隧道围岩稳定性的有限元分析

根据地下结构设计理论和岩石屈服的Drucker-Prager准则，考虑到了围岩的自身承载能力，采用有限元的分析方法对广西柳州一处公路隧道围岩的稳定性进行了分析。分析了开挖方式、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依据。     

人工神经网络在隧道围岩稳定性识别中的应用

在全面分析影响隧道围岩稳定性因素的基础上，结合人工神经网络方法的特点，提出了一种基于隧道围岩稳定性识别的B－P人工神经网络方法。通过实例分析对比表明，模型精度很高，识别结果可靠，且操作简洁方便，能有效地应用于隧道围岩稳定性的识别。     

下车亭隧道硐室围岩稳定性分析

有压或无压输水隧道硐室的围岩稳定性分析是隧道硐室勘察设计技术的关键问题，本文通过对下车亭输水隧道硐室的围岩稳定性分析，提示大家在弛下硐室勘察设计中围岩稳定性分析应注意的几个问题。     

丈八口隧道围岩稳定性分析

结合烟台市丈八口隧道工程实况,利用Ansys工程分析软件对丈八口隧道断裂破碎带和出口的山岩进行稳定性分析,根据计算分析结果,指出了在同一项穿山隧道建设项目中,应根据围岩完整性程度,确定掘进方法和支护形式.这一结论对同类工程具有指导意义.     

凌子口隧道围岩稳定性分析评价

根据勘察资料对位于云南省昭通市北东约30km处凌子口隧道围岩的稳定性进行分析评价。隧道所处区域为滇东北拗褶带中心峡谷区，工程地质条件复杂，岩层分别为砂岩、白云岩、泥灰岩及钙质泥岩，岩体结构面主要为构造结构面，不良物理地质现象主要为进洞口附近残坡积层中发育的三个小滑坡。对隧道围岩计算得出各类岩体强度应力比均大于6，该隧道围岩能够承受围岩应力的作用，不会产生过大的整体塑性变形，剪切及弯折等变形破坏。但围岩中分离块体存在散块状松动坍塌的可能。本文根据分类评价结论及有关参数，提出了一次支护型式建议。     

初期支护对软岩隧道围岩稳定性和位移影响分析

软弱岩体隧道开挖后,围岩变形具有异常显著的流变性。基于Poyting-Thomoson模型,对隧道围岩位移进行了粘弹性解析分析,根据所得出的解析解,结合渝（重庆）沙（长沙）高速公路石龙隧道位移监控量测实践,对初期支护后隧道围岩变形特征量进行了分析对比,结果表明,理论曲线能较好地反映围岩实际位移变化特征。最后通过将支护前后围岩受力状态与单轴和三轴应力状态岩石蠕变进行类比,得知初期支护在一定程度上减小了围岩的最终变形量,可以有效地抑制隧道围岩的变形速率。其结果为确定合理的二次支护时机提供了理论依据,对同类隧道的施工支护具有很好的指导意义和较高的参考价值。     

隧道围岩流变参数的粘弹性位移反演与验证

将解析反演和数值反演相结合,对试验毛洞的断面形状和所处应力场做出适当的简化,利用对应性原理求解出洞室位移的Kelvin粘弹性解,并以此去拟合试验洞不同位置处的实测位移而得到多组流变参数;分别将其作为FLAC3D数值模型蠕变模式的输入参数,得出各自对应的实际断面形状和实际应力场条件下试验洞的蠕变位移数值解。然后,利用BP神经网络,对各组流变参数和其对应的试验洞同一位置处的蠕变位移数值解进行训练,建立起两者之间的非线性关系;利用训练好的网络,依据实测蠕变位移值得出了围岩流变参数;最后,利用隧道实测位移数据对反演的流变参数进行了数值正分析验证。     

围岩动态演化与块体稳定性分析

以黄河上游拉西瓦水电站地下厂房为例,基于围岩动态演化和围岩应力的动态变化,运用块体理论分析了不同应力场状态下围岩块体的稳定性。研究结果表明,围岩块体稳定性、可能运动方式、滑动面（或滑面组合）以及滑动方向均显著地依赖于围岩应力场状态。在围岩动态演化过程中,拱项块体的稳定性随着垂直应力σv增大和水平应力σh降低而减小,而边墙块体的稳定性逐渐增加,但当σv〉σh则有所降低,反之亦然。应力状态的变化不仅影响块体稳定性,而且也使块体的滑动方式、滑动面、滑动方向发生变化。不同形态块体对应力状态的上述响应特征不同,短粗状块体反应更为明显。     

