软岩巷道底鼓治理机理分析

近年来,随着矿井深度的不断增加,底鼓现象已成为软岩巷道与弱结构巷道围岩变形和破坏的主要特征与形式之一,为了控制软岩巷道底鼓,本文分析了动压及软岩巷道底鼓的成因,依据工程实例,来阐述巷道底鼓的变化规律及顶板和两帮对巷道底鼓的作用,并提出了针对锚网索支护对巷道底鼓变形的影响。文章为巷道的支护和底鼓的治理提供了依据。     

多因素影响隧道仰拱竖向位移回归探析

文章针对设计中难以通过理论精确预测铁路隧道底鼓病害的情况,探究在不同膨胀应力、不同矢跨比和不同衬砌厚度三个因素共同影响下隧道仰拱位移规律。通过不同因素组合的数值模拟,进行隧道底鼓病害的正交试验研究,以仰拱位移为目标函数,通过理论分析建立回归模型,通过回归分析得到可靠的预测模型。分析结果表明:膨胀应力、仰拱矢跨比、衬砌厚度对仰拱纵向位移均有显著影响,且仰拱纵向位移与膨胀应力呈正相关;与衬砌厚度倒数呈正相关;与仰拱矢跨比呈复杂的非线性关系。以上成果能够用于隧道底鼓预测分析,为隧道设计工作提供了支撑资料。     

软岩隧道变形特性与监控预警体系优化

以四川绵阳市梅家沟软岩隧道为工程背景,分析了现场软岩隧道大变形特性和机理。基于监控量测数据对隧道的周边收敛和拱顶下沉的变形规律进行了研究。基于数理统计的原理对数据进行统计分析,结合现场分步开挖工况,提出了隧道台阶法开挖下分级分步,动态预警的监控思想。依据现场软岩隧道预警频率,确定周边收敛的分级预警阈值,建立了周边收敛预警体系,总结了实时监测的适用条件。工程现场监控实践表明:该预警体系能够充分发挥支护结构的承载能力,为现场安全施工提供有效的判据,并给支护体系的优化提供积极的指导作用,对开展软岩隧道施工监控量测工作具有重要的实践价值。     

软岩巷道底臌的治理

通过对软岩巷道底臌特征的总结分析,得出某矿软岩巷道底臌机理及主要影响因素,针对现场实际提出了加强帮、角的控制可控制底臌,通过现场施工证明,效果理想。     

基于结构可靠度原理的监控预警体系研究

以九绵高速梅家沟软岩隧道为工程背景,分析了现场软岩隧道大变形特性和机理;基于监控量测数据,总结了隧道的周边收敛和拱顶下沉的变形规律,在此基础上,提出了基于结构可靠度原理的隧道监控量测概率预警指标。实践表明:该预警方法可在保证现场安全的前提下,充分发挥支护结构的承载能力,保障施工进度,对现场安全施工提供有效的判据,并对支护体系的优化提供积极的指导作用,对开展软岩隧道施工监控量测工作具有重要的实践价值。     

软岩隧道围岩变形分析及处理

从介绍软岩隧道的基本变形特征出发，系统分析了引起软岩隧道变形的原因，全面讨论了软岩隧道的支护原理、原则与方法，并详细介绍了底鼓问题的防治方法，对软岩地质条件下的施工具有重要的现实意义。     

富水软岩隧道跨越断层段塌方机制分析及处治措施

 针对沪昆客运专线长昆湖南段油坊坪隧道跨越断层段遭受的塌方问题,总结隧道宏观变形演化历史,分析跨越断层富水软岩隧道塌方的影响因素及围岩失稳破坏模式,据此提出针对性的处治措施。分析结果表明：地质构造和地下水的协同作用对本次隧道塌方的影响最为显著,大气降水在一定程度上促进了隧道塌方的形成,施工工法和支护措施对本次隧道塌方的影响体现为人为认识的不足,多因素的共同作用促成了本次塌方的发生;跨越断层区富水软岩隧道围岩的失稳模式可归结为弯曲内鼓和顺层滑移相结合的协同破坏模式;在分析隧道塌方机制的基础上提出“洞内+洞外”的综合处治措施,具有较强的实效性和针对性,从根本上防止塌方的发生。该研究成果可为富水软岩隧道跨越断层的设计和施工提供工程类比的素材,具有重要的工程意义。     

