隧道单层衬砌设计方法研究及应用

目前,在单层衬砌设计中应用较为广泛的是基于挪威法的Q系统支护设计法,但该方法涉及的参数有6个,在施工前及施工过程中测试这些参数经验性较强,准确性不高,而且费用较高;将Q法直接移植到中国的单层衬砌设计困难较大,不适合中国国情。在此背景下,提出以屈服接近度和围岩松动圈支护理论为基础的单层衬砌设计原则和方法,并结合合武铁路大别山隧道2号斜井进行了工程实践。首先通过地质勘查得到隧道所在地区的工程地质、水文地质特征以及围岩的物理力学指标,确定隧道围岩的屈服接近度,进而提出单层衬砌支护参数及喷射混凝土的力学控制指标,完成结构的预设计;根据隧道施工过程中实测的围岩松动圈范围,运用松动圈支护理论修正设计,从而形成一套完整的单层衬砌设计方法体系。实践表明,提出的单层衬砌设计方法经济适用、对施工干扰小,适合信息化施工,且施作完成的单层衬砌结构安全可靠,具有显著的经济效益和社会效益,有较大的推广前景。     

TGP二维与三维地质预报成果对比

以TGP超前地质预报理论和实际工程资料为基础,运用信息化逻辑方法对TGP二维与三维地质预报成果进行分析对比,主要从预报地质构造的位置、规模、围岩级别和产状四个成果比较二者的相同和不同之处。结果表明,对于隧道前方岩性无明显差异的围岩,二维与三维的地质预报结果基本相同;对于与隧道斜交的地质构造,二维与三维地质预报在构造产状预报结果上相近,但二维地质预报在围岩级别预测方面有利,三维地质预报在规模和位置的预报方面有利;对于与隧道激发炮孔连线一侧边墙不相交的地质构造,二维与三维地质预报结果基本不同,且三维比二维的地质预报结果有利。     

双向八车道连拱隧道围岩力学参数反演分析

在采用双侧壁导坑法施工的双向八车道特大断面连拱隧道中,施工步繁多,临时支护设置的时间长,隧道全断面的变形量测只能在临时支护拆除后进行。由于全断面变形数据获取得较晚,故较难将其用于围岩力学参数的反演。将有限元计算和BP神经网络技术相结合,并在有限元计算过程中考虑实际的施工步,建立起所有临时支护拆除之前这一施工状态下导坑的变形量与围岩力学参数之间的非线性映射关系,并通过对应状态下实测的导坑变形值反演了围岩的力学参数。将反演的结果用于正分析验算,验证了该方法是可行的。     

圆形隧道围岩附加应力场的解析解答

研究各向同性岩体中含一个圆形隧道围岩的附近应力问题。考虑全场的应力变形特征,运用复变函数的罗朗级数展开技术,构造合适的应力函数,结合隧道的边界条件和无穷远的性态,获得了全场应力复势的解析表达式。数值分析发现,应力集中程度最剧烈时,不一定总是发生在孔的附近;应力集中程度最弱时,不一定总是距离孔边较远;当隧道埋深为其半径的5倍以上时,可以作为无限大基体含一个圆形孔洞来处理。     

四川锦屏山隧道岩爆综合防治施工技术

锦屏山隧道工程是锦屏水电枢纽工程的关键性控制施工项目,隧道地处我国西南高地应力区,全长约17.5km,隧道最大埋深约为2375 m,埋深大于1500 m的地段长度约12875 m。通过对锦屏山隧道现场岩爆特征的分析总结和研究,介绍了锦屏山隧道岩爆独特的工程特点和综合防治施工技术。     

川藏铁路3000 m水平定向钻井技术方案

川藏铁路设计多条超长深埋隧道,且多处于高海拔、高陡斜坡及雪线以上的无人山区,地形险峻,起伏大,交通条件差。沿隧道轴线的水平定向钻井为隧道勘察提供了一种有效的勘察手段。结合工程及地层特点,从钻井设备、工艺等方面,为超长隧道勘察提供了一种3000 m级水平定向钻井技术方案。方案明确了井身结构、全面钻进和长钻程取心钻进工艺、钻井液措施及部分复杂情况应对措施。以较少的钻探工作量,为隧道勘察提供更加详细的实物地质资料,真实反映隧道内的地质情况。     

地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应

利用有限元数值方法,对地铁列车振动荷载作用下近距离平行隧道结构的二维弹塑性动力响应进行模拟,分析了单列列车荷载以及双列列车荷载作用下土体-隧道结构体系的加速度和内力响应时程曲线。研究表明,列车动力荷载作用下的内力值要比无列车荷载作用下的内力值有较大程度的增加;在单列列车荷载作用下,另一相邻平行隧道的加速度响应、弯矩、轴力峰值要比列车运行所在隧道相应点处的响应值要小;在双列列车荷载作用下隧道结构体系动力响应值要比单列列车荷载作用下的动力响应值有显著增加。     

沟谷的隧道效应

深入研究沟谷应力场的一般规律对于岩爆机理和岩爆预测研究是重要的。V字型沟谷应力场的弹性解析解表明,在沟谷横断面上,存在一个大致平行于沟谷轮廊线的切应力高值区;在轮廊线的内法线方向,切应力单调减小,直至过渡到正常应力区,沟谷的隧道效应是显著的。沟谷的下切形成的二次应力场除了关于沟谷中线基本对称外,不具备轴对称特征,从坡顶到坡角,切应力高值区内切应力量级和高值区的宽度逐渐增大,在沟谷正下方达到最大,甚至有可能突然增大。沟谷深度和坡度越大、构造应力量级越高,切应力越大;在沟谷横断面上,塑性区的厚度具有明显的垂向变化,坡顶大,中间小,沟谷正下方又增大     

沙尘暴电效应的实验观测研究

利用国内大型风沙物理风洞实验模拟沙尘暴电现象,研究风沙起电机理,结果表 明,不同风速下不同沙粒会产生不同极性的电场强度和电位效应,风沙电随风速增大而增强 ,且随沙粒度增大而减小. 在沙漠区的16m,8m,4m和1m高度上观测到27次不同沙尘暴天气 过程的电场和风速随时间变化. 结果表明, 在晴天4个高度上的电场均为小正电场值,电场 随高度降低而减小,最大电场强度在5kV/m以下,日风速变化对各层电场起伏没有较大影响 . 有沙尘天气,各高度上的电场强度随风速变化而变化. 16m高度上电场均为负值,平均值 为 -20kV/m;中层8m 电场一般为较高正电场值,达到10～40kV/m,与16m高度上电场呈反相 关;下层1m 电场值变化一般很小,在1kV/m以下. 在强沙尘暴天气4个高度上的电场均为负 电值,电场值随高度降低而减小,16m高度上最大平均电场强度达到-200kV/m以上,瞬时值 超过 -2500kV/m,与晴天电场矢量相反.