深埋隧道围岩-支护结构稳定性研究

依据隧址区工程地质特征,建立通—渝深埋公路隧道1:1实体模型。通过有限元数值模拟,结合量测资料,分析了隧道按全断面法和台阶法动态施工过程围岩-支护结构屈服接近度、位移和应力特征,以及支护结构钢支撑受力、二次衬砌轴力和弯矩特征。结果表明,在相同的地质条件和支护条件下,台阶法较全断面法没有明显的优势,为深埋公路隧道优化设计和施工提供了科学依据。

小净距偏压公路隧道开挖顺序优化

小净距偏压隧道合理开挖顺序对隧道围岩稳定和支护措施优化有很大的影响。结合净距4.0m、偏压25°公路隧道工程实践,通过二维、三维弹塑性有限元数值仿真模拟,分析了隧道开挖顺序对围岩破坏接近度、围岩变形位移以及对空间围岩体塑性破坏和位移的影响,得到了先开挖浅埋侧隧道优于先开挖深埋侧隧道的结论,为小净距偏压隧道优化设计和施工提供了科学依据。

高速公路小净距隧道施工方法探讨

小净距隧道是双洞隧道净距介于连拱隧道与规范要求上下行分离式隧道最小净距之间的一种特殊隧道结构形式。由于隧道净距小,施工时双洞相互影响较大,对隧道围岩特别是中夹岩岩体稳定性有很大的影响。因此,探讨安全、合理、经济的高速公路小净距隧道施工方法十分必要。本文结合净距4.0 m、埋深30.0 m的Ⅰ类同岩段高速公路小净距隧道工程实践,通过三维弹塑性有限元数值仿真模拟,分析双洞侧壁导坑法、侧壁导坑与上下台阶组合法及双洞上下台阶法三种施工方法施工时隧道围岩破坏接近度、围岩变形位移特征,探讨其优劣和适应性,为高速公路小净距隧道设计、施工提供科学依据。

滑坡深部位移曲线特征及稳定性判识

结合川藏公路二郎山隧道西引道榛子林复活深层滑坡、和平沟浅表层滑坡 ,深部位移监测 ,总结归纳了滑坡深部累积位移曲线“V”型、“B”型、“r”型、“钟摆”型及“复合”型等几种 ,常见的特征类型的研究其意义 ,提出了依据滑坡深部位移监测资料判别滑坡稳定性的判识方法。

地下工程围岩二次应力场的现场测试与监测

结合高地应力区某地下工程实践,提出了一套岩体地下工程围岩表面二次应力场的应力恢复现场测试与滞后监测方法,应用弹性力学理论和单孔应力解除法检验了测试结果的正确性。为地下工程围岩二次应力场测试和变化规律研究提供了新的研究思路。

某深埋长隧地应力演化及围岩应力位移模拟研究

结合西部地区某深埋长大公路隧道信息化施工 ,对深埋长隧地应力演化及围岩应力位移进行了弹塑性有限元数值模拟研究。研究结果表明 ,隧道轴线现代地应力状况与隧道埋深、地层岩性及构造发育程度有关 ,最大地应力为40 0MPa左右 ;隧道周边围岩应力在曲边墙底部最大 ,约 3 8 0MPa ,隧道开挖引起的围岩应力影响范围约 2 5 0m ;隧道水平收敛和拱顶下沉位移与隧道埋深近于成直线关系。这些研究结果为深埋长隧信息化设计和施工以及围岩稳定性分析提供了科学依据。

滑坡钻孔倾斜量测及数据处理

在简述钻孔测斜仪的测试原理、测斜管的埋设及钻孔倾斜量测方法的基础上 ,提出了钻孔倾斜量测数据评价、处理方法及量测深度修正的计算公式。

隧道围岩位移的灰色优化模型预测

传统灰色GM(1,1)模型 ,多适用于等间距和低增长序列监测数据的模拟预测 ;对非等间距和高增长序列 ,一般经过等间距处理或经过复杂的变换建立非等间距模型进行预测 ,且往往产生较大的滞后误差。在时间序列 [k ,k + 1]区间上 ,用n个小区间的梯形面积代替 [k ,k + 1]区间上GM(1,1)函数曲线对应的面积 ,以优化提高背景值z( 1) (k + 1)的精度。这种以优化灰色模型背景值为基础构建的灰色优化模型 ,普遍适用于隧道围岩位移等间距或非等间距以及低、高增长监测数据序列的位移预测 ,能很好地模拟预测隧道围岩位移的Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型时序变化特征 。