大断面小净距隧道围岩稳定性数值分析 大断面小净距隧道围岩稳定性数值分析

结合小净距隧道工程特点,分别建立不同跨度小净距隧道有限元计算模型,对隧道施工过程力学特征及围岩稳定性进行对比分析,以研究三车道大断面小净距隧道区别于两车道小净距隧道的基本力学特征。分析结果表明,对应不同隧道跨度、隧道净距和围岩级别对隧道施工过程中围岩稳定性的影响有显著差别,相同隧道净距条件下,三车道小净距隧道围岩应力状态比两车道隧道差,净距越小,差别越大,而围岩质量越低,差别也越显著;另外,在质量较差的围岩中,大断面小净距隧道围岩受力最薄弱部位主要集中在岩柱雁形部,而两车道小净距隧道则为岩柱中部。研究结果可为大断面小净距隧道的设计、施工提供有益的参考。     

块体理论在LPG地下储库围岩稳定性分析中的应用

应用UNWEDGE软件结合青岛某LPG地下储库水幕廊道1K0+125～145段进行关键块体的搜索计算,得到4个可移动块体。其中,块体1位于廊道底部,为自稳块体;块体4、5分别位于廊道左右边墙,安全系数为1.945和3.385,基本满足自稳要求;块体8位于廊道顶部,体积和重量均较大,安全系数取为0,需采用特别支护和分析结果提出支护方案。从支护前后结果对比可以看出,块体安全系数提高幅度较大,块体8在锚杆支护和锚喷支护情况下安全系数分别为1.278和6.406,喷射混凝土对于提高块体安全系数作用明显,支护方案满足工程安全性要求。     

A physical and numerical investigation of the failure mechanism of weak rocks surrounding tunnels

The large-scale construction of railway tunnels in China is hindered by several challenges, including large depths, large tunnel cross-sections, and fragile geological conditions. In this paper, we explored a new physical and numerical simulation method that improves upon the currently used methods to investigate the deformation and failure modes of weak rocks surrounding a tunnel. We also compared the results from physical tests and numerical simulations with the field measurements to demonstrate the effectiveness of the proposed numerical simulation method. In the physical model test, an artificial speckle field was developed by staining quartz sand particles and mixing the particles with barite powder and petroleum jelly in preset proportions. The artificial speckle field was employed in the digital speckle correlation method (DSCM) to monitor the evolution of the strain field on the surface of the plain strain model for tunneling during loading. A secondary strain-softening constitutive model using the numerical modeling code FLAC^3D was developed (degradation constitutive model) by considering the deformation modulus degradation in the numerical simulation. The failure mode of weak rocks surrounding a tunnel in the physical model test was examined using the developed degradation constitutive model. Both the physical and numerical results revealed that the least stable area was the shear wedge along the minimum principal stress, which was confirmed in the damage zone of the surrounding rocks. The results were consistent with previous research findings. The results of the DSCM in the physical model test indicated that the shear wedge in the middle part of the tunnel and the cracks around the arch of the tunnel were induced by shear strain, whereas the collapse of the arch was attributed to a combination of tensile strain and shear strain. A comparison of the physical and numerical simulation results demonstrated that the degradation constitutive model can be used to describe the extent and depth of the excavation damage zone of tunneling. A comparison of the displacements from the numerical simulation and field measurements indicated that the degradation model can be used to capture the displacement of weak rocks surrounding tunnels.     

