软岩隧道大变形预警分级研究及发展趋势

为实现隧道大变形段的准确预警分级及发展趋势评价,本研究以隧道大变形监测成果为基础,先利用多种评价判据构建隧道大变形预警分级模型,并利用优化长短时记忆神经网络构建大变形预测模型,以实现现状预警分级和发展趋势评价的综合研究。实例分析表明:不同判据评价得到的大变形预警等级存在一定差异,按不利原则,得到大变形段的预警等级为Ⅳ级-红色,应闪光、声音警示,并暂停施工、商讨对策,以切实保证施工安全。同时,通过大变形预测,得到其预测结果的平均相对误差均小于2%,验证了该文预测模型的有效性,且外推预测得出隧道变形仍会持续增加,并无收敛趋势,建议加快大变形加固处理,以避免造成塌方灾害。     

基于变形数据分解处理的基坑危险性潜势分级研究

为合理评价基坑在施工过程中的危险性潜势等级,以武汉洪山地铁站基坑变形监测成果为基础,通过改良的互补集成经验模态分解进行变形数据的分解处理,利用基坑变形的极限位移值和预警值构建相对判据,根据变形预测和M-K分析构建绝对量判据和趋势判据,以此进行基坑变形潜势分级。结合危险性分级结果和变形潜势分级结果,提出基坑安全施工的措施建议。实例分析表明：在变形数据的分解处理过程中,MCE-EMD模型较传统分解模型的优越性明显,所得评价指标g值为2.837,具有合理分解基坑变形数据的能力。在危险性分级过程中,危险性在现状分级条件下的相对判据指标Fr的变化范围为：0.58~0.72,预警等级处于Ⅰ~Ⅱ级;危险性在最终分级条件下的相对判据指标Fr的变化范围为：0.66~0.81,预警等级处于Ⅱ~Ⅲ级。在变形潜势分级过程中,绝对量判据和趋势判据条件下的潜势等级存在一定差异,且最终潜势等级的变化范围为Ⅰ~Ⅱ级。对比两类分级成果,按照不利原则,确定现状条件下的基坑危险性潜势等级相对较低,为Ⅱ级;但随着时间持续,危险性潜势等级具有升高的趋势,可升高至Ⅲ级。因此,有必要加强监测频率,以备不测。     

地铁盾构隧道近接施工风险等级评估方法研究北大核心CSCD

为准确掌握地铁盾构近接施工的风险等级,以近接既有隧道施工断面的地表沉降变形监测成果为基础,先分析研究其变形规律,再利用累计变形判据和变形速率判据实现近接施工的风险等级评估。实例分析表明:在近接施工段,地表变形具波动起伏特征,最大沉降量已达27.22 mm,说明近接施工对周围土体的扰动影响较为显著,但就现状变形而言,累计沉降量及变形速率均在预警值范围以内;同时,在近接施工风险等级评估过程中,各类风险判据的评估结果是不同的,侧面说明了近接施工风险评估判据应具多样性,且通过计算,得不同监测点的综合风险等级也存在一定差异,风险等级间于Ⅱ级~Ⅲ级,按不利原则,综合确定近接既有隧道段的施工风险等级为Ⅲ级,需提高监测频率,以切实保证施工安全。本次研究为合理评价近接施工风险等级提供了一种新的思路。     

隧道岩质围岩亚级分级可靠度分析方法及其工程应用

在隧道工程岩体分级中,由于岩土体参数本身的不确定性,加之各定性、定量评定指标在获取过程中由仪器误差、人为操作等产生的离散性及随机性,往往是应用同一评价体系及分级标准,却得出不同的评判等级,尤其是在围岩亚级分级中,评定结果鲁棒性差,甚至出现跳级,这就决定了围岩类别的可靠性的存在。据此,基于《工程岩体分级标准》,通过分析岩石强度及岩体完整程度等评价指标的概率分布规律,引入体系可靠度分析理论,构建不同围岩等级的功能函数,经Monte Carlo法计算围岩隶属于各评定等级的可靠概率,进而提出了基于国标BQ法的围岩亚级分级可靠度分析方法。该方法充分利用了分类系统本身蕴含的信息,考虑了评价指标的不确定性及离散性,所计算可靠性指标可更为直观地对围岩等级作出稳健评估,且可靠概率在一定程度上综合考虑了包括局部破碎带、软弱夹层等掌子面围岩信息的离散程度。研究成果应用于济南绕城高速老虎山超大断面隧道的围岩亚级分级中,所评价结果与实际围岩等级完全吻合,且各等级可靠指标的延续性可对隧道施工过程中地质属性的变化情况进行定量表征,有助于工程地质人员据此对围岩质量的渐变过程进行动态评估,为合理确定工法转换区间,优化支护参数提供数据支撑。研究成果对类似超大断面隧道的围岩亚级分级有一定参考价值。     

