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不同溶洞力学模型影响的数值仿真分析

石油化工建设 2024年第1期46卷 102-104页

作者：张行道李晓林卿伟宸何鑫和王怀正中国铁建大桥工程局集团有限公司天津300300 中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司广东深圳518083 中国二院工程集团有限责任公司四川成都610000 西安建筑科技大学隧道与地下结构工程研究所陕西西安710055

我国岩溶分布广泛,安全穿越岩溶段是岩溶隧道施工的关键。根据不同空间溶洞的影响,将岩溶对隧道影响问题分为新近溶洞和古溶洞两大类。根据此两类问题的特点,适当地简化分析问题,建立了相应的力学模型,分析有关问题。结果表明,在不同洞... 详细信息

我国岩溶分布广泛,安全穿越岩溶段是岩溶隧道施工的关键。根据不同空间溶洞的影响,将岩溶对隧道影响问题分为新近溶洞和古溶洞两大类。根据此两类问题的特点,适当地简化分析问题,建立了相应的力学模型,分析有关问题。结果表明,在不同洞径条件下,新近溶洞和古溶洞对围岩应力的影响一般小于10%。

关键词：隧道岩溶灾害数值模拟力学模型

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穿越充填溶洞隧道加固方案优化研究

北方交通 2024年第6期 78-81页

作者：李晓林卿伟宸王顺然王怀正中国铁建大桥工程局集团有限公司天津市300300 中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司深圳市518083 中铁二院工程集团有限责任公司成都市610000 西安建筑科技大学隧道与地下结构工程研究所西安市710055

在岩溶地区建设高速铁路隧道,隧道开挖过程中会遇到岩溶空腔和低承载力充填物等问题,采取超前预加固措施至关重要。文章介绍了针对大型低承载力充填溶洞的两种预加固方案,其中大管棚预加固方案使用热轧无缝钢花管进行加固,通过注浆和充... 详细信息

在岩溶地区建设高速铁路隧道,隧道开挖过程中会遇到岩溶空腔和低承载力充填物等问题,采取超前预加固措施至关重要。文章介绍了针对大型低承载力充填溶洞的两种预加固方案,其中大管棚预加固方案使用热轧无缝钢花管进行加固,通过注浆和充填钢管的方式增强围岩强度;小导管预加固方案则通过安装小导管并进行注浆压密,提高岩体的稳定性和密封性。

关键词：隧道充填溶洞溶洞探测加固方案

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高地应力断层带超大断面隧道施工设计

现代隧道技术 2023年第4期60卷 204-212页

作者：陈锡武卿伟宸刘国强中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 中铁十九局集团有限公司北京100176

柿子园隧道合分修过渡段开挖面积达345 m^(2),且该段穿越王家坪1号断层,存在高地应力。为解决穿越高地应力断层带的超大断面隧道面临的初期支护变形、二次衬砌开裂等修建难题,根据地质情况,采用数值模拟和工程类比相结合的方法,对隧道... 详细信息

柿子园隧道合分修过渡段开挖面积达345 m^(2),且该段穿越王家坪1号断层,存在高地应力。为解决穿越高地应力断层带的超大断面隧道面临的初期支护变形、二次衬砌开裂等修建难题,根据地质情况,采用数值模拟和工程类比相结合的方法,对隧道断面形状进行比选,确定结构支护参数,并提出一种新的施工方法。实践表明,该工法能解决柿子园隧道施工难度大、变形不易控制等问题。

关键词：铁路隧道合分修过渡段超大断面高地应力断层破碎带变形

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岩溶隧道衬砌疏水型箱式隧底结构研究

铁道标准设计 2022年第3期66卷 112-117页

作者：卿伟宸曾宏飞张志强中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031

近年来,黔桂、广昆、沪昆等铁路隧道运营期间发生了若干起边墙开裂、仰拱隆起、无砟道床变形等水害事件,直接影响着衬砌、轨道等结构的正常使用功能及耐久性能,严重的病害则直接威胁着铁路隧道特别是高速铁路隧道的正常运营安全。为有... 详细信息

