富水泥质板岩隧道围岩蠕变力学特性

随着科技的进步和施工技术的不断革新,使得在复杂地质条件下进行隧道工程建设成为可能,姜路岭隧道位于国道g214线共和至玉树(结古)段上,为高海拔地区炭质页岩隧道.隧道全线岩性主要为青灰色、灰黑色泥粉质炭质页岩与板岩互层,节理裂隙很发育,岩体极破碎,呈碎片状及板片状,取原状岩样进行室内试验极其困难,围岩力学参数难以获取,使得隧道围岩稳定性分析和支护结构设计基础资料匮乏.本文将根据岩体天然密度和含水率将岩样进行室内重塑,通过室内直剪压缩试验的方法获得岩体力学参数,经压缩模量换算可获取弹性模量取值范围,借助数值反分析的手段获得弹性模量的准确取值,为类似工程设计提供必要的基础数据.

文章通过对西北某公路黄土隧道围岩不同时期的黄土进行取样物理力学试验和现场承载力和弹性抗力系数的载荷试验,对测试试验结果进行详细科学分析,以掌握陇东黄土塬区不同时期黄土的物理力学特性,并为黄土隧道围岩设计提供可靠的参数。

以大连地铁一号线学苑广场—海事大学区间过河段隧道工程为背景,基于一种新型优化算法——差异进化算法进行隧道围岩力学参数反分析,提出以位移值为指标的差异进化位移反分析方法及实现过程,并将反演得到的围岩力学参数应用到过河段隧道工程开挖方案比较及稳定性分析,验证了复杂地质条件下该方法的可行性和有效性.结果表明,该方法在复杂地质条件下具有较好的可行性,且对选取隧道施工方案、保证隧道安全具有一定的指导意义.同时,所得围岩力学参数也可进一步应用于其他类似工程的相关研究.

浅埋偏压隧道开挖后的受力和变形都是不对称的,而且在开挖时易出现塌方,对设计和施工带来许多麻烦.结合现场监测的数据和flac3d有限元软件,从实际数据着手分析,结合有限元软件模拟和分析隧道围岩应力和位移变化特征,为设计和施工提供参考.

为深入探究木寨岭隧道工程中炭质板岩的流变力学特性,在不同条件下,对现场取得的岩样进行单轴和三轴压缩蠕变试验,并对炭质板岩的蠕变特性进行分析,描述了炭质板岩的流变特性,得出了瞬时应变占总应变的比例为80%～90%,以及高围压下的流变多为等速流变等结论;采用burgers流变本构模型,对试验数据进行参数拟合分析,得出了3组不同围压下炭质板岩流变本构方程的弹性模量、黏性模量、黏滞系数等主要参数。

为研究岩溶隧道富裂隙围岩爆炸过程中应力波的传播与衰减规律,运用ansys/ls-dyna软件对隧道岩体中含不同充填介质、不同宽度和不同爆源距离的岩溶裂隙进行了数值模拟。结果表明:爆炸应力波在岩溶裂隙处的传播主要受裂隙内充填介质的物理力学性质的影响,其次受到裂隙宽度、爆源与裂隙距离和爆源强度等因素的影响。充填介质的强度越小,波阻抗也越小,对介质中应力波的阻隔作用则越大。裂隙与爆源的距离越远,爆源强度越小,有效应力峰值也越小。裂隙越宽,对应力波的削弱越大。结合该结论对岩溶隧道裂隙围岩在爆破过程中出现的实际问题进行分析,找出了影响爆破效果的关键因素,通过调整爆破设计参数,得到了不同裂隙围岩条件下爆破参数参考值,经现场测试取得了较好的爆破效果,研究结果可为类似条件下的隧道爆破参数的优化提供理论依据和参考。

随着时代的发展,隧道施工技术的进步,我国已经逐步建成了覆盖全国的铁路主干线网络,隧道工程作为铁路建设中的不确定性问题,如何更好的完善相关施工技术一直困扰着我们建设者。中国地广物博,地质结构复杂多变,这就加大了隧道建设的难度,加大对炭质板岩大断面隧道围岩稳定性的分析,引进先进施工工艺和科技设备,结合当前施工中出现的各种问题,完善施工技术工艺,改善施工条件,消除安全隐患,确保隧道工程在工期要求节点内保质保量完成,实现经济效益和社会效益的最大化,推动隧道施工持续健康发展,以便更好地为人们提供出行服务,推动社会良性运转。