冰水堆积体隧道围岩分级与支护力确定方法

为定量评价冰水堆积体围岩参数,提出一种冰水堆积体围岩快速分级方法,并给出冰水堆积体的变形控制标准,主要包括：（1）根据规范的相关计算方法,结合国外相关规范与冰水堆积体的基本特性和地貌特征,对设计阶段围岩进行分级;（2）根据土体密实状态、细粒含量以及细粒含水率,对施工阶段围岩进行分级,将冰水堆积体分为3个基本等级,4个亚级;（3）根据地下水与围岩胶结情况提出最终的围岩分级;（4）基于冰水堆积体隧道围岩分级,计算了不同围岩等级下的围岩特性曲线以及隧道允许变形量,从而提出基于允许变形量的隧道支护力确定方法。研究成果可以为冰水堆积体隧道围岩的分级、支护力的确定等提供参考。     

叙大铁路核桃湾隧道围岩分级体系研究

核桃湾隧道是新建地方铁路叙永至大村线的控制性工程之一,其围岩等级的划分是整条隧道施工的关键工程技术问题和前提.本文在大量现场调查测量、室内试验数据分析以及前人的研究基础上,以岩石坚硬程度、岩体完整性、岩体的弹性纵波速以及地下水状态4个指标建立了隧道围岩分级体系.并将该隧道围岩分级体系应用于叙大铁路核桃湾隧道围岩分级中,...     

张集线旧堡隧道工程地质条件和岩体结构特征研究

新建的张集铁路（张家口 集宁段）旧堡隧道是全线关键性控制工程,位于河北省万全县旧堡乡与尚义县土夭村之间,隧道穿越由晚太古代马市口组(Arm)麻粒岩和黑云母斜长片麻岩组成的一套高级变质岩建造,断裂构造极为发育,岩体破碎。原设计Ⅱ、Ⅲ级围岩洞段占隧道线路总长的71.8%,而已施工揭露的工程地质条件较差,全部变更为Ⅲ级加强及Ⅳ、Ⅴ级围岩,变更率高达80.3%。施工过程中多次发生挤压大变形、塌方、突涌水等施工地质灾害,共处理大塌方段8处小塌方21处计130m,处理大变形18段计550m。本文分析了DK30+520～910洞段地层岩性、地质构造、地应力、地下水等隧道围岩主要工程地质条件,从结构面和工程地质岩组的物理力学特性出发,研究了该洞段特殊的岩体结构,指出该隧道围岩岩体结构特征主要受与隧道轴线小角度相交的构造挤压破碎带及软硬交替产出的岩组控制,隧道围岩变形破坏受岩体结构控制作用明显,并总结了施工中可能遇到的几种岩体结构。该研究对类似工程地质条件地区隧道工程围岩分类、支护设计和施工有一定的借鉴意义。     

乌鞘岭特长隧道复杂地质条件下断层带应力及变形现场监测分析

乌鞘岭隧道是我国迄今为止已建成最长的单线铁路隧道,隧道总长约为20.05 km,而F7断层是乌鞘岭隧道中最长、地质条件最为复杂的活动断层,对隧道施工十分不利。根据F7断层特点及施工中遇到的问题,在乌鞘岭隧道岭脊地段F7断层区段,对洞室开挖后的围岩及支护衬砌结构进行各项应力监测和收敛变形监测,分析了围岩、衬砌系统受力及变形变化趋势,从而探究围岩挤压大变形的机制,掌握围岩应力释放与围岩压力的作用规律;并根据现场监测结果,提出对隧道穿越F7断层区段的断面采用动态优化设计方案及改进的施工措施,避免隧道出现大变形,从而保证隧道穿越F7断层区段安全、快速的进行。     