近年来,黔桂、广昆、沪昆等铁路隧道运营期间发生了若干起边墙开裂、仰拱隆起、无砟道床变形等水害事件,直接影响着衬砌、轨道等结构的正常使用功能及耐久性能,严重的病害则直接威胁着铁路隧道特别是高速铁路隧道的正常运营安全。为有效降低复杂岩溶地区隧道工程的水害风险,通过调研目前铁路隧道主要水害类型,分析现行衬砌排水系统存在的问题,提出一种适用于岩溶隧道的新型衬砌结构,通过建立有限元模型,对衬砌结构受力进行对比分析。主要结论如下:(1)研究提出的“疏水型箱式隧底衬砌”,具有“隧底开挖施工方便、不良地质适宜性强、排泄路径直接、隧底泄水快、排水断面自由度高、泄水能力强”等特点,能充分满足复杂岩溶隧道受力及排水的需求;(2)同现行仰拱型衬砌结构相比,在不增加结构厚度及配筋的基础上,疏水型箱式隧底衬砌结构受力更为均衡。

关键词：铁路隧道岩溶隧道水害调研隧底结构排水系统受力分析

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矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

隧道建设（中英文） 2022年第S1期42卷 360-368页

作者：王嵩谢运来卿伟宸杨昌宇王健宏杨义中国铁路成都局集团有限公司四川成都610082 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题,提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路,并基于时速350 km双线铁路隧道,采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参... 详细信息

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题,提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路,并基于时速350 km双线铁路隧道,采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有:1)提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式,综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等,确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数;2)提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数;3)为保证拱部管片的顺利安装,“L”型榫接头应考虑一定的施工误差,同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间,后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道,总体实施效果较好。

关键词：铁路隧道矿山法拱部装配式衬砌结构形式接头形式管片尺寸

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基于应变空间硅藻质软岩的软化本构模型

岩土力学 2006年第11期27卷 1861-1866页

作者：廖红建蒲武川卿伟宸中国科学院岩土力学重点实验室武汉430071 名古屋工业大学社会工学科西安交通大学土木工程系西安710049

三轴试验结果表明,软岩具有显著的应变软化特征。正常固结软岩表现为峰值后较缓的软化特征,而超固结软岩峰值强度后的应力-应变曲线呈陡降软化特征。应变空间表述的弹塑性理论在解决大应变和软化问题时比应力空间表述的弹塑性理论更具... 详细信息

三轴试验结果表明,软岩具有显著的应变软化特征。正常固结软岩表现为峰值后较缓的软化特征,而超固结软岩峰值强度后的应力-应变曲线呈陡降软化特征。应变空间表述的弹塑性理论在解决大应变和软化问题时比应力空间表述的弹塑性理论更具有优越性。基于应变空间的基本的弹塑性本构方程式,采用Mises剪切屈服准则及相关联流动法则,导出固结不排水三轴条件下的应力-应变本构关系式,并采用不同的硬化函数表达式对软岩在不同围压下的应力-应变曲线进行数值模拟。结果表明,应变空间的弹塑性理论能较好地模拟软岩应变软化特征б其中硬化函数的确定是关键问题之一。通过研究,提出了用于固结不排水状态下正常固结软岩的硬化函数形式。

关键词：软岩应变软化本构模犁应变空间弹塑性

成贵高铁玉京山隧道巨型溶洞顶板防护技术研究

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隧道建设（中英文） 2021年第S2期41卷 413-420页

作者：郑杰元汪勇卿伟宸中国中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

成贵高铁玉京山隧道穿越巨型溶洞,溶洞顶板处有大直径不稳定楔形体,为防止施工过程中隧道顶部出现掉块和坍塌,提出采用涨壳式中空注浆锚杆与低预应力全黏结型锚索联合加固溶洞顶板的治理措施。采用有限元软件分别建立顶板无支护、仅设... 详细信息

