隧道膨胀性围岩蠕变特性分析及参数反演

为研究隧道膨胀性围岩蠕变参数及其蠕变特性,结合龙泉山1号隧道围岩变形监测资料和相关试验,利用BP神经网络联合有限差分软件FLAC3D的方法,选取Burgers粘弹性模型与Mohr-Coulomb屈服准则串联形成的修正Burgers模型为膨胀性围岩的蠕变本构模型,以隧道典型断面的拱顶沉降监测数据为基础信息,反演岩体的蠕变参数。利用所得参数进行正演计算,结果表明,用于反演和未用于反演断面的拱顶沉降计算值与监测数据在量值上相当,变形趋势也基本相同。因此,文中所述方法可以获得较为合理的膨胀性围岩蠕变参数,并较好地弥补室内试验的不足,进而为今后类似工程提供理论依据及指导。     

软岩浅埋段大断面输水隧洞围岩参数反分析

本文针对位移反分析法在隧道设计与施工过程中的实际应用进行可行性研究,以浙江临海市大田平原排涝隧洞工程为研究背景,对所选反演参数进行了黄金分割优化迭代计算,结合现场监测数据和FLAC~(3D)有限元软件,对围岩松动区进行了位移反演分析和隧道数值模拟计算。研究结果表明,利用该类反分析方法得到的围岩反演参数组合较为可靠。对同一隧道断面的拱顶进行锚杆应力数值模拟,与对应点的监测数据比较吻合,进一步验证了反分析参数的可靠性。     

岩石弹塑性损伤-渗流参数反演及其在小净距隧道中的应用

分析地下工程施工过程中围岩稳定性时,应考虑到岩石损伤演化对宏观力学性质的影响;在富水地区,地下水的渗流作用对围岩稳定性的影响也不容忽视。实验室所确定的本构模型参数与现场实际参数有较大的偏差,因此根据现场位移进行参数反演是十分有必要的。本文以在建的大东山隧道为工程依托,将差异进化算法与自行开发的弹塑性损伤-渗流耦合计算模型相结合,对损伤参数和渗透系数进行参数反演,并将所得结果用于有限元正算当中,分析了不同水头高度下岩石的损伤演化规律。     

基于有限元模拟与神经网络的隧道反演分析研究

依据某隧道施工设计及现场施工建立线弹性的隧道有限元模型,描述围岩位移场的空间分布.分析了隧道埋深、围岩性质、衬砌厚度、开挖方法及空间效应对监测点位移的影响情况.在此基础上建立围岩力学参数的反演分析流程,并建立位移与围岩力学参数的神经网络关系,最后用工程实例来证明该反演方法的可行性和有效性.     

基于位移反分析的围岩蠕变本构模型参数确定方法

针对隧道围岩蠕变参数难以确定的研究现状,在充分调研各类岩石蠕变本构方程的适用条件的基础上,选取适用于依托工程实际地质状况的蠕变本构方程。采用位移反分析的计算方法,根据现场调查所得隧道围岩监控量测数据进行参数反演,得到了典型断面所在围岩段的围岩蠕变本构方程,并进行了参数验证,结果显示计算模型所得围岩变形值与实测数据误差较小,说明了本构方程的可靠性。该计算方法思路清晰,操作简便,较为准确地反映了岩石的蠕变过程,以期对岩石蠕变参数的确定方法产生一定的参考价值。     

隧道支护结构的变形监测及反演分析研究

试图以渝湘高速公路某隧道施工过程的监测资料,通过反演分析算出围岩参数如弹性模量、泊松比等,并计算隧道衬砌内力和变形,对隧道衬砌结构整体稳定性进行分析。     

大断面城市隧道衬砌支护参数研究

武广高铁金沙洲隧道位于广州市西北侧。为了保证金沙洲隧道在施工和运营期间安全、可靠及经济合理,对其进行了初期支护和二次衬砌支护参数分析研究。首先,根据地质条件及相关设计规范,应用类比法对Ⅳ级围岩的初期和二次衬砌支护参数进行了设计。然后,根据实际情况,考虑地下水作用,采用有限元法计算分析了部分Ⅳ级围岩隧道初期支护和二次衬砌结构受力变化。最后进行了强度验算,为金沙洲隧道的设计和施工提供了参考依据。     