基于变形理论的花岗岩地区地铁隧道围岩等级细分研究

目前施工阶段围岩等级细分研究是围岩分级研究的一个热点, 目的是为了解决当前围岩分级跨度大不能满足实际施工需要的困境。在地铁高速建设时代为更好指导地铁隧道顺利建设, 充分考虑城市地铁隧道建设特点, 以青岛地铁建设所处的典型花岗岩地层为工程地质背景, 利用数值模拟软件FLAC3D, 通过模拟不同岩体质量的围岩在浅地层不同埋深下的地表沉降情况对围岩稳定性进行评价, 基于不同围岩的稳定性差异将Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩对应细分为2, 3, 3个亚级。并对分级方案做进一步分析认为影响围岩分级的主要因素为岩石强度和岩体完整性, 分级时应综合考虑两大因素。其中岩石强度为主导因素, 决定了围岩等级的大致范围。软岩由于具有显著流变特性不具有自稳能力, 施工时应做完备施工支护方案。     

高地应力隧道施工期大变形动态风险评估方法及应用

简单实用的隧道大变形风险评估方法对灾害防治和工程应用有重要价值。本文应用指标打分法建立了高地应力隧道施工期大变形动态风险评估方法。应用指标体系打分法建立了包括地质因素、设计因素和施工因素3项一级指标和岩石强度、围岩完整性等18项二级指标的风险评估指标体系,经统计分析确定各指标影响权重。通过现场对各指标进行打分,对照大变形风险可能性等级标准,确定风险可能性等级;通过专家调查对直接经济损失、工期延误进行估计,确定严重程度等级;综合考虑风险发生可能性及损失严重程度,应用风险矩阵法得到风险等级。将所建立的风险评估方法应用于在建汶马高速公路米亚罗3号隧道,评估结果与实际开挖结果一致,验证了此套方法的有效性与实用性。该风险评估方法可为隧道施工期大变形的预防和控制提供科学依据。     

Treatment Effects of Tunnel Entrance Collapse Section Based on Field Monitoring Results北大核心CSCD

为评价隧道洞口塌方段的安全性,基于累计变形预测和变形速率趋势分析模型,结合工程实例,研究隧道洞口塌方段的处理效果。实例分析表明：在累计变形预测方面,GA-VMD模型在隧道变形数据的信息分解过程中具有明显的优越性,可利用其将隧道变形数据分解为趋势项和误差项,且通过组合预测能有效保证预测精度,得出累计变形的后期仍具一定增加趋势,但增加速率相对较小;在变形速率趋势分析方面,变形速率具下降趋势,且随时间持续,下降趋势更为显著。综合对比两者结果,隧道变形无明显增加趋势,并趋于稳定方向发展,说明塌方处理措施是合理有效的,为其防治效果评价提供了理论依据。     

Prediction of Large Deformation Behavior in Tunnels Based on AHP–FUZZY Method and Numerical Simulation Method

In this paper, two different research methods are applied to predict large deformation behavior in tunnels and take Tianjiashan tunnel as the case study which is located in Xindianping town, Zhejiang city, Hunan province. The paper introduces the basic principle of the analytic hierarchy process and the fuzzy mathematics method, and classifies the influence factors of the large deformation in tunnels into eight kinds (C1–C8). Basing on the AHP–FUZZY method, this paper applies the results into the large deformation prediction analysis of Tianjiashan tunnel. In order to verify the accuracy of the evaluation results of AHP–FUZZY method, a numerical simulation model of DK394 + 625–DK394 + 650 section of Tianjiashan tunnel is established. The results show that the tunnel deformation is very large, and the tunnel excavation is sure to cause large deformation. The numerical simulation result is in accordance with the AHP–FUZZY method. Finally, we track record of occurrence of large deformation during the actual construction in tunnel, and the actual results are coincide with AHP–FUZZY method and numerical simulation results, which reflects the effectiveness of AHP–FUZZY method and numerical simulation method in predicting the large deformation behavior in tunnels.     