成贵高铁玉京山隧道穿越巨型溶洞,溶洞顶板处有大直径不稳定楔形体,为防止施工过程中隧道顶部出现掉块和坍塌,提出采用涨壳式中空注浆锚杆与低预应力全黏结型锚索联合加固溶洞顶板的治理措施。采用有限元软件分别建立顶板无支护、仅设置锚杆支护及锚杆和锚索联合支护3种工况下围岩的三维数值模型,同时考虑支护滞后时顶板围岩的加固效果,通过数值模拟结果对比分析不同工况下锚杆、锚索轴力的变化规律及围岩位移、塑性区的分布规律,并提出一种有效的顶板防护措施。结果表明:1)锚杆和锚索及时支护可以有效控制顶板不稳定围岩的位移、塑性区发展,达到较好的加固效果;2)在仅设置锚杆的基础上及时施加锚索结构可以显著降低锚杆的轴力,避免锚杆因轴力太大而破坏;3)采用涨壳式中空注浆锚杆与低预应力全黏结型锚索结构对玉京山隧道溶洞顶板进行加固可以保障隧道施工安全。

关键词：巨型溶洞高铁隧道施工锚索锚杆有限元软件顶板防护

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多部开挖系统锚杆轴力分布特点研究

铁道学报 2013年第12期35卷 90-94页

作者：章慧健仇文革卿伟宸西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

本文以乌蒙山二号四线铁路隧道为工程依托,采用数值模拟和现场测试手段,开展多部开挖系统锚杆功效及轴力分布特点研究。研究结果表明:基于依托工程施工工法和计算条件,系统锚杆轴力呈现"拱肩(①②部)>拱脚(④⑤部)>边墙(⑥⑦部)>拱顶(③... 详细信息

本文以乌蒙山二号四线铁路隧道为工程依托,采用数值模拟和现场测试手段,开展多部开挖系统锚杆功效及轴力分布特点研究。研究结果表明:基于依托工程施工工法和计算条件,系统锚杆轴力呈现"拱肩(①②部)>拱脚(④⑤部)>边墙(⑥⑦部)>拱顶(③部)"的分布;拱顶锚杆轴力甚小,基本未起作用;拱肩部位锚杆轴力最大,作用明显。通过跟踪相应路径的围岩变形深表比,可以得出锚杆受力与锚杆施作后实际捕获的围岩相对变形(深表比)密切相关,从某种意义上来说,锚杆轴力大小表现为"施作部位(空间)"和"施作先后(时间)"的乘积关系,施作部位决定可能的相对变形,施作时间决定实际捕获的有效相对变形,只有当两因素同时起正面作用时,锚杆轴力才会显大。现场实测锚杆轴力分布特点与数值模拟结果较为吻合,实测最大值为58.1kN。

关键词：系统锚杆七部开挖相对变形数值模拟现场监测

4线车站浅埋隧道施工过程中锚杆受力特性研究

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隧道建设（中英文） 2021年第5期41卷 749-757页

作者：卿伟宸朱勇章慧健中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031 西南交通大学四川成都610031

针对大跨大断面隧道,若按传统设计,锚杆长度及环、纵向间距等参数沿拱墙范围不变,势必产生浪费,增加成本。为了解特大跨大断面浅埋隧道分部开挖施工过程中锚杆的受力变化特征及各部位最终受力状态,以六(盘水)沾(益)铁路乌蒙山2号4线车... 详细信息

针对大跨大断面隧道,若按传统设计,锚杆长度及环、纵向间距等参数沿拱墙范围不变,势必产生浪费,增加成本。为了解特大跨大断面浅埋隧道分部开挖施工过程中锚杆的受力变化特征及各部位最终受力状态,以六(盘水)沾(益)铁路乌蒙山2号4线车站隧道工程为背景,采用数值模拟和现场测试方法,开展分部开挖系统锚杆轴力分布特点研究。研究结果表明:1)锚杆受力大小与部位相关,不同部位的锚杆轴力差异显著,边墙部位锚杆轴力>拱肩部位锚杆轴力>拱顶部位锚杆轴力。2)基于锚杆受力特征可知,系统锚杆可采用不等参支护。3)大跨大断面隧道采用系统锚杆不等参支护,既经济又可节省工程建设时间。

关键词： 4线车站浅埋隧道系统锚杆不等参支护数值模拟锚杆轴力