公路隧道塌方诱因及处治技术研究

众所周知,隧道属于线状隐蔽和穿越性的工程项目,在具体的施工过程中会穿过崇山峻岭,经过诸多岩类,其结构具有较大的不稳定性特点,而围岩又是隧道在开挖过程中极易遭到破坏的对象,这也是对其进行支护的主要原因。唯有如此,才能有效避免公路隧道塌方事故的出现。由此可见,探讨公路隧道塌方诱因及处治技术具有极其重要的现实意义。     

公路隧道自然通风热动力学稳定性分析

在公路隧道自然通风原理分析的基础上,建立通风系统的理论模型,表明热力学不可逆过程和动力学可逆过程共同决定了自然通风系统的发展,而其发展方向是由熵平衡方程所决定的。在理论模型的基础上,借助Lyapounov稳定性理论建立系统热力学和动力学稳定性判据。而二者的组合判据综合考虑了热力因素和动力因素的影响。进一步分析该组合判据发现,气体参数和非气体参数扰动影响关联,并且宏观参数扰动与具体宏观过程的相互作用是决定公路隧道自然通风系统稳定性的根本原因。     

节理岩体隧道塌方机理离散元研究

为了研究节理岩体隧道塌方机理,依据节理统计与现场节理调查结果划分单元建立计算模型,采用离散单元法对隧道塌方运动全过程进行模拟,对塌方过程中块体行心处的位移、运动速度、加速度、应力的变化规律进行分析,总结出节理岩体隧道塌方的过程与特征．结果表明,节理岩体隧道塌方具有一定的规律性,隧道塌方的全过程可划分为5个阶段：裂隙启动扩展阶段、裂隙变速扩展阶段、裂隙加速扩展阶段、塌落阶段、塌落完成阶段．     

仰拱在隧道塌方险情处置中的作用效果分析

针对仰拱支护在隧道塌方险情处置中的应用问题,结合松建高速公路杜布隧道工程实际,首先详细分析了杜布隧道洞口浅埋段施工期间塌方险情的形成机理,通过对施工监控量测结果的分析,阐明了抢险期间仰拱快速施做起到的有效作用;基于有限差分理论,从隧道实际地质模型入手,通过对有、无仰拱支护情况下,隧道周边围岩的位移场及初期支护结构的受力状况进行对比分析,进一步阐明了仰拱支护在预防塌方发生中的有效作用,为今后指导类似工程的设计与施工提供了借鉴与参考.     

岳家沟隧道塌方机制与数值模拟

过对岳家沟隧道RK74+010处塌方前超前地质预报结果与塌方后揭示的实际围岩情况相比较得出:塌方前的掌子面的地质超前预报结果存在一定的局限性,而与实际塌方后揭示的围岩状况存在偏差,并未发现隐藏在隧道上方的软弱破碎围岩,从而导致施工中人们对该处围岩施加了较低的支护强度,致使在掌子面向前推进的过程中,隧道发生塌方.通过3DEC离散元数值模拟,从塌方处围岩受力及位移特征上分析了岳家沟隧道的塌方机制。     

平定高速公路静宁隧道塌方处理方法探讨

本文介绍静宁隧道的塌方情况及对塌方的处理方法。工程实践证明该方法是成功的,可供类似工程施工参考。     

某高铁隧道进口高陡仰坡危岩体稳定性分析

某高铁隧道进口高陡边坡体上的差异风化花岗岩危岩体,对铁路建设及后期的运营安全存在严重威胁.但由于坡体乔、灌木等植被发育,此类危岩体的危险性评估难度较大,本文在综合工程地质条件和人工调查以及无人机雷达、摄影勘察结果的基础上,详细分析了此类危岩体的分布、赋存(埋入、裸露)状态以及破坏(偏心滑落式)模式.提出对GF-8和GF-12特征危岩体,进行室内外试验,运用极限平衡理论进行稳定性计算,论证危岩体在不同工况下的稳定状态.提出了一种基于无人机雷达数字高程模型(简称：DEM)下的三维模拟(过程包括：弹跳、碰撞以及滚动和滑动)分析方法,计算失稳危岩体的运动速度、弹跳高度、运动轨迹以及冲击能量.结果表明：位于32°～45°直线陡坡体上的此类差异风化体在目前、暴雨、地震工况下处于欠稳定、不稳定状态,地质条件的微小变化都可能引起失稳坠落;在植被发育段,失稳危岩体的运动速度较低、能耗较大、最大弹跳发生在高位处,运动轨迹发散;在植被稀疏段,最大碰撞弹跳发生在坡脚处且起跳高度大,冲击能量大,运动轨迹较集中.根据计算、模拟数据基础,给出原位稳定、清除危岩体和设置防护网等防护措施.此次研究成果也为类似地质条件下...     