岩溶区隧道围岩--支护体系稳定性研究

岩溶是地下水地质作用的过程和结果，是隧道建设面临的不良地质现象之一。正在建设中的某高速公路隧道出口段岩溶地质作用强烈，溶隙、孔洞发育，且受构造变形及后期淋滤溶蚀作用强烈，力学强度低，岩性复杂。其角砾状粘土岩和水云母粘土岩多已泥化成粘土，遇水易膨胀。岩溶区隧道围岩——支护体系的稳定性是该隧道建设面临的主要问题。文章结合隧道施工过程中的围岩变形监控量测和三维弹塑性有限元数值仿真模拟对隧道围岩——支护体系的稳定性进行了研究。围岩水平收敛和拱顶下沉位移及速率变化特性表明，在监测时段内隧道围岩无趋于稳定的迹象。施工动态力学数值仿真模拟表明，在初期支护条件下，围岩出现了较大范围的塑性破坏区，两隧道之间(间距45．0m)围岩破坏接近度达到0．70，最大竖向位移达到3．0mm，表明隧道全断面施工时，两隧道相互作用影响程度较大。为确保隧道围岩——支护体系的稳定，选择合理的施工方法，制定切实可行的支护方案提供了信息。     

莲花隧道软弱围岩大变形预测方法适用性评价研究

评估地质条件以及开挖风险是地下空间设计和施工中的重要阶段之一。在选择合适的开挖方法和支护系统时,识别和估计岩体的变形潜在趋势非常重要。在本研究中,对萍莲高速莲花隧道中的岩体变形潜在趋势进行了研究。首先介绍了莲花隧道的工程地质环境、隧道围岩工程特性、岩体质量评价以及现场实测的隧道变形情况,然后运用经验法和半经验-半理论法预测莲花隧道变形趋势,并将预测结果与实际变形监测情况进行对比。结果表明,莲花隧道的大变形主要受松散破碎、遇水膨胀的软弱围岩和丰富的地下与地表水以及断层破碎带与构造活动的影响。对于莲花隧道而言,现行大变形预测方法普遍存在一定问题：经验法主要依据岩体质量分级结果进行变形趋势预测,具有一定的主观性,其预测结果与实际变形情况存在一定偏差;半经验-半理论方法中运用围岩强度与应力关系进行预测效果较好,但基于围岩强度应力比的Jethwa法、Hoek法与ISRM法预测结果偏保守,且针对无变形段的预测效果较差。综上所述,在工程勘察与设计阶段,应客观、细致地进行围岩质量分级、地应力量测、地下水与地质构造勘探等工作,结合经验法、半经验-半理论方法对大变形趋势和变形量值进行预测,综合研判隧洞沿线...     

近水平岩层隧道围岩变形监测及其稳定性分析

介绍了广巴高速公路某近水平岩层隧道新奥法施工过程中现场监测的项目、手段及方法,基于监测结果,分析了近水平岩层隧道围岩变形特点、变形原因,划分了围岩变形阶段。以隧道左线进口段某断面为例进行回归分析,利用位移加速度正负的判据分析评价围岩稳定性。相关监测及分析结果为采取整治措施和后续施工提供科学依据,也为日后分析研究提供参考。     

不同断面混合工法小净距隧道施工影响分析

厦门市轨道交通1号线某地铁车站站后设置停车线,依据工程图纸,左线隧道和停车线采用双线单洞大断面暗挖法施工（CRD工法）,隧道直径11.53m,右线隧道采用盾构法施工,隧道直径6.2m,两隧道净距3.85m。本文应用三维动态数值模拟的方法,对不同断面、混合工法、小净距双线隧道的施工顺序进行了研究,并分析了两隧道净距对先行隧道的影响。研究结果表明：1）采用先小后大的施工顺序（即先采用盾构法施工右线隧道,后采用大断面暗挖法施工停车线）可有效减小地表沉降、邻近建筑物变形及隧道结构体系变形。2）当两隧道净距大于1.5D（D为大断面隧道直径）时,后行隧道施工对先行隧道影响较小,附加变形小于3mm。3）大断面暗挖隧道中隔墙拆除阶段对地表沉降量及邻近建筑物变形影响较大,对于此时的变化速率应加以重视。研究结果对相关工程的设计和施工具有一定的借鉴意义。