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深埋隧道支护结构内力计算方法研究

科学技术与工程 2023年第36期23卷 15656-15664页

作者：赵何霖邱居涛申玉生朱鹏霖苟安迪董俊西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

深埋隧道是交通建设中的关键,对其力学行为进行深入研究具有重要的理论和工程实际意义。针对既有研究的不足,考虑到深埋隧道支护结构力学响应的空间差异性和施工过程围岩-支护结构的动态作用关系,建立了围岩竖向荷载与径向位移关于隧道... 详细信息

深埋隧道是交通建设中的关键,对其力学行为进行深入研究具有重要的理论和工程实际意义。针对既有研究的不足,考虑到深埋隧道支护结构力学响应的空间差异性和施工过程围岩-支护结构的动态作用关系,建立了围岩竖向荷载与径向位移关于隧道横截面角度变化的平衡微分方程,获得了围岩压力作用下复合支护结构的内力解析解。根据支护反力与围岩径向位移的关系,推导了初支与围岩、初支与二衬间的围岩压力与位移解析解。结合数值模拟和现场监测结果进行分析,证实了计算方法的可靠性和有效性。最后基于该解析方法,对支护结构厚度和弹性模量进行了参数分析。结果表明:支护结构的厚度和弹性模量与其弯矩正相关,且弹性模量对弯矩影响更大,初支厚度和弹模的变化对围岩压力和径向位移的影响比二衬对其影响更显著。研究成果可为准确预测支护结构任意截面位置的内力提供一定理论支撑。

关键词：深埋隧道支护内力解析解数值模拟现场监测

CASMT法在岩溶区深埋隧道探测中的应用——以汕昆高速公路大湾隧道为例

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现代隧道技术 2013年第1期50卷 150-153页

作者：刘伟周斌赵伟陈玉玲中国地质科学院岩溶地质研究所桂林541004 中铁西南科学研究院有限公司成都611731

可控源音频大地电磁法(CSAMT)对野外资料进行圆滑滤波以及静态校正后,以卡尼亚电阻率二维反演剖面为实际勘察资料,在电阻率二维反演剖面的基础上进行了地质推断解释。文章中将该方法应用于汕昆高速公路广西境河池至百色段岩溶区深埋藏... 详细信息

可控源音频大地电磁法(CSAMT)对野外资料进行圆滑滤波以及静态校正后,以卡尼亚电阻率二维反演剖面为实际勘察资料,在电阻率二维反演剖面的基础上进行了地质推断解释。文章中将该方法应用于汕昆高速公路广西境河池至百色段岩溶区深埋藏大湾隧道勘察,并结合工区地质平面图资料以及物性参数,对地下复杂岩溶病害进行了推断解释,成功划分了隧道经过处溶蚀发育区、岩溶破碎带的分布情况,并给出了治理建议,为隧道后期优化设计、施工提供了较好的依据。

关键词： CSAMT 岩溶深埋隧道

深埋隧道围岩应力圈层传递理论及支护体系设计方法

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铁道标准设计 2023年第4期67卷 1-6页

作者：吕刚梁文灏刘建友岳岭中铁工程设计咨询集团有限公司北京100055 中国铁建股份有限公司北京100855

深埋隧道围岩应力是一个涉及多因素的复杂问题,同时也是隧道工程研究的热点问题。基于深埋隧道围岩应力圈层传递理论,将隧道围岩离散为若干个圈层,每个圈层即是荷载也是结构,均可承受围岩达到极限强度时的径向应力及切向应力,分析不同... 详细信息

深埋隧道围岩应力是一个涉及多因素的复杂问题,同时也是隧道工程研究的热点问题。基于深埋隧道围岩应力圈层传递理论,将隧道围岩离散为若干个圈层,每个圈层即是荷载也是结构,均可承受围岩达到极限强度时的径向应力及切向应力,分析不同围岩级别及隧道跨度条件下围岩应力和塑性区范围的变化规律。研究结果表明:深埋隧道围岩应力圈层传递理论揭示了隧道开挖与支护过程中应力的传递过程,为隧道开挖工法与支护结构的设计提供理论基础;根据圆环受内外径向压力时应力的计算函数和围岩强度模型,可获得各个圈层切向和法向应力的递推公式;采用递推公式计算出各圈层塑性和弹性切向应力,并等比例绘制在隧道围岩应力分布图中,根据围岩受力平衡的基本原理,分析隧道开挖前后围岩塑性和弹性切向应力的图形面积,可确定隧道塑性区的分布范围。