布陇箐隧道塌方综合处理施工技术

结合布陇箐隧道上行线的塌方,通过对塌方原因的分析,针对隧道的地形地质特点,提出了处理坍塌的综合治理方案,采用该方案顺利通过偏压、塌方段隧道,并取得了较好的处理效果,以期对今后偏压、塌方地质条件下的隧道施工有所借鉴．     

高边坡卸荷岩体稳定性分析

岩质边坡在长期的地质作用下往往会被多组结构面所切割,形成复杂的卸荷裂隙岩体,而高边坡中的卸荷岩体直接影响到整个边坡的稳定性.依托西南某拱坝右坝肩高边坡工程,从地质分析的角度,对边坡卸荷岩体进行分区节理统计,进而划分出可能的局部不稳定块体,并定性评价了边坡的整体稳定性.在此基础上建立了三维地质模型,分别采用强度折减法和关键块体理论分析并评价了该工程高边坡卸荷岩体的局部稳定性,并提出了在地质勘察、安全监测、加固处理和施工控制等方面的建议.研究结果表明,该高边坡卸荷岩体整体稳定性较好,但局部存在潜在不稳定块体.该研究成果对类似工程具有重要的参考价值.     

公路隧道应力释放率对软弱围岩稳定性影响

近年来,由于新奥法广泛地运用于地下工程的施工过程中,围岩与支护结构之间的相互作用以及支护时机受到越来越多的关注。中条山隧道洞口段软弱围岩开挖步序多、工序及应力变化复杂,尤其是核心土解除后和二衬施工前安全风险大。本文采用有限差分软件对该隧道洞口段施工过程进行三维数值模拟,研究了洞周位移及支护结构在不同应力释放率下的力学响应,重点分析了典型断面处洞周围岩及支护结构的位移和受力情况,以及洞周位移随施工过程的动态变化规律。研究结果表明：对于软弱围岩公路隧道,应力释放率越大,围岩的塑性区发展范围越大,洞周位移越大;开挖过程中,拱顶沉降受到的持续性扰动较大;待二次衬砌施作后,仰拱隆起和收敛位移趋于稳定。     

两郧断裂带十漫高速公路隧道围岩稳定性研究

应用非线性有限元法和施工过程力学的基本原理,研究十漫公路隧道的开挖、支护的原理,根据两陨断裂带的岩体特征,采用分步加载和荷载释放的原理,对隧道的整体稳定性以及围岩和支护结构的受力特征进行了详细分析.由数值模拟结果可知:隧道环向处产生应力集中,且初次衬砌和二次支护结构应力较大;局部断裂破碎带对二道垭隧道的影响较大.因此需要在施工中采用合理的开挖支护方法,确保隧道的施工期及正常运营期的稳定性.     

Failure precursor of surrounding rock mass around cross tunnel in high-steep rock slope

The stability of the surrounding rock mass around cross tunnel in the right bank slope of Dagangshan hydropower station, in the southwestern China, was analyzed by microseismic monitoring as well as numerical simulations. The realistic failure process analysis code (abbreviated as RFPA3D ) was employed to reproduce the initiation, propagation, coalescence and interactions of micro-fractures, the evolution of associated stress fields and acoustic emission (AE) activities during the whole failure processes of the surrounding rock mass around cross tunnel. Combined with microseismic activities by microseismic monitoring on the right bank slope, the spatial-temporal evolution and the micro-fracture precursor characteristics during the complete process of progressive failure of the surrounding rock mass around cross tunnel were discussed and the energy release law of the surrounding rock mass around the cross tunnel was obtained. The result shows that the precursor characteristic of microfractures occurring in rock mass is an effective approach to early warn catastrophic damage of rock mass around cross tunnel. Moreover, the heterogeneity of rock mass is the source and internal cause of the failure precursor of rock mass.     

降雨作用下浅埋隧道松散围岩塌方机制

为揭示降雨作用下浅埋隧道松散围岩塌方机制,基于突变理论,建立浅埋隧道塌方的尖点突变模型.考虑不同本构关系的隧道围岩组合,分别推导双层应变软化介质、单层应变硬化介质及应变软化介质组合的围岩失稳力学判据,分析诱发塌方的主要影响因素,揭示雨水入渗作用下浅埋隧道塌方机理.以马鞍山隧道为工程案例,运用地表沉降监测数据进行浅埋隧道塌方突变预测.研究表明,浅埋隧道塌方力学判据可有效用于塌方机制分析,用地表沉降数据预测浅埋隧道松散围岩塌方更为合理和符合实际.     

