大跨度隧道围岩流变参数智能分析及稳定性评价

流变模型和参数是软岩隧道工程稳定性计算的前提和基础,结合某实际工程,完成岩体物理力学试验数据及其岩土破坏形态试验分析,建立黏–弹–塑性软化模型作为泥岩长期稳定性分析的力学模型,并通过理论分析和经验类比方法预测泥岩的长期强度;同时结合试验和监测数据分析并利用人工智能分析方法,得到与室内试验较为吻合的流变参数。通过分析流变模型拟合曲线与试验流变曲线吻合度较好,该方法对于优化流变参数、提高数值模拟的准确性具有重要意义。在此基础上对大跨度隧道工程长期稳定性进行预测,分析认为:锚杆和衬砌受力变化总体岩体蠕变特征相似,支护初期应力加速增加,3~5 a后衬砌应力基本无变化,结构总体处于安全范围。     

软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术EI北大核心CSCD

以铁路隧道为背景,采用数值分析手段,并结合部分现场监测资料,对软弱围岩隧道台阶法施工过程中隧道拱脚变形特征、上台阶基底围岩失稳形态及拱脚稳定性控制技术进行分析。结果表明:(1)软弱围岩隧道施工过程拱脚沉降和水平收敛均表现突出,在实际工程中,拱脚变形控制是软弱围岩大变形控制的关键之一。(2)拱脚部位围岩屈服程度相对较高是该处施工变形显著的根本原因。在台阶法施工过程中,基底围岩的破坏形式随台阶高度的增加由拱脚局部失稳逐渐向基底整体剪切失稳过渡。(3)从对隧道拱脚及洞周变形控制效果出发,IV级围岩可采用长台阶法施工,V级围岩宜采用短台阶法施工,而VI级围岩应采用微台阶法施工。(4)从不同台阶高度条件下极限位移的计算结果可以看出,对于软弱围岩隧道,施工中在确保掌子面稳定的前提条件下,适当增加台阶高度有利于围岩的稳定。(5)扩大拱脚和临时仰拱2种工法对控制拱脚及洞周变形均有明显的效果。扩大拱脚技术适用于拱部沉降显著的工程,而临时仰拱技术则更适用于水平收敛显著的区段。     

LDPE/EVA复合改性沥青的流变性能EI北大核心CSCD

为探究掺入低密度聚乙烯(LDPE)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)2种聚合物的复合改性沥青的流变性能,选用掺量为0%、2%、4%的LDPE和掺量为0%、2%、4%、6%、8%的EVA进行复配,制备了14种复合改性沥青.通过流变性能试验、离析试验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等,分析了复合改性沥青的高低温性能及储存稳定性能.结果表明:复合改性沥青的车辙因子和失效温度均较基质沥青有所增大,且当EVA掺量大于4%时,其高温指标高于SBS改性沥青,LDPE与EVA均可大幅改善沥青的高温性能;2种聚合物的掺入对沥青的低温性能改善效果不明显;EVA的掺入能在一定程度上改善复合改性沥青的储存稳定性;LDPE、EVA与沥青之间未发生明显的化学反应.     

基于变形预测和参数反演的山岭隧道围岩稳定性分析

隧道围岩变形与岩体力学参数之间存在复杂的非线性关系,是围岩状态改变最直观的表现,也是围岩稳定性综合判别的重要指标。提出一种基于变形时序预测和力学参数反演的山岭隧道围岩稳定性分析方法。首先引入Tent混沌扰动和自适应警戒调整机制,构建基于自适应混沌麻雀搜索算法优化极限学习机（ACSSA-ELM）的变形时序预测模型和力学参数反演模型,进一步采用三次样条插值和变分模态分解（VMD）对已开挖断面围岩实测变形预处理,利用变形时序预测模型采取窗口滚动单步预测的方式对已开挖断面围岩最终变形值进行预测,并用于力学参数反演模型中获取开挖段围岩的“修正”力学参数,基于数值模型正算结果和开挖段已测变形值预测开挖段围岩变形和变形速率,进而分析其稳定性。依托重庆市花阳隧道进行了方法的验证与应用,并对隧道ZK40+820断面围岩的稳定性进行了合理可靠的预测分析。最后对方法的使用条件和反演参数的准确性进行了讨论。     

重庆鹅公岩大桥隧道锚碇围岩稳定性

重庆鹅公岩长江大桥设计采用悬索桥方案。东锚碇为隧道锚，布置在粉质砂岩和砂质泥岩互层岩体中，锚碇及围岩体的变形状态直接影响大桥的稳定和安全。为了了解锚碇及围岩体在张拉荷载下的变形状态及围岩极限承载能力，对围岩及锚碇进行了较全面的试验研究，包括岩体参数试验、1：12．5实地结构模型张拉试验、数值分析及灰色GM（1，1）模型预测等。研究表明：锚碇及围岩变形较小，变形处于弹性阶段；灰色GM（1,1）预测出岩体极限承载力为设计荷载的6．09～6．15倍。锚碇处于安全状态。并有足够安全储备。试验研究成果为设计提供了可靠依据。     

