度进行的管理分级结果与根据数值模拟衬砌结构最小安全系数进行的管理分级结果一致.所提出的季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算方法及既有隧道衬砌安全监测管理标准可应用于实际工程中,该研究成果可为季冻区破碎围岩隧道冻胀力计算、运营安全及冻害预防提供参考.     

深埋垂直板裂结构岩体中洞室失稳破坏机制

采用RFPA数值模拟软件对深埋垂直板裂结构岩体中洞室围岩失稳破坏过程进行了模拟,研究了在不同侧压力系数条件下板裂围岩的失稳破坏特点,并与完整岩体中相同条件下的洞室的失稳破坏情况进行了对比.研究结果表明,侧压力系数对深埋垂直板裂结构洞室围岩的破坏形式具有重要影响,边墙岩柱的溃屈失稳破坏发生在侧压力系数小于1的情况;当侧压力系数大于1时,破坏集中发生在拱顶和隧道底部,边墙岩柱不发生溃屈破坏.指出梁板理论应用于板裂结构岩体洞室稳定性评价的局限性.在深埋情况下,洞室围岩的破坏以应力控制为主,结构面的影响居于次要地位.     

公路隧道二次衬砌裂损病害机理研究

公路隧道二次衬砌裂损病害对隧道结构的稳定性有着很大影响,为研究公路隧道二次衬砌裂损病害发生的机理,首先划分了衬砌裂损病害的3种类型,并对每种裂损类型展开了力学行为分析.以断裂力学作为切入点,研究了在围岩荷载及结构自身作用下衬砌产生的裂缝的发展规律,通过获取应力强度因子K、J积分、以及裂纹面的最大张开位移δ求得裂纹尖端应力和应变值,在此基础上,通过最大周向应力理论分析了Ⅰ型+Ⅱ型复合裂纹发生的临界条件.根据最大周向应力σθ所对应的应力强度因子值来对比临界强度因子值KIC,判断二次衬砌裂纹是否会发生扩展以及分析衬砌裂损病害发生的可能.获得了一系列有益的结论,能够对公路隧道二次衬砌裂损病害机理的理论研究和工程应用提供一定的参考和借鉴.     

碎裂介质围岩变形及稳定分析

引入碎裂岩体组合的结构模式及其变形本构规律，建立了碎裂介质圆形峒室围岩稳定和变形性质的分析理论，同时，提出以面体形变比认识围岩岩体结构特征的新观念。模型实例分析表明：碎裂岩体结构控制着围岩变形及稳起性，而且结构面的作用远远超过岩体组成成分岩块的作用。     

隧道工程可靠性基本要素统计分析与建议

通过收集与整理203篇隧道工程科研论文和工程案例,对隧道围岩力学参数、荷载参数和支护构件参数的变异系数和概率分布类型以及功能函数设计表达式进行统计分析,结合各行业隧道设计规范的发展现状,从计算变量与功能函数层面指出了当前隧道工程可靠性分析中存在的不足之处,并提出了具体的对策建议.结果表明:支护构件参数的变异性整体小于围岩力学参数和围岩荷载参数、稳定性条件差的围岩变异性大于稳定性条件好的围岩、支护构件几何参数变异性高于材料参数变异性;整理出4种隧道结构可靠性分析功能函数设计表达式,荷载-结构模式下的功能函数主要为结构强度准则,地层结构模式条件下的功能函数则兼有强度准则与变形准则;得出隧道力学参数变异系数的参考值区间及建议概率分布类型,可指导因地勘工作无法进行或者不够全面的条件下隧道工程可靠性分析中的参数取值.     

考虑蠕变影响的隧道围岩抗力系数计算方法

基于Winkler局部变形理论,将高速铁路隧道围岩划分为能够考虑蠕变效应的3个有限环模型。在应力应变全过程曲线的基础上,采用伯格斯(Burgers)蠕变力学模型模拟黏弹性区的蠕变变形,推导考虑围岩蠕变效应的围岩抗力系数公式。为研究红砂岩隧道衬砌设计的围岩抗力特性,以沪昆(上海—昆明)高速铁路特大断面隧道即店塘边隧道红砂岩段为工程依托,分别计算该段围岩有无考虑蠕变效应的抗力系数。研究结果表明:考虑红砂岩的蠕变效应后,围岩抗力系数有所降低;当红砂岩段围岩软弱破碎、出现塑性流动变形时,围岩抗力系数并不为0 MPa/m,围岩仍具有分担荷载的能力。这可对隧道衬砌设计提供参考。     

关山隧道高地应力破碎围岩地段变形及支护试验研究

本文以天平铁路关山隧道高地应力破碎围岩地段的掉块引起坍塌及初期支护大变形问题为研究对象,选取试验段,对工程地质和围岩监控量测数据进行分析,揭示了小断面隧道围岩破碎崩塌、初期支护变形破坏发生的主要因素,即小断面隧道施工工法、围岩破碎稳定性、围岩节理和微裂隙发育、节理密集带发育、支护结构刚度,提出了采用"多台阶、短进尺、少装药、快封闭、强支护"的工程实施措施,从而有效控制破碎围岩变形量,确保小断面隧道在高地应力破碎围岩地段支护质量和安全。     

碎裂结构围岩塌方控制因素分析

碎裂结构围岩在隧道施工中经常发生塌方及掌子面涌出、坍塌事故。通过对现场隧道围岩塌方特征进行分析,提出了碎裂结构隧道塌方的控制因素是围岩的结构强度,指出改善围岩的物理力学特性,增加围岩的自承能力及其整体性是控制碎裂结构隧道塌方的主要因素。     

