隧道围岩失稳的突变理论分析

通过探讨隧道围岩体发生塌方失稳破坏的机理,建立了隧道发生塌方失稳的突变模型,该模型可较好地解释隧道穿越软弱围岩时拱项常发生大范围塌方的现象,具有较好的实用性.据所建立的突变模型,从刚度比、水致弱化系数比、几何-力学参数等参数进行了隧道围岩稳定性的突变分析,分析结果表明,水致弱化函数、几何参数、刚度比对软弱围岩体稳定性有很大的影响,分叉集上的点的是系统产生失稳的点,系统受外界环境和内部性质改变时,则系统将跨越分又集,产生突变失稳.通过深埋隧道围岩稳定性的突变理论分析,从地下水防治、超前支护、控制爆破及监控量测方面提出了深埋隧道穿越软弱围岩体引起塌方的预防控制措施,对于隧道施工具有很好的指导意义.     

隧道围岩–初支系统灰色突变失稳预测模型研究

为了预测风化岩质隧道围岩–初支系统的失稳险情,结合具体工程实践,采用系统工程科学理论和非线性科学的灰色尖点突变理论,根据系统协调性变化趋势判断其稳定性的原理,对围岩–初支系统的拱顶沉降和洞周边墙变形收敛值的现场监测数据进行平滑处理和一次累加生成变换,进行围岩–初支系统的拱顶沉降与洞周边墙的变形收敛值之比与距初支时间的多项式回归拟合,建立一个围岩–初支系统的灰色尖点突变失稳预测模型,对围岩–初支系统的失稳时间进行预测。研究结果表明：可通过建立围岩–初支系统的灰色突变失稳预测模型分析系统协调性的发展趋势,判断其稳定性;获得围岩–初支系统失稳的临界时间和系统失稳的前后时间差,准确地对围岩–初支系统失稳过程(包括临界状态)进行预警预报。     

隧道水平层状围岩稳定性研究

在隧道施工过程中,层状围岩是极为常见的一类岩体.这类岩体的工程稳定性一般较差,容易造成安全事故,其中尤以水平层状围岩的稳定性最差.水平层状围岩隧道拱顶岩层常常分层剥落,不仅易形成平拱,使超欠挖严重及成型很困难,而且拱顶掉块也会严重威胁现场施工人员安全.针对这一问题,利用离散元方法研究了水平层状围岩的变形和破坏特征,获得了一些有益的成果,同时根据现场实际情况,提出了一些操作性较强的应对措施,可作为水平层状围岩设计和施工的参考依据.     

倾斜地表下深埋隧道受力弹性分析

本文通过对倾斜地表重力作用下岩石的应力分析，把相对隧道截面埋置较深的圆形隧道问题看作弹性力学中无限板圆孔来处理，在计算方面采用分解叠加的等效原则把工程中遇到的复杂应力转化为简单应力，求解出一般条件下平面应变解析表达式。避免了繁杂运算，并且详细地讨论了影响隧道围岩应力分布的各项因素。     

隧道层状围岩体变形分析新方法研究

传统离散单元计算方法(包括UDEC和DDA法)适合于求解岩土工程中有较多地质界面的问题,分析层状围岩体或大块体时仍需要离散化为若干小块体,为此增加许多不必要的人工界面,而有限元法等连续性方法并不适合表达有较多非连续面的问题.为此以DDA法为基础,建立无网格法高阶插值的DDA块体模型,原理上即利用无网格插值或近似方法如移动最小二乘法等,以获得离散大块体的复杂位移变形场,遵循原DDA法建立块体系统刚度矩阵、进行动力迭代分析的基本原理,实现无网格法与DDA法内部耦合分析.新方法模型针对层状围岩体,在建模分析上方便直接,数值算例表明对隧道层状围岩体分析结果是合理有效的.     