大跨度隧道围岩-支护体系稳定性分析

随着复杂地质条件下大跨度地下空间修建的日趋增多,以工程类比法为主体的静态设计、施工已无法满足地下工程建设的需求。文中以重庆绕城高速公路环山坪隧道断层破碎带为例,应用大型有限元ADINA软件,结合现场监控量测成果和施工方案,预先计算出隧道开挖过程中围岩的位移随时间的变化规律以及在空间上的分布特点,在此基础上应用收敛一约束原理判断了围岩及支护体系的稳定性,并对支护参数和施工时机给出了更合理的建议。为隧道动态设计、合理施工提供了一种新的思路。     

大跨度隧道围岩-支护体系稳定性分析

随着复杂地质条件下大跨度地下空间修建的日趋增多,以工程类比法为主体的静态设计、施工已无法满足地下工程建设的需求.文中以重庆绕城高速公路环山坪隧道断层破碎带为例,应用大型有限元ADINA软件,结合现场监控量测成果和施工方案,预先计算出隧道开挖过程中围岩的位移随时间的变化规律以及在空间上的分布特点,在此基础上应用收敛-约束原理判断了围岩及支护体系的稳定性,并对支护参数和施工时机给出了更合理的建议.为隧道动态设计、合理施工提供了一种新的思路.     

偏压双连拱公路隧道围岩稳定性动态预测分析

由于高速公路偏压双连拱隧道的复杂地质条件,会给隧道安全施工带来严重威胁,提出在加强隧道开挖现场监控量测的基础上,以位移量测结果作为学习样本,应用BP神经网络预测隧道围岩位移的大小,分析围岩的稳定性。由于BP神经网络能综合考虑隧道围岩节理、裂隙等对围岩位移的影响,所以与有限元反分析法计算隧道围岩位移结果比较,显示BP神经网络预测结果的误差较小,预测值与实际测量值趋于一致,因此应用BP网络预测偏压双连拱隧道围岩位移,超前分析其稳定性是安全可靠的,该预测方法的预测结果可以指导现场的施工。     

基于非均质流变特性的滑坡时效演化及预警研究EI北大核心CSCD

针对滑坡孕育演化过程中岩土体非均质现象,开展滑坡相似材料的强度试验、底摩擦模型试验和扫描电镜试验,从宏观和微观角度深入研究滑坡演化力学机制及其非均质特征。基于上述研究,将强度劣化模型与Burgers模型串联,形成考虑非均质流变特征的本构模型,应用于滑坡时效演化的数值算例分析和预警研究,结果表明:滑坡演化过程中存在时间和空间非均质性,在时间上,岩土体参数劣化速率越快的滑坡,其蠕滑变形到最终失稳破坏所经历的时间越短,在空间上,不同部位的滑坡岩土体的破坏机制和微观结构存在非均质性。考虑非均质流变特征的本构模型能够较好地反映滑坡变形三阶段演化特征,通过实际工程与数值分析相结合,验证了非均质流变模型的准确性,为滑坡失稳破坏的分析和预警提供有益参考。     

侧部岩溶隧道围岩稳定性数值分析与研究

 结合忠垫高速公路岩溶隧道施工过程,利用有限差分软件FLAC3D对侧部含有溶洞的隧道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。结果表明：隧道开挖后,围岩分别向溶洞内和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向2个相反的方向变形,是较危险区域。围岩塑性区主要集中在隧道的周围和溶洞的左右侧部,溶洞的顶部和底部处塑性区较少。隧道与溶洞之间的围岩由于应力集中可能使围岩产生过大的变形和岩体破坏,对其稳定性要给予特别重视。所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

围岩级别和隧道跨度对隧道流变效应的影响

以广州某特大断面公路隧道工程为研究背景,利用美国MSC．MARC有限元分析软件,在应用二次开发的广义Kelvin粘弹性流变模型基础上进行数值模拟,探讨了围岩级别和隧道跨度对隧道工程流变效应的影响,分析了隧道拱顶沉降、二衬弯矩和锚杆轴力的发展规律。     

大跨度小间距隧道开挖围岩稳定性分析

大跨度小净距隧道开挖对岩土体扰动较大,其开挖过程的稳定性问题一直是人们关注的焦点之一。以大帽山隧道为研究对象,选择V级围岩采取CRD法开挖为研究目标,运用FLAC软件对隧道开挖全过程进行数值分析,结果表明新建隧道采取CRD法开挖围岩竖向应变大于水平方向,有利于减小围岩扰动程度并充分发挥自身稳定性,拱腰和拱底围岩应力释放较大,开挖过程中应加强支护刚度,研究成果可为施工过程中有效控制围岩应力、应变提供借鉴。     

