马蹄形隧道拱脚裂纹对围岩稳定性的影响

详细研究了隧道拱脚处裂纹对围岩稳定性及破坏模式的影响,裂纹分两组进行设置：一是裂纹以拱脚交界点为圆心逆时针方向分布在A(0°<α≤90°),B(90°<α≤180°)及C(180°<α≤270°)区域,且与隧道底板面成夹角α;二是裂纹倾角α为127°,与隧道跨度成不同裂纹长度比β。采用物理模型试验和数值模拟对比分析拱脚裂纹的不利因素,随后选择砂岩材料制作隧道模型试件进行室内试验,得到裂纹因素对围岩强度的影响。数值模拟采用有限元程序分别计算裂纹尖端的应力强度因子与围岩损伤演化云图。通过两者对比论证可以得到如下结论：①裂纹在隧道拱脚位置处成不同倾角α时,裂纹分布区域的危害程度可依次排列为B>C>A;②裂纹倾角α在120°~135°时,裂纹对隧道整体的稳定性影响最大;③在双轴压缩载荷作用下,围岩的破坏行为主要是裂纹尖端与边墙的拉剪破坏及局部的拉伸破坏;④裂纹长度比β对围岩整体稳定性影响表征为线性反比例函数关系。     

主应力方向对围岩稳定性的影响

采用模型试验和数值模拟方法研究了在不同方向的主应力作用下,直墙拱形隧道的围岩损伤破坏规律,考虑了隧道内含有裂纹和不含裂纹两种情况,利用水泥砂浆制作了直墙拱形隧道模型,并利用有机玻璃光弹试验对无裂纹隧道的试验结果加以验证;数值模拟采用混凝土损伤塑性模型,计算出隧道周边各点的应力,而对于含有裂纹的隧道计算了裂纹尖端的无量纲应力强度因子Y_Ⅰ和Y_Ⅱ,与模型试验结果吻合较好。结果表明：对于无裂纹的隧道,当主应力方向与隧道垂直边墙的夹角=45°左右时,隧道的抗压强度最低;对于带裂纹的隧道,当裂纹与垂直边墙的夹角=130°时,裂纹尖端无量纲应力强度因子Y_Ⅱ最大,其隧道强度最低;对于含有裂纹且=130°的直墙拱形隧道,当主应力方向与隧道垂直边墙的夹角较小时或在70°左右时,隧道的抗压强度最低。     

软弱夹层对隧道围岩稳定性影响规律研究

宜巴高速公路石门垭隧道具有地质条件复杂、围岩软硬交替、高地应力等特点,施工过程中常发生围岩层状剥落、侧墙滑塌等现象,严重威胁隧道施工安全。为确保施工安全,有必要采取一些措施为实际施工提供技术指导,采用FLAC^3D有限差分法分析软件,模拟分析了隧道含不同倾角及位置的软弱夹层时围岩的稳定性,通过分析围岩位移场、塑性区及应力场的分布特征,得出了软弱夹层倾角及位置对隧道围岩变形、破坏区及应力分布的影响规律。所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供借鉴和参考。     

气象要素对寒区隧道径向温度场影响规律研究

季冻区的恶劣气象条件是寒区隧道衬砌冻害问题的主要原因之一。依托某寒区公路隧道,研究不同气象条件对隧道径向温度场分布的影响。首先,将现场实测数据与数值模拟结果进行对比,验证了计算方法和参数取值的准确性;然后,采用单因素循环法,分析时间、洞内气温与初始地温对隧道径向温度场的影响规律。研究结果表明：冬季时期,隧道仰拱处的冻结与变温深度变化范围分别为0.323～4.78m和6.669～7.404m,明显高于隧道其他部位;隧道径向冻结与变温深度从仰拱沿着衬砌至拱顶不断减小。最后,对多种气象条件影响下的隧道断面温度场分布规律进行了量化分析,并得出了各初始地温与气温组合工况中,仰拱处冻结与变温深度的计算式,为寒区隧道的抗防冻设计提供了借鉴与参考。     

岩溶对公路隧道围岩稳定性的影响研究

针对我国公路隧道修建日益增多及岩溶分布广泛的现状 ,利用“公路隧道结构与围岩综合实验系统 (CTSSSRH)”和有限元分析程序对岩溶区公路隧道围岩稳定性进行了一系列的大型相似模型试验和数值模拟研究 ,探讨了溶洞大小对围岩稳定性的影响 ,总结了公路隧道围岩稳定性与岩溶关系的一些规律     

隧道开挖位置对边坡稳定性的影响研究

在有限元程序的基础上,建立了边坡隧道平面应变数值模型,对比分析了隧道不同开挖位置对边坡稳定性的影响。研究表明:隧道在边坡上部开挖,其扰动对隧道本身以及边坡影响不大,当隧道开挖至边坡中部,边坡出现明显位移变化。随着隧道开挖位置向坡底移动,对边坡以及隧道周边土体迅速产生较大扰动,甚至产生破坏。由此,确定隧道开挖位置的合理范围,为此类隧道建设提供了定性或定量分析结果,使实际工程设计更加合理。     

隧道断层破碎带围岩稳定性影响分析

针对某公路隧道断层破碎带发育情况,分析了影响隧道断层破碎带围岩稳定性因素,并基于有限元MIDAS-GTS分析软件,采用摩尔—库仑模型,对隧道进行了分步开挖数值模拟,研究了断层破碎带处位移特征及应力特征,得出了一些有意义的结论。     

