岩溶隧道承压隐伏溶洞突水模型试验与数值分析

为研究不同充填水压条件下隐伏溶洞对隧道围岩稳定性的影响,进而揭示溶洞突水致灾机理,利用自主研发的大型三维流固耦合模型试验系统,针对强充填滞后型溶洞突水孕灾模式开展了试验研究,揭示了承压溶洞突水过程位移、应力及渗压的变化规律,综合模型试验与数值计算各自的优势,开展了不同充填水压下(0.4~1.1 MPa)隧道开挖过程流固耦合数值模拟,对模型试验结果进行补充验证。研究结果表明:溶洞影响范围主要集中于一倍洞径范围内,受溶洞影响普通围岩的应力水平及应力释放量均高于隔水岩体,孔隙水压力消散速度较大,位移变化相对平稳;在隧道开挖阶段,随着溶洞充填水压增大,隔水岩体应力释放率越低,渗透压力整体升高,上升梯度逐渐减小,当溶洞水压高于0.8 MPa时,位移出现明显异常;模型试验水压加载阶段真实再现了隔水岩体破裂突涌水过程,研究结果对于岩溶隧道施工过程突水灾害防控具有指导意义。     

地震波超前探测岩层破碎带的识别方法及其工程应用

结合TSP203超前地质预报系统在湖北宜巴高速郑家垭隧道的探测情况,阐述了应用TSP方法探测岩层破碎带的判断准则,探测结果与隧道现场的开挖情况基本一致,对隧道施工进行了及时有效的指导,为类似工程提供了参考和借鉴。     

多维系统仿真模型的置信度估计

仿真系统可信性是系统仿真的关键,文中研究的是多维系统仿真模型验证的置信度估计方法,讨论了动态一致性检验问题,提出了多维系统置信度估计的新公式,随机模拟结果表明,这一新定义是有效的.     

隧道围岩喷护速凝增强效应试验研究及工程应用

 在隧道工程施工中,喷射混凝土作为一种必要的初期支护手段,对隧道围岩稳定性控制起着重要的作用,而速凝剂的品质及掺量又直接影响着喷射混凝土的强度与施工环境。基于铝酸盐速凝剂促凝机制,研制出一种高性能低掺量液态速凝剂。该液态速凝剂苛性比小于1.2,pH值为9～11,含固量为65%,溶液稳定不析出。通过XRD和SEM图谱分析及相关性能试验,该液态速凝剂能有效提高水泥水化程度,短时间内形成大量硅酸钙凝胶,相互搭接形成晶体结构,减少凝结时间;其适宜掺量为水泥质量的1.5%～3%,喷射混凝土后期强度损失在10%以内。在现场应用中,研制出一种高精度小流量液态速凝剂定量添加装置,确保精确控制液态速凝剂掺量;并完善相应的配套喷射工艺,有效提高喷射混凝土强度,降低施工中粉尘和回弹,具有良好的推广和应用价值。     

复合胶凝材料钢管混凝土拱肋水化过程截面温度场试验及数值模拟分析

针对复合胶凝材料钢管混凝土拱肋水化过程,对混凝土水化热作用下的钢管拱肋截面温度场进行了连续试验观测,以热传导理论结合有限元方法建立了钢管混凝土水化热分析模型,并进行了数值模拟分析。研究考虑了初始条件下水泥水化热的计算模型,并讨论了钢管厚度、管径等参数对钢管混凝土拱肋成型过程截面温度特性的影响。结果表明,对于复合胶凝材料钢管混凝土水化热的计算模型采用双曲线函数式较为合理;钢管拱壁厚对其截面温度场的影响较小,最大差值在2～3℃,而管径的大小对其影响较大,最大差值达20℃。     

基于黏着摩擦理论的结构面抗剪强度选取方法

运用黏着摩擦理论,分析结构面直剪过程中实际剪切面积的变化规律及其对剪切应力的影响,认为实际接触面积的最大点对应于结构面的剪切破坏状态,由此通过对试验过程的分析给出了剪切破坏的简易判别式,在此基础上提出抗剪强度选取的新方法。运用此方法对沪蓉西高速公路24标段岩体结构面的抗剪强度进行了选取,其选取结果与峰值强度折减后的结果比较接近,且该方法比峰值强度的折减系数选取更合理可靠。     

地下工程突水机理及其研究最新进展

随着地下工程建设的大、长、深发展趋势,大型突水地质灾害逐渐成为制约地下空间建设发展的瓶颈问题,是岩石力学与工程研究领域急需解决的关键科学技术难题。在系统收集整理国内外相关资料的基础上,从突水的灾变条件与演化特征、突水通道的形成机制、渗流灾变规律与突变机理以及突水预测与监测理论等方面系统总结了当前突水机理的研究方法及其存在的问题,提出了“施工人为扰动和岩溶水及水压力扰动诱发破裂是相对完整岩体破断突水的本质所在,地质缺陷体本身渗流力学的多元动态信息则是地质缺陷式突水灾变演化过程描述的关键所在”这一学术思路。通过现场突水实例分析与数值模拟结果,认为突水机理的研究需从两方面着手,即突水通道形成的微观作用机制与含导水构造系统失稳突水的宏观力学判据,考虑地质因素和工程因素的双重影响,并结合突水前兆多元信息实时在线采集与分析的监测方法,对有效探测含导水构造的物探方法进行补充,为突水预报预测奠定理论基础。     

膨胀土隧道变形破坏的数值模拟

依据隧道地质条件及膨胀土的物理力学参数指标,采用离散元分析计算软件UDEC(Universal District Element Code),建立了数值计算模型,对围岩的变形过程进行了数值模拟,根据数值模拟结果,提出了相应的施工建议和围岩失稳破坏的治理措施。