双连拱公路隧道围岩压力计算方法

连拱隧道按荷载结构模式计算分析时,围岩压力的计算仍采用现行《公路隧道设计规范》中的方法,这种计算方法存在一定的问题。探讨了连拱隧道的深浅埋界限,对常用的围岩压力理论进行了比较,找出连拱隧道采用现有围岩压力理论进行计算存在的问题,提出了建议的连拱隧道围岩压力计算方法,并对建议的计算方法进行了效果分析。结果表明,建议的计算方法对连拱隧道及大跨度隧道的设计计算是合理和偏于安全的。     

水库泄洪洞岩体力学参数研究

通过室内岩石力学性质试验，现场原位岩体抗剪、变形试验和波速测试等研究，分析了水库泄洪洞洞室岩体的力学特性和变形特性．结合洞区岩体结构、构造特征及其风化程度，提出洞室区岩体力学性质基本参数，为洞室稳定性分析和工程设计施工提供了可靠依据．经施工开挖验证，所采用的工程岩体参数客观合理．     

考虑岩石破裂后变形特性的巷道围岩特征曲线

给出了岩石破坏后侧向应变与纵向应变之比与围压之间的定量相关关系，并利用霍克－布朗（Ｈｏｃｋ－Ｂｒｏｗｎ）的节理岩体经验强度准则，推导出了考虑岩石破坏后变形特性的巷道围岩特征曲线方程，并给出了一个工程算例。结果表明，理论结果与实测结果比较吻合。     

高速公路隧道施工过程的新奥法监控

结合中梁山隧道西段现场的实测数据，分析了该段围岩变形的条件和规律，并对各类围岩的各测线进行了量测数据回归分析，导出了各类围岩的稳定性判据，给出也最佳初期支护及二次衬砌时间。     

缙云公路隧道围岩位移分析

以缙云公路隧道为例,通过对缙云公路隧道现场实测的围岩位移资料分析,综合考虑公路隧道所处地质环境及施工工艺水平等因素,讨论了公路隧道施工中围岩位移和区域性地质构造、围岩类别、应力水平之间的关系,分析了水平收 拱顶沉降及不同方向的测线位移与围岩稳定基准之间的关系,提出了位移敏感率的概念,以便合理规范地评判公路隧道围岩位移的稳定性,得出了沿隧道纵向的围岩位移分布与其区域性质构造和水平应力相适应的结论,其结果对于复杂地质环境中公路隧道的设计、施工和研究工作具有借鉴意义。     

近间距隧道爆破地震效应的试验研究

为了解决层状岩体中采用钻爆法修建近距离双线隧道的爆破影响问题,基于现场试验,总结了爆破衰减规律.试验结果表明,新建隧道爆破时,振动速度随着与爆源距离的增大成非线性减小;振动速度具有很强的方向效应,迎爆面径向振动速度均大于切向振动,径向振动速度对既有隧道和新建隧道围岩的损伤起主导作用;采用上下台阶开挖时,上台阶爆破冲击波对既有隧道的影响比下台阶显著.根据萨道夫斯基回归公式给出了距爆源不同距离的单段最大装药量.将爆破对新建隧道本身围岩的损伤破坏和对相邻隧道的影响结合起来综合考虑,对层状岩体中隧道爆破参数进行了优化.     

小浪底水利枢纽导流洞围岩收敛规律及位移反分析

本文对黄河小浪底水利枢纽地下导流洞围岩变形观测资料进行反分析计算,为设计提供了合理的围岩物理力学参数,并讨论了围岩变形规律和围岩的综合分类     

高地应力与强渗透水压下软弱围岩支护

为了解决锦屏Ⅱ级水电站引水隧洞工程中高地应力和高渗透水压力条件下破碎带洞段软弱围岩合理支护的关键技术问题,应用弹塑性基于流固耦合原理的三维快速拉格朗日有限差分法,分析比较了不同支护方案下隧洞围岩塑性区分布范围与变形特征.研究结果表明,在高地应力和高渗透水压力条件下,根据将围岩视为承载结构以充分发挥围岩承载能力的设计理念,围岩支护采用可使围岩与支护结构充分地联合承载的喷锚支护、固结灌浆和混凝土衬砌的联合支护型式,这是解决高地应力与强渗透水压力联合用下软弱围岩稳定性问题的有效途径.     

气垫船兴波破冰问题的数值计算

将求解船舶兴波问题的Rankine源数值计算方法推广应用到水面边界条件为碎冰面、纯冰面和半冰面-半水面等气垫船破冰中不同类型的兴波问题.对不同类型兴波问题采用统一形式的基本方程,通过面元法与有限差分法相结合的方法对方程进行数值离散.重点对气垫船在全冰面、半冰面-半水面上运动时的兴波进行了数值计算,兴波阻力和波形等计算结果与相关文献符合较好.     

岩溶陷落柱岩体结构分析

基于大量野外调查和巷揭情况，提出了陷落柱塌落前的岩体致塌破坏物理模型和两种致塌破坏结构，揭示了节理面在岩体致塌中的重要作用；从岩体结构角度阐述了由陷落作用形成的围岩构造；初步划分陷落柱的充填类型有：泥石浆型充填、顶冒武堆积、开放水体堆积；并讨论了陷落柱的堵水和活化突水问题。     

巷道围岩注浆加固体性能实验

介绍注浆加固前后破裂岩块的力学性能试验,结果表明注浆可以提高破裂岩块的残余强度,同时改善其侧向变形和径向变形的协调性能,从而在较大变形范围内保持稳定的承载能力,并有利于形成承载结构。试验结果进一步揭示了巷道围岩注浆加固机理。