超大断面隧道围岩的稳定性分析

根据地下结构设计理论和岩石屈服的Dmcker—Prager准则,考虑到围岩的自身承载能力,采用有限元对广西柳州一处公路隧道围岩的稳定性进行了分析。考虑到开挖方式、开挖顺序对围岩稳定性的影响,对围岩的开挖过程进行模拟。确定不同开挖方式下隧道围岩的位移、应力状态,以及位移、应力状态随时间的变化规律,为隧道施工过程中开挖方案的制定、支护时间的选取提供了依据。     

断层对隧道围岩稳定性影响的有限元分析

为分析断层与隧道相对位置及断层倾角对隧道围岩稳定性的影响,以石吉高速五峰山1号隧道为例,研究了基于断层特征下的围岩稳定性.结果表明,断层距离隧道2倍洞宽以内时,断层对围岩稳定性的影响较大.隧道两侧围岩位移的分布和变化趋势不再对称;隧道穿越断层对围岩稳定性影响最大,在拱肩时次之,在拱脚时较小;随着断层与隧道距离的减小,断层对围岩稳定性的影响增加;随着断层倾角的增加,断层上盘围岩测点竖向位移先减后增,下盘测点竖向位移先增后减.断层倾角为45.左右时,隧道围岩最为稳定.     

锚喷支护隧道围岩稳定性粘弹性分析及应用

本文基于隧洞围岩和支护相互作用的粘弹性理论解，探讨了锚喷支护隧道围岩的稳定性，并对西气东输某管线隧道进行了详细的分析，取得了令人满意的结果，可供其它类似工程参考。     

基于隧道水平中线的全局断面提取及形变分析EI北大核心CSCD

针对如何使用三维点云数据对隧道进行横断面自动化提取与形变分析这一研究热点,提出一种基于隧道水平中线的横断面信息自动提取及形变分析方法。首先将点云进行水平投影提取出水平中线,考虑到隧道附属物及点云缺失等情况对中线提取精度的影响,采用滑动窗口稳健拟合方法提取出准确中线;然后利用水平中线进行隧道横断面提取并拟合出中轴点;最后依据中轴点及设计值计算隧道各部位的径向位移量,通过可视化渲染即可直观地表述隧道整体变形情况。通过实验表明:(1)随着隧道长度的增加,传统的整体拟合法在拟合隧道中线时误差逐渐增大,而滑动窗口稳健拟合法误差则趋于平稳;(2)滑动窗口稳健拟合法可有效规避障碍物遮挡造成的水平中线偏差;(3)根据空间圆模型拟合出隧道横断面参数后,依据隧道径向位移使用RGB颜色分量对点云进行渲染可较好地反映隧道变形情况,为隧道变形监测工作提供基础依据。     

隧道及地下工程注浆效果模糊评价方法的研究与应用EI北大核心CSCD

为进行隧道及地下工程地质灾害注浆治理的效果评价,降低开挖风险,提出一种注浆效果综合评价方法,基于注浆量分析法、检查孔分析法、P-Q-t曲线法以及地球物理探测法,分析并确定注浆效果的主要影响因素,采用层次分析法,建立注浆效果评价指标体系层次结构模型并量化各评价因子,运用模糊综合评价法对二级和一级指标因素进行评价,通过分析评价结果,建立了优、良、中、差4个反映注浆效果的评价等级标准。采用该评价体系及等级标准对江西永莲隧道F2断层破碎带帷幕注浆的治理效果进行评价,隧道实际开挖情况与评价结果基本吻合,初步实现了注浆效果评价从定性、经验性向科学化和半定量化的转变,研究成果可在今后类似工程中推广应用。     

深埋大断面公路隧道松散荷载计算方法研究EI北大核心CSCD

通过数值模拟与理论分析手段,开展深埋大断面公路隧道松散荷载计算方法研究。采用应变软化模型分析深埋大断面公路隧道分步施工中塌落拱的发展规律,结果表明:分步开挖大断面隧道可有效控制塌落拱的扩展,隧道塌落拱是各导坑开挖逐步积累的结果,传统荷载计算方法可用于开挖过程中各导坑松散荷载的计算,但不适用于大断面隧道最终成型时的松散荷载计算。因此,以状态设计法为基础,动态设计为手段,充分体现临时支护的作用,提出深埋大断面公路隧道分步施工松散荷载计算公式,并进行应用;通过与马林隧道的实测数据对比,表明该方法应用于深埋大断面公路隧道松散荷载计算时具有较高的准确度。研究成果可以为确定该类隧道支护参数提供设计依据。     

锚喷支护隧道围岩稳定性粘弹性分析及应用

本文基于隧洞围岩和支护相互作用的粘弹性理论解 ,探讨了锚喷支护隧道围岩的稳定性 ,并对西气东输某管线隧道进行了详细的分析 ,取得了令人满意的结果 ,可供其它类似工程参考。     

关键块体法在某隧道围岩稳定性评价中的应用

应用关键块体法对山西某隧道围岩的稳定性进行了评价及超前预测,并将其所得结果与掌子面编录及野外踏勘结果相结合,得到了较满意的分析结果,最后详细阐述了关键块体法在应用实践中存在的优缺点,并提出了合理的建议,为以后类似的工程提供借鉴。