关键词：隧道工程深埋隧道围岩应力应力圈层传递理论支护体系设计

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深埋隧道中单组结构面对岩爆的影响

金属矿山 2016年第11期45卷 28-33页

作者：翁蔚芃刘成禹陈淑云董梦实福州大学环境与资源学院福建福州350108

结合国内外结构面型岩爆的研究成果,以乌兹别克斯坦甘姆奇克隧道为工程背景,采用离散元数值计算方法,探讨在深埋隧洞单组结构面的条件下,结构面的产状、间距以及位置等对岩爆的影响规律。重点分析了隧洞最容易发生岩爆的危险区域、最易... 详细信息

结合国内外结构面型岩爆的研究成果,以乌兹别克斯坦甘姆奇克隧道为工程背景,采用离散元数值计算方法,探讨在深埋隧洞单组结构面的条件下,结构面的产状、间距以及位置等对岩爆的影响规律。重点分析了隧洞最容易发生岩爆的危险区域、最易诱发岩爆的结构面危险倾角以及结构面的最危险位置。由最终的模拟结果可知:在水平主应力最大的条件下,直墙半圆拱隧洞的拱顶位置附近以及边墙墙角的应力集中区为岩爆发生的高危位置;单组结构面的条件下,岩爆的发生基本集中于陡倾结构面的位置,结构面缓倾处一般不发生岩爆;结构面的产状会影响围岩的破坏模式,缓倾结构面容易诱发围岩的弯折破坏,而陡倾结构面则更容易发生沿结构面方向的剪断或滑移;结构面间距的改变使得结构面与开挖边界之间的位置关系发生改变,从而影响到岩爆;开挖边界外侧的结构面距离边界越近则其附近的应力越高,诱发岩爆的可能性也越大。研究着重于研究结构面对于隧洞岩爆所造成的影响,分析了容易诱发岩爆的结构面形态,对于实际工程的工程选址、岩爆预测以及岩爆防治都有着一定的指导作用。

关键词：深埋隧道岩爆结构面离散元

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深埋隧道围岩应变软化模型参数的正交设计

重庆大学学报（自然科学版） 2008年第7期31卷 716-719,729页

作者：赵瑜李晓红卢义玉康勇重庆大学土木工程学院重庆400030 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400030

研究高应力环境下岩体单元塑性软化变形对深埋隧道围岩位移的影响规律,采用基于莫尔库仑与拉破坏复合破坏准则的应变软化模型对深埋隧道的开挖卸荷进行数值仿真,按照正交实验方法设计计算方案。根据计算结果,得出应变软化模型力学参数... 详细信息

研究高应力环境下岩体单元塑性软化变形对深埋隧道围岩位移的影响规律,采用基于莫尔库仑与拉破坏复合破坏准则的应变软化模型对深埋隧道的开挖卸荷进行数值仿真,按照正交实验方法设计计算方案。根据计算结果,得出应变软化模型力学参数对围岩水平收敛位移影响程度的大小,建立围岩水平收敛位移与应变软化模型力学参数之间的经验公式,为深埋隧道围岩的稳定性分析提供了理论依据,对实际工程施工也有重要的参考价值。

关键词：应变软化深埋隧道正交试验回归分析

深埋隧道圆形基坑围护结构变形特性及控制指标探讨

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防灾减灾工程学报 2019年第2期39卷 316-322,346页

作者：龚亮靳建军陈胜刘雪珠闵凡路南京建设发展集团有限公司江苏南京210000 中国建筑国际工程公司北京100029 江苏省岩土工程公司江苏南京210009 河海大学土木与交通学院江苏南京210024

基于深埋隧道超深竖井工程,对比分析了圆形与矩形基坑受力变形特征,在对国内外圆形竖井基坑典型案例统计分析的基础上,探讨圆形竖井基坑的变形抑制机理,以现有规范、工程实例为基础确定圆形竖井基坑的变形控制指标。研究结果表明:①考... 详细信息

基于深埋隧道超深竖井工程,对比分析了圆形与矩形基坑受力变形特征,在对国内外圆形竖井基坑典型案例统计分析的基础上,探讨圆形竖井基坑的变形抑制机理,以现有规范、工程实例为基础确定圆形竖井基坑的变形控制指标。研究结果表明:①考虑空间结构体系的圆形竖井计算的地墙内力及变形比弹性地基梁的计算结果小20%以上,而矩形基坑的计算结果仅比弹性地基梁的计算结果小0～15%;②支护结构承受轴力为主的"圆筒"效应、轴力对薄弱处的加强以及土体的"挤压"效应三者的综合作用是圆形基坑受力变形抑制的原因;③随着基坑深度增大,基坑侧墙水平位移与深度的比值显著减小;随着基坑直径增大,基坑侧墙水平位移与深度的比值变大;④建议以基坑深度35m、基坑直径40m为分界点,根据情况分别选取0.5‰、1‰、1.8‰作为对于圆形深基坑支护结构水平位移控制指标。

