围岩快速分级和松动圈测试应用研究

吉图珲客运专线小盘岭1#~3#隧道施工,遇到碳化泥质板岩地层,由于其岩质软、节理发育、岩体破碎,围岩稳定性极差,多次发生塌方、换拱等问题。为保证隧道安全快速施工,现场采用非金属声波测试技术对围岩进行施工期快速分级和松动圈厚度确定,为隧道动态设计和信息化施工提供有力保障。(1)声波测试结果分析表明,该隧道碳化泥质板岩松动圈厚度范围在4.90~6.16 m之间;左拱腰、拱顶和右拱腰位置松动圈厚度均值分别为5.91 m、5.35 m和5.19 m。(2)围岩饱和单轴抗压强度为20.6 MPa,属于软质岩;松动圈内围岩波速平均值为1.29 km/s;松动圈外围岩波速平均值为2.06 km/s。综合判定小盘岭隧道弱~强风化碳化泥质板岩围岩等级为Ⅴ级,与现场调查结果基本一致。基于测试结果对隧道支护锚杆和注浆长度进行优化,工程实践表明优化后的锚杆支护和注浆加固效果明显。     

利用围岩松动圈理论进行隧道支护参数评判

以围岩松动圈支护理论为指导,对围岩分类及选择合理的支护方式进行了探讨,并结合袍子岭隧道实例,利用围岩松动圈理论对其围岩支护体系进行评判。该理论不仅证实在现场可以得到广泛应用,而且还可为今后隧道施工支护参数提供可靠依据。但对于大松动圈或施工中遇到特殊情况,围岩松动圈支护理论还将有待于进一步研究。     

金鸡岭隧道硬质围岩爆破技术

介绍南昆线金鸡岭隧道硬质围岩所采用的爆破方法，包括掏槽技术，光参数，装药结构及施工中应注意的问题。     

隧道软弱围岩控制爆破设计与施工

以减小爆破产生的振动效应、减轻对罗弱围岩的扰动为出发点，介绍软弱围碉的爆破设计方法与爆破参数的选定。     

丰沙铁路8号隧道内落石分析及处理措施

丰沙铁路8号隧道由于修建时间较早,部分段落为无衬砌隧道,经过长时间的风化、振动及地下裂隙水等因素影响,无衬砌段发生了围岩脱落,严重威胁行车安全。经过地质勘察,分析围岩脱落的形成原因,通过地质雷达无损探测结合理论分析,确定围岩松动圈的厚度,结合铁路的实际运营、宽度限界条件、施工条件等,通过方案对比,采用TECCO柔性防护网、注浆等方式对无衬砌段进行防护,长短锚杆结合的方式稳定防护网,并通过有限元分析长锚杆注浆对围岩位移、应变的改善作用。通过这些加固措施,最终达到了防止围岩脱落,加固无衬砌隧道的目的。     

中老铁路隧道软弱围岩大变形特征试验研究

针对中老铁路穿越琅勃拉邦缝合带引发的隧道大变形问题,采用室内外试验、数值模拟等方法,研究缝合带内5座隧道的围岩强度、地应力场分布规律、围岩松动圈范围以及隧道宏观变形破坏特征,提出相应的变形控制措施.试验结果表明:隧道群岩石平均单轴抗压强度约12.7 MPa,采用广义Hoek-Brown屈服准则换算得到岩体平均抗压强度约...     

围岩松动圈测试方法探讨

本文在通过分析围岩松动圈测试方法的基础上，提出了一种围岩松动圈快速测试方法，即折射波速法，并导出了该方法的计算公式，并对松动圈与岩体完整性的关系作了探讨，利用该方法，可对围岩松动范围快速判定，实践表明，该方法不但快速，方便，而且可靠，同常规方法相比省时省力、不失为一种更新的围岩松动圈测试方法。     

中老铁路沙嫩山隧道大变形区段松动圈发展规律及控制技术

通过现场测试隧道围岩变形分析中老铁路沙嫩山隧道大变形特征及围岩松动圈范围。结果表明：隧道大变形以水平收敛为主,存在拱架弯折、喷射混凝土剥落、掌子面溜塌等变形破坏现象,变形主要位于拱顶及拱腰;单线段、双线段隧道围岩松动圈范围分别在6.0～6.5、8.0～9.0 m,均达到隧道设计跨度的58%以上。根据测试分析结果,从主动控制隧道变形出发,考虑注浆对围岩力学性能的改善作用,提出单线段隧道采用双层小导管或管棚对掌子面进行超前支护,锚杆打设深度不小于6.0 m,注浆范围不小于2.5 m;双线段隧道采取双层纵向连接筋搭接钢拱架、增设4根锁脚锚管、加设临时水平横撑或三角横撑等措施进行支护,锚杆打设深度不小于8 m,注浆范围不小于4 m。采用综合措施后,隧道4个测试断面最大水平收敛和最大拱顶沉降的平均值均减小53%以上。     

