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央达隧道掌子面前方边坡地表开裂研究

岩土力学 2023年第S01期44卷 548-560页

作者：苟永平叶琼瑶韦立德司家琛葛洲坝集团交通投资有限公司广西百色533500 广西交通设计集团有限公司广西南宁530029 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

隧道开挖引起掌子面前方边坡离掌子面水平距离超过5倍隧道断面尺寸的地方地表开裂问题是急需解决的课题。将广西央达隧道开挖引起掌子面前方边坡开裂问题作为工程实例,采用地质勘察和边坡监测手段开展研究,并建议了一个基于有限差分软件... 详细信息

隧道开挖引起掌子面前方边坡离掌子面水平距离超过5倍隧道断面尺寸的地方地表开裂问题是急需解决的课题。将广西央达隧道开挖引起掌子面前方边坡开裂问题作为工程实例,采用地质勘察和边坡监测手段开展研究,并建议了一个基于有限差分软件FLAC^(3D)遍布节理模型的分析模型进行分析,该分析模型利用有限差分软件FLAC^(3D)遍布节理模型和反演技术分析考虑优势节理影响的隧道开挖的边坡响应,重点分析塑性屈服区分布特征。工程勘察研究结果表明优势节理J1倾向与滑动条带主滑方向基本一致;边坡监测研究结果给出了主滑段最大埋深大约为15~18 m和采取边坡加固措施后的边坡滑移范围;数值模拟结果主滑段埋深与监测结果的估计深度接近,边坡后缘裂缝两端点直线段长度为63 m,与裂纹实际长度接近,裂缝端点与隧道掌子面之间距离为99 m,与实际距离90 m接近。分析结果表明,本研究建议的分析模型合理可行,且对类似工程具有借鉴意义。

关键词：隧道开挖边坡开裂地质勘查边坡监测遍布节理模型

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隧道开挖地层位移计算方法及工程应用

防灾减灾工程学报 2023年第6期43卷 1224-1233页

作者：史磊磊何海琦林庆涛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 北京市政建设集团有限责任公司北京100089 清华大学土木水利学院北京100084

经验方法是计算隧道开挖引起地层位移的重要方法,尤其是当地层的非线性塑性变形显著时,经验方法可更为合理地描述地层的位移分布规律,但是可实现地层竖向位移和水平位移统一计算的方法尚未建立。基于隧道上方土体单元的运动特征,提出了... 详细信息

经验方法是计算隧道开挖引起地层位移的重要方法,尤其是当地层的非线性塑性变形显著时,经验方法可更为合理地描述地层的位移分布规律,但是可实现地层竖向位移和水平位移统一计算的方法尚未建立。基于隧道上方土体单元的运动特征,提出了隧道开挖引起的地层位移的经验计算模型,建立了地层水平位移和竖向位移之间的关系。通过分析25组现场工程数据,优化了隧道上方地层最大沉降Sv,max(z)的公式,结合已有的沉降槽宽度系数i(z)的公式,发展了Peck-Mair公式,实现了隧道上方地层竖向位移场的合理计算。根据地层水平位移和竖向位移之间的关系,基于发展的Peck-Mair公式,推导了地层水平位移的计算公式,实现了地层竖向位移和水平位移的统一计算。在地层水平位移计算公式中,变量H(z)表示土体运动定向点位置随深度的变化规律,基于工程实测结果提出了一个对数函数实现了H(z)的定量描述。利用伦敦HEX隧道工程中实测的2组地层位移数据,验证了所提地层位移计算方法的合理性。最后,将提出的地层位移计算方法应用在北京地铁12号线安-安区间渡线段隧道开挖工程,实现了该工程中隧道开挖引起的地层位移场的反演。

关键词：隧道开挖地层变形竖向位移水平位移经验方法 Peck-Mair公式

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隧道开挖条件下地埋管线的非线性响应分析

岩土力学 2018年第S1期39卷 289-296页

作者：李海丽张陈蓉卢恺同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 上海市城市建设设计研究总院上海200125

隧道开挖引起的地层不均匀沉降造成附近的地埋管线产生额外的变形,甚至破坏。被动管线与土体的相互作用的研究表明,不考虑土体的刚度衰减,较大的土体弹性模量使得管线的最大弯矩计算结果过大,偏于保守,造成不必要的浪费。在被动管线Wink... 详细信息

隧道开挖引起的地层不均匀沉降造成附近的地埋管线产生额外的变形,甚至破坏。被动管线与土体的相互作用的研究表明,不考虑土体的刚度衰减,较大的土体弹性模量使得管线的最大弯矩计算结果过大,偏于保守,造成不必要的浪费。在被动管线Winkler地基模型分析基础上,引入土体刚度衰减模型考虑土体非线性特性,提出了隧道开挖作用下管线响应的等效线性分析方法。基于自由土体位移场计算管周土体由于隧道开挖引起的附加应变,基于水平受荷桩的环状弹性介质模型考虑由于管土相互作用引起的管周土体应变,从而对被动Winkler地基模型的土体弹性参数进行修正,计算得到管线的最大弯矩。通过与现有的弹性理论方法、离心模型试验结果的对比,验证了针对隧道开挖引起的被动管土相互作用问题,该方法考虑土体非线性特性的合理性。

