基于灰色系统最优归类模型的围岩稳定性综合评价

地下工程围岩稳定性评价是进行工程设计和制定相应工程措施的重要依据。根据与围岩稳定有关的地质资料建立了围岩稳定性分级表,在灰色关联分析和模糊识别原理的基础上,运用最小二乘法构造目标函数,对影响围岩稳定性的5项指标:岩石质量指标RQD,湿抗压强度Rw,完整性系数Kv,结构面强度系数Kf,地下水渗水量W/L等进行了关联分析,建立了围岩稳定评价灰色最优归类数学模型。模型运用了动态权重计算方法和综合评判指数的概念,以充分考虑评价标准指标的离散性。算例分析表明了文中方法对围岩稳定性评估的合理性和有效性。     

爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数分析

将爆破地震波进行合理近似简化,采用波函数展开法,推导了无限岩石介质中爆破地震波作用下隧道围岩动应力集中系数的表达式,结合具体算例,从理论上定量分析了围岩不同位置上爆破地震波主频和围岩物理力学指标对动应力集中系数的影响。分析结果表明：隧道围岩迎爆侧的动应力集中系数整体上大于背爆侧,动应力集中系数峰值偏向于迎爆侧;在不同主频爆破地震波作用下,动应力集中系数的影响存在最大值;隧道围岩的弹性模量对动应力集中系数的影响较大,而泊松比对动应力集中系数的影响较小。     

寒区隧道围岩温度场分布特征及影响因素分析

中国高纬度、高海拔地区的隧道数量越来越多,在隧道实际运营过程中发生了不同程度的冻害,给隧道结构及公共交通带来隐患,因此冻害防治刻不容缓。通过建立寒区隧道三维传热模型,对寒区隧道温度场分布规律进行研究,讨论了初始地温、围岩密度、导热系数及比热容对温度场的影响,并对其影响程度进行了比较。结果表明：洞外低温空气是引起隧道内温度场发生显著变化的主要因素,导致隧道围岩出现径向变温圈,在自然风作用下(2 m·s^-1,-10℃),初始地温为10℃的隧道围岩变温深度达到了8 m;初始地温对运营期的隧道温度场有着直接影响,初始地温每升高5℃,运营期围岩温度增大2.5℃;隧道围岩温度与围岩比热容、密度呈正相关,但与导热系数的关系和隧道径向距离有关,径向距离小于1.3 m时,呈正相关,反之呈负相关;采用灰色关联分析法得到的隧道温度场的影响敏感性从大到小排序依次为初始地温(1)、围岩密度(0.74)、围岩导热系数(0.71)、围岩比热容(0.68),可见初始地温对温度场的影响最大。     

基于SMP准则的衬砌隧道围岩抗力系数的计算

按照荷载–结构法思想,合理地考虑围岩与衬砌共同承载由于开挖而引起的二次应力作用,对于提高围岩抗力系数具有重要的作用。文章基于SMP(Spatially Mobilized Plane)屈服准则,推导出围岩抗力系数的计算公式,可以很好地考虑中间主应力的影响。通过改变隧道围岩物理力学性质中的内摩擦角
和黏聚力
值,与Mohr-coulomb强度准则下的围岩抗力系数计算值进行了对比。研究结果表明,考虑中间主应力的影响可以很好地提高隧道围岩的抗力系数。从而基于黏性材料的SMP准则计算具有衬砌隧道的围岩抗力系数具有较强的工程实用价值?     

椭圆形断面巷道围岩弹性应力场复变函数解析

为研究椭圆形断面巷道围岩弹性应力分布特征,采用复变函数解法对椭圆巷道围岩弹性应力进行了解析,得出了应力分量的曲线坐标表达式,并对不同铅垂轴长与水平轴长比在不同测压系数下围岩应力分布规律进行了分析,以期为实际工程应用提供依据。     

考虑回填层的护盾式TBM隧道结构设计方法研究

回填层作为管片与围岩之间的传力层对管片受力有着重要的影响,而现行护盾式TBM隧道设计方法均忽略了回填层的影响,与工程实际存在一定的差异。研究考虑了护盾式TBM隧道中回填层的实际分布,推导了回填层-围岩等效抗力系数计算公式,并以此建立了TBM隧道管片结构设计模型。研究得出:由于回填层的存在,围岩-回填层的等效抗力系数与围岩抗力系数存在一定的差别,围岩抗力系数的改变程度与围岩、回填层力学参数比有关;回填层在管片背后分布呈"上厚下薄"状,使得管片背后围岩-回填层弹性抗力系数分布不同,Ⅱ级围岩回填层-围岩弹性抗力系数呈"上小下大"的鸭蛋状,Ⅲ,Ⅳ级围岩近乎圆状,Ⅴ级围岩呈"上大下小"的倒鸭蛋状;基于回填层-围岩等效抗力系数的结构设计模型计算出的管片受力结果与现场试验值更加接近,验证了回填层-围岩等效抗力系数计算方法和设计模型的准确性。     

