隧道衬砌统砂石混凝土试验与研究

统砂石混凝土(也称细石混凝土),是由水、水泥及小石子组成的混凝土。目前隧道工程中混凝土使用量越来越多,但优质的天然砂资源日渐枯竭,推广应用统砂石混凝土是必要的。文章采用正交试验的方法研究了砂率、减水剂掺量及水泥用量对统砂石混凝土和易性、28d抗压强度的影响,并同普通混凝土做比较。结果表明,用统砂石配制的混凝土和易性好、28d抗压强度可达35MPa,优于普通天然砂混凝土,为统砂石混凝土应用于隧道工程中提供了依据。     

橡胶颗粒混凝土在深部软岩巷道中的数值模拟研究

为研究橡胶颗粒混凝土在高地应力软岩巷道底板支护的可行性,运用ABAQUS数值模拟软件,对橡胶颗粒混凝土在高地应力软岩巷道中的支护效果及其弹性模量和单轴抗压强度对卸压效果的影响进行模拟计算,并分析了橡胶颗粒混凝土的卸压机理。结果表明:在高地应力环境下,将橡胶颗粒混凝土应用于巷道底板与普通混凝土层之间效果较好;橡胶颗粒混凝土弹性模量在3～4 GPa,单轴抗压强度在3～5 MPa时得到最佳卸压效果;橡胶颗粒混凝土通过与底板围岩协同变形,释放围岩中的应力,从而减小支护结构所承受的荷载。     

高地应力双隧道施工围岩应力变化规律数值模拟研究

以云县至凤庆高速公路隧道开挖工程为研究对象,采用数值分析和相似模拟相结合的手段,对其处于不同埋深岩层围岩变化规律展开研究。为保证隧道开挖施工安全,分别对隧道拱顶围岩压力、拱腰围岩压力以及上方围岩压力进行监测。基于监测数据分析围岩应力变化规律,明确了隧道开挖对其拱顶上部岩层影响程度和拱腰不同位置岩层应力在应力释放阶段所表现形式。研究表明,拱腰围岩竖向应力在左右隧道开挖整个施工阶段,应力变化曲线主要可分为3种类型,逐渐增大最终趋于稳定型、先增加后快速下降再缓慢增加型和先增加后快速下降至0型;根据拱顶及拱顶上方岩层竖向应力曲线,可将隧道拱顶上方岩层分为3种状态,拱顶上方0~50 m应力释放“高影响区”,拱顶上方50~150 m岩层属于应力释放“次影响区”,拱顶上方150 m以上岩层属于应力释放“缓影响区”。     

深埋隧道围岩稳定影响因素的敏感性分析

选取隧道洞径、埋藏深度、岩层倾角、板砂岩的厚度比和侧压系数等5个典型因素,通过正交试验法进行设计,利用3DEC数值模拟分析,得到了各个因素对隧道围岩稳定的影响规律。侧压系数是影响最显著因素,岩层倾角是影响最小因素。随着洞径的增加,衬砌最大位移和最大应力也相应增加;当洞径大于9 m时,洞径对衬砌位移的影响作用开始加剧。当埋深在500~700 m时,埋深对衬砌位移与应力的影响最显著。随板砂岩比例的增加,衬砌位移和应力总体呈减小趋势。侧压系数为1.0时,衬砌最大位移和最大应力最小;侧压系数大于1.5时,最大位移和最大应力随侧压系数增加而急剧增加。     

高地应力隧道爆破卸压残余应力方程验证研究

高地应力岩爆具有突发性、弹射性和延续性等显著特点,对隧道施工危害极大。根据前人研究初步得出的爆破卸压残余应力方程,结合川藏线某隧道发生岩爆的实际案例,采用理论方法和数值模拟FLAC~(3D)法对隧道爆破卸压后残余应力变化规律进行分析总结,并对卸压残余应力方程的合理性和可行性进行验证。将二者结果进行对比发现,硬岩及较硬岩隧道爆破卸压残余应力方程具有较好的可行性,能较好地评价爆破卸压的应用效果。     