关键词：深埋隧道竖井圆形基坑变形控制指标

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深埋隧道中复杂构造裂隙的多元聚类分析研究

人民黄河 2010年第12期32卷 245-247页

作者：张凯胡建兰徐刚尚静石中国矿业大学(北京) 北京100083 神华集团有限责任公司北京100011 华北水利水电学院河南郑州450011 中国水利水电科学研究院北京100038

在深埋隧道开挖过程中,涌水是主要地质灾害之一,合理地对深埋隧道施工中复杂地质构造裂隙进行评价,有利于开挖过程中隧道地质灾害的防治。通过对实际隧道工程进行跟踪观测,提取并分析影响岩体强度性质的裂隙因素,并采用多元聚类分析方... 详细信息

在深埋隧道开挖过程中,涌水是主要地质灾害之一,合理地对深埋隧道施工中复杂地质构造裂隙进行评价,有利于开挖过程中隧道地质灾害的防治。通过对实际隧道工程进行跟踪观测,提取并分析影响岩体强度性质的裂隙因素,并采用多元聚类分析方法进行分析研究。结果表明:相近区域内构造裂隙的发育情况具有一定的相似性,同时大型断层对周边构造裂隙具有重要影响。

关键词：深埋隧道涌水复杂构造裂隙多元聚类分析定量评价

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深埋隧道围岩及支护结构稳定性分析

地下空间与工程学报 2013年第6期9卷 1293-1297页

作者：贾剑青李晶张宪王宏图兰州交通大学交通运输学院兰州730070 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室重庆400030

运用FLAC3D应变软化模型,模拟分析了共和隧道深埋段某断面围岩及支护结构稳定性以及围岩塑性区的变化特点,结果表明:(1)拱顶位移>拱腰位移>拱脚位移,拱顶最大位移量约20 mm,底板有膨胀现象,但其绝对位移较小,为4.5 mm;(2)随着掌子面的... 详细信息

运用FLAC3D应变软化模型,模拟分析了共和隧道深埋段某断面围岩及支护结构稳定性以及围岩塑性区的变化特点,结果表明:(1)拱顶位移>拱腰位移>拱脚位移,拱顶最大位移量约20 mm,底板有膨胀现象,但其绝对位移较小,为4.5 mm;(2)随着掌子面的向前推进,模拟特征断面上围岩及支护结构的位移及应力均有所增加;当掌子面与特征断面之间的距离大于30 m时,特征断面上各特征点的位移及应力基本趋于稳定,拱顶、拱腰和拱脚的位移收敛值分别为18 mm、15 mm及10 mm,竖向应力收敛值分别为31 MPa、22.5 MPa及7.5 MPa,水平应力收敛值分别为8.1 MPa、6.0 MPa及2.5 MPa。

关键词：深埋隧道数值模拟应变软化模型

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深埋隧道围岩变形预测的非线性组合模型

金属矿山 2014年第8期43卷 45-48页

作者：高宁潘传姣李建刚河南城建学院测绘工程学院河南平顶山467036 河北联合大学迁安学院矿业与建工系河北唐山064400

深埋隧道围岩变形受地应力、地下水、开挖方式等多种因素共同影响,表现为位移序列高度的非线性,为此,提出了基于变形信息融合的非线性组合预测模型。该模型以灰色GM(1,1)模型、RBF模型两种单项预测数据为基础,采用神经网络求取组合预测... 详细信息

深埋隧道围岩变形受地应力、地下水、开挖方式等多种因素共同影响,表现为位移序列高度的非线性,为此,提出了基于变形信息融合的非线性组合预测模型。该模型以灰色GM(1,1)模型、RBF模型两种单项预测数据为基础,采用神经网络求取组合预测模型中单项模型所占权重,构建非线性组合预测,并将该模型应用于某深埋隧道围岩变形预测,同时将非线性组合预测的结果和简单平均定权组合、最优线性加权组合进行了比较。研究结果表明:所提出的方法较传统的定权方法在预测精度方面有明显的提高,预测结果更为稳健,在深埋隧道围岩变形预测中具有较好的工程和实践价值。

关键词：深埋隧道围岩变形非线性组合权重预测