针对雁门关隧道特长、富水软弱围岩等复杂地质条件以及工期要求紧的实际情况,采用地层—结构模式,对地层比较差的ⅵ级围岩的稳定性进行了模拟分析,建立了隧道围岩理论模型,并对施工过程进行了数值模拟,验证了雁门关隧道快速施工的可行性,为后续工程提供一定的参考。

结合具体工程实际,研究了复杂地质背景下围岩变形与初期支护受力特征,并基于现场监测数据,从隧道水平收敛监测、拱顶沉降监测两个角度,分析了施工期隧道围岩的受力状态及围岩与支护的力学响应规律。结果表明,隧道围岩位移-时间曲线图呈\"台阶型\

本文结合有限元数值模拟探讨偏压隧道的围岩压力形成原因及分布规律。根据围岩的破坏模式,采用不同计算方法对衬砌结构的安全度进行计算,并提出边坡稳定性的影响因素及治理措施。分析结果表明,衬砌的受力主要由上覆土柱压力以及围岩沿着破碎带处滑移产生剪切变形形成,破碎带对边坡稳定性起到主要控制作用。由于断层破碎带的存在,衬砌与破碎带相交处受力明显不利,形成突变。针对断层破碎带力学性能差以及偏压隧道受力不均匀现象,提出了抗滑桩与钢花管注浆共同作用等地基加固治理方案以及施作挡土墙以平衡隧道两侧土压力等措施来提高稳定性,挡土墙的高度及位置因为与偏压角度以及断层走向有关,宜通过具体计算确定。

本文结合有限元数值模拟探讨偏压隧道的围岩压力形成原因及分布规律。根据围岩的破坏模式,采用不同计算方法对衬砌结构的安全度进行计算,并提出边坡稳定性的影响因素及治理措施。分析结果表明,衬砌的受力主要由上覆土柱压力以及围岩沿着破碎带处滑移产生剪切变形形成,破碎带对边坡稳定性起到主要控制作用。由于断层破碎带的存在,衬砌与破碎带相交处受力明显不利,形成突变。针对断层破碎带力学性能差以及偏压隧道受力不均匀现象,提出了抗滑桩与钢花管注浆共同作用等地基加固治理方案以及施作挡土墙以平衡隧道两侧土压力等措施来提高稳定性,挡土墙的高度及位置因为与偏压角度以及断层走向有关,宜通过具体计算确定。

建立智能位移反分析系统,用其确定隧道围岩的力学参数.针对bp神经网络易陷入局部极小值和训练时间过长等缺点,利用遗传算法全局寻优能力优化bp神经网络的权值和阈值.结合均匀设计法在围岩力学参数初始域范围内设计实验方案,这样不仅减少了迭代时间和次数,还提高了预测精度.通过对绿春坝隧道围岩力学参数的反演,验证了该方法的可靠性及适用性.将反演得出的围岩力学参数代入到数值模型中进行计算,结果表明,数值计算值与现场实际监测值的误差分别为-8.9%和4.5%.

国标《工程岩体分级标准》(gb50218—94)在隧道设计阶段应用广泛,但是由于地质条件的复杂性及岩体各向异性的影响,不能精准预测施工阶段隧道围岩等级。本文基于统计岩体力学提出了针对隧道施工阶段的围岩分级方法,即通过现场岩体结构面统计和岩石力学试验,获取结构面参数和岩石力学参数,应用统计岩体力学强度理论及本构理论,获得具有各向异性特征的岩体弹性模量参数e_m,进而应用经验公式换算得到bq值,从而确定隧道围岩基本分级。在实例中,小盘岭2号隧道gdk347+360里程处围岩设计分级为ⅲ级;应用此方法重新分级的结果为ⅳ级,低于设计分级,这与现场观察和监测的围岩性状吻合,说明本方法在隧道施工阶段能较为客观地反映围岩性质。以上研究结果表明,在含碳泥质板岩隧道围岩施工阶段岩体分级过程中,本方法具有良好地适用性。

隧道围岩岩体变形破坏数值力学试验——该文通过对围岩岩体开展数值力学试验，在确定连续微元尺寸8c，并获取该围岩岩体各项基本力学参数的基础上，进一步研究了该围岩岩体的破裂过程，重点讨论了该围岩含单条横向节理和单条竖向节理岩体的变形破坏特征。

公路隧道围岩岩体力学本构特征数值分析——文章对诸永高速公路某隧道围岩岩体，开展了数值力学试验，在确定连续微元尺寸8，并获取该围岩岩体的各项基本力学参数的基础上，进一步描述了该围岩岩体的力学本构特征。试验结果显示，当84．6m时，则应力应变关系曲线...

