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．     

三峡翻坝公路秋千坪隧道塌方的岩体稳定性分析

由于地质构造作用以及风化作用,在隧道施工中经常会遇到局部围岩较差的地段,这也是工程事故的多发地段.2009年2月,三峡翻坝公路秋千坪隧道在施工以及塌方的处理过程中,先后产生过2次大面积的塌方.针对塌方的地质构造及实际塌方情况,对已经产生失稳的岩体进行了稳定性分析,其结论是地下水以及施工工艺不当,是造成2次连续塌方的主要原因,并根据这些原因给出了类似工程的事前预防处理方法.     

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。     

基于突变理论的山岭隧道塌方风险预测

为建立隧道施工穿越冲沟段塌方风险的预测模型,统计分析了200例隧道塌方事故,总结出影响隧道塌方的11大风险因素,将各因素归纳为工程地质、水文地质、勘察设计施工等三大指标,并对其进行分解,建立山岭隧道的塌方风险评价体系,利用突变理论对隧道塌方风险进行风险评估.应用该模型对某隧道施工穿越冲沟地段进行塌方风险预测,结果能较好反映该工程实际情况,研究成果能够为类似隧道工程塌方风险管理提供依据.     

山岭隧道塌方处理加固措施及 FLAC3D模拟对比分析

由于在山岭隧道的修建过程中,经常出现塌方事故,结合工程具体情况,从围岩层状分布、雨水侵蚀作用等方面,分析了隧道拱顶出现塌方的原因以及所采用加固措施的有效性;并对塌方周边断面加固前后围岩位移和支护结构应力进行了监测.监测结果表明,隧道拱顶塌方处加固措施行之有效,围岩变形及结构应力得到了较好控制.再利用FLAC3D软件对隧道塌方段进行数值模拟分析,得到的结果与现场监测结果基本一致,这表明加固措施对塌方的处理效果良好.     

深埋隧道空间结构体系可靠度分析

现行规范对隧道同类围岩中某一点的塌方高度进行了统计,但未能考虑同类围岩长度范围内塌方高度的空间变异性,为此提出了围岩塌方高度空间等效方差增大函数hσ（L）。同时运用Weibull—Бοлοгин脆性破坏统计理论,求得隧道空间结构所用混凝土的等效抗压强度fce;从而将同类围岩长度范围内的深埋隧道空间结构体系可靠度问题简化为平面问题。以金州隧道Ⅲ类围岩深埋段隧道空间结构为研究对象,分析了节理间距特征值、围岩塌方高度均方差上限,隧道长度等因素对其体系可靠度的影响。计算结果表明,节理间距特征值越大,可靠度指标越高;随着围岩塌方高度均方差上限及隧道长度的增长,可靠度指标逐渐减小,具有趋于稳定的趋势。     

软弱破碎围岩深埋隧道拱顶渐进性塌方机理及控制

隧道拱顶塌方事故是近年来隧道施工中造成重大人员伤亡的主要事故类型,危害极大,因此必须掌握隧道拱顶塌方发生机理和演化规律、制定科学有效的控制对策,为塌方事故的防治提供依据。基于上限变分法,建立深埋地层中隧道拱顶塌方模型,研究隧道拱顶塌方范围及其影响因素,进一步建立软弱破碎围岩隧道拱顶渐进性塌方模型,推导渐进性塌方范围全过程曲线,并与模型试验结果进行对比。据此提出了拱顶塌方事故的安全性控制措施,揭示预控制、过程控制两类措施下拱顶塌方安全性控制机理和承载特性,提出支护措施的围岩荷载确定方法。结果表明：隧道塌方宽度L随着初始粘聚力c0和单轴抗拉强度σt的增大而增大,随着重度γ和非线性系数m的增大而减小;隧道塌方高度h1随着抗拉强度σt和非线性系数m的增大而增大,随着初始粘聚力c0和围岩重度γ的增大而减小;基于渐进性塌方过程中围岩物理力学参数逐渐减弱的特性,建立了考虑围岩粘聚力和抗拉强度衰减的隧道拱顶渐进性塌方模型;根据控制机理和目标,将拱顶塌方控制措施分为预控制措施和过程控制措施;围岩的形变荷载和总荷载随着塌方荷载的增大而增大。相关研究成果将为隧道拱顶塌方的预测及安全性控制提供借鉴。     

浅埋软岩段隧道进洞施工变形特征与失稳分析

为研究隧道开挖过程中浅埋软岩段塌方变形特征,对隧道地质情况进行有效辨识,结合隧道施工过程围岩监测数据,并依据地质雷达探测结果建立三维数值模型并进行数值分析。研究结果表明:在隧道开挖阶段,拱底与拱顶位置均出现明显塑性区,伴随掌子面逐渐靠近围岩破碎区域,塑性区范围逐渐扩大并向拱顶右上方及围岩内部转移,破碎区域应力水平较低且位移显著增大,围岩完整性大大降低;不良地质构造是隧道发生塌方大变形的主要原因,降雨和地表水的入渗劣化围岩力学性质加速了隧道灾害的发生。对于隧道五级围岩浅埋段施工,应加强监控量测分析并及时做出预警,对关键部位开展超前地质预报工作。研究结果可以指导隧道塌方灾害的防治,对于实现隧道信息化施工具有借鉴意义。     

隧道塌方处理中管棚支护的力学模型与计算分析

在隧道及地下工程建设中,因为地质与地形条件十分复杂,导致隧道塌方事故越来越多.塌方的不可预见性、后果的严重性、处理的复杂性,使其成为隧道施工中的重大难题.管棚利用钢管或钢插板件为纵向支撑,由于其刚度较大,跨越距离较长,是处理隧道塌方的一种有效形式.本文探讨了隧道塌方处理中管棚支护的力学机理,建立了一种简单实用的力学模型,进行了管棚的参数计算.结合十白高速公路四沟隧道塌方事故的处理进行分析,说明了本文模型的合理性及实用性,并通过数值模拟及现场监测验证了处理方案的正确性.     

