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层状围岩管片衬砌配合陶粒与锚杆的联合支护技术研究

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岩土工程学报 2018年第6期40卷 1093-1102页

作者：胡雄玉何川吴迪杨清浩西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室

深部层状围岩中修建盾构隧道,管片衬砌易受偏压作用,对结构安全构成挑战。提出一种管片衬砌配合陶粒可压缩层与锚杆的联合支护技术,采用大比例尺相似模型试验针对联合支护技术的支护效果进行研究,进行了可压缩层配合不同长度和间距的锚... 详细信息

深部层状围岩中修建盾构隧道,管片衬砌易受偏压作用,对结构安全构成挑战。提出一种管片衬砌配合陶粒可压缩层与锚杆的联合支护技术,采用大比例尺相似模型试验针对联合支护技术的支护效果进行研究,进行了可压缩层配合不同长度和间距的锚杆支护效果对比研究,从管片衬砌内力、变形角度分析了联合支护效果,从可压缩层的压缩变形路径和移动特征角度分析了联合支护机理。研究结构表明：联合支护技术一定程度上改变了管片的内力分布形式,降低了围岩偏压作用,削减管片衬砌内力和形变量;锚杆的施作可以有效减小层状围岩变形,陶粒压缩层可以有效吸收围岩变形;联合支护中锚杆的长度和间距存在一个最优值,超过该最优值,锚杆的加固效果不再明显增加;联合支护的作用机理由两部分构成：陶粒压缩层的让压作用与锚杆加固作用。研究结果对层状围岩中修建盾构隧道的支护结构型式设计具有一定参考价值。

关键词：层状围岩盾构隧道模型试验管片衬砌锚杆陶粒可压缩层

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层状围岩隧道大变形等级判别及处理

铁道工程学报 2018年第12期35卷 51-55页

作者：巩江峰朱勇张广泽中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:隧道大变形的处理俨然已成为一道世界性的难题,而其中层状围岩的大变形几乎占到90%以上,极大地困扰着隧道的建设者。针对层状围岩正交各向异性的特点,国内研究较少,采用以各向同性为理论基础的强度应力比理论判定层状围岩大变... 详细信息

研究目的:隧道大变形的处理俨然已成为一道世界性的难题,而其中层状围岩的大变形几乎占到90%以上,极大地困扰着隧道的建设者。针对层状围岩正交各向异性的特点,国内研究较少,采用以各向同性为理论基础的强度应力比理论判定层状围岩大变形等级有一定的局限性。本文结合在建铁路成兰线、成昆线的隧道大变形处理,剖析当下一些对层状围岩大变形认识的误区,从而提出适合层状围岩大变形判别的标准。研究结论:(1)采用强度应力比判定正交各向异性的层状围岩大变形等级,因局限性较大,仅适合一些薄层状的千枚岩、断层压碎岩等各向差异较小的围岩;(2)结合变形监控量测情况,并根据层状围岩软弱夹层的含量来判断大变形的等级,该方法简单、可靠;(3)层状围岩破坏时大致经历"软弱夹层屈服破坏、变形→相邻临空侧岩层的破坏、变形→支护结构变形、开裂、侵限"的过程;(4)层状围岩的变形和破坏主要是在层状围岩中软弱夹层的法线方向上,设计者应根据岩层的产状有针对性地进行差异设计;(5)本研究结论可适用于隧道工程中各类层状围岩下隧道大变形的等级判定及其处理。

关键词：隧道大变形层状围岩软弱夹层隧底隆起正交各向异性

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层状围岩隧道交叉结构地震方向敏感性分析

地震工程与工程振动 2022年第1期42卷 154-168页

作者：陈政郭春谌桂舟赵威申玉生西南交通大学土木工程学院四川成都610031

依托某层状围岩深埋铁路隧道工程,以主线单线隧道与横通道正交结构为研究对象,通过ABAQUS建立有限元分析模型。选取12条地震波数据,模拟基岩SV波地震作用,调整地震动峰值加速度和地震动入射方向,对研究结构随地震动输入方向的敏感性进... 详细信息