关键词：隧道开挖土体非线性连续管线 Winkler地基模型环状弹性介质模型

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隧道开挖引起地层变形的解析方法参数确定

铁道建筑 2023年第2期63卷 99-102页

作者：赵佳乐李彬伟伏永贵刘洋北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京市政路桥股份有限公司北京100045

基于Verruijt和Sagaseta提出的隧道开挖引起地层变形的解析方法,结合土力学和弹性力学的基本原理,提出一种确定解析过程中待定参数的方法。该方法不需要现场实测变形值,通过地质资料即可确定待定参数,从而得到整个地层任意一点的变形值... 详细信息

基于Verruijt和Sagaseta提出的隧道开挖引起地层变形的解析方法,结合土力学和弹性力学的基本原理,提出一种确定解析过程中待定参数的方法。该方法不需要现场实测变形值,通过地质资料即可确定待定参数,从而得到整个地层任意一点的变形值。经工程实例验算,采用该方法获取待定参数后,求得的地表最大沉降解析值与实测值偏差在5.0%以内,且解析结果能够真实反映隧道开挖引起的地层变形规律。现场实测数据不足时,采用该方法估算地层变形比较适用,且解析值比实测值略大,更安全。

关键词：铁路隧道地层变形理论分析参数确定解析方法隧道开挖地表沉降

隧道开挖卸荷效应诱发断层活化突水数值模拟研究

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矿业研究与开发 2023年第3期43卷 154-159页

作者：李杨杨朱慧聪张士川杨维弘王西伟山东科技大学矿山灾害预防控制-省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛市266590 山东科技大学能源与矿业工程学院山东青岛市266590 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京102206 陕西正通煤业有限责任公司陕西咸阳市713600

隧道开挖过程中工程岩体卸荷诱发断层活化突水是岩土工程领域的重要研究内容之一。以青岛某地铁站为地质背景,借助COMSOL Multiphysics数值模拟软件,建立不同倾角断层隧道开挖固流耦合模型,对隧道开挖卸荷诱发断层活化引起突水过程中围... 详细信息

隧道开挖过程中工程岩体卸荷诱发断层活化突水是岩土工程领域的重要研究内容之一。以青岛某地铁站为地质背景,借助COMSOL Multiphysics数值模拟软件,建立不同倾角断层隧道开挖固流耦合模型,对隧道开挖卸荷诱发断层活化引起突水过程中围岩应力场、渗流场进行分析,获得不同倾角断层与开挖卸荷效应的互馈联动机制,明确关键突水点及突水工况。研究结果表明:55°倾角的断层最先活化,其对应力的吸收及阻隔效力最差;随断层倾角增大,断层对开挖卸荷效应的敏感程度降低。渗流场对断层倾角的变化较为敏感,倾角越大,断层汇集导通水能力越强,覆岩渗流场运移变化越快。研究结果可为地铁、隧道、矿山地下开采过程中防治断层活化突水事故提供理论参考。

关键词：隧道开挖卸荷扰动断层活化突水数值模拟

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隧道开挖爆破对临近既有建筑安全影响分析

工程爆破 2022年第1期28卷 123-129页

作者：李岩松罗利杨根明张立云罗建勋中国五冶集团有限公司成都610066

以省道205线老龙山隧道为工程背景,在考虑围岩产状影响的条件下利用萨道夫斯基爆破经验公式对老龙山隧道附近既有建筑的爆破影响进行了分析研究。采用最小二乘法对48组现场监测数据进行回归分析,分别得出了爆破振动传播方向与地层产状... 详细信息

以省道205线老龙山隧道为工程背景,在考虑围岩产状影响的条件下利用萨道夫斯基爆破经验公式对老龙山隧道附近既有建筑的爆破影响进行了分析研究。采用最小二乘法对48组现场监测数据进行回归分析,分别得出了爆破振动传播方向与地层产状方向垂直时和平行时的萨道夫斯基爆破经验系数K、α,并以此绘制出两种情况下的爆破振速与距离关系曲线。结果表明:爆破振速沿地层产状垂直方向传播时比沿平行方向传播时大,爆破振动点距离建筑物越近这种趋势越明显,最大爆破振速沿地层产状垂直方向比沿平行方向提高了45.13%;浅孔毫秒延时光面爆破掘进法对爆破振动控制作用大,附近地表振动监测值均小于0.005 cm/s,远小于最小安全允许标准。研究结果可为城市周边爆破施工对既有建筑安全运行提供参考依据。

关键词：隧道开挖爆破振动地质构造衰减规律既有建筑

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高应力隧道爆破研究现状与展望

中南大学学报（自然科学版） 2023年第3期54卷 849-865页

作者：陈璐周子龙高山蔡鑫王少锋聂森林曹洪涛长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 广西新发展交通集团有限公司广西南宁530029 精细爆破国家重点实验室湖北武汉430056

