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软弱围岩隧道机械化全断面施工超前支护体系设计方法研究

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铁道学报 2020年第8期42卷 146-154页

作者：王明年张霄赵思光王志龙刘大刚童建军西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

保证掌子面的稳定是实现软弱围岩隧道机械化全断面施工的前提,合理的超前支护措施及参数是控制掌子面稳定性的有力手段。针对目前隧道超前支护设计方法不完善且多依赖于工程经验的现状,提出隧道超前支护体系定量化设计方法。基于经典楔... 详细信息

保证掌子面的稳定是实现软弱围岩隧道机械化全断面施工的前提,合理的超前支护措施及参数是控制掌子面稳定性的有力手段。针对目前隧道超前支护设计方法不完善且多依赖于工程经验的现状,提出隧道超前支护体系定量化设计方法。基于经典楔形体模型,推导了考虑四种常用超前支护措施(掌子面喷混凝土、超前管棚、掌子面锚杆、掌子面预注浆)时掌子面稳定系数K的计算公式,提出了掌子面喷混凝土支护力P1、掌子面锚杆支护力P2、管棚支护下围岩压力折减系数α1、掌子面预注浆加固后围岩黏聚力增大系数α2的计算方法,制定了隧道超前支护体系设计流程,并以郑万高速铁路荣家湾隧道为背景验证了该计算方法的合理性。研究成果可以为软弱围岩隧道超前支护体系设计、优化提供理论支撑。

关键词：全断面法掌子面稳定性超前支护体系超前管棚掌子面喷射混凝土掌子面锚杆掌子面预注浆

高温变温条件下喷射混凝土-花岗岩胶结面剪切强度

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铁道学报 2017年第12期39卷 131-136页

作者：唐兴华王明年童建军董从宇王翊丞西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

选取法向应力、养护初始温度、养护湿度、胶结面粗糙度(JRC)等级4个影响因素,采用正交设计确定并开展25组喷射混凝土与花岗岩不规则胶结面的直剪试验,试件养护采用基于高岩温隧道喷射混凝土温度变化规律的高温变温养护方法。结果表明:... 详细信息

选取法向应力、养护初始温度、养护湿度、胶结面粗糙度(JRC)等级4个影响因素,采用正交设计确定并开展25组喷射混凝土与花岗岩不规则胶结面的直剪试验,试件养护采用基于高岩温隧道喷射混凝土温度变化规律的高温变温养护方法。结果表明:法向应力、养护初始温度、养护湿度、胶结面粗糙度均对喷射混凝土与花岗岩不规则胶结面的剪切强度影响明显;各因素对剪切强度影响由强到弱依次为法向应力、养护湿度、养护初始温度、胶结面粗糙度;剪切强度随法向应力和养护湿度的增加而增大,随养护初始温度和胶结面粗糙度的增加先增大后减小;剪切强度计算公式可表示为包含法向应力、温度、湿度、胶结面粗糙度等级的多项式。

关键词：剪切强度高温变温不规则胶结面正交设计

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深埋连拱隧道两种中墙的施工力学行为分析

现代隧道技术 2006年第3期43卷 1-5,11页

作者：时亚昕王明年李强西南交通大学土木工程学院成都610031

采用数值方法,对深埋连拱隧道在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩条件下整体式直中墙、分离式直中墙的施工受力进行分析,得出了中墙的基本受力规律及中墙施工的关键工序和薄弱部位。结果表明,对于Ⅱ级围岩深埋连拱隧道,两种中墙结构只需构造配筋即可满... 详细信息

采用数值方法,对深埋连拱隧道在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩条件下整体式直中墙、分离式直中墙的施工受力进行分析,得出了中墙的基本受力规律及中墙施工的关键工序和薄弱部位。结果表明,对于Ⅱ级围岩深埋连拱隧道,两种中墙结构只需构造配筋即可满足要求;而对于Ⅲ、Ⅳ级围岩深埋连拱隧道,则需根据内力配置钢筋。

关键词：深埋连拱隧道有限元中墙施工力学

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起伏基岩地层盾构姿态控制及刀具配置分析

隧道建设 2017年第A1期37卷 219-223页

作者：霍建勋王明年晁峰中国铁路经济规划研究院北京100038 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