马鞍子梁软岩隧道围岩变形规律及支护技术模拟分析

结合马鞍子梁隧道工程,采用FLAC数值模拟方法对该隧道上下台阶法施工全过程进行模拟分析,完成了现场监测研究,与数值模拟预测的结果进行了比较,得到了软岩隧道的围岩变形规律,提出合理的支护方案。结果表明,该开挖方法适用于此软岩隧道,竖向位移主要集中在拱顶和拱底处,拱顶位移比较大,水平位移主要集中在隧道两肩和两脚处。现场监测表明:隧道开挖初期拱顶下沉与水平收敛变形速率比较大,处于不稳定状态,随时间变形速率较小,曲线趋于稳定状态。FLAC数值模拟预测结果与实测结果基本一致,一次支护和二次衬砌的合理间隔时间为30d。     

基于FOA-GRNN的软岩隧道围岩变形预测模型

为解决隧道围岩变形中的非线性问题,实现对软岩隧道变形发展趋势和稳定性的判断,建立了基于果蝇算法改进的广义回归神经网络隧道围岩变形预测模型。利用广义回归神经网络较好的非线性映射能力,对软岩隧道的拱顶沉降和水平收敛进行预测。由于GRNN的预测效果受光滑因子的影响,因此采用果蝇算法对光滑因子进行寻优,改善了GRNN预测模型确定参数时人为因素的影响,有效的提高了模型的预测精度和适用性。以玉磨隧道工程为例,通过对现场监测变形数据的训练,得到了隧道围岩变形预测结果,验证了FOA-GRNN预测模型能高效准确地对隧道围岩变形进行预测,可以为类似的工程提供一种新的途径。     

深部开采中巷道底鼓问题的研究

巷道围岩控制是深部资源开采中的关键问题，而要攻克深井软岩巷道支护的难关，就必须首先研究底鼓的机理及其防治措施。在大量现场研究、实验室模拟实验和数值计算的基础上，探讨了巷道底鼓的基本特征，分析了4种类型底鼓的机理及影响因素，综述了我国近年来防治底鼓的有关研究成果，最后介绍了2个防治巷道底鼓的实例。     

寒区软岩隧道的冻胀力及冻害防治浅析

通过对软岩物理力学特性的分析和软岩隧道冻胀力计算方法的分析,提出了从改变软岩的物理力学性质、排除孔隙水、保持和提高隧道内部温度等方面对软岩隧道的冻害进行防治的方法,指出了以后研究的方向.     

基于快速拉格朗日分析–并行粒子群算法的黏弹塑性参数反演及其应用

将改进粒子群算法和大型岩土数值计算软件FLAC3D有机结合,提出基于快速拉格朗日分析的全局并行改进粒子群参数反演方法。该方法既没有采用EBE方法也没有利用区域分解技术对计算区域进行处理,而是对用于参数反演的优化方法进行全局并行,这既避免了区域分解难于确定子区域边界的问题,又避免了EBE方法的大量数据交换,无疑将大大提高并行效率。基于锦屏二级水电站辅助洞BK14 599断面的算法性能分析证实了这一特性。锦屏二级水电站辅助洞黏弹塑性参数反演表明该方法对大规模岩土工程参数反演提供了一种行之有效的方法,获得了可靠的长期稳定性分析参数。利用获得的参数进行正向数值分析,计算结果表明:变形主要发生在顶拱和两侧墙靠上部位;洞周出现了一定范围的塑性区,以两侧为最,洞底次之,内壁出现了拉伸屈服;洞肩和墙角出现了应力集中现象,洞底出现底鼓现象,这些现象与现场观测到的结果一致。因此,引水隧洞在设计、施工时应加以注意,防止造成不必要的损失。     

软弱破碎带不同施工工法隧道围岩变形分析

依托中条山特长公路隧道,采用有限差分软件FLAC3D,对隧道开挖支护过程采用的不同施工工法下的施工过程进行了数值分析,对各工况下围岩变形规律进行了研究,研究结果表明:单侧壁导坑法施工拱底隆起与拱顶沉降的差值较小,可防止因拱底隆起过大而造成的隧道底板的破坏,核心土在维持掌子面稳定方面作用显著,在软弱围岩地层中台阶法与预留核心土法相比优先选用预留核心土法。     

汶川地震公路隧道洞口结构震害分析及震害机理研究

通过对汶川地震公路隧道震害调查资料的统计分析,对隧道洞口结构进行了震害分析,结果表明：洞外结构受次生灾害影响较大,地震惯性力影响明显;硬岩洞口段隧道结构基本无破坏,软岩洞口段隧道结构震害较严重。通过三维有限差分数值模拟计算和现场典型震害分析,研究了公路隧道洞口结构的震害机理。探明了洞外结构震害机理,即洞外结构受次生灾害影响较大,震害的主要原因是地震惯性力,洞门墙结构和基础设计不合理以及隧道洞口所处位置也是影响洞外结构震害的重要因素。探明了洞口段隧道结构震害机理,即正穿坡面洞口段隧道结构存在软硬围岩交界面时,其附近软岩内隧道结构受较大强制位移作用;正穿坡面洞口段隧道结构覆盖层为软岩时,震害的主要因素是地震惯性力。研究成果对公路隧道洞口结构的抗减震技术有着重要的意义。     