基于神经网络的隧道围岩位移反分析研究

根据重庆鹰嘴岩隧道现场监控量测资料,基于BP神经网络理论,进行了公路隧道围岩位移反分析研究。首先利用FLAC3D对隧道开挖衬砌过程进行模拟分析,建立各围岩参数组合与位移计算值的对应关系,形成用于神经网络训练和检验的样本,通过训练样本和检验样本分别对网络进行训练和检验,得出较为理想的位移反分析模型;然后通过此模型根据重庆鹰嘴岩隧道现场监控量测的围岩位移资料对有关围岩稳定性的力学参数进行了反演,为隧道围岩稳定性评价分析提供了重要的力学参数。     

隧道洞口施工对边坡稳定性影响的预测分析

结合隧道洞口边坡的位移监测数据,采用有限元弹塑性位移反分析方法,对隧道洞口土层参数进行了反演;并采用洞口土层的反演结果,对隧道后续施工扰动对围岩变形的影响进行了预测分析,预测结果与后期现场监测数据基本吻合。隧道洞口施工对边坡的影响非常大,采用有限元反演、预测的数值计算方法,能够有效地对施工造成的变形破坏进行预测预报。     

基于差异进化算法反演参数的隧道稳定性分析

在隧道和地下工程弹性问题的位移反分析中,当基本未知数多于三个时,在各参数可能的变化范围内找到一组使误差最小的最佳参数的优化反分析方法是当前岩土工程反分析研究的热点问题。论文结合一种新型的优化算法(差异进化算法),依托摩天岭1＃斜井隧道工程施工,跟踪施工进行了典型断面围岩位移监测,以现场量测位移作为基础信息求得了斜井隧道全局最优值的最佳力学参数组合。根据以上采用差异进化算法求得的反演参数,对摩天岭1#斜井隧道单层衬砌支护稳定性进行了三维数值模拟分析,分析表明,摩天岭1#斜井隧道III级围岩段喷15 cm厚钢纤维混凝土支护后,斜井隧道围岩最小应力明显降低,围岩位移明显减小,因此建议摩天岭1#斜井洞身段III级采用15 cm厚度的钢纤维喷射混凝土单层衬砌。以上研究直接指导了摩天岭隧道单层衬砌设计和施工。     

岩石偏压隧道动态分析及相关研究

通过系统研究岩石隧道 ,尤其是偏压隧道的围岩压力确定方法 ,及其结构计算方法 ,能够在施工过程中对隧道衬砌结构进行动态分析 ,及时调整隧道施工参数 ,达到最佳的效果。文中采用规范推荐方法确定反分析的初始参数 ,采用可变容差的单纯形法进行荷载及地层参数的反分析 ,然后利用反演参数对衬砌内力进行正分析 ,以指导支护参数的确定     

流固耦合作用下非定常蠕变模型及其工程应用

为保证地下工程施工的安全性及工程的长期稳定性,基于流固耦合作用,考虑岩体的损伤劣化效应,建立非定常蠕变损伤本构模型,并运用有限差分软件的二次开发功能实现了本构模型的程序化,通过对砾岩在泡水状态下的室内单轴蠕变试验的模拟验证了模型的可行性。针对梧柳高速公路尖峰顶一号隧道工程设置两种不同的计算方案,结果表明:地下水的存在将直接导致围岩变形增大,围岩损伤范围扩大,对隧道工程的安全和稳定有较大影响;基于计算结果,提出了提高隧道围岩稳定性的加固方案并预测了隧道二次衬砌支护施作的合理时间范围。     

跨海峡隧道风化槽围岩衬砌防排水技术研究

 采用钻爆法修建海底隧道必须采取有效措施预防塌方、涌水、突泥等地质灾害,海底隧道钻爆法施工时如何安全穿越断层破碎带是工程设计与施工的技术难点。结合厦门跨海峡隧道围岩的特点,研究钻爆法穿越断层破碎带的注浆加固、防排水技术,提出不同围岩条件下的隧道防排水和注浆设计方案。并根据实验室三轴试验结果得到强风化花岗岩渗透系数以及反演的围岩力学参数,分析风化槽隧道衬砌的外水压力分布特点和量值。研究成果为衬砌结构设计以及国内同类型隧道的衬砌防排水和衬砌支护技术设计提供可靠指导。     

岩石偏压隧道动态分析及相关研究

通过系统研究岩石隧道，尤其是偏压隧道的围岩压力确定方法，及其结构计算方法，能够在施工过程中对隧道衬砌结构进行动态分析，及时调整隧道施工参数，达到最佳的效果。文中采用规范推荐方法确定反分析的初始参数，采用可变容差的单纯形法进行荷载及地层参数的反分析，然后利用反演参数对衬砌内力进行正分析，以指导支护参数的确定。     