在山区开展路网建设时,常需以隧道的方式穿越不同海拔的高山或丘陵,以致掌子面围岩处于不同的地应力条件。目前,我国山地隧道的掘进仍以钻爆法为主,而深部高应力隧道爆破开挖时,往往存在破岩效果差、炮眼利用率低、超欠挖严重、围岩损... 详细信息

在山区开展路网建设时,常需以隧道的方式穿越不同海拔的高山或丘陵,以致掌子面围岩处于不同的地应力条件。目前,我国山地隧道的掘进仍以钻爆法为主,而深部高应力隧道爆破开挖时,往往存在破岩效果差、炮眼利用率低、超欠挖严重、围岩损伤大等问题,严重影响深部隧道的安全高效施工。本文首先介绍我国深埋高地应力隧道工程的分布及建设情况,分析隧道爆破破岩机理,并从裂纹扩展、卸载扰动、爆破损伤及爆破振动等方面,探讨高应力岩体的爆破响应特征。随后,从掏槽爆破、轮廓光面爆破及爆破振动控制3个方面归纳我国高应力隧道爆破技术发展现状。最后,从爆破力学基础理论、爆破参数的动态调整、钻爆智能一体化、地应力的调整与利用及爆破灾害的评估与防治技术5个角度对高应力隧道爆破技术的发展进行展望。

关键词：高地应力深部隧道隧道开挖爆破特征爆破方法

不同水平应力条件下层状软岩隧道开挖变形破坏模型试验研究

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岩石力学与工程学报 2023年第S02期42卷 4204-4215页

作者：舒晓云田洪铭陈卫忠郭长宝朱珍德田云李喆中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 河海大学土木与交通学院江苏南京210024 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 绍兴文理学院岩石力学与地质灾害浙江省重点实验室浙江绍兴312000 中国铁路设计集团有限公司天津300251

层状软岩的变形破坏特性与产状相关,水平应力对层状软岩隧道围岩稳定性影响显著。基于3D打印技术,通过考虑水平侧压力系数以及岩体变形时效性的变形破坏模型试验,研究不同水平应力条件下隧道围岩的破坏特征,得到层状软岩隧道开挖扰动应... 详细信息

层状软岩的变形破坏特性与产状相关,水平应力对层状软岩隧道围岩稳定性影响显著。基于3D打印技术,通过考虑水平侧压力系数以及岩体变形时效性的变形破坏模型试验,研究不同水平应力条件下隧道围岩的破坏特征,得到层状软岩隧道开挖扰动应变场的分布规律。研究结果表明:当侧压力系数小于1.4时,围岩变形受层面的影响更为显著,围岩压应变沿洞周不均匀分布,围岩破坏模式表现为沿软弱层面的剪切滑移破坏;当侧压力系数大于1.4时,随着水平应力的增加,围岩压应变分布沿垂直于水平应力的方向发生一定偏转,且压应变量值与开挖扰动区范围迅速增加,围岩破坏表现为层面剪切滑移与基岩压剪破坏的组合破坏模式。隧道开挖后,随着时间的增加,围岩压应变范围在变形前期得到快速增长,且沿层面与垂直层面向围岩深部继续扩展。层状软岩隧道开挖后围岩破坏的方位与水平应力和地层产状密切相关,不同水平应力条件下,隧道围岩的破坏方位有着显著的差异,在隧道支护设计时应综合考虑围岩的局部加强与整体稳定性。

关键词：岩石力学层状软岩模型试验数字散斑技术隧道开挖水平应力

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遍布节理模型在层状岩体模拟中的适用性研究

湖南大学学报:自然科学版 2023年第9期50卷 131-141页

作者：黄娟周世杰贾朝军宋银涛张建中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中铁五局集团有限公司湖南衡阳420002

为弥补遍布节理模型未考虑节理长度、间距及节理刚度的不足,利用三轴压缩数值试验和参数校准准则,对有限差分软件FLAC3D中的遍布节理模型进行参数校准.通过圆形洞室开挖的算例,对比分析了遍布节理模型与3DEC块体离散元模型的计算结果在... 详细信息

为弥补遍布节理模型未考虑节理长度、间距及节理刚度的不足,利用三轴压缩数值试验和参数校准准则,对有限差分软件FLAC3D中的遍布节理模型进行参数校准.通过圆形洞室开挖的算例,对比分析了遍布节理模型与3DEC块体离散元模型的计算结果在位移、塑性区以及最大主应力上的差异.依托具有典型层状围岩的新华山隧道工程,采用校准的遍布节理模型和离散元方法分析隧道开挖和初期支护后的力学响应.最后探讨了层理角度对围岩变形和塑性区的影响,进一步验证校准后的遍布节理模型在工程中的适用性.研究表明,经过校准的遍布节理模型能够较好地描述层状岩体的各向异性行为,可应用于类似工程之中.

关键词：岩石力学各向异性遍布节理模型隧道开挖