金华山软岩隧道纤维混凝土初期支护试验研究

混凝土中掺入聚丙烯纤维可以提高混凝土的延性,有利于混凝土支护结构和围岩共同作用。将湿喷工艺和纤维混凝土应用于隧道支护结构可以提高支护结构的施工质量和围岩的自承载能力,介绍了金华山隧道纤维混凝土支护结构的设计,材料的选用。为了评价湿喷纤维混凝土支护结构支护效果,采用现场试验量测的方法量测了对比段和试验段围岩压力、混凝土支护层压力,并进行了数据分析。分析结果表明,采用纤维混凝土支护结构试验段围岩压力分布均匀,围岩压力数值较小,混凝土支护层压力数值较小;对比段围岩压力数值要略大于试验段围岩压力,对比段混凝土支护层压力数值大于试验段混凝土支护层压力数值;纤维混凝土试验段支护效果良好。     

三层衬砌在高应力软岩隧道支护中的应用研究

以罗家隧道高应力软岩为例, 对隧道衬砌支护进行了探讨。采用三层衬砌设计, 一方面允许围岩产生一定变形, 增大变形释放掉的围岩压力; 另一方面提供较大的支护力, 防止围岩产生大变形, 保证隧道衬砌结构的安全。数值计算及现场监控数据表明, 三层衬砌设计合理, 对类似工程有一定借鉴意义。     

新型混凝土配比设计及其在锚喷巷道中的应用

根据锚喷结构原理和纤维增强机理,研究地下新型锚喷混凝土配合比,通过正交试验,对影响新型喷射混凝土的因子和不同纤维掺量进行试验分析,得到了优化后的新型喷射混凝土配合比。应用有限元软件和工业试验对所得配比下的新型混凝土喷层进行了数值模拟计算和现场应用,表明:与普通混凝土相比,新型混凝土具有更好的抗变形能力,让压效果明显。新型喷射混凝土为锚喷巷道支护技术的发展开辟了新的途径。     

锚固系统应力传递影响因素正交优化试验研究

为研究锚固系统应力传递规律的影响因素,基于正交试验研究方法,采用数值模拟软件FLAC对不同钻孔直径、锚杆直径、锚杆材质和间排距条件下的锚固剂和钻孔围岩界面的剪力进行了数值模拟计算,并对试验结果进行了极差分析。结果表明:锚固系统应力传递的影响因素排序由大到小依次为锚固长度、锚杆间距、钻孔直径、锚杆直径和锚杆材质。为提高锚固效果,锚杆直径与钻孔直径要合理匹配,锚固长度和锚杆间距也要合理匹配。经过现场实践,验证了锚杆支护设计方案的可行性。     

隧道衬砌统砂石混凝土的试验研究

利用破碎机将石灰石石块破碎,得到最大粒径不大于15 mm、级配合理的统砂石,配制出隧道衬砌混凝土,在砂率38%时,混凝土28d抗压强度可达36.8 MPa,其抗渗性要高于普通混凝土。探讨了统砂石用于隧道衬砌混凝土中的可行性。     

软岩巷道支护参数的正交试验设计

从地质工程观出发，在对研究区进行详细的工程地质学、岩石力学研究的基础上，在功能强大的FLAC 3D软件的支持下，首先对各种支护系统进行过程优化设计，然后利用正交试验法进行参数组合选择，据此提出了不同工程地质条件下软岩巷道的支护设计方案。     

模筑混凝土技术在隧道二次衬砌施工中的应用

结合瑁头岭隧道二次衬砌混凝土的施工．介绍全模筑法浇筑隧道二次衬砌混凝土的施工方法及质量控制。     

新型混凝土喷层在软岩巷道中的适用性研究

聚丙烯纤维混凝土柔性喷层是软岩巷道支护中的一种新型混凝土喷层。通过对聚丙烯纤维混凝土的抗压、抗拉、抗剪和弯曲性能试验研究及数值模拟计算,分析了这种新型混凝土喷层在软岩巷道中的适用性。顾桥煤矿软岩巷道工业性试验表明：聚丙烯纤维喷射混凝土施工工艺简单;回弹率低;喷层成形较好,可增加一次喷射厚度,减少复喷量,有利于提高施工效率。这种新型混凝土喷层具有较高的耐久性,较好的抗渗性、防水效果及抗裂性,并且经济上是划算的,完全可满足软岩巷道支护要求,具有推广应用价值。     