铁路隧道围岩分类的专家系统

隧道围岩分类是隧道设计施工的主要依据。隧道规范对围岩分类已做了规定，但其分类指标多为定性指标，若不具备足够的经验，其有关参数难于确定，即确定围岩分类需要专门技能，本文研制了一个专家系统-用于隧道围岩分类，做为一次尝试，把人工智能专家系统用于隧道工程。     

软弱围岩隧道施工爆破技术研究

分析软弱围岩施工中采用钻爆法时爆破对岩体的损伤作用 ;针对软弱围岩中隧道的爆破进行数值模拟分析 ,得到隧道断面和围岩的最大振速 ,分析爆破对围岩强度的影响 ;根据数值分析结果并结合工程经验确定爆破方案 ,选择优化的爆破参数 ,可减少隧道超欠挖 ,保证隧道施工安全。     

铁路隧道松散破碎围岩塌方数值模拟分析

运用二维离散元程序UDEC3.1软件,对3种不同顶板岩性组合模型进行数值模拟,再现了隧道顶板岩层离层、弯曲、沉降、开裂直至塌方的全过程,分析了松散破碎围岩隧道塌方后围岩的位移、应力和塑性区分布特征。     

雁门关隧道破碎围岩施工技术

随着我国铁路、高速公路建设的发展,长大隧道施工逐年增加。隧道开挖施工中不可避免的断层破碎带围岩处理施工也越来越多,结合北同蒲取直线雁门关隧道挤压性高地应力破碎围岩施工处理实际,找出施工面临的技术难题,通过技术方案比选及力学分析,提出合理选择预留核心土长度、超前注浆加固、合理布设系统锚杆、双层支护等关键施工控制技术,介绍了破碎围岩施工方法、步骤,对同类隧道工程施工有一定借鉴和推广意义。     

爆破施工隧道围岩稳定性研究

结合贵广铁路棋盘山隧道施工现场测试,研究隧道爆破近区围岩振动规律以及稳定性。对棋盘山隧道掌子面后方拱顶5 m范围内围岩的爆破振动速度进行测试和分析,结果表明:隧道爆破近区围岩的振动传播速度随爆破的比例距离呈幂指数衰减,棋盘山隧道Ⅲ级围岩的幂指数为-0.62。对爆破施工隧道的稳定性研究表明:隧道塌方主要是岩块沿着节理面滑动造成的,与节理面的抗剪强度和岩块的大小及形状相关。最不稳定拱顶位置关键块掉落的临界爆破振动速度,随关键块高度的增大而增大,而随关键块长度和宽度的增大而减小。因此,可根据隧道围岩关键块的形状和位置,计算关键块的临界爆破振动速度,进而得到保证关键块不掉落的炸药量,以控制围岩稳定,确保隧道施工安全。     

达成高速铁路岩溶隧道围岩稳定性分析

结合达(州)成(都)高速铁路某岩溶隧道工程,建立岩溶隧道三维实体模型,利用三维快速拉格朗日法FLAC3D对隧道底部含有溶洞的围岩稳定性进行数值模拟研究,并将数值计算结果与现场监测结果进行比较分析.研究结果表明随着隧道施工接近并通过溶洞顶部,隧道拱顶处围岩向下变形,其值不断增大,拱腰处围岩沿隧道径向收敛,其值变化较小;仰拱处围岩最初向上变形,在隧道施工到溶洞顶部时变为向下变形,且其下沉值不断增大;围岩塑性区主要集中在隧道拱顶、仰拱底、拱腰和溶洞顶部处,溶洞顶部与隧道底部的塑性区有相互连通的趋势;隧道拱顶左右各约45°的范围、隧道底部以及溶洞周围的部位为应力释放区,拱腰处为应力增高区.     