越江隧道施工过程的渗流-应力耦合分析

隧道开挖和由开挖引起的地下水渗流引起围岩应力重新分布,对隧道围岩的稳定性有重要的影响。本文把隧道开挖过程与渗流场边界的变化紧密联系起来,根据渗流场边界建立了合理的三维有限元分析模型,对规划完成的某越江隧道开挖过程的水-力耦合效应进行了研究,建立了稳定流条件下渗流-应力耦合的基本方程,分析了孔隙水压力随隧道开挖过程的变化规律和水力耦合对围岩位移、应力及支护结构应力的影响程度。数值计算结果表明,渗透系数大的岩层渗流速度和位移受渗流的影响较大,渗流使隧道围岩的位移和应力及支护结构的应力都有较大的增加,水下隧道的设计和施工应该考虑渗流效应。

某含软弱夹层顺层岸坡应力位移特征数值模拟

以三峡库区某含软弱夹层顺层岸坡为例,通过三维有限元数值模拟,研究未蓄水和蓄水至175m高程时,软弱夹层对岸坡岩体应力、位移的影响以及软弱夹层的位移特征。数值模拟结果表明:1)库区蓄水至175m时,该岸坡岩体水平方向位移增大0.097～0.005m,竖向位移增大0.055～0.025m;2)由外向里,岸坡4层软弱夹层的水平方向最大位移分别增大0.099m、0.097m、0.092m和0.075m,竖向最大位移分别增大0.080m、0.079m、0.071m和0.057m;3)第四层软弱夹层以外的岸坡岩体变形较协调,这一软弱夹层是岸坡潜在的最危险的破坏面;4)岸坡沿不同软弱夹层破坏时的最危险剪出高程分别在145.0m、125.0m、101.5m和101.5m附近。

高速公路压煤区安全煤柱留设及其对路基稳定性的影响

开采地下矿产(煤炭)资源和保护地面或地下结构物是既矛盾又统一的两个方面。在结构物下方留设保护煤柱是保护结构物免受地下开采影响的一种比较可靠的方法。但其缺点是要放弃部分矿产资源的开采。本文结合某高速公路压煤情况,围绕解决这一问题进行了研究。根据压煤区地质条件和相关规程,分析确定了走向移动角的大小、煤层留设宽度和禁采深度。通过不同走向移动角对路基稳定性影响的弹塑性有限元数值模拟,进一步分析了走向移动角对路基变形和稳定性以及路基压煤量的影响程度。在走向移动角δ=55°、60°和65°时,按数值模拟方案[1]～[6]步依次开采完成后,路基表面结点下沉最大位移为12 72～29 45mm,第[1]步和第[6]步路基不均匀沉降最大位移为7 33～8 19mm;在δ=70°时,路基表面结点下沉最大位移为44 00mm,第[1]步和第[6]步路基不均匀沉降最大位移达27 08mm。在55°≤δ≤70°范围内,煤层开采临空单元岩体最大剪应力皆小于煤层顶、底板泥岩夹页岩的抗压强度,其屈服接近度也大多小于1 0。据此提出了该区安全极限走向移动角取值(δ=65°),从δ=60°到δ=65°,可减少压煤量27 47万t,相对减少15 16%。为解决高速公路压煤问题提供了科学依据。

基于磁放大器的半桥LLC变换器输入电压范围扩展方法

提出一种基于磁放大器的半桥LLC变换器输入电压范围扩展策略。在输入电压范围比较低时,磁放大器不被使能,变换器的工作状态和传统LLC变换器相同。当输入电压较高时,磁放大器工作在辅助整流方式。通过调整磁放大器的阻断时间来扩展变换器的直流增益调整范围,从而扩展变换器的输入电压范围。对所提出变换器的主要工作原理进行了详细分析,并给出磁放大器的设计方法。最后,通过一台160～300 V输入、25 V输出、最大功率为400 W的实验样机对该策略的可行性和理论的正确性进行了验证。

考虑张拉及剪切破坏的强度折减法在岩土工程中的应用

分析了岩(土)材料在不同应力情况下的破坏特征,指出对岩(土)结构起作用的强度指标除抗剪强度指标c、tanφ外,还应包含抗拉强度指标T,原强度折减法在强度折减过程中过高地考虑了抗拉强度,导致计算偏危险。因此,在有限元强度折减法计算岩土工程的安全系数时应保证抗拉强度指标与抗剪强度指标同等减少,即采用"抗拉剪强度折减法"。通过4个非常典型的算例模型:一般边坡、钟乳石、隧道、陡边坡验证了"抗拉剪强度折减法"提出的必要性和正确性。研究表明,改进的强度折减法在岩土工程中具有更加普遍的适用性。