超前小导管注浆对软岩隧道稳定性的影响

针对某圆形隧道工程,用FLAC3D有限差分软件对隧道施工中是否施做超前小导管注浆预加固围岩进行了数值模拟计算,得到2种情况下的软弱围岩位移场和塑性区分布情况。研究结果表明,施做超前小导管注浆预加固围岩对控制隧道围岩变形有较好的效果,在此隧道使用超前小导管注浆是安全的,为软弱围岩隧道工程安全施工提供了依据。     

软岩巷道桁架锚索支护参数优化

为了合理确定软岩巷道桁架锚索支护参数设计,通过理论分析,FLAC3D数值模拟和SPSS差分析正交试验等方法,结合木孔煤矿实际地质环境,对软岩巷道的预应力桁架锚索支护参数进行优化分析,使桁架锚索组合支护能力充分发挥,避免支护材料浪费和支护成本偏高,现场观测结果显示:两帮水平位移最大值为260 mm,顶板最大下沉量为163 mm,巷道围岩的收敛率在有效控制范围内,预应力桁架锚索支护对提高巷道围岩的整体稳定性有良好效果.     

高地应力软岩巷道锚网索拱协同耦合支护技术研究

针对高地应力软岩巷道变形量大、持续时间长、难于支护的问题,以锚网索拱协同耦合支护思路为指导,通过现场钻孔观测、支护参数计算、数值模拟分析,对巷道关键部位锚索二次耦合支护技术进行了研究,提出了合理的支护体系方案.研究结果表明,锚网索拱耦合支护方式可以有效调整深部围岩强度,减小巷道变形量.在试验巷道顶板中线25°左右范围内...     

高地应力软岩水仓底臌治理

许厂煤矿-400m水平水仓围岩整体性较差,由于断层、褶曲发育,使得围岩中存在高地应力,以及长期受水的浸泡,导致底臌严重,围岩破坏失稳。在对地应力和水仓破坏情况分析的基础上,指出底板围岩强度低、高地应力以及支护不合理是底臌的主要原因,并据此提出采用带缓冲层的反底拱结构治理底臌;在反底拱结构浇筑中,通过理论分析和实际操作,确定了混凝土的坍落度、水灰比、水泥品种和用量、粗细骨料和砂率的选择、外加剂及掺量等的合理参数。     

四洞并行公路隧道群开挖稳定性影响因素研究

基于正交试验设计方法和数值模拟计算手段,以初支拱顶沉降、边墙收敛变形以及中岩柱的水平位移等稳定性指标为依据,对开挖顺序、净距、埋深、围岩级别和隧道群掌子面错距等因素对于四洞并行山岭隧道群开挖稳定性的影响进行了研究。结果表明:隧道净距控制在1.0B(B为隧道开挖跨度)时,隧道群初支结构的拱顶沉降和收敛位移最小,中岩柱的水平位移也相对较小,对四洞并行隧道是较为合理的净距;相邻开挖隧道的掌子面错距越大于0.75B,对隧道群开挖的稳定性越有利。     

高地应力软岩隧道的大变形组合预测及稳定性评价

为进行隧道大变形组合预测及稳定性评价的综合研究,该文先采用粒子群算法和遗传算法优化各模型的结构参数,得到参数优化后的单项预测模型,再利用非线性方法实现各单项预测结果的组合,构建出隧道大变形组合预测模型;其次,利用尖点突变理论分别对隧道大变形的现有监测数据和预测数据进行评价,以实现隧道大变形稳定性的现状评价和预测.实例分析结果表明:通过粒子群算法和遗传算法的参数优化,不仅能提高预测精度,还能提高预测结果的稳定性,且各断面组合预测结果的相对误差均小于2％,得出该组合预测模型具有较高的预测精度,在隧道大变形预测中具普遍适用性;同时,各断面的稳定性现状均处于稳定状态,可进行后期大变形的处理及施工.该文为隧道大变形处理提供了理论支撑和指导,具较好的实用性和有效性.     

公路隧道混凝土裂缝的防治

隧道混凝土由于砼自身质量、施工方案、施工管理等方面的原因,容易产生裂缝,在施工中应通过选用合适外加剂、科学的施工方案、严格的施工方案、严格的施工管理等方法以减少裂缝的产生.