为了解决在起伏基岩地层中盾构掘进姿态控制困难及刀盘不均匀消耗问题,以长沙地铁2号线西延线盾构区间为工程实例,通过对现场油缸推力关系统计分析,得出盾构区间直线段和曲线段地层由软至硬和由硬至软的合理的油缸推力比,并应用于工程实... 详细信息

为了解决在起伏基岩地层中盾构掘进姿态控制困难及刀盘不均匀消耗问题,以长沙地铁2号线西延线盾构区间为工程实例,通过对现场油缸推力关系统计分析,得出盾构区间直线段和曲线段地层由软至硬和由硬至软的合理的油缸推力比,并应用于工程实际,得出相应的直线段和曲线段的水平、竖向偏差且均满足轴线偏差不超过50 mm的标准要求。同时,通过对现场每百米刀具更换情况统计分析,得出合理的刀具改良配置建议。

关键词：起伏基岩地层盾构掘进姿态控制刀具消耗

考虑超前支护作用效应的围岩-支护相互作用机制研究

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隧道建设（中英文） 2021年第10期41卷 1748-1755页

作者：王志龙王明年严志伟刘大刚西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

隧道支护结构参数的合理性设计是隧道建设安全经济性的重要保证,而围岩-支护相互作用机制是隧道支护结构设计的核心问题。基于开挖面空间效应的等效力学模型,引入超前支护对开挖面空间效应的影响,建立超前支护、隧道支护-围岩耦合作用模... 详细信息

隧道支护结构参数的合理性设计是隧道建设安全经济性的重要保证,而围岩-支护相互作用机制是隧道支护结构设计的核心问题。基于开挖面空间效应的等效力学模型,引入超前支护对开挖面空间效应的影响,建立超前支护、隧道支护-围岩耦合作用模型,得到支护结构与围岩动态相互作用的全过程解析。通过计算实例分析,主要得到如下结论:1)从控制隧道围岩变形角度分析,超前支护、隧道支护均可有效控制隧道围岩变形,说明控制隧道围岩变形不仅要重视隧道支护结构的作用,同时也要考虑超前支护结构的作用;2)当隧道围岩变形量控制到一定程度时,可通过同时调节超前支护参数和隧道支护参数来达到预期的变形控制效果。

关键词：隧道工程超前支护隧道支护围岩-支护相互作用空间效应

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土质隧道围岩未支护段破坏模式分析

公路交通科技 2012年第11期29卷 75-79页

作者：于丽陈炜韬王明年西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国水电顾问集团成都勘测设计研究院四川成都610072

基于土质隧道围岩破坏模式的模型试验结果,通过临界尺度分析了未支护段围岩发生破坏的机理。根据围岩破坏形态和破坏机理建立了分析模型,推导了未支护段围岩发生自稳破坏、进尺破坏和不破坏的理论条件,并结合工程实例进行了分析。研究表... 详细信息

基于土质隧道围岩破坏模式的模型试验结果,通过临界尺度分析了未支护段围岩发生破坏的机理。根据围岩破坏形态和破坏机理建立了分析模型,推导了未支护段围岩发生自稳破坏、进尺破坏和不破坏的理论条件,并结合工程实例进行了分析。研究表明:围岩开挖的临界尺度控制了围岩的破坏模式,当开挖跨度或进尺分别大于相应的临界尺度时,未支护段就分别发生自稳破坏模式或进尺破坏模式;分别得到了发生自稳破坏、进尺破坏和不破坏的理论条件及破坏高度计算式;工程实例验证表明理论分析结果与实际相符。

关键词：隧道工程土质围岩破坏模式平衡拱理论

锈蚀工字形型钢与混凝土黏结滑移特性及损伤本构模型研究

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土木工程学报 2022年第1期55卷 64-74页

作者：王明年张艺腾于丽刘轲瑞杨恒洪西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

由于海底隧道服役环境中氯离子含量高,初期支护中的工字钢将不可避免产生锈蚀,导致工字钢与混凝土黏结性能下降,严重影响海底隧道支护体系的耐久性。该研究主要目的是研究锈蚀对工字钢与混凝土界面间黏结滑移行为的影响。首先对工字形... 详细信息