黄土深埋大直径盾构隧道围岩压力研究

为研究黄土深埋大直径盾构隧道围岩压力,引入黄土的结构性参数对芬纳公式进行修正,基于围岩与衬砌间的相互作用关系求解了围岩塑性区半径表达式,给出了黄土深埋大直径盾构隧道围岩压力的计算公式。并以某黄土深埋大直径盾构隧道为例,分析了应力比结构性参数对围岩压力的影响,并将三维有限元数值计算与理论分析结果进行了对比。结果表明,围岩塑性区半径和作用在管片结构上的围岩压力随着应力比结构性参数减小在不断增大;盾构掘进后围岩压力的最大值与黄土结构性参数为1时的围岩压力理论计算值比较吻合,盾构施工扰动会导致黄土结构性减弱。最后给出了黄土盾构隧道施工与管片设计的建议。     

公路隧道掘进爆破参数的信息化反演模型研究

在研究逆问题优化解的基础上,将信息化反演理论引入到隧道爆破开挖的控制参数反演问题中,建立隧道围岩控制爆破参数的反演模型.运用该模型对朝东岩隧道施工过程中的爆破控制参数进行了反演,获得了最大振速反演公式,计算结果与实测结果基本一致.     

考虑围岩性质劣化的深埋软弱隧道破坏机理数值模拟研究

介绍劣化损伤本构模型在FLAC3D中的二次开发流程以及本构模型中软弱围岩力学参数的选取原则。然后利用FLAC3D劣化损伤本构模型对高速铁路客运专线双线深埋隧道(Ⅳ、Ⅴ级别围岩)损伤破坏机理进行数值模拟研究,分析围岩应力场特征从而确定压力拱边界,在此基础上说明深埋隧道围岩受力分区特点;接着对埋深、侧压力系数、围岩级别对受力分区的影响进行数值模拟研究。研究结果表明:FLAC3D劣化损伤模型可以描述深埋隧道开挖损伤区域的损伤程度,揭示深埋隧道破坏机理即深埋洞室围岩稳定性丧失的区域集中在沿最小主应力方向的"楔形"区内;深埋隧道开挖后受力分区:由隧道洞壁往外依次为劣化损伤严重区-压力拱拱体-原岩应力区;埋深、侧压力系数、围岩级别对隧道围岩受力分区范围有很大的影响。     

地下洞室围岩力学参数分区反演方法

地下工程开挖后,受开挖卸荷、爆破振动及其它施工影响,在围岩中形成一定范围的扰动区。在对其围岩力学参数进行反演时,有必要考虑不同区域的差异。依据损伤程度不同可以将围岩划分为若干力学参数不同的区域,提出了地下洞室围岩分区反演方法。并结合工程实际,利用功果桥水电站地下厂房某断面位移监测数据,对其围岩力学参数进行了分区反演,对反演所得参数进行有限元正算,所得监测点的位移与实测值误差在7%以内,证明了围岩分区方法的可行性与工程适用性。     

大连地铁隧道监测数据分析及参数智能反演

差异进化算法(Differential Evolution)是一种新型的智能优化算法,对初始值无要求,收敛速度快,对非线性函数适应性强,具有并行运算特性,尤其适应于多变量复杂问题的寻优,将该算法与有限元理论相结合编制智能位移反分析程序。针对大连地铁隧道实际工程,对地表沉降、拱顶沉降和收敛位移进行监控量测,并对数据进行拟合和回归分析;利用智能位移反分析程序和监测数据完成参数反演,以解决围岩力学参数不准确的瓶颈,反演的参数与实际勘测的十分接近;根据反演参数进行有限元数值模拟的正分析,将数值模拟的结果与实际监测数据进行对比分析,对施工过程中围岩是否安全稳定具有重要的理论意义和实用价值。     

基于参数反演的经高聚物注浆修复脱空后隧道二次衬砌的地震反应分析

隧道衬砌背后的脱空现象已经成为隧道病害的主要诱因，易引发隧道衬砌结构破坏、脱落、渗水等病害，严重威胁隧道的正常运营。衬砌背后的脱空大大削弱了隧道的抗震能力。通过优化改进系统识别灵敏度分析方法，反演计算了围岩的力学参数，并利用改进后的反演结果优化了隧道动力响应数值模型，在此基础上研究了经高聚物注浆修复衬砌背后脱空区后龙眠山隧道的修复效果和抗震能力。结果表明：隧道二次衬砌顶部脱空区域在注浆修复后，位移和应力明显减小，接近于正常情况；但在不同场地条件同一峰值的地震波作用下，二次衬砌顶部的应力、位移均存在明显的差异，说明该隧道模型的动力响应具有明显的地震波频谱敏感性。