海底隧道穿越断层破碎带预注浆加固稳定性分析

通过三维有限元方法研究当隧道穿越断层破碎带时,采用不同注浆加固材料、不同注浆加固圈厚度对隧道围岩及初期支护受力和变形影响.得出:围岩未采取注浆加固时,塑性破坏主要集中在正常围岩与断层破碎带的过渡段;采取注浆加固措施后,破坏除发生在正常围岩与断层破碎带过渡段外还发生在各注浆加固段间的衔接处;对围岩进行注浆加固后,隧道拱顶最大沉降减小了一半多.同时,随着注浆加固圈厚度或刚度的增大,隧道拱顶位移、塑性变形的大小和分布区域、初期支护内的最大主应力都会相应的减小;通过改变注浆加固范围和注浆加固参数都可以实现对隧道的变形和受力的有效控制,两者在加固隧道围岩方面具有等效作用.     

煤矿隐伏断层突水的断裂力学模型及力学判据

针对导水断层和底板塑性滑移场的空间关系,把导水断层和底板塑性滑移场的最短距离视为断层突水的关键路径,建立了底板隐伏断层突水的简化断裂力学模型.利用断裂力学理论分析了含斜裂缝有限板裂缝尖端的应力强度因子计算公式,推导了导水断层发生劈裂破坏的临界水压力以及影响因素.结果表明:发生断层突水的临界水压力随着断层长度增加而减小、随着断层到底板距离的增加而减小、随着水平压力增大而增大的趋势.根据压剪裂缝扩展时翼型分支裂纹扩展理论,获得底板隐伏断层突水的必要条件是承压水达到临界水压力,充分条件为断层到煤层底板的最短距离达到一个的临界值以及相应的理论公式.     

不同施工工法对断层隧道的力学响应分析

断层破碎带是隧道施工中常见的不良地质构造,在断层破碎带附近施工时常常会引发围岩失稳甚至塌方等问题。因此依托某高速公路隧道,利用FLAC3D建立三维分析模型,研究施工方法对隧道围岩稳定和支护结构的影响,计算结果表明：在3种施工工法下,断层破碎带位置围岩的拱顶沉降值和拱底隆起值显著大于围岩正常段的,同时初期支护结构在断层破碎带和围岩正常段交界处的受力最大。环形开挖预留核心土工法施工引起的拱顶沉降最大值为51.45 mm,拱底隆起最大值为121.25 mm,初期支护结构的主应力最大值为15.27 MPa,各项数据均优于其余两种工法的对应值,表明该工法对保持围岩稳定效果最佳。现场监测结果也表明断层破碎带附近的拱顶沉降值要大于围岩正常段的拱顶沉降值,在现场施工中要加强断层破碎带位置处的监测并做好安全措施。     

岩溶隧道综合超前地质预报方法与工程应用

基于岩溶隧道施工中易发生突水、突泥(涌砂)和塌方等安全事故,造成人员伤亡、经济损失和隧址区水文地质环境破坏等情况,依据不同超前地质预报方法优缺点和适用范围,提出了针对突水、突泥、断层破碎带、岩溶、围岩类别及稳定性的综合超前地质预报方法,建立了宏观超前地质预报、长期超前地质预报、短期超前地质预报、地质灾害临近预报的多步预警预报体系,预报体系在沪蓉西高速齐岳山隧道等工程中得到了成功应用.     

