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基于多元线性回归原理的高海拔深埋隧道地应力反演分析

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防灾减灾工程学报 2024年第1期44卷 120-127页

作者：何军杰胡松郭永刚陈亮西藏农牧学院水利土木工程学院西藏林芝860000 西藏土木水利电力工程技术研究中心西藏林芝860000 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074 河海大学岩土工程科学研究所江苏南京210098

基于青藏高原东南地区某特长深埋隧道工程,建立了高精度的山体三维有限元模型。在横洞内钻取了岩芯试样,通过室内试验获得了岩石物理力学参数。采用水压致裂法测得该工程区的现今构造应力,测区现今主应力场以南西-北东向挤压为主。地应... 详细信息

基于青藏高原东南地区某特长深埋隧道工程,建立了高精度的山体三维有限元模型。在横洞内钻取了岩芯试样,通过室内试验获得了岩石物理力学参数。采用水压致裂法测得该工程区的现今构造应力,测区现今主应力场以南西-北东向挤压为主。地应力数据转换角度后,通过多元线性回归的原理,得到构造应力的回归公式,回归公式和回归系数满足显著性检验。计算得到隧道工程区域的构造应力场,反演计算精度良好,计算结果符合实际隧道工程区域的构造特征。隧道轴线上的主应力分布规律表明:该隧道受到强烈的构造挤压作用,岩体内赋存较大的水平应力,最大水平主应力超过62 MPa。为避让大断层而选择的隧道走向与最大水平主应力小角度相交,这将有利于隧道围岩的稳定。隧道埋深较浅的里程地应力特征为S_(H)>S_(V)、S_(h),埋深较大的里程地应力特征为S_(H)>S_(V)>S_(h)。从应力角度初步统计出该特长深埋隧道的岩爆灾害等级,该特长深埋隧道全线路发生岩爆灾害的概率较大。

关键词：深埋隧道构造应力多元线性回归岩爆

考虑围岩膨胀特性的深埋圆形隧道弹塑性统一解

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北京交通大学学报 2024年第3期48卷 100-108页

作者：沈英男徐永涛宁夏建设职业技术学院银川750001 中鼎世纪工程设计有限公司成都610000

针对隧道及地下工程中围岩吸水膨胀导致应力与位移场变化难以量化的问题,基于弹塑性与湿度应力场理论,采用统一强度理论与非关联流动法则,推导考虑中间主应力效应与围岩吸水膨胀特性的深埋圆形隧道弹塑性统一解.首先,结合考虑湿度变化... 详细信息

针对隧道及地下工程中围岩吸水膨胀导致应力与位移场变化难以量化的问题,基于弹塑性与湿度应力场理论,采用统一强度理论与非关联流动法则,推导考虑中间主应力效应与围岩吸水膨胀特性的深埋圆形隧道弹塑性统一解.首先,结合考虑湿度变化的平衡方程与本构方程,获得围岩弹性状态下的应力与位移解;然后,提出围岩弹塑性状态的判定方法,并基于统一强度理论推导围岩塑性状态下的解析解;最后,通过算例对比分析验证本文所推统一解的准确性,并进一步探究中间主应力、湿度膨胀系数以及含水率变化对围岩应力场与塑性区半径的影响规律,研究结果表明:本文与已有文献所求塑性区半径偏差仅为0.136%,验证了本文所推统一解的合理性;在所提供支护抗力相同的前提下,考虑围岩膨胀特性计算所得塑性区半径扩大,弹-塑性界面的环向应力增加,考虑围岩膨胀特性所得塑性区半径与环向应力是不考虑膨胀特性的1.06倍;当统一强度理论参数从0.0增加到1.0时,弹-塑性界面的环向应力增幅为6.6%,塑性区半径降幅为13.9%,隧道洞壁位移降幅为16.0%;当湿度膨胀系数分别取值0.00与0.10时,由于湿度膨胀系数影响引起的弹-塑性界面环向应力与塑性区半径增量分别达17.98%与27.4%;当最大含水率从0.00增加到0.06时,弹-塑性界面的环向应力增幅为16.9%,塑性区半径增幅为23.1%,隧道洞壁位移增幅为100%.研究成果可为膨胀岩隧道结构设计提供理论依据.