由于海底隧道服役环境中氯离子含量高,初期支护中的工字钢将不可避免产生锈蚀,导致工字钢与混凝土黏结性能下降,严重影响海底隧道支护体系的耐久性。该研究主要目的是研究锈蚀对工字钢与混凝土界面间黏结滑移行为的影响。首先对工字形型钢混凝土试件进行加速锈蚀试验和推出试验,得到试件破坏形态及黏结滑移曲线,在此基础上分析试件的黏结滑移力学性能及其过程中能量变化。试验结果表明:(1)试样的破坏模式主要为劈裂破坏,其黏结滑移曲线由三段组成:直线上升段、曲线上升段、陡降段;(2)峰值黏结强度与其对应的峰值滑移都随锈蚀率增加呈现递减趋势;(3)随着锈蚀率增加,弹性能比随着锈蚀率几乎呈现线性减小,耗散能比则反之,表明工字钢的锈速率越大,其内部损伤越严重,界面储存能量效率越低。最终,采用Weibull分布损伤统计理论得到锈蚀工字钢与混凝土界面的黏结滑移退化本构,本构模型中主要考虑了锈蚀率对τ-S曲线特征影响,本构试验曲线与理论曲线对比拟合较高,因此可应用于研究隧道工程中锈蚀工字钢与混凝土界面的黏结滑移问题。

关键词：隧道工程黏结滑移特性损伤本构推出试验锈蚀工字钢混凝土

基于Hoek-Brown准则的隧道围岩抗力系数计算方法及工程应用

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现代隧道技术 2020年第5期57卷 84-90页

作者：王志龙周仁强杨涅王明年刘大刚西南交通大学土木工程学院成都610031 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司成都610041

现行隧道设计中广泛采用荷载-结构法,其中合理地确定围岩抗力系数至关重要。文章基于可较好反映岩体非线性破坏特征及可解释岩体拉应力区及低应力区对围岩强度影响的Hoek-Brown准则,以符合理想弹塑性模型的深埋圆形隧道为研究对象,分析... 详细信息

现行隧道设计中广泛采用荷载-结构法,其中合理地确定围岩抗力系数至关重要。文章基于可较好反映岩体非线性破坏特征及可解释岩体拉应力区及低应力区对围岩强度影响的Hoek-Brown准则,以符合理想弹塑性模型的深埋圆形隧道为研究对象,分析了围岩的应力及位移,进而依据Winkler假定求得围岩抗力系数的计算公式,并依托郑万高铁向家湾隧道工程进行了工程应用分析。研究结果表明:(1)基于Hoek-Brown准则的围岩抗力系数计算方法综合考虑了岩体的应力状态、结构及岩块强度等因素的影响,更为符合实际;(2)现场应用时,可通过岩石饱和单轴压缩试验、岩体及岩石弹性波速试验,先确定BQ以近似确定GSI,进而确定岩体参数,实现参数的定量化选取;(3)依托向家湾隧道的工程应用情况表明,围岩抗力系数的计算结果接近规范的建议区间,一定程度上说明了计算结果的合理性。

关键词： Hoek-Brown准则铁路隧道围岩抗力系数计算方法工程应用

基于AHP_熵权法的铁路隧道单双洞选型决策研究

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铁道工程学报 2019年第11期36卷 51-56页

作者：王明年郭晓晗倪光斌于丽田源西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038

研究目的:单双洞选型是铁路隧道结构设计的前提条件。为更加科学合理地对铁路隧道单双洞选型进行决策,在明确铁路隧道单双洞选型影响因素的基础上,建立铁路隧道单双洞选型决策指标体系,利用AHP_熵权法计算指标权重,并结合模糊综合评价... 详细信息

研究目的:单双洞选型是铁路隧道结构设计的前提条件。为更加科学合理地对铁路隧道单双洞选型进行决策,在明确铁路隧道单双洞选型影响因素的基础上,建立铁路隧道单双洞选型决策指标体系,利用AHP_熵权法计算指标权重,并结合模糊综合评价方法制定指标评价标准。研究结论:(1)在AHP法的基础上,借用传递熵的理念评价了专家意见的优劣程度,提高了权重计算结果的客观性;(2)建立了推荐使用单洞双线、单双洞均可、推荐使用双洞单线3类指标情况,采用5个程度符合值语言确定指标隶属度,并利用模糊综合评价方法确定决策结果;(3)以川藏铁路朱岗山隧道为研究对象,对所建立的决策体系及评价标准进行应用及验证,决策结果与工程实际情况较为吻合,证明所提出的铁路隧道单双洞决策体系可以用于隧道单双洞初步选型,结果合理、可信。

关键词：铁路隧道单双洞选型 AHP_熵权法模糊综合评价决策体系