结合具体工程实际，研究了复杂地质背景下围岩变形与初期支护受力特征，并基于现场监测数据，从隧道水平收敛监测、拱顶沉降监测两个角度，分析了施工期隧道围岩的受力状态及围岩与支护的力学响应规律。结果表明，隧道围岩位移一时间曲线图呈“台阶型”，曲线类型可分为三个阶段：增长和急速增长阶段，该阶段一般出现在开挖的1～10d左右；缓慢增长阶段，该阶段一般出现在开挖的11—30d左右；趋于稳定阶段，该阶段一般出现在开挖的31—42d左右。“台阶型”曲线与实际相符，当开始开挖隧道时围岩变形速率急速增大，随着围岩变形速率逐渐减慢，然后受下一步开挖的影响，围岩变形仍然处于缓慢增长，最后随着开挖步骤的减少，围岩变形逐渐趋于稳定。

国标《工程岩体分级标准》（gb50218—94）在隧道设计阶段应用广泛,但是由于地质条件的复杂性及岩体各向异性的影响,不能精准预测施工阶段隧道围岩等级。本文基于统计岩体力学提出了针对隧道施工阶段的围岩分级方法,即通过现场岩体结构面统计和岩石力学试验,获取结构面参数和岩石力学参数,应用统计岩体力学强度理论及本构理论,获得具有各向异性特征的岩体弹性模量参数e_m,进而应用经验公式换算得到bq值,从而确定隧道围岩基本分级。在实例中,小盘岭2号隧道gdk347＋360里程处围岩设计分级为ⅲ级;应用此方法重新分级的结果为ⅳ级,低于设计分级,这与现场观察和监测的围岩性状吻合,说明本方法在隧道施工阶段能较为客观地反映围岩性质。以上研究结果表明,在含碳泥质板岩隧道围岩施工阶段岩体分级过程中,本方法具有良好地适用性。

本文采用自适应神经模糊推理系统(anfis)对公路隧道施工过程中围岩的内聚力、内摩擦角、围岩侧压力系数等力学参数的反演进行了研究;通过数据正交试验以及flac3d正演计算得到数据样本,建立围岩力学参数的anfis结构,同时,对现场围岩位移进行监测,最后将模拟计算结果与检测结果进行比较,结果表明,模拟计算结果与实测数据吻合良好,说明该反演分析方法具有良好的工程适用性,可在工程实践中推广应用。

利用instron1346电液伺服控制试验系统,对湘西南地区典型砂质板岩进行室内试验,重点分析了砂质板岩内部定向层理弱面对板岩强度和变形特征的影响。试验结果表明,砂质板岩力学特性具有显著的横观各向同性特征,定向弱面与水平面平行(夹角0°)时,全程应力应变曲线存在明显的压密变形阶段,抗压强度最高,破坏模式为与层面斜交的压剪破坏。当弱面与水平面垂直(夹角90°)时,初始压密变形量较小,峰前主要为线弹性变形,峰值强度比夹角0°低48%,板岩强度各向异性系数为0.68。砂质板岩各向异性力学特性的试验研究为解决工程技术问题提供了基本参数。

以兰渝铁路胡家湾隧道进口段施工为例,介绍泥岩地层修建大断面隧道变形控制的方法。施工中通过围岩量测掌握围岩变形动态,采取分部开挖临时仰拱封闭成环及上半断面扇形支撑的技术措施,控制围岩的变形。实践证明:效果较好,对目前的客专大断面隧道控制大变形施工有一定的帮助。

泥岩地层大断面隧道围岩变形控制——以兰渝铁路胡家湾隧道进口段施工为例，介绍泥岩地层修建大断面隧道变形控制的方法。施工中通过围岩量测掌握围岩变形动态，采取分部开挖临时仰拱封闭成环及上半断面扇形支撑的技术措施，控制围岩的变形。实践证明：效果较好，...

以广甘公路茂县段碳质板岩为研究对象,通过单轴实验和三轴实验,在不同围压和不同状态条件下,结合岩石本构关系和破坏特点,研究碳质板岩的力学性质,测量碳质板岩的强度参数,为工程实践提供参考。