突变理论及其在隧道失稳中的应用

对突变理论的基本原理进行介绍,重点分析尖点突变模型及特性,并对了用突变理论解决岩石力学的方法进行探讨,通过实例进一步说明突变理论在隧道失稳中的应用。     

隧道围岩-初支系统灰色突变失稳预测模型研究

为了预测风化岩质隧道围岩-初支系统的失稳险情,结合具体工程实践,采用系统工程科学理论和非线性科学的灰色尖点突变理论,根据系统协调性变化趋势判断其稳定性的原理,对围岩-初支系统的拱顶沉降和洞周边墙变形收敛值的现场监测数据进行平滑处理和一次累加生成变换,进行围岩-初支系统的拱顶沉降与洞周边墙的变形收敛值之比与距初支时间的多项式回归拟合,建立一个围岩-初支系统的灰色尖点突变失稳预测模型,对围岩-初支系统的失稳时间进行预测.研究结果表明:可通过建立围岩-初支系统的灰色突变失稳预测模型分析系统协调性的发展趋势,判断其稳定性;获得围岩-初支系统失稳的临界时间和系统失稳的前后时间差,准确地对围岩-初支系统失稳过程(包括临界状态)进行预警预报.     

水平层状围岩隧道光面爆破效果分析

水平层状围岩中进行钻爆施工,层间存在软弱夹层,光面爆破效果较差,难以形成设计要求的拱形轮廓,渣堆中大块率高,超、欠挖现象严重。实践证明节理、软弱夹层在很大程度上影响了爆炸应力波以及爆生气体对岩石的作用,使光面爆破抵抗线以及岩石裂纹扩展方向发生变化,从而产生不规整的爆破轮廓线。本文从炸药破岩机理以及应力波通过节理、夹层传播规律来分析产生超、欠挖现象的原因,总结出一些有益的结论,以指导实际的施工。     

对“缓倾角层状岩体失稳的尖点突变模型研究”讨论的答复

 在“缓倾角层状岩体失稳的尖点突变模型研究”一文中 (以下简称原文 ) ,我们主要有两个意图 :①目前所建立的边坡岩体失稳的尖点突变模型均忽视了地下水的作用 ,而地下水是影响边坡稳定性的一个重要因素 ;②“红层”地区边坡失稳尚未建立尖点突变模型。基于上述想法 ,我们引入水致弱化函数建立了四川某公路深挖路堑附近某边坡岩体失稳的尖点突变模型。没想到潘岳等老师对原文很感兴趣 ,很高兴在此做一些讨论。突变理论在其发展初期主要是解决数学上的一些问题 ,即说明“参数的连续变化怎样会引起不连续现象的” ,是为了对一个光滑系统中可能出现的突然变化作出适当的、主要是定性的描述。在其产生初期 ,遭到了许多学者的批评     

层状地基中隧道开挖对临近既有隧道的影响分析

首次采用弹性层状半空间地基模型,建立了多层地基中隧道开挖对临近既有隧道影响的连续弹性分析方法,改变了过去采用简化分析方法仅能在均质地基中求解此类工程问题的状况。首先,采用Laplace积分变换得到了直角坐标系下单层地基应力和位移的初始函数,在此基础上,运用矩阵递推技术,给出了竖向荷载作用下层状地基中应力和位移的解析表达式并将其作为分析该问题的基本解。然后,采用弹性层状半空间地基模型将既有隧道视为Euler-Bernoulli梁,地基土体连续位移采用弹性层状半空间体系的基本解进行计算,并引入临近隧道开挖引起的土体自由位移场影响建立该问题的连续弹性求解方程,从而可以求得隧道纵向位移和内力。最后,结合离心模型试验和有限元数值模拟算例进行分析,验证了本文方法的有效性。此外,为考察地基土成层性对既有隧道性状的影响,还对几种典型层状地基中的隧道进行了参数分析。成果可为合理制定地下工程施工对临近既有隧道的保护措施提供一定的依据。     