二郎山隧道洞壁位移应力测试与信息化施工

通过对川藏公路二郎山隧道洞壁收敛位移及围岩岩体二次应力的测试分析，提取信息，并及时反馈信息，从而完善设计、正确指导施工。

地应力测量的应力恢复法试验和数值模拟研究

在传统应力恢复法基本原理的基础上，提出了改进的应力恢复法。通过室内试验求出了改进应力恢复法的关键系数——应力等效系数，并运用数值模拟进行检验，同时分析了其影响因素及影响程度。通过现场实践，证明了改进应力恢复法的可行性和正确性，具有重要的理论意义和实用价值。

位移监测在滑坡时空运动研究中的应用

滑坡时空运动特征是滑坡地质体在内因和外因共同作用下 ,自一种状态向另一种状态转化的地质过程。滑坡位移监测是研究滑坡变形影响因素、动态规律及预测预报的主要途径 ,特别是滑坡深部位移监测 ,又为研究滑坡体的时空运动过程提供了重要信息。本文结合几个滑坡的深部位移监测实践 ,综合分析位移监测信息 ,研究滑坡体的时空运动特征及发展趋势 。

西藏扎墨公路嘎隆拉隧道岩爆倾向性实验研究

岩爆是高地应力山区硬岩隧道施工主要地质灾害之一,岩爆倾向性分析是研究、预测岩爆的主要方法。西藏扎(木)墨(脱)公路嘎隆拉隧道埋深大,地应力高,岩性主要为花岗岩,发生岩爆的可能性大。结合嘎隆拉隧道工程实践,在隧道钻取了岩芯试样,进行了岩石单轴压缩实验、单轴压缩加载和卸载实验以及Kaiser效应声发射实验,开展了岩爆倾向性研究。实验结果表明,岩石冲击性能指标WCF(峰值荷载以前的能量积累与峰后的能量耗散之间的比值)皆>3.0,大多数试样的弹性变形能指数WET(全应力—应变曲线峰值前区卸载曲线下面的面积与加卸载曲线之间的面积之比)>2.5,岩石具有强岩爆倾向;岩石声发射(AE)撞击数累计数-时间曲线特征属于第III类,当应力接近峰值时声发射突然迅速增大,岩石很快发生突然而猛烈的破坏,其岩爆倾向性强。隧道施工实践表明,在研究区段有岩爆现象发生,但由于地下水较发育,定为弱岩爆现象。岩爆倾向性研究为嘎隆啦隧道安全施工和支护设计优化提供了信息,也为西藏复杂地质条件下类似工程建设提供一定的借鉴。

高地应力区深埋隧道三维应力场数值模拟

结合高地应力区某深埋隧道工程,通过三维弹塑性有限元数值模拟,分析隧道掌子面推进过程中的围岩空间应力场状态和演化趋势。结果表明:当掌子面接近和通过某一断面时,围岩主应力大小和方向发生相应的变化。隧道开挖对平面σx、σy的主要影响范围约为0.5B,对围岩空间主应力和剪应力的影响范围约1.0B,对围岩位移和屈服接近度的影响范围分别为2.0B和1.0B。对高地应力区深埋隧道围岩稳定性分析、确定合理的支护措施以及制定合理的开挖方案具有重要的意义。

大型地下立交动态施工过程3D有限元分析

互通式地下立交是大型复杂的地下空间交通工程,目前国内外在这方面的研究和可供借鉴的成果还很少。互通式地下立交一般处于城市化水平高,地面建筑密集,地下管网复杂,路网不易改造的城市中心区,地下立交不同横断面处的地下空间结构形式是不同的,既有平交、双洞合一的大断面,也有双洞上下正交,动态施工力学复杂,影响因素众多。结合重庆市渝中区朝天门大型互通式地下立交可行性研究,通过三维弹塑性有限元数值模拟,对地下立交的平交(15°)和上下正交两种情况钻爆法动态施工力学进行研究,以检验可行性研究提出的方案的合理性,为地下立交施工方案优化提供科学依据。

岩土工程监测在地质灾害评价预测中的应用

在论述岩土工程监测技术发展及应用状况的基础上 ,提出了岩土工程监测系统建立的原则 ,分析了基础地质信息的重要性。结合川藏公路二郎山隧道工程实例 ,分析了岩土工程监测在围岩大变形、岩爆、滑坡等地质灾害评价预测中的应用。