关键词：深埋隧道膨胀应力湿度场统一强度理论弹塑性解

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深埋硬岩隧道结构面对岩爆破坏特征的影响研究

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水电能源科学 2024年

作者：陈毅上海勘测设计研究院有限公司

深埋硬岩隧道开挖过程岩爆灾害频繁,严重威胁施工安全及工程进度,而岩爆孕育破坏过程主要受结构面影响。为此,通过对岩爆区域岩样开展单轴压缩试验,对比分析了不同岩样破坏过程力学特性,并结合隧道开挖过程典型岩爆案例,揭示了结构面对... 详细信息

深埋硬岩隧道开挖过程岩爆灾害频繁,严重威胁施工安全及工程进度,而岩爆孕育破坏过程主要受结构面影响。为此,通过对岩爆区域岩样开展单轴压缩试验,对比分析了不同岩样破坏过程力学特性,并结合隧道开挖过程典型岩爆案例,揭示了结构面对岩爆破坏特征的影响。结果表明,深埋硬岩隧道岩爆区含结构面岩样比完整岩样宏观破坏较早,主要以往复破坏或二次破坏为主,完整岩样以阶梯状逐级破坏为主;结构面对岩爆破坏过程具有很强的控制作用,结构面存在区域发生岩爆的概率更高,破坏方向主要沿结构面发育方向扩展,破坏影响范围和深度主要受结构面控制;结构面存在区域岩爆多发生于结构面端部附近或结构面交汇处。研究结果可为类似深埋硬岩隧道开挖过程岩爆灾害预防与控制提供参考价值。

关键词：深埋隧道硬岩岩爆灾害结构面破坏特征

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深埋四孔小净距隧道围岩压力的计算方法

北京交通大学学报 2024年第3期48卷 109-119页

作者：王允刘江李鹏飞张素磊余姚市交通规划设计研究院浙江余姚315400 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

随着工程建设的不断发展,隧道开挖孔洞数量增多的同时,多孔洞隧道相应围岩压力计算理论并不完善.针对四孔小净距隧道,以普氏理论为基础,参考已有研究中的荷载计算模型,结合四孔隧道位置特征,将深埋四孔小净距隧道计算荷载简化,综合考虑... 详细信息

随着工程建设的不断发展,隧道开挖孔洞数量增多的同时,多孔洞隧道相应围岩压力计算理论并不完善.针对四孔小净距隧道,以普氏理论为基础,参考已有研究中的荷载计算模型,结合四孔隧道位置特征,将深埋四孔小净距隧道计算荷载简化,综合考虑隧道开挖顺序与中岩柱所发挥作用,提出深埋条件下的围岩压力计算方法,利用该方法,结合余姚市某四孔公路隧道进行计算,并分析隧道间净距、隧道开挖跨度与中岩柱承载能力对围岩压力的影响规律.结果表明:隧道净距会影响隧道围岩压力附加承载拱的形成,净距越大各隧道偏压程度越弱,且两中洞间净距的变化对隧道整体围岩压力的影响较大;当隧道间净距不变时,增大隧道开挖跨度,隧道洞室所承载围岩压力逐渐增大,且内侧竖向围岩压力变化均强于外侧;围岩承载能力越强,相同中土柱厚度条件下隧道开挖相互影响越小,其分担来自隧道上方附加平衡拱内松散围岩压力的效果越好,隧道支护结构所承受围岩压力越小;四孔小净距隧道中洞间距的变化对隧道整体围岩压力的影响较大,隧道偏压特性随间距的增大而逐渐减小.

关键词：四孔小净距隧道围岩压力深埋隧道普氏理论

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深埋隧道三台阶法施工围岩变形模拟研究

科技与创新 2024年第2期 31-34页

作者：赵彦君兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

为研究香山隧道三台阶开挖围岩变形情况,选择模拟段运用PLAXIS3D有限元软件进行2次三台阶法开挖全过程模拟,并在不同位置设置监测点进行变形分析。结果表明,此次模拟隧道最大沉降达2.51 cm,在拱顶部位沉降最大,拱肩沉降次之,拱腰位置沉... 详细信息

为研究香山隧道三台阶开挖围岩变形情况,选择模拟段运用PLAXIS3D有限元软件进行2次三台阶法开挖全过程模拟,并在不同位置设置监测点进行变形分析。结果表明,此次模拟隧道最大沉降达2.51 cm,在拱顶部位沉降最大,拱肩沉降次之,拱腰位置沉降最小,拱脚则出现隆起现象;隧道最大收敛为1.39 cm,收敛变形最大部位在拱腰,拱肩其次,拱脚最小,距离各个台阶大约0.7倍洞径时收敛变形开始严重;此次模拟得出掌子面挤出变形较小,变形位置主要在上台阶;现场施工中需要注意拱顶和拱腰部位变形情况,同时也要预防上台阶开挖可能出现掌子面挤出破坏情况。所得结果可为类似地质条件下隧道施工提供参考意见。

关键词：深埋隧道三台阶法模拟施工 PLAXIS3D 围岩变形

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深埋隧道围岩压力分布特点

工程建设与设计 2024年第1期 97-99页

作者：崔达中国公路工程咨询集团有限公司北京100089

总结了深埋隧道围岩压力类型及产生机理,分析了深埋隧道的判定方法及规范法、数值分析法在深埋隧道围岩压力计算中的具体应用。同时,以某高速公路软岩隧道为研究对象,利用有限元软件Midas/GTS探讨了隧道埋深、围岩弹性模量等对深埋隧道... 详细信息