活动断层下城市地铁隧道变形破坏与损伤

依托某跨断层隧道工程,建立断层-隧道-围岩的精细化三维数值模型,考虑实际盾构施工中的注浆压力、顶推力、注浆时效硬化和材料的非线性行为。通过数值模型分析盾构隧道穿越不同宽度、倾角、倾向的断层破碎带时的变形机制、力学特性及损伤演化,利用控制变量法分别改变断层的宽度、倾角和倾向来研究单一变量的影响。研究结果表明：隧道拱顶的变形和损伤面积与断层宽度的增加呈现正相关,随着断层宽度的增加拱顶挤压现象更加明显,但当断层宽度增加至一定限值时,衬砌拱顶将脱离围岩向洞内凹陷,拱顶的应力呈现先增大后减小的趋势;随着断层倾角的增加,衬砌拱顶向洞内收敛量先增后减小,初始损伤位置与断层倾角相关;断层倾向增加使隧道的损伤范围和程度不断减小,环向应力集中受断层倾向影响较明显,随断层倾向的增加,雷达应力图由“X”逐渐转变为“十”字形。在隧道选址阶段,应尽量让隧道正交穿越断层且在穿越较宽的断层时提前采取预加固措施来保证隧道的安全稳定性。     

考虑隧底隆起斜坡段浅埋隧道稳定性上限分析

采用极限分析上限法,基于内外能耗守恒原理,通过构建考虑隧底隆起的斜坡地段浅埋隧道破坏模式,推导出围岩压力的计算式,并通过典型算例重点分析了典型因素对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:基于泰沙基极限平衡法进行隧道围岩支护设计较为保守,不考虑隧底隆起的极限分析方法次之考虑隧底隆起极限分析方法的风险最大;斜坡地表倾角增大对浅埋隧道稳定性有着不可忽视的不利影响;围岩压力随岩土侧压力系数减小、埋深增大、断面尺寸加大而增大;岩土黏聚力增大、内摩擦角增大对提高浅埋隧道围岩稳定性有积极作用。     

断层破碎带突水最小安全厚度的筒仓理论分析

隧道临近富水断层破碎带时易发生突水突泥灾害,防突岩盘最小安全厚度的确定是关键问题.为此,基于筒仓理论和极限平衡方法,分别建立隧道轴线与掌子面正交和平行时的断层破碎带突水力学模型并且推导防突岩盘所受地应力的计算公式.在此基础上,得出富水断层破碎带突水突泥的力学判据,并分析断层破碎带宽度对防突岩盘最小安全厚度的影响.最后,将理论研究成果应用于永莲隧道和祁连山隧道工程中.理论分析表明:断层破碎带宽度小于200 m时,断层破碎带宽度对防突岩盘最小安全厚度的确定影响显著.经过计算,永莲隧道的防突岩盘最小安全厚度为7.34 m,实际工程中未预留足够安全厚度而发生突水事故;祁连山隧道F6、F7断层破碎带的防突岩盘最小安全厚度分别为10.22和11.59 m,实际工程中预留了12 m顺利通过断层带,表明理论计算值与工程实际比较符合,具有一定的可靠性.     

土石交界地质条件下隧道围岩水平变形研究

文中对比分析了不同掘进方向下的隧道围岩水平变形规律以及土石界面倾角对隧道围岩水平变形的影响,结果显示:不同掘进方向下的隧道围岩水平变形规律相近;掌子面处围岩水平变形量随着土石界面倾角的增大而减小,且其减小幅度逐渐增加。该结果将对土石交界地质条件下隧道开挖建设提供重要参考。     

悬臂式挡土墙地震主动土压力拟动力分析

地震作用下悬臂式挡土墙主动土压力的计算十分重要。为了分析悬臂式挡土墙在地震荷载作用下主动土压力分布情况,基于滑楔体平衡理论,考虑水平、竖向地震力随时间变化对地震主动土压力的影响,运用拟动力学方法,推导出地震主动土压力、第二临界破裂角的计算公式,并研究挡土墙后填土的内摩擦角和粘聚力、挡土墙与后填土之间的摩擦角和粘聚力、墙体倾角等参数对地震主动土压力系数和临界破裂角的影响。研究结果表明:第二临界破裂角随竖向地震力系数、挡土墙后方填土内摩擦角的增大而增大,随水平地震力系数、挡土墙与后方填土摩擦角的增大而减小;地震主动土压力随水平、竖向地震力系数的增大而增大,随挡土墙后方填土内摩擦角的增大而减小。     

