连拱隧道水平位移控制标准研究

在连拱隧道建设中,必须进行围岩变形及位移的监测。根据现场围岩位移的监测结果,可以及时分析与预测围岩稳定性,以保证隧道施工的安全进行。结合小金口连拱隧道现场监测数据,利用数值分析方法对Ⅲ类围岩水平位移监测数据进行处理与分析,得出:采用Boltzman函数拟合分析方法,能够较好反映连拱隧道施工过程中水平收敛位移的变化情况,从而得到连拱隧道水平位移变化的控制标准,对连拱公路隧道设计和施工具有一定的指导意义。     

乌鞘岭隧道7号斜井围岩变形及稳定性分析

通过对乌鞘岭隧道7号斜井砂岩夹泥岩段围岩水平收敛和拱顶沉降两项内容的现场监测，获得围岩初期变形资料。对资料的回归分析得出：围岩初期变形随时间在总体上遵循指数函数、倒数函数及对数函数三种函数模型变化，可分为快速变化发展阶段和缓慢趋稳阶段两个阶段，并在20日之后渐趋于稳定。根据回归分析结果，利用位移加速度正负的判据分析和评价了围岩稳定性。结果表明，围岩初期变形趋于稳定。     

复杂条件下隧道支护体时效可靠性探讨

以Kelvin-Voigt黏弹性模型作为大埋深隧道支护体流变模型,推导了隧道支护体的位移时效方程;提出了支护体时效可靠性的定义,即支护体时效位移曲线(Ur(ti))与位移阀值的交点(A点)到位移收敛值间弧段长(AB)与围岩与支护体发生作用点(O点)与位移收敛点(B点)之间弧段(OB)长的比值,即就是pf=AB/OB。在此基础上,运用自编程序计算了若干工程实例。工程实例表明:支护体的破坏概率与支护体弹性模量(E2)、围岩弹性模量(E1)以及支护厚度比较敏感;随着围岩弹性模量的降低,相同支护强度的支护体破坏率越小。     

公路隧道监控量测数据处理与回归分析

以山西某高速公路隧道为背景,介绍了隧道监控量测的工作内容,通过对拱顶沉降和周边位移监控数据的回归分析,比较了几种常用回归分析函数的回归精度,提出了增加隧道围岩稳定性的一些建议。     

锚杆与围岩共同作用的围岩特性曲线修正分析

基于收敛约束法原理,推导了考虑锚杆与围岩共同作用的圆形隧道围岩特性曲线弹性响应函数。并与数值模拟方法获得的不同锚杆布置情况下的围岩特性曲线进行比较,验证了解析方法的合理性。考虑锚杆支护与围岩共同作用后的围岩收敛特性曲线与原始围岩有较大区别,并与原始围岩刚度以及锚杆布置密度密切相关。根据解析结果与数值计算结果的进一步对比分析,对推导的解析函数进行了修正。修正后的解析公式,能反映锚杆布置密度对围岩特性曲线的影响。特别对于软岩隧道(V级围岩),在不同锚杆支护密度范围内,等效围岩刚度能够大致提高15%~35%,考虑锚杆与围岩共同作用对围岩刚度的影响不可忽略。本文提出的修正收敛特征曲线对指导隧道设计施工有一定的理论与工程意义。     

基于数据融合的山岭隧道围岩稳定性评价方法

随着隧道信息化设计和施工的发展,如何利用隧道施工过程中的现场监测值对隧道安全进行准确合理的评价成为一项亟待解决的技术问题。本文针对新奥法隧道施工过程,提出了一种基于监测数据的施工安全评价方法,该方法通过将不同的监测数据相融合(如拱顶下沉和水平收敛),并结合数值计算方法,对隧道围岩的稳定性进行综合性评价。本文用折减节点力来模拟隧道初期支护前后的围岩应力释放过程,并计算出围岩稳定极限状态下的隧道变形值,作为围岩稳定性评价的重要依据。最后,将该方法应用到营盘山隧道的围岩稳定性评价中,根据隧道各断面水平收敛与拱顶下沉数据,计算隧道围岩稳定性安全系数,为施工决策提供理论参考。     

隧道洞内监测数据回归分析方法的比较研究

结合朝阳山省级公路隧道的工程实例,通过监控量测得到洞内水平收敛和拱顶沉降的实测位移值,分别利用对数函数、指数函数和多项式法对监测数据进行回归分析,比较3种函数回归的预估值与实测值的相关度,从中选取拟合度最高的多项式法作为回归函数,预测出最终拟合位移值,用来指导和优化现场施工,起到围岩变形预警的作用。     