偏压小净距隧道围岩压力分析

偏压小净距隧道是一种较新的隧道形式,受力状况较为复杂,目前尚没有其围岩压力的理论计算方法.为此作者对偏压小净距隧道围岩压力进行了理论探讨,得出了滑动破裂角、侧压力系数及垂直围岩压力的理论计算公式.分析了隧道间的净距对围岩压力的影响以及地面倾斜角度和净间距对隧道内侧压力系数的影响,可为类似隧道的设计提供参考.     

由体积节理数确定岩体完整性的方法探讨

现行我国隧道工程当中均要求对岩体质量进行等级划分,以利于隧道工程的设计、施工和管理等。而岩体完整性系数是确定围岩质量等级的一个关键数据,如何准确确定岩体完整性系数是正确判定围岩质量等级的重要因素。以规范为基础,结合今年注册岩土工程师专业考试当中的实际案例分析,对体积节理数确定岩体完整性系数的方法进行了探讨。     

基于层次分析-云模型的隧道围岩分级方法研究

隧道工程地质条件具有复杂多变的特点,造成围岩分级存在一定的模糊性。针对围岩分级问题的复杂性,将云模型应用于隧道围岩分级的评价中,建立围岩质量分级评价的层次分析-云模型方法。将岩石单轴饱和抗压强度、岩体完整性系数、隧道涌水量、结构面与洞轴线夹角、围岩弹性纵波波速作为隧道围岩的分级指标,使用层次分析法确定评价指标的权重系数,并构建评价指标的云模型,从而获得隧道围岩分级的确定度。最后,利用层次分析-云模型对营盘山隧道5个洞段的围岩进行分级,并将判定结果与熵权-云模型、可拓法围岩分级评判结果进行对比,验证该判别分析法的有效性。实例结果表明了该方法在隧道围岩分级中的科学性、可行性,为隧道围岩分级提供了新方法。     

隧道围岩温度场分布的数值分析及预测

利用FLAC3D程序模拟计算了隧道围岩的传热能力及其温度场的演化规律.首先对某过江隧道进行了围岩传热模拟,提出了围岩热物理参数的修正系数,模拟结果对比实测数据显示两者基本一致,表明利用此模型进行数值演算,其结果较为可靠.随后利用此模型对某地铁区间断面的围岩温度场演化规律进行了预测分析,得到了地铁围岩的热套厚度、传热稳定时间及传热量的大小,其结果可为相关领域内的科研设计人员提供参考.     

高空陡壁危岩加固施工技术

根据工程实例,介绍了高达70 m陡壁危岩加固施工技术,详细地介绍了预应力锚索施工技术在陡壁危岩加固中的关键工序、施工方法、质量控制方法,对类似工程有一定的指导作用。     

地下工程围岩破坏机理与防护

基于国内众多的对围岩稳定性的研究,简要概括介绍了地下工程围岩的分类、围岩的性质和围岩的破坏机理,以及所采取的防治支护措施。     

并设小净距隧道中岩墙力学特征及加固措施研究

采用二维弹性、弹塑性数值计算方法,对Ⅲ~Ⅴ级围岩条件下平行布设的双洞隧道中夹岩墙受力、变形特点随隧道间距变化的情况进行了研究。研究表明,对于两隧道间距较小的小净距隧道,中夹岩墙的受力、变形极为不利,是设计、施工和监控量测的关键部位。同时,研究了不同隧道埋深以及不同岩柱加固措施对小净距隧道中夹岩墙受力、变形特点的影响,为小净距隧道的支护设计、开挖方式选取、岩墙加固方式选取以及现场监控量测方案制定等提供参考。     

