基于随钻参数的岩石强度快速智能预测方法研究

岩石强度的准确预测对于隧道围岩分级至关重要,直接影响隧道支护设计、施工安全以及维护成本等。传统的岩石强度评估方法如实验室测试,存在着费用高、速度慢的局限性。为此,本文提出了一种基于随钻参数的岩石强度预测模型,该模型结合了主成分分析PCA(Principal Component Analysis)和BP神经网络(Back Propagation Neural Network),旨在提高岩石强度预测的精度和实时性。研究采用小波阈值去噪方法处理随钻参数数据,利用主成分分析进行数据降维,并将主成分输入BP神经网络进行训练和预测。通过在云南蔓金高速草果山特长隧道施工中的应用,实验结果表明,PCA-BP神经网络模型的预测准确率达到92%,显著高于单独使用BP神经网络的82%。该模型能够有效提高岩石强度预测的精度,优化钻井参数,降低施工成本,提升施工安全性,并推动隧道施工的智能化进程。

考虑围岩参数空间变异性的连拱隧道稳定性分析

依托某高速公路连拱隧道,通过有限元极限分析结合随机场分析的方法,研究了围岩参数空间变异性对连拱隧道施工稳定性的影响。首先,开展了将岩石视为均质材料的确定性分析,通过有限元极限分析计算出了后行洞施工过程中各个开挖施工阶段的稳定系数,阐释了此时隧道结构的变形破坏模式和塑性区分布,得到了施工过程中的最危险工况。之后,通过随机场分析,研究了包括变异系数、相关长度在内的因素对连拱隧道最危险工况下的稳定系数、塑性区分布的影响。将随机分析得到的稳定性系数分布与确定性分析结果进行比较可知,即使岩石材料强度达到工程常用的置信度,确定性分析的结果仍然在一定程度上高估了工程安全性,这表明了确定性分析的局限性。最终,在考虑围岩参数空间变异性的情况下,得到了本工