基于可视化分析的玄武岩纤维#br# 喷射混凝土微观结构研究

玄武岩纤维(BF)掺入引起的孔隙结构变化是影响玄武岩纤维喷射混凝土(BF/SC)力学性能提高的关键因素。纤维与基体密度相近,CT扫描图像区分度较小,传统方法无法直接识别纤维原位分布。可采用分水岭算法和骨架提取算法相结合突破这一瓶颈。文章采用喷射混凝土制作方式,研究了不同BF掺量对BF/SC力学性能的影响;借助CT扫描技术对 BF/SC 微观结构进行可视化分析,测定了BF不同掺量下的孔隙大小组分结构、纤维分布;分析纤维掺量与孔隙结构的响应关系,揭示纤维增强微细观机理。结果表明：玄武岩掺量比为3kg/m3时,喷射混凝土的抗压和抗折性能最好;此时孔隙率为4.36%,大孔隙占比最少;内部结构的纤维分散的比较均匀,且纤维分布方向有利于控制裂缝的产生。当BF掺量大于该值时,其抗压和抗折性能大大降低,引起了总孔隙率提高,出现纤维严重结团现象,导致BF/SC内部大孔隙的增加,这是导致混凝土力学性能恶化的主要原因。     

城市超浅埋小净距隧道爆破振动响应特性研究

为分析浅埋小净距隧道爆破引起地表及临近先行隧道振动的影响,开展爆破振动现场监测实验,得到了各典型爆破段引起地表及已开挖隧道迎爆侧的振动传播规律。结果表明：地表及邻近隧道对应爆破掌子面前后25m范围内,前方质点速度大于后方,但后方各点的振速衰减比前方快;地表各测点振动速度垂直方向分量最大,切线方向与径向方向相近,已开挖隧道迎爆侧边墙各测点径向方向分量最大,为垂向和轴向的1.5～4.0倍;掏槽和扩槽爆破时受岩石夹制作用大,引起地表和已开挖隧道振动速度相对较大,辅助和周边装药段爆破振动较小;并依据国家《爆破安全规程》,对隧道易破坏位置进行了分析。研究成果可为同类隧道爆破开挖与振动控制提供参考。     

铁路运营隧道衬砌背后接触状态及其分析

 铁路隧道衬砌背后接触状态可分为衬砌背后接触密实、衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞3种情况,其中,衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞统称为衬砌背后接触不良,是常见的隧道质量缺陷。研究表明：衬砌背后接触不良是诱发隧道病害的重要原因,直接影响到隧道结构的安全性。通过对100余座铁路运营隧道衬砌无损检测及统计分析,取得以下结论：(1) 同等条件下,单层衬砌比复合式衬砌更易出现衬砌背后接触不良状况,且单层衬砌背后接触不良程度高于复合式衬砌;(2) 衬砌背后接触不良段所占比例及严重程度与围岩级别有密切关系,在隧道围岩稳定性较差的区段更为严重;(3) 衬砌背后接触不良状况随断面位置而变化,以拱顶处最大,拱脚减小;(4) 衬砌背后空洞的存在受到隧道设计理念、工程质量控制和运营养护水平等因素的影响,而衬砌背后及时的回填注浆则是控制的关键。取得的隧道衬砌背后接触状态及其分布规律可为结构缺陷的病害演化及致灾机制的研究提供参考与借鉴。     

软弱破碎深埋隧道围岩渐进性破坏试验研究

 利用相似模型试验对深埋隧道围岩渐进性破坏特征进行研究。相似模型针对大断面、软弱破碎、深埋铁路隧道围岩。模型材料选择重晶石、石英砂、凡士林按一定比例配制而成。采用自主研发的平面应变模型试验台、气囊加载装置和千斤顶加载装置作为加载系统。利用白光散斑方法监测系统监测加载过程中隧道围岩表面应变场演化规律,利用压力盒监测加载过程中围岩压力的变化。试验结果分析表明：(1) 隧道拱腰处在逐渐加载过程中形成剪切的V型楔形体,拱顶没有破坏但产生较大拉伸变形。拱腰处的剪切破坏范围逐渐扩大到拱顶,最终在拱顶上方形成剪切的拱形裂纹。(2) 拱腰近洞壁一定范围内径向压力先增加后减小说明该处存在松动区,围岩深处存在切向压力升高区对应压力拱拱体;拱顶上方近洞壁存在径向压力减小区域对应松动区,围岩深处最大主应力方向发生偏转,该处对应压力拱位置;深埋隧道围岩受力分区特征为松动区–压力拱拱体–原岩应力区。     

软岩隧道围岩变形力学特征及其控制技术研究

随着铁路、公路隧道的不断发展,穿越高地应力的隧道也不断出现,研究探讨高地应力条件下软岩隧道的变形力学特征及其控制技术有重要的现实意义。以乌鞘岭隧道深层地段围岩产生大变形的特点,结合乌鞘岭隧道岭脊地段千枚岩地层的设计施工,在现场选择一试验段,对初支内力、初支和围岩接触压力和边墙收敛进行现场试验,通过实验数据分析总结了高地应力条件下软岩隧道围岩的变形力学特征,并提出其相应的控制技术,为以后类似工程的设计施工,提供参考。     

隧道施工下穿建筑物注浆抬升机制及预测研究

 在分析建筑物沉降恢复特点的基础上研究注浆抬升机制,提出地层充填密实、止浆围护形成、抬升力形成及建筑物结构抬升的四阶段作用模式,并相应总结建筑物稳定抬升的施工技术要点。采用数值模拟方法对厦门市成功大道工程隧道穿越104#,105#试验楼注浆抬升进行预测分析,得到建筑物单次抬升量为2.1～3.7 mm,且不同抬升力和围护刚度对抬升效果具有显著影响,适当增大抬升力和围护刚度对抬升有利,但其作用有限。工程现场试验结果表明,注浆抬升是反复对地层劈裂–充填–再劈裂的过程,当注浆压力达到0.7～1.0 MPa时楼房即开始出现明显抬升,且单次最大抬升量为2.2～3.1 mm,这与数值分析预测结果基本吻合。所得结论有助于科学认识城市隧道及地下工程安全性控制的内涵,并可为类似工程提供一定的参考和借鉴。