某特长公路隧道F2断层处突水涌泥综合处理方法

在建的某隧道为岩溶发育的特长公路隧道,存在断层、破碎带等,地质情况复杂多变。在施工过程中发生了突水、涌泥灾害,造成了严重坍塌事故,导致施工受阻。通过对隧道突水、涌泥及坍塌地质灾害产生的原因进行详细的分析研究,最后采用了多点集中排放,降、排、防相结合的措施,高压劈裂注浆并结合负压排水,三台阶施工方法施工,对F2断层坍塌处进行了加固,达到了预期的效果,对同类工程具有一定的参考和借鉴意义。     

压力隧洞渗透稳定的参数敏感性分析

为了研究压力隧洞渗透稳定性与围岩变模、围岩渗透系数、地应力、衬砌类型及厚度等的关系,建立了压力隧洞内水外渗的渗流-应力-开裂耦合计算模型,拟定了不同围岩渗透系数、不同围岩变模、不同初始地应力、不同衬砌类型及厚度等组合的一系列工况,运用上述计算模型对压力隧洞内水外渗进行了计算.根据计算结果,以隧洞综合透水率和破坏内水压力为渗透稳定性指标,对围岩渗透性、围岩变模、地应力及侧压力系数、衬砌是否配筋、衬砌厚度等影响因素进行了参数敏感性分析,给出了各参数对压力隧洞综合透水率及破坏内水压力的影响程度.研究成果可为压力隧洞设计,尤其是衬砌型式选择提供参考依据.     

压力隧洞内水外渗的渗流-应力-开裂耦合分析

针对压力隧洞内水外渗分析缺乏完善的渗流-应力-开裂耦合分析模型的现状,基于传统的黏结裂缝模型,提出了能进行渗流分析的黏结裂缝单元模型.应用Biot固结理论和内水荷载施加的体力理论,建立了压力隧洞内水外渗的渗流-应力-开裂耦合分析模型.选择典型的圆形断面压力隧洞进行了内水外渗的渗流-应力-开裂耦合模拟分析.计算结果与实测资料的定性对比表明,该模型是合理可行的,可用于压力隧洞内水外渗的渗流-应力-开裂耦合分析.     

TSP超前地质预报在海底隧道施工中的应用

随着我国高速公路网的持续迅猛发展和完善,从中心城市向周边辐射的高速公路地下建筑,如过江隧道、海底隧道、穿山过岭隧道等工程越来越多,施工安全问题便成为一个突出问题。施工中隧道洞内高压突水、涌砂、涌泥等较大事故时常发生。为了避免和减少工程事故,在开挖前期应用工程地球物理手段进行超前探测十分必要。TSP(Tunnel Seismic Prediction)隧道地震波勘探方法属于多波多分量高分辨率地震波反射法,能查明隧道施工段掌子面前方是否存在断层、溶洞、裂隙、构造破碎带等可能给施工开挖带来不良影响的地质构造。结合翔安隧道工程实例,本文介绍了TSP方法有关理论、现场操作技术方法和资料解译应用的技术成果。这些成果在后续钻探和开挖施工中得到验证。     

隧道浅埋段二次衬砌渗水研究

渗水病害对公路隧道的正常运营有极大的危害,关于隧道渗水的病害类型、产生原因和治理方法的研究也较多．对甘肃某在建隧道进口浅埋段二衬严重渗水检测和勘察的情况进行了分析,得出了其产生原因为周边地形地质水文环境、隧道的设计和施工中的不重视与不规范．针对施工缝渗水采取了凿槽引排和注浆的治理措施,用凿槽引排治理线状渗水;凿洞堵漏的方法治理点状渗水．通过对渗水治理前后的对比,可以看出治理效果较好,对于今后的类似隧道渗水病害治理具有一定的参考价值．     