基于物元可拓模型的隧道围岩分级评价应用

选取影响隧道围岩稳定性的三个主要因素,应用物元可拓评价模型建立了隧道围岩稳定性的分类方法,评价结果表明：物元可拓评价模型可以应用于隧道围岩的稳定性分级,并证实了该方法的正确性。     

圆形洞室四层层状围岩位移弹性分析

以圆形洞室四层层状岩石围岩为研究对象,建立了弹性分析模型,推导了围岩应力区内的位移解。根据弹性力学中的平面应变理论,不考虑围岩的塑性变形,利用已知的应力方程、物理方程、几何方程,通过逐步分层而得到位移解。     

岩溶区隧道围岩稳定性研究综述

对岩溶隧道围岩稳定性理论和分析方法的发展进行了梳理,并对当前该领域的研究现状和在工程实践中的应用进行了全面阐述,在此基础上分析了岩溶隧道围岩稳定性研究的主要发展方向,并总结了当前该领域研究中存在的一些问题,为今后的研究提供参考。     

软弱围岩公路隧道施工技术

结合工程实例,对软弱围岩公路隧道洞口加固、洞身掘进和初期支护施工技术进行了详细地介绍和分析,指出了超前长管棚和锚喷支护技术是处理软弱围岩行之有效的方法。     

公路隧道围岩变形分析

针对景婺黄高速公路隧道工程地质条件复杂,不良地质现象及病害严重,路线区域地下水丰富等众多特点,隧道施工过程中对其围岩进行了监控,并对变形过程进行了分析,通过数据分析,改进施工工艺,从而保障了工程施工质量,节约了工程投资。     

软弱围岩隧道锁脚锚杆受力特性及其力学计算模型

锁脚锚杆在软弱围岩隧道中应用非常广泛,为了研究其受力特性,以包茂线西康高速公路包家山特长公路隧道为依托,采用现场试验的方法,对典型断面锚杆轴向应力进行测试,结果表明：拱部锚杆受力较小,最大应力仅为锚杆极限应力的11.5%,作用不大;锁脚锚杆受力较大,最大应力达到锚杆极限应力的55.4%,作用很大;锁脚锚杆受长度和角度限制,不能发挥锚固作用。在分析其受力特性的基础上,采用结构力学和弹性地基梁的方法,建立了钢架和锁脚锚杆力学计算模型。应用该模型对隧道测试断面处的锁脚锚杆受力进行了分析计算,给出了锁脚锚杆弯矩分布图。根据弯矩推算锚杆应变值,并与实测值进行对比,结果表明：实测值和计算值规律一致,在距离孔口最近位置处锚杆应变最大,随着距离孔口距离增大,应变逐渐变小。     

六盘山隧道软弱围岩快速施工工艺

结合六盘山隧道Ⅴ级围岩的工程特点,着重介绍软弱围岩隧道快速施工方案及技术要求,通过工程实践,详细地介绍了三台阶七步开挖法施工的技术特点、工艺原理、施工工艺等,对类似隧道施工有一定的参考价值。     

隧道围岩分级方法综合研究

在总结国内外有一定代表性的隧道围岩分级方法的基础上,阐述了围岩分级方法发展现状,探讨了围岩分级方法的发展趋势,从而促进隧道围岩分级方法的研究,更好地反映各类工程岩体的质量好坏。     

软弱围岩隧道施工方法及病害防治

结合大（理）保（山）高速公路四角田隧道工程，详细介绍了软弱围岩隧道的施工方法，分析了隧道病害的原因，提出了相应的防治措施，并得出了一些有益的结论，以供其他类似工程参考借鉴。     

深埋隧洞围岩应力分析及岩爆预测

采用有限元软件,数值模拟分析了相同侧压系数、不同埋深工况下的深埋隧洞围岩应力变化规律,初步判别了岩爆可能性及岩爆发生部位,对隧洞的设计及施工过程中岩爆的防治具有一定的指导作用。