数值方法确定海底隧道最小岩石覆盖厚度研究

目前国内正在修建或拟修建多条海底隧道,其中最小岩石覆盖厚度直接制约着海底隧道的安全和造价。本文根据国内外有关文献资料,探讨了利用数值方法确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的方法,应用断裂损伤有限元和国际通用数值分析软件,根据隧道在同一剖面处不同底板线位置,隧道上方同一个点的位移收敛情况,建立了确定海底隧道最小覆盖厚度的位移收敛法。通过对国内2条海底隧道开展的研究,其中一条已开始施工,总结出了数值方法确定最小岩石覆盖厚度的思路和过程。为定量确定海底隧道最小岩石覆盖厚度建立了数值分析基础,最后应用数值方法确定某海底隧道最小岩石覆盖厚度。     

软岩硐室稳定性的复合结构柔性反底拱控制时效分析

地下工程的围岩为软岩或因赋存深度的增加而呈现软岩特征时,其稳定性控制问题趋于突出,而对软岩硐室底臌的有效控制是决定硐室整体稳定性、保障其服务年限的关键。设计应用于软岩硐室底臌控制的复合结构柔性反底拱,探讨其作用机理,其控制底臌的时间效应包括成拱初期的负底臌效应、吸收变形能为主要特征的柔性支护阶段和后期延长服务年限为目的的刚性支护阶段,其中柔性支护作用保证了相对较长而且稳定的软岩硐室服务年限。经实践证明,试验条件下的负底臌效应历时63 d,柔性结构控制底臌的作用时间为158 d,反底拱刚性结构对底臌的控制可以延长巷道的服务年限140 d,即巷道在1 a内无需底板修复。复合结构柔性反底拱的底臌控制效果明显,但是硐室整体稳定性并非单一依赖于对底臌的控制,支护体系在边界上存在相对薄弱的环节等因素,依然可转化为软岩硐室整体破坏的主要原因。     

运营公路隧道底鼓病害快速处治技术

部分运营公路隧道的底鼓处治对交通干扰较大.为了实现不中断或少中断交通,通过对运营隧道隧底缺陷与病害类型的归纳分析,总结可减少交通干扰的运营公路隧道底鼓快速整治技术体系,并提出预制装配式仰拱及填充层拆换技术思路.     

Numerical investigation of underlying tunnel heave during a new tunnel construction

This paper presents a case study of protecting existing tunnels during the construction of a new cut-and-cover tunnel above in Nanjing, China. Various construction measures, including sequential excavation, jet grouting, and a pile-slab retaining system were performed to control the heave of existing tunnels. Furthermore, a numerical analysis using a finite difference program, FLAC3D, was conducted to investigate the influence of different construction schemes on the tunnel heave. Finally, a comparison between numerical results and field measurements were carried out to study the influence on the tunnel heave from various factors, such as the ground reinforcement depth, excavation sequence, and the skew angle between new tunnel and existing tunnels. The results show that when the excavation volume is small, the uplift values of existing tunnels increase nonlinearly with the increasing excavation width of each step. The pile-slab retaining system combining with ground treatment method can control the tunnel heave within the required limits. The optimum ground treatment scope is about 1.5 times of the excavation depth in this project. Compared to other construction schemes, the tunnel heave will be the smallest under a staggered segmentation excavation method starting from the sides to the center.     

成兰铁路千枚岩隧道初期支护形式试验研究

在高地应力软岩地层中开挖隧道,易发生大变形,合理地选用初期支护的钢架形式,对软岩大变形的控制是非常重要的。本文依托成兰铁路-茂县隧道,通过现场试验和数值计算研究挤压性软岩大变形隧道的初支钢架选型,主要得出以下结论：（1）高地应力软岩隧道不宜选用强度较弱的钢架作为第一层支护,第一层支护应能保证支护封闭时的合理洞形|（2）挤压性大变形隧道宜采用多层、多次的支护方法,适当释放围岩应力,保证隧道的长期稳定|（3）大变形隧道多采用分部工法开挖,易导致支护结构受力不均,应提早支护封闭时机,改善结构受力。