皮尔-自适应免疫算法在隧道围岩智能计算中的研究与应用

提出适用于隧道工程智能预测的基于皮尔曲线的自适应免疫算法,以皮尔曲线较准确地描述隧道围岩收敛趋势,采用免疫系统的方法把非线性序列的趋势项偏移量建模外推,以影响围岩稳定性的各种因素作为入侵抗原进行有效解决,通过提高交叉概率和变异概率等参数的方法实现免疫系统的自适应调整,并以分布规律性和动态稳定性保证系统的稳定和全局优化,使该系统成为随环境改变而不断完善的一个自适应鲁棒进化系统。通过对云岭隧道工程的应用研究,实现在复杂地质环境下对于非确定性系统的预测,较好地解决在隧道智能计算中由于建模的不确定性造成的困难,而这种困难是用传统计算方法难以解决的。研究结果显示,基于皮尔曲线的自适应免疫算法在隧道工程智能预测应用中的优越性和实用性。     

皮尔-自适应免疫算法在隧道围岩智能计算中的研究与应用

提出适用于隧道工程智能预测的基于皮尔曲线的自适应免疫算法,以皮尔曲线较准确地描述隧道围岩收敛趋势,采用免疫系统的方法把非线性序列的趋势项偏移量建模外推,以影响围岩稳定性的各种因素作为入侵抗原进行有效解决,通过提高交叉概率和变异概率等参数的方法实现免疫系统的自适应调整,并以分布规律性和动态稳定性保证系统的稳定和全局优化,使该系统成为随环境改变而不断完善的一个自适应鲁棒进化系统.通过对云岭隧道工程的应用研究,实现在复杂地质环境下对于非确定性系统的预测,较好地解决在隧道智能计算中由于建模的不确定性造成的困难,而这种困难是用传统计算方法难以解决的.研究结果显示,基于皮尔曲线的自适应免疫算法在隧道工程智能预测应用中的优越性和实用性.     

三维有限元分析隧道开挖收敛损失与纵剖面 变形曲线关系研究

采用实验室研发的三维有限元程序,运用隧道收敛-约束法的分析模式,针对岩体弹性参数、初始应力与隧道径向位移等影响因素,探讨有支撑与无支撑情况下的隧道开挖收敛损失与纵剖面变形曲线关系.采用纵剖面变形曲线的研究结果,并与三维有限元数值计算结果相比较,探讨收敛损失的影响.由隧道收敛-约束法理论分析结果与三维有限元数值计算结果可知:(1) 确立隧道开挖收敛损失与纵剖面变形曲线的关系;(2) 隧道纵剖面变形曲线的归一化处理方式,可消除岩体参数、初始应力和隧道收敛的位置等因素影响;(3) 在弹性条件下,隧道开挖面产生的前期位移量约为最终位移量的25%～36%;(4) 由二维纵剖面变形曲线的分布,可计算并获得隧道开挖收敛损失值、了解隧道开挖工作面效应的三维影响,进而能计算分析岩体结构的应力与位移等变化量.     

基于模糊概率方法的软土隧道结构性态风险评估

利用模糊数学中的模糊概率理论,建立了软土隧道结构性态的模糊概率综合评估模型。模型应用模糊权重的概念,充分考虑了权重的模糊性以避免权重取值的不确定性。结合影响软土隧道结构性态的主要因素,选取渗漏水范围、横向水平位移、隧道断面收敛位移和钢筋泄露电流密度为主要评估影响因子,同时将隧道结构性态风险等级划分为优秀、良好、一般和较差4个等级,进而使评估结果更为精细。算例分析表明了文中方法对软土隧道结构性态风险评估的合理性和有效性。     

北山坑探设施开挖全过程围岩内部位移现场量测试验研究

为研究硬岩条件下巷道开挖围岩内部位移变化特征,以高放废物地质处置地下实验室北山坑探设施为试验平台,设计原位试验方案,开展围岩内部位移现场量测试验,分析巷道开挖全过程围岩内部位移的演化特征,采用Lee方程、Hoek方程、V-D方程3个典型LDP曲线方程进行掌子面空间效应分析和损失位移求取。研究结果表明:北山花岗岩地质条件下,巷道爆破开挖全过程中,围岩内部位移变化随掌子面的推进呈现初始增长、快速增长和稳定收敛3个阶段;量测断面附近的围岩内部位移时态曲线呈现出阶跃特征,与分级加载下岩石蠕变试验曲线的形态特征相类似;距离巷道侧壁较远的测点受掌子面空间效应的影响范围较小,且在掌子面前方产生的位移释放量所占比重较大;采用Hoek方程求解的损失位移与实测值更为接近,为最优求解方程;在距掌子面2 m远设置量测断面,其损失位移已占总位移的50%以上。研究结果可为后续地下实验室开挖过程中的围岩内部位移量测和分析提供借鉴与参考。     