山区隧道垭口段围岩稳定性研究

山区高速公路长大隧道往往要穿越多个垭口。垭口地区隧道常常埋深较浅,地质条件复杂,地下水发育,因此隧道施工中容易发生塌方事故。建设中的十漫高速公路,地处两郧断裂带穿越地区。本文结合其最长的隧道———二道垭隧道施工中的塌方事故,分析了垭口不良地质条件对隧道围岩稳定性的影响,介绍了治理垭口地段隧道塌方的具体措施,提出了做好地质超前预报、防止垭口地段隧道塌方的建议。本文工作不仅对该隧道其他垭口处的施工有指导意义,同时也可为其他山区长大隧道的建设提供参考。     

程潮铁矿多阶段巷道开挖数值模拟

以程潮铁矿巷道面积坍塌,尤其是由断层破碎带造成的巷道跨冒破坏为工程背景,采用数值模拟计算的研究方法．着重分析断层破碎带对多阶段巷道稳定性的影响程度．采用国际先进计算软件FLAC3．3,对巷道有断层时无支护及锚喷网支护两种工况进行了数值模拟计算,计算结果表明：对关键部位进行喷锚网支护后,有效地抑制了巷道的围岩位移,减小了拉应力和塑性区的大小,提高了巷道的整体稳定性,达到了预期的效果．     

黄土地裂缝区地铁隧道暗挖施工塌方机理及处治措施

依托西安地铁3号线近接地裂缝区域的某暗挖隧道施工塌方案例,对引起坍塌的水文地质、施工行为诱因进行了分析。通过离散元软件进一步模拟隧道坍塌过程,发现隧道上部初支结构加速了“力链”的形成。在塌方案例中,通过一系列处治措施保证了土层结构安全,未引发次生灾害。现场监测数据有效地验证了险情处治方案的有效性。研究结果表明：地表降水为塌方重要诱因,软弱地层隧道暗挖时应保证隧道结构尽快成环,并确保底部土体的稳定。     

高速公路路基、桥梁与隧道的衔接方案研究

对于高速公路建设项目而言,路基、桥梁与隧道的衔接处理是至关重要的一步,它不仅影响着高速公路的美观与行车舒适度,同时也影响着日后的安全运营,因此优化高速公路的路基、桥梁与隧道衔接方案是必要的。本文先简单地介绍桥隧连接施工技术,再针对工程建设中因断面宽度不同而导致的衔接问题,分析其结构组成及产生的原因,阐明对路基、桥梁与隧道衔接的优化处理,达到安全、适用和美观的效果,把因衔接问题带来的不良后果降到最低。     

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.     

高速公路隧道结构型式优选模型研究

针对现行选择高速公路隧道结构型式方法上的不足,遴选影响高速公路隧道结构型式选择的主要因素,根据因素的不同层次与类别,借鉴层次分析法,运用模糊优选理论建立并求解高速公路隧道结构型式优选模型,根据模型计算结果确定最优方案,结合实例介绍该方法的具体运用.实例研究表明,运用优选模型选择隧道结构型式能有效克服现行方法的缺点,优选结果正确,方法简便实用.     

公路隧道火灾事故污染数值模拟与分析

建立了用于描述隧道内火灾事故污染物的一维扩散模型。并用此模型对公路隧道火灾事故在短时间污染物的流态进行了数值模拟和分析。通过模拟分析结果和实验统计结果的对比，表明了模型的可行性。最后，给出了污染物浓度计算公式，以供参考。     

钻爆法施工隧道塌方风险分析

目的塌方是钻爆法隧道施工中常见事故,为有效预防塌方事故的发生,运用风险分析理论对隧道塌方风险进行研究．方法以收集的103例隧道塌方案例为背景,对塌方风险因素进行辨识和统计分析,并利用事故树分析法计算各风险因素的重要度．风险分析中用事件树方法估计事故可能性;用层次分析法估计事故可能损失,并给出事故损失等级划分标准;综合事故发生可能性和可能损失运用风险矩阵法进行塌方风险综合评价．结果分析表明不良地质是事故发生的主要内在因素,人为因素是重要诱因,通过控制地质勘察、施工工序、施工中地质观察等因素可有效预防事故发生．结论给出了完整的隧道塌方风险分析流程,可为隧道建设中塌方风险评价提供有效途径．     

公路隧道照明节能控制系统设计与仿真研究

本文详细分析了当前公路隧道照明中存在的问题,针对公路隧道照明能源大量浪费的现状,深入开展对节能控制系统的研究。参照《公路隧道通风照明设计规范》,改进了照明调光控制算法;同时,将新型LED照明灯具应用在隧道照明中,设计完成了一套节能控制仿真系统方案,详细描述了该仿真系统的整体结构、控制流程。该仿真系统为隧道照明节能系统的实施做好了前期准备。