基于ABAQUS和正交试验的隧道围岩稳定性分析

在城市地铁施工过程中,为了保证围岩的稳定性,以某市地铁10号线某车站区间作为研究对象,采用CRD法进行施工,利用有限元软件ABAQUS建立隧道三维模型,经过数值模拟计算得到在不同施工时步下围岩应力场、位移场和衬砌的受力情况.在数值模拟的基础上运用正交设计法分析影响围岩稳定性的因素.结果表明,随着隧道在不同施工时步下进行开挖,围岩的应力呈现逐渐降低的趋势,围岩的位移呈现逐渐增大的趋势.通过极差和方差分析,得到影响围岩稳定性因素的重要性排序依次为弹性模量、粘聚力、泊松比、内摩擦角和膨胀角.     

增湿条件下膨胀土隧道围岩的稳定性

增湿条件下,膨胀土的强度会降低并产生膨胀力,在两者的共同作用下,膨胀土隧道围岩稳定性会严重降低,有必要研究增湿条件下膨胀土隧道围岩的变形和衬砌受力.采用室内试验和数值模拟的方法对膨胀土隧道围岩稳定性进行研究,对不同含水率的重塑膨胀土进行剪切试验,得出摩擦角、黏聚力与含水率的拟合关系式,运用ABAQUS有限元软件对膨胀土...     

坝区岩体的剪切蠕变经验方程及参数数值反演

岩体的剪切蠕变特性是影响坝区边坡岩体变形与长期稳定性的重要因素之一。利用现场剪切蠕变试验数据回归拟合得到了坝区“硬、脆、碎”辉绿岩脉的剪切蠕变经验方程,并由最小二乘法得到了剪切蠕变经验方程的拟合参数;提出了可以真实模拟现场剪切蠕变试验过程以及岩体实际地层分布情况的蠕变参数数值反演分析方法。通过对比分析可知,回归拟合变形值及数值反演计算变形值均与试验变形值比较接近,最大误差均未超过8％,表明剪切蠕变经验方程能有效反映坝区岩体的剪切蠕变变形特性,且建立的剪切蠕变数值模型也是合理可靠的,这为深入认识和了解坝区辉绿岩脉在不同应力水平下的剪切蠕变力学特性提供了重要的试验和理论依据,也为坝基边坡工程稳定性分析和设计提供了技术参数保证。     

New methods of safety evaluation for rock/soil mass surrounding tunnel under earthquake

The objective of this work is to obtain the seismic safety coefficient and fracture surface and proceed with the seismic safety evaluation for the rock mass or soil mass surrounding a tunnel,and the limitation of evaluating seismic stability is considered using the pseudo-static strength reduction.By using the finite element software ANSYS and the strength reduction method,new methods of seismic safety evaluation for the rock mass or soil mass surrounding a tunnel are put forward,such as the dynamic finite element static shear strength reduction method and dynamic finite element shear strength reduction method.In order to prove the feasibility of the proposed methods,the results of numerical examples are compared with that of the pseudo-static strength reduction method.The results show that 1） the two methods are both feasible,and the plastic zone first appears near the bottom corners; 2） the safety factor of new method Ⅱ is smaller than that of new method I but generally,and the difference is very small.Therefore,in order to ensure the safety of the structure,two new methods are proposed to evaluate the seismic stability of the rock mass or soil mass surrounding a tunnel.A theoretical basis is provided for the seismic stability of the rock mass or soil mass and the lining surrounding a tunnel and also provided for the engineering application.     

冻融循环作用下倾倒式危岩体稳定性劣化模型

为了探究冻融作用对倾倒式危岩体稳定的作用机理及长期劣化规律,基于极限平衡理论,考虑结构面冻胀力、未贯通段抗拉强度劣化及冻结深度演化对倾覆点力矩的影响,构建倾倒式危岩体稳定性分析方法.基于岩石冻胀理论,考虑岩石碎屑流失、微裂隙倾角、温度等参数对孔隙半径冻胀破坏的影响,建立岩石抗拉强度劣化模型并验证其合理性.利用裂隙分布不均性修正Stephan冻结深度经验公式,得到冻融循环作用下岩石冻结深度计算方法.结合工程算例,讨论不同敏感参数对倾倒式危岩体稳定性的影响.结果表明：初始抗拉强度越低、孔隙率越大,危岩体稳定性劣化效果越显著;当环境温度高于263.15 K (-10℃)时,危岩体稳定性对温度的变化敏感,危岩体保温措施的效果显著;当碎屑流失比超过0.8时,冻融循环作用对危岩体的劣化速率明显加快,倾倒式危岩体的长期冻融劣化效应明显,控制冻胀破坏产生的碎屑流失有利于寒区危岩体保持长期稳定.     

隧道围岩压力与衬砌体受力特性原位测试

以工程实例为背景,对隧道洞口段施工过程中围岩的收敛变形,锚杆作用应力 ,初次衬砌、二次衬砌内的应力与变形,以及衬砌间的压力进行观测,取得大量的试验数据 ,并结合施工过程进行分析,为隧道衬砌设计和施工的安全可靠性提供科学依据和技术指导 ,为进一步的工程研究积累资料.