总结了深埋隧道围岩压力类型及产生机理,分析了深埋隧道的判定方法及规范法、数值分析法在深埋隧道围岩压力计算中的具体应用。同时,以某高速公路软岩隧道为研究对象,利用有限元软件Midas/GTS探讨了隧道埋深、围岩弹性模量等对深埋隧道围岩压力的影响规律,结果表明:深埋隧道的围岩压力会隧道埋深和围岩弹性模型的增加不断增加,但增加速率并不固定。

关键词：深埋隧道围岩压力影响因素压力计算有限元

基于应力解除法在软岩深埋隧道地应力测试与分析

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交通科技与管理 2024年第8期 134-136页

作者：郑小洋吴耀宗胡赟何小波四川省公路规划勘察设计研究院有限公司

文章对深埋高地应力隧道工程实例，采用应力解除法对其地应力进行测试与分析，并针对高地应力地区隧道的施工提出了几点建议。测试结果表明，该次测试选取的三个点均位于极高地应力地带，在高地应力地区进行隧道施工时应该提前做好高地... 详细信息

文章对深埋高地应力隧道工程实例，采用应力解除法对其地应力进行测试与分析，并针对高地应力地区隧道的施工提出了几点建议。测试结果表明，该次测试选取的三个点均位于极高地应力地带，在高地应力地区进行隧道施工时应该提前做好高地应力开挖及施工应对措施，避免变形或坍塌，确保支护及衬砌施作后的安全性；施工过程中应加强掌子面地质素描及围岩变形观测。

关键词：深埋隧道高地应力应力解除法

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深埋软岩隧道围岩稳定性分析与防护措施研究

广东水利电力职业技术学院学报 2024年第3期22卷 18-22页

作者：朱然中铁十八局隧道工程有限公司重庆400707

深埋软岩隧道初支大变形问题是隧道建设常见难题之一。针对西南地区某在建铁路隧道出现初支开裂变形及拱顶坍塌等问题,进行围岩内部位移监测及初支变形监测,并结合隧祉区情况对隧道灾害成因进行分析。研究结果表明:根据围岩深部位移曲... 详细信息

深埋软岩隧道初支大变形问题是隧道建设常见难题之一。针对西南地区某在建铁路隧道出现初支开裂变形及拱顶坍塌等问题,进行围岩内部位移监测及初支变形监测,并结合隧祉区情况对隧道灾害成因进行分析。研究结果表明:根据围岩深部位移曲线斜率,判断出围岩松动圈范围处于6.0~7.0 m;围岩前期变形速率快,水平收敛值明显大于拱顶沉降值,最大变形在上台阶收敛处,为93.2 mm,其主要原因是区域构造应力作用影响;初始在前期释放迅速,初支-围岩接触压力在空间上分布各不相同,围岩压力大小并不直接影响围岩变形情况;对已发生大变形区域采用径向注浆加固,对未开挖段落将超前小导管支护改为T76超前管棚注浆支护,有效控制了大变形持续发展,可为深埋软岩隧道断层破碎带处开挖前后大变形防护提供参考。

关键词：深埋隧道软岩现场监测变形破坏分析处置措施

聚能水压光面爆破在深埋长大隧道破碎岩体中的应用效果研究

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土工基础 2024年第3期38卷 387-393页

作者：任士房余潭秋张寰宇郭志伟中交第二航务工程局有限公司武汉430000

为解决深埋长大隧道断层破碎带以及节理发育岩体爆破效果问题,以新疆乌尉公路包PPP项目巴什库尔干二号隧道为例,针对深埋长大隧道破碎岩体爆破施工的难点和挑战,基于聚能水压光面爆破的聚能效应原理,确定了爆破参数和聚能管制作工艺,研... 详细信息

为解决深埋长大隧道断层破碎带以及节理发育岩体爆破效果问题,以新疆乌尉公路包PPP项目巴什库尔干二号隧道为例,针对深埋长大隧道破碎岩体爆破施工的难点和挑战,基于聚能水压光面爆破的聚能效应原理,确定了爆破参数和聚能管制作工艺,研究了聚能水压光面爆破的水雾降尘、爆破成形、围岩扰动以及降本增效效果。结果表明,与常规光面爆破相比,聚能水压光面爆破产生的粉尘浓度峰值约为11.23 mg·m-3,通风排尘时间节约50%;就Ⅲ级围岩而言,2种爆破方式均适用,聚能水压光面爆破的光爆效果优势不明显;就Ⅳ级围岩(节理裂隙发育区)、Ⅳ级围岩(f80断层破碎带)而言,聚能高水压光面爆破最大超挖值分别控制在7 cm和9 cm,超欠挖值得到明显改善;采用聚能水压光面爆破能有效降低爆破振动对围岩的扰动,最大振动速度为0.78 cm·s-1,单洞隧道可节约造价912.16万元。

关键词：聚能水压光面爆破深埋隧道破碎岩体超欠挖经济效益巴什库尔干二号隧道