公路隧道局部塌方洞段的围岩稳定性评价

结合某公路隧道工程,以现场地质调查和监测资料为基础,在结构面发育且可能发生大规模塌方的围岩洞段,根据现场实际统计的优势结构面产状,采用关键块体理论、非连续变形方法（DDA）首先确定围岩主要的失稳破坏模式,然后运用连续介质分析程序FLAC,在DDA方法确定的围岩实际变形破坏塌方形态的基础上进行计算分析,评价围岩的整体稳定性及加固措施的有效性。分析表明,围岩破坏的主要模式为受结构面控制的局部块体的失稳,工程开挖后围岩不会发生大变形,这与实际情况基本一致,为安全施工提供了保证。采用非连续变形方法和连续介质计算相结合的分析方法对隧道工程塌方稳定性进行研究,取得了较好的效果,研究方法和经验可为类似工程参考并借鉴。     

清江水布垭地下厂房围岩稳定三维数值分析

采用三维有限差分法,对水布垭地下洞室群围岩稳定性进行了分析。通过多种方案计算和比较,论证了局部软岩置换、支护型式优化、支护参数优化的合理性。在此基础上对地下洞室围岩的整体稳定性作出评价。     

基于差分法及神经网络的硐室围岩力学参数反分析

结合现场实践,基于差分法和人工神经网络建立了新的围岩力学参数反分析方法。进行了硐室模型简化;针对不同力学参数,用FLAC差分程序进行求解,得出相应的神经网络分析样本;用人工神经网络对围岩力学参数进行了学习训练,并进行了网络结构及参数优化;利用现场实测位移值,对围岩力学参数进行了反分析,与现场实测值对比表明其满足误差精度要求,证实了反分析方法的正确性和可靠性。     

基于现场位移监测数据统计分析的隧道 围岩稳定性研究

在隧道施工过程中,位移监测数据常作为现场判定围岩稳定性的最重要依据,很多时候甚至是惟一的依据。但是,在我国的隧道设计过程中,目前还没有建立基于位移的隧道围岩稳定性判别基准,主要原因是不同岩性、不同地质环境下,围岩的位移差距可能很大。此外,洞形、跨度、埋深等因素都可能会影响围岩位移的大小。不过,通过对现场的监测位移数据进行统计分析表明,在一般围岩条件下,对于同一级别的围岩,其相对位移值分布在相对较窄的范围内,而对不同级别的围岩,其相对位移值则有较为明显的差异。基于这一特性,可针对不同级别的围岩,通过现场位移监测数据进行统计分析方法建立围岩稳定性的判别基准,并作为围岩分级的基本依据。随着以新奥法和控制围岩变形为主旨思想的矿山法在高速铁 路、高速公路隧道的大量应用,这种基于相对位移的围岩判别标准及分级方法将隧道设计更加符合当前的隧道施工技术水 平。     

高地应力下隧道围岩动力损伤分析

为预估和控制爆破荷载作用下围岩损伤范围,在赣龙铁路梅花山隧道工程现场进行岩体声波测试,得到围岩的损伤范围。根据爆破荷载作用下岩体损伤发展规律,采用基于概率形式的损伤变量定义,运用三维有限差分软件对不同地应力状态下爆破产生的围岩损伤范围进行数值模拟,并与现场岩体声波测试结果进行比较。计算结果表明,数值计算与实测结果有较好的一致性,随着地应力大小增大,围岩损伤范围呈现先减小后增大的趋势,且增大幅度较大,地应力较高时,局部部位如顶板、底板损伤更为明显,说明地应力大小对围岩损伤分布有着显著影响;随着侧压力系数增大,损伤范围先减小后增大,但增速逐渐减小。所得到的结论可为高地应力下隧道稳定性分析和支护设计提供依据。     

隧道及地下工程围岩稳定性及可靠性分析的极限位移判别

隧道和地下空间工程的稳定性和可靠性评价的问题一直是岩土工程界关注的难点问题。针对隧道围岩-支护系统的稳定性、可靠性、安全性的问题,采用以隧道及地下工程围岩变形位移为判据的隧道及地下工程围岩稳定性分析方法,分析了隧道及地下工程围岩位移的极限状态,提出了隧道及地下工程围岩极限位移的确定方法和大变形隧道及地下工程围岩极限位移的分析方法。结合工程实例,建立了以DGM（2,1）模型和Verhulst模型为理论的隧道及地下工程围岩稳定性分析的位移预测预报方法;在此基础上,提出了隧道及地下工程围岩稳定性及可靠性位移判别准则。其研究和分析结果将有助于构建隧道及地下工程围岩稳定性分析的位移预测预报系统。