应力路径对特大断面隧道围岩压力的影响

 介绍4车道公路隧道的建设状况,分析目前4车道公路隧道的设计、施工等研究进展。结合广州龙头山双向8车道高速公路隧道,利用现场监测数据和不同开挖方式对应的围岩荷载的数值计算结果,分析和讨论应力路径对特大断面隧道围岩荷载的影响,并验证4车道特大断面隧道施工的围岩松弛范围。引入过程荷载影响系数 ,对导洞的荷载影响系数进行修正,在与普氏理论、公路隧道设计规范、曲海峰提出的荷载公式进行计算对比后,提出特大断面隧道更为合理的过程荷载计算公式。     

浅埋偏压隧道围岩稳定性数值分析研究

以红石沟隧道为工程实例,针对隧道入口段浅埋偏压的情况,建立数值计算模型,运用数值模拟软件FLAC3D对隧道入口段进行模拟,分析了隧道开挖状态下围岩应力场、位移场、塑性区的变化特征,为工程设计和施工提供了依据。     

单裂纹岩石的力学行为

通过压缩实验,利用伺服单轴加载系统对含单裂纹岩石在压缩荷载下的破坏准则进行了研究,并利用ABAQUS模拟了单轴压缩荷载作用下的力学情况,计算了复合裂纹的应力强度因子。实验和数值结果表明当裂纹倾斜角为45°时KⅠ和KⅡ基本相等,当裂纹方向与荷载方向平行时,尖端应力的强度因子变化曲线将趋近于零。     

TBM隧道在不同围岩条件下的数值模拟分析

通过利用ANSYS有限元分析软件,对TBM法隧道施工的过程进行数值模拟分析,结合隧道的工程地质情况,通过分析其应力应变的状态,提出了ANSYS模拟TBM在不同围岩条件下开挖隧道时围岩应力变化的可行性,得出了TBM隧道在不同围岩条件下的一些基本特征。     

小净距隧道开挖工艺对围岩稳定性的影响

为研究小净距隧道的不同开挖工艺对围岩稳定性的影响,对重庆花土岗隧道分别利用全断面法、上下台阶法和单侧壁导坑法进行了开挖有限元数值模拟,分析了小净距隧道不同施工方法对洞周围岩稳定性的影响.结果表明:全断面法对隧道围岩及中夹岩柱的水平位移和应力影响较大;上下台阶法和单侧壁导坑法影响相对较小.施工中应根据实际情况选择合理的开挖方法,及时施作支护并加强监测,保证施工质量.本文的分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值.     

熊渡隧道围岩稳定性研究

结合熊渡隧道的工程实践,通过拱顶沉降、锚杆应力的现场监控量测和数值计算工作,研究了复杂地质条件下岩溶隧道全断面爆破开挖时围岩的稳定性,研究结果表明,熊渡隧道Ⅴ级围岩段的破碎带采用现有的施工工艺和支护参数是可行的,围岩变形可控,支护结构的支护效果显著,围岩基本稳定。     

溶洞位置对隧道围岩稳定性影响的有限元分析

根据常用的岩石屈服的Drucker-Prager准则,结合广西六珠岭隧道实际工程,采用有限单元法,利用ANSYS软件建立二维分析模型,模拟分析了位于隧道不同位置平行隧道走向的溶洞对围岩稳定性的影响,得出了几点有帮助的结论,为西南岩溶地区隧道施工、设计和研究提供一些指导。     

高速铁路软弱围岩隧道洞口滑坡体地段施工技术

对高速铁路软弱围岩隧道洞口滑坡体地段明洞段、暗洞段施工时出现变形开裂的情况作了分析,并采取了一系列有效加固处理措施,稳步推进完成洞口段二次衬砌,度过了施工高风险区,在类似工程实践中具有一定的参考意义。     

高地应力隧道开挖过程中围岩稳定性分析

利用数值分析方法及FLAC3D软件对方斗山深埋隧道开挖进行数值模拟研究,分析了高地应力下隧道开挖围岩位移变化规律,指出了高地应力条件下围岩变化规律与常规条件下的不同,为指导施工提供了科学依据。     

The effect of principal stress orientation on tunnel stability

In order to investigate the effect of principal stress orientation on the stability of regular tunnels and cracked tunnels, experiments by using square specimens with a centralized small tunnel were conducted, and the corresponding numerical study as well as photoelastic study were implemented. Two kinds of materials, cement mortar and sandstone, were used to make tunnel models, and three types of tunnel models were studied, i.e. (1) regular tunnel models loaded by different orientation’s principal stresses, (2) tunnel models with various orientation’s radial cracks in the spandrel under compression, and (3) tunnel models with a fixed radial crack loaded by various orientation’s principal stresses. In the numerical study, the stress intensity factors of the radial cracks were calculated, and the results agree well with the test results. For regular tunnels, when the angle θ between the major principal stress and the tunnel symmetrical axis is 45°, the corresponding tunnel is the most unfavorable; for tunnels with a radial crack in the spandrel, when the angle β between the crack and the tunnel wall is 135°, the corresponding tunnel is the most unfavorable; for tunnels with a β = 130° radial crack, when θ = 0° or θ = 70°, the compressive strengths of the tunnel models are comparatively low, whereas when θ = 90°, it is the highest.