深部软弱围岩叠加拱承载体强度理论及应用研究

 目前,长锚索与锚喷网支护相结合的支护方式在深部软弱围岩中已经得到了广泛应用,但是对于这种联合支护结构的承载特点缺乏深入了解,特别是对于初次支护和二次支护的承载能力没有量化解析式。因此,在岩石力学理论的基础上,针对深部软弱围岩的“锚喷网+锚索”联合支护特点,提出由主压缩拱(锚杆支护)和次压缩拱(密集型锚索支护)共同构成的叠加拱承载体力学模型;根据弹塑性理论、锚杆的中性点理论和锚索的力传递机制推导初次支护和适当让压后二次支护的承载体强度方程;并将“围岩–支护结构”组成的共同体看作一种等效耦合围岩,运用弹塑性力学方法得到这种等效耦合围岩的力学参数随释放位移(让压位移)变化的关系式。工程计算表明,金川III矿区破碎硐室经叠加拱支护后,极限承载能力 可达到513.34 kN,等效耦合岩体 值可达到47.54°, 最大值为1.37 MPa,提高围岩的峰后强度,有利于硐室围岩的长期稳定;现场监测也表明,进行叠加拱承载体支护后的硐室围岩变形趋于平稳,收敛速率小于0.1 mm/d。     

空气钻井中动态破岩有限元仿真研究

 空气钻井技术是以空气作为循环介质的欠平衡钻井技术,其钻头的破岩形式与常规泥浆钻井有很大的区别。在岩石力学和弹塑性力学的基础上,考虑岩石材料的各项异性、地层倾角、钻头与岩石间摩擦因数等影响因素,采用有限元方法建立空气钻井中全尺寸PDC钻头动态破岩的非线性动力学三维模型。通过对空气钻井中岩石的破坏机制和钻头动态破岩过程的研究以及对破岩后形成井眼、井壁和井底岩石应力应变的分析。结果表明：井底岩石受到较大拉应力的作用,使得空气钻井中破岩速度更快;干燥空气钻成的井眼井壁稳定性较好,但是一旦发生井壁不稳定性,井壁岩石将成块掉落。最后通过对钻头上随时间变化的位移分析,得到钻进各向异性地层岩石的井斜和方位的变化规律。本模型为空气钻井的破岩机制、井斜变化规律以及井壁稳定性研究提供一种新的方法,为钻头和钻具设备的研制、优化设计提供理论依据。     

岩棉外墙保温体系耐久性能研究

外墙外保温是一种有效的保温形式,保温层材料岩棉以其高透气性、高防火性能、高隔音吸声性被广泛应用。本文以建于70年代并于90年代进行既有建筑岩棉外保温改造的两幢四层砖混结构住宅楼为实例,对其体系外墙面的裂缝进行现状调查,全面的测试外墙热工性能,并通过实体取样对材料当前的物理性能进行检测。研究表明,在岩棉外墙保温设计施工时所采用的多种防裂缝技术措施,可以有效的减少外墙裂缝;使用20年的岩棉外墙保温体系保温性能稳定;在外设保护层没有遭到破坏的情况下,岩棉板本身的物理性能基本没有发生变化,具有很好的耐久性。该研究为岩棉外墙保温体系的进一步推广与应用提供依据。     

隧道围岩的声波测试

介绍了围岩声波的测试项目及其测试方法，阐述了量测数据处理的目的、内容和方法，并从最大位移值、位移率、位移时态曲线三个角度为依据进行施工管理；对二次衬砌稳定和衬砌效果的判别进行了论述，为设计和施工提供了较为准确的围岩分类。     

国内外两种不同的隧道围岩分级方法

结合我国关于公路隧道围岩分类的相关规定，对国内外采用的两种不同的隧道围岩分级方法进行了系统的分析介绍，并分析了各自的优缺点，提出了适合我国公路隧道的围岩分级方法，从而为公路隧道的设计、施工和养护服务。     

公路隧道围岩分类新、旧规范的比较

隧道围岩类别关系着隧道结构的安全和稳定,目前隧道围岩分类一般采用定性划分与定量相结合的综合判定方法,2004年7月我国颁布了新的《公路隧道设计规范》,以取代1990年颁布的《公路隧道设计规范》,为了深入掌握新规范内容,保证施工过程中围岩类别判定的准确性,本文从岩石坚硬程度的划分等九个方面对新旧规范进行了分析和比较,阐述了新规范的科学性、实用性。     

嵌岩护坡桩设计计算方法探讨

目前对于嵌岩灌注桩受水平荷载的受力分析及设计计算方法研究的还比较少。本文根据嵌岩护坡桩入岩段深度,分三种情况讨论其破坏情形和设计计算方法,同时探讨了桩距、桩径对土桩力的影响和防止桩沿不连续体破坏的两种形式的计算方法。