依托某层状围岩深埋铁路隧道工程,以主线单线隧道与横通道正交结构为研究对象,通过ABAQUS建立有限元分析模型。选取12条地震波数据,模拟基岩SV波地震作用,调整地震动峰值加速度和地震动入射方向,对研究结构随地震动输入方向的敏感性进行分析。研究分析得到:二次衬砌在地震入射角度为30°~45°时对地震动方向变化敏感性较低,初期支护在地震角度为60°~90°时对地震方向变化的敏感性较低,初期支护和二次衬砌在地震入射角度为45°~60°时对地震动方向变化敏感性较大;受力最不利的地震入射角度为15°~45°;位于主隧道与横通道交叉口拱脚附近二次衬砌受地震方向影响最敏感,横通道拱脚靠近主隧道5 m范围初期支护受地震方向影响最敏感。

关键词：铁路隧道地震作用方向敏感性分析横通道层状围岩

基于尖点突变模型巷道层状围岩失稳机制及判据研究

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煤炭学报 2017年第6期42卷 1429-1435页

作者：穆成林裴向军路军富裴钻习朝辉成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

巷道顶部围岩受力系统是高度非线性的复杂大系统,尤其是层状围岩的突变失稳问题更是目前实际工程中的难点和科学研究的重点。在基于层状围岩稳定性地质力学模型和势能函数的基础上,建立了弯折失稳破坏的尖点突变模型,注重研究系统状态... 详细信息

巷道顶部围岩受力系统是高度非线性的复杂大系统,尤其是层状围岩的突变失稳问题更是目前实际工程中的难点和科学研究的重点。在基于层状围岩稳定性地质力学模型和势能函数的基础上,建立了弯折失稳破坏的尖点突变模型,注重研究系统状态发生突变时外界的控制条件,主要阐述非线性系统从连续渐变状态走向系统性质的突变,并据此分析了层状围岩突变失稳破坏过程中的能量转化发生机理。基于定态曲面方程和分支曲线方程,推导得出系统失稳的充要力学条件,建立了符合实际的岩体破坏分析方法和失稳判据,揭示围岩的稳定性主要由外力(P,q),岩体的弹性模量(E),容重(γ_c),层间极限剪应力(p_t)以及几何形态(l,h)控制,并提出了防护建议。结合矿区巷道围岩实例,运用尖点突变失稳判据预测分析结果与实际情况相符合。

关键词：非线性层状围岩弯折破坏尖点突变失稳判据

爆破扰动下邻近层状围岩隧道的稳定性与振速阈值

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爆炸与冲击 2017年第2期37卷 208-214页

作者：吴亮李凤卢文波陈明许锋武汉科技大学理学院湖北武汉430065 中铁港航-武汉科技大学爆破技术研究中心湖北武汉430065 贵州新联爆破工程集团有限公司贵州贵阳550002 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

爆炸荷载下邻近既有层状围岩隧道的迎爆侧易发生开裂、破坏,确保既有隧道围岩在爆破扰动下的安全是隧道近接施工中的关键问题。基于弹性力学和结构力学原理,建立了既有层状围岩隧道迎爆侧最危险点的简化力学模型,得到了最危险点的应力... 详细信息

爆炸荷载下邻近既有层状围岩隧道的迎爆侧易发生开裂、破坏,确保既有隧道围岩在爆破扰动下的安全是隧道近接施工中的关键问题。基于弹性力学和结构力学原理,建立了既有层状围岩隧道迎爆侧最危险点的简化力学模型,得到了最危险点的应力计算表达式,分析了隧道半径与岩层厚度的比值、岩层的倾角、岩层所对应的圆心角和隧道埋深等因素对既有隧道围岩稳定性的影响规律,并依据岩体最大拉应力判据确定了既有层状隧道围岩稳定的质点临界振动速度,结合地震波传播时的衰减规律,可以得出爆破施工时的最大单响药量,从而为隧道近接爆破动力扰动施工提供理论依据。

关键词：围岩稳定爆破隧道层状围岩振动速度

向家坝水电站地下厂房缓倾角层状围岩稳定分析

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岩石力学与工程学报 2010年第7期29卷 1307-1313页

作者：樊启祥王义锋清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国长江三峡集团公司湖北宜昌443002

向家坝水电站地下厂房跨度33.4m、高85.2m,为国内最大跨度与高度的地下厂房。缓倾角岩层中大跨度地下洞室群的开挖致使顶拱围岩稳定问题突出,为典型结构面控制型地下岩体工程。采取三维离散单元法与应力位移监测相结合的研究对策,对围... 详细信息