海底隧道施工技术及琼州海峡隧道方案的可行性

当今世界上已建造了许多海底隧道 ,著名的有青函隧道、英吉利海峡隧道等 ,还有许多海峡隧道正在修建或计划修建中 ,这些海峡隧道的修建积累了丰富的经验 .本文首先对各种海底隧道施工技术进行论述 ,在此基础上结合琼州海峡的工程地质情况与国外的施工技术 ,对琼州海峡隧道的可行性进行初步分析     

清水隧道围岩检测研究

目前铁路运营隧道不良状况严重,因此有必要采取可靠的检测方法来检测和评估隧道的实际状况,同时检测的数据也为隧道日常的维修保养及必要的整治工程提供了系统完整的依据.本文以清水隧道现场检测作为实例,通过对土压力、孔隙水压力、衬砌应变及围岩深部位移的检测分析了清水隧道存在的问题,并在出了若干工程建议.     

花岗岩残积土隧道渗流效应数值模拟研究

为探讨渗流效应对花岗岩残积土隧道的影响,通过将水注入围岩中实现渗流目的,并进行数值模拟。模拟过程中,设置了4组水压力,分别为0, 50, 100, 150 kPa,得到了不同压力与位移和支护结构之间的关系。研究结果表明:当围岩孔隙水压力为50 kPa时,不宜进行上台阶开挖;当围岩孔隙水压力为100kPa时,不宜进行下台阶开挖。隧道的开挖受水压力的影响较大,水压力越大,渗流范围越广,同时仰拱隆起现象越严重,此时顶部衬砌结构发生较大变形,故开挖隧道时应进行支护与监测。支护好上台阶后,应及时对围岩进行支护,以避免渗流过广而导致围岩出现较大位移。隧道下台阶的施工受多因素的影响,应及时对拱顶部位进行加固,避免出现工程事故。     

富水高压隧道掌子面涌突水稳定性研究

富水地层隧道掌子面在水力作用下,易发生失稳,造成安全事故,因此确保隧道掌子面稳定性是保障正常施工的关键。本文以豹狸岗隧道修建过程中遇到的富水裂隙密集带为背景展开研究,采用流固耦合理论结合数值分析方法,建立模型研究掌子面失稳模式;基于突水突泥地层掌子面稳定性分析力学模型,模拟掌子面渗透破坏以及失稳过程,提出掌子面稳定性评价方法,确定了保障掌子面稳定的极限防突体厚度（掌子面与断层破碎带之间的距离）,以此来判别掌子面掘进至断层破碎带附近的加固时机。     

盾构隧道已开裂管片的受力变形特性

结合广州地铁某已运营的盾构区间隧道现状,通过采用三维Goodman单元来模拟管片已存在的裂缝,对盾构区间隧道已开裂管片的裂缝深度变化对管片结构造成的影响进行了分析,同时也对侧向土压力、地基弹簧系数以及地下水位等几种重要因素对管片受力变形特性的影响进行了评估.研究表明,随着裂缝深度的增加,管片砼的拉应力、压应力虽然达到最大值,但变化幅度并不大.但当裂缝接近径向贯通的时候,钢筋的拉应力值会大大增加,有可能超过允许值.同时,在盾构管片存在既有裂缝的情况下,盾构管片的最大拉应力值、水平和竖向收敛值、竖向沉降值均随侧向土压力系数、地基弹簧系数的减少而增大,同时随地下水位埋深的增大而增大.根据研究结果,对该区间隧道盾构隧道的裂缝等病害采取了针对性修复措施,目前无新的裂缝出现,总体处于稳定及安全的状态.     

电缆隧道灭火技术应用研究

分析了电缆隧道火灾的起因、危险性及特点,比较分析了电缆隧道的灭火技术,提出了一套高压细水雾灭火系统解决方案,并结合某钢厂电缆隧道项目对高压细水雾系统工程进行设计,研究成果和实践对计算机房、控制室、油浸变压器、档案库房、高压配电室等重要危险场所细水雾灭火系统的设计具有参考价值.