综合管廊燃气爆炸冲击波压力及动态响应研究

采用流固耦合算法,建立6种体积甲烷-空气混合燃气在综合管廊内发生爆炸的有限元模型,计算空气冲击波峰值压力、混凝土管廊的应力和位移时程曲线.并对各空气单元的压力峰值进行统计分析,提出相同燃气体积距燃气边缘不同距离的空气冲击波超压峰值曲线的数学解析式.对6种工况下管廊内距燃气边缘不同距离的空气冲击波超压峰值进行拟合,提出不...     

地铁同区间不同冻结联络通道变形对比

为探究同一区间下不同地铁联络通道在冻结及开挖过程中对盾构隧道、地表位移变形的影响规律,以穗莞深城际SZH-9标机场北站-机场站盾构区间的3个联络通道为工程背景,通过对现场盾构隧道拱顶、拱底、净收敛及地表位移监测分析,获得结果:盾构隧道净收敛在联络通道冻结和开挖时期扩张,而开挖准备和注浆阶段收敛值变小,其变化曲线近呈"M...     

围岩稳定性评判方法适用范围探讨

基于修正芬纳公式建立了围岩稳定性评判新方法,该方法基于轴对称模型建立径向位移解析表达式。轴对称的基本假定就是圆形洞室,静水压力和均匀初始应力场,各向同性和均匀围岩条件。通过系统分析轴对称假定条件的偏差范围对围岩稳定性判断方法的适用范围进行研究。基于经典的遵循莫尔-库仑屈服准则理想线弹塑性围岩中的洞室开挖问题,分析了各项异性和非均匀性的初始应力场及城门洞型洞室对洞壁变形的影响。研究结果对围岩稳定性评判方法的合理使用范围、精度与轴对称围岩条件提出了量化评价范围。     

基于区间截断法的地下结构模糊能度可靠性模型研究

根据地下结构稳定性影响因素的随机性和模糊性特点,首先,引进三角模糊数理论,建立地下结构物理力学参数的可能性分布函数,然后,在地下结构稳定性评价之模糊可靠性功能函数确定方法研究基础上,引进区间截断法和区间数运算规则,建立了功能函数值域区间的确定方法,并避免了功能函数值域的扩展问题,最后,通过研究地下结构模糊能度可靠性度量方法,建立了地下结构模糊可靠性指标的可能性分布曲线及其失效可能度的确定方法,从而建立了地下结构模糊能度可靠性分析模型与方法。工程实例分析与计算结果表明了本文模型和方法的合理性与可行性。     

基于隧道断面相对变形率判定围岩稳定性的研究

目前常用的判定围岩稳定性手段主要是监测隧道特征点或测线位移,但这种监测方法评价围岩稳定性存在诸多弊端。为此,本文从应变能角度对隧道围岩系统势函数进行理论分析。首先推导了围岩4个分区的应力、应变及位移表达式,进而分析各个分区的应变能,据此建立了隧道围岩系统势函数,并根据软岩破坏时的全应力应变曲线特征,确立隧道围岩系统势函数尖点突变模型,提出了定量评价围岩稳定性的理论依据。利用数值模拟手段,分析了不同荷载释放系数下隧道围岩特征点或测线位移、隧道围岩系统势能、隧道断面相对变形率3类指标变化规律。根据尖点突变模型,利用3类指标对围岩稳定性做出定量评价,并对3类指标下围岩破坏时的荷载释放系数进行对比分析,探讨了利用断面面积相对变形率指标判定围岩稳定性的可靠性。     

盾构近距离下穿对上覆已建隧道影响的实测研究

通过对上海轨道交通7号线下穿地铁2号线施工期间已建隧道的实测数据分析,探讨了施工扰动影响下已建隧道的隆起、沉降曲线波峰位置的偏移、二次穿越的叠加效应、穿越施工的影响范围等。结合典型工况及施工参数分析已建隧道受盾构穿越施工的影响,得出盾构穿越期间已建隧道先隆起后沉降;曲线形态由近似正态分布向类似M型的双波峰转变;上方已建隧道变形最大值偏离投影正交点;完成后第42 d已建隧道的变形趋于收敛,盾构穿越施工的横向影响范围为4D(施工盾构直径),在盾构纵向推进方向影响范围在3D至5D间等结论。