向家坝水电站地下厂房跨度33.4m、高85.2m,为国内最大跨度与高度的地下厂房。缓倾角岩层中大跨度地下洞室群的开挖致使顶拱围岩稳定问题突出,为典型结构面控制型地下岩体工程。采取三维离散单元法与应力位移监测相结合的研究对策,对围岩稳定进行综合分析,实施对穿锚索和系统锚杆的加固对策,并基于监测成果说明厂房顶拱围岩在开挖加固后的稳定性。研究表明,浅至中等埋深结构面控制型围岩稳定问题必须加强工程地质分析,重视岩体的非连续性和各向异性,宜采用非连续介质力学分析方法进行分析,以实施针对性加固措施。

关键词：岩石力学层状围岩监测稳定性三维离散元法

极高地应力层状围岩隧道偏压演化规律及围岩控制

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现代隧道技术 2023年第1期60卷 90-99页

作者：蒲松向龙廖杭余涛姚志刚方勇朱牧原魏力峰张乾西南交通大学土木工程学院成都610031 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司成都610095 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

以大峡谷隧道缓倾层状围岩为工程背景,采用3DEC离散元分析方法并结合现场监测的手段,深入研究高地应力不同岩层倾角下围岩偏压演化规律,揭示偏压与现场支护结构破坏关系,根据锚杆支护参数对偏压控制的影响,提出支护最优参数。研究表明,... 详细信息

以大峡谷隧道缓倾层状围岩为工程背景,采用3DEC离散元分析方法并结合现场监测的手段,深入研究高地应力不同岩层倾角下围岩偏压演化规律,揭示偏压与现场支护结构破坏关系,根据锚杆支护参数对偏压控制的影响,提出支护最优参数。研究表明,在高地应力缓倾岩层条件下支护结构的变形及破坏呈现明显的非对称性,随着岩层倾角的增大,初期支护最大主应力峰值位置由拱顶向右拱肩转移,反倾侧弯曲变形大于顺倾侧滑动变形;随着锚杆长度的增加,围岩剪切滑移区、初期支护位移、初期支护最大主应力均逐渐减小,锚杆最优长度约为3.5~4.5 m,锚杆沿层理面垂直方向打设,初期支护结构的偏压现象得到明显改善;现场优化支护后,左右拱肩呈对称变形,位移量基本相同,偏压得到明显改善。

关键词：极高地应力层状围岩偏压离散元法支护优化设计

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层状围岩隧道施工爆破与锚固研究

中国公路学报 2003年第2期16卷 74-77页

作者：张振刚张鸿儒张昀青谭忠盛北方交通大学土木建筑工程学院北京100044 石家庄铁道学院土木工程分院河北石家庄050043

分析了在层状围岩中采用矿山法修建隧道时爆破和锚固问题。通过计算机数值模拟、理论分析和现场试验结果总结出在层状围岩中开挖出设计的拱形轮廓的爆破原则和参数。通过分析锚固机理 ,结合现场试验 ,总结出了在层状围岩中的锚固方式和... 详细信息

分析了在层状围岩中采用矿山法修建隧道时爆破和锚固问题。通过计算机数值模拟、理论分析和现场试验结果总结出在层状围岩中开挖出设计的拱形轮廓的爆破原则和参数。通过分析锚固机理 ,结合现场试验 ,总结出了在层状围岩中的锚固方式和锚杆参数确定方法。

关键词：隧道施工数值模拟层状围岩锚固方式锚杆参数爆破

层状围岩小净距隧道减振掘进爆破技术试验研究

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爆破 2015年第4期32卷 1-5页

作者：石洪超邹新宽张继春夏森林西南交通大学土木工程学院成都610031 国网青海省电力公司经济技术研究院西宁810000

小净距隧道掘进爆破在施工过程中,爆破产生的振动不可避免地对中隔墙产生扰动和损伤,影响其稳定性。层状围岩小净距隧道对爆破振动强度的控制更加严格。在重庆南涪高速公路鸭江隧道,针对常规掘进爆破和减振掘进爆破技术进行现场试验,根... 详细信息

小净距隧道掘进爆破在施工过程中,爆破产生的振动不可避免地对中隔墙产生扰动和损伤,影响其稳定性。层状围岩小净距隧道对爆破振动强度的控制更加严格。在重庆南涪高速公路鸭江隧道,针对常规掘进爆破和减振掘进爆破技术进行现场试验,根据试验结果得出了层状围岩小净距隧道中隔墙的振动强度分布特征,验证了减振掘进爆破技术中掏槽炮孔采用间隔装药并采取孔内分段毫秒延迟起爆的方法,可以有效地控制爆破振动强度,较常规爆破技术振动强度降低30%以上。

关键词：现场试验爆破振动小净距隧道层状围岩