破碎围岩中连拱隧道荷载计算理论解

针对连拱隧道围岩、结构整体受力和受力敏感分析不明确的问题,提出按岩体结构观点对连拱隧道围岩进行分类,即分成连续介质围岩、碎裂介质围岩、块裂介质围岩和板裂介质围岩。将碎裂介质围岩、块裂介质围岩和板裂介质围岩称为破碎围岩。建立破碎围岩的力学模型,求破碎围岩中连拱隧道荷载的理论解。     

考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级方法研究

研究目的:以现行《铁路隧道设计规范》(TB10003—2005)围岩分级方法为基础,将概率分析原理引入铁路隧道围岩分级工作中,并对分级指标相关性进行研究,建立考虑围岩分级指标相关性的、定量分析铁路隧道围岩等级的概率模型,为铁路隧道勘察、设计及施工提供参考。研究结论:通过采用考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级模型对石太客运专线南梁隧道、太行山隧道部分里程的围岩进行分级计算,并将计算结果与围岩实际开挖情况对比;结果表明,考虑相关性的铁路隧道围岩概率分级方法预测结果与实际开挖情况吻合,比较客观地反映了隧道围岩实际情况,是铁路隧道围岩分级的一种有效方法。     

铁路隧道围岩分级的知识挖掘

从国内外各种围岩分类方法中可以看出,结构面与隧道围岩分级密切相关,不同的围岩分级具有不同的结构面特性。通过分析结构面与隧道围岩分级之间的关系,提出隧道围岩分级知识挖掘方法。根据数据挖掘原理,在结构面众多属性中首先剔除明显不合适的力学和岩性属性,然后按信息增益大小进一步选择挖掘所需的结构面属性,同时提出结构面权度概念表示结构面相互切割程度。信息增益分析结果表明,一般结构面和断层的各个属性在围岩分级中所起作用差别较大,因而采用的属性也不同。以表格形式表达概念描述和概念对比描述结果,反映出结构面各个属性对围岩分级的贡献大小及作用的程度;根据后者提出了围岩分级预测方法,应用结果是可行的,而且一般结构面和断层分别预测,效果会更好。     

多线铁路大跨度隧道围岩压力研究

围岩荷载的确定是进行隧道工程衬砌结构设计的关键。现行铁路隧道规范中深埋隧道围岩荷载计算公式是根据单线铁路隧道施工塌方的调查统计资料建立起来的统计经验公式,多年来,对于指导单、双线铁路隧道的结构设计起到至关重要的作用,但用于指导当前三线,特别是四线铁路隧道时,就显得无能为力了。提出一种合理的适合于三线、四线甚至更大跨度的铁路隧道的围岩荷载计算方法,提出考虑围岩变形全过程的"统一围岩压力曲线",并基于贵昆铁路六盘水至沾益段增建二线上的乌蒙山2号四线车站大跨度隧道,开展现场试验,对围岩压力进行监控量测,结合统一围岩压力曲线,提出竖向围岩压力计算公式q=Kγha。     

客运专线超大断面隧道不同工法引起地表变形数值分析

研究目的:通过数值分析方法分析客运专线大断面隧道施工工艺、施工方案的可行性。研究方法:为研究同一围岩条件下隧道开挖而引起地表变形的特性及机理,借助于计算机技术和数值模拟计算,主要介绍了台阶法、CD法的施工工艺及施工方案、建模及计算成果等。研究结果:通过对大断面隧道开挖引起地表变形的数值模拟成果的分析,得出了在同一围岩条件下,采用不同的施工方法开挖隧道引起地表变形的特性和机理,在此基础上提出了相关的施工技术措施。研究结论:客运专线大断面隧道施工工艺繁多,各种工艺在具体应用前必须进行数值模拟计算,使整个隧道过程都处于安全可靠控制范围之内。     

基于Hoek-Brown模型的铁路隧道围岩分级研究

铁路是一种典型的带状交通工程,山区铁路往往穿越多种复杂的地质条件,地质勘察工作量大。为基于常规的地质调查,快速分析出沿线岩层的物理力学参数和围岩分级结果,基于Hoek-Brown强度准则,对岩体宏观物理力学参数进行反演预测,建立基于常规调查和室内试验的围岩宏观力学参数分级模型。同时,采用C#编制岩体宏观力学参数估算软件,应用该软件可以便捷地对岩体的多项宏观物理力学参数进行分析。通过模型各参数的敏感性分析,发现GSI的取值是影响隧道围岩物理力学参数的关键性指标,并重点对道扎子隧道围岩的宏观物理力学参数进行取值研究,基于分析结果对道扎子隧道混合岩地层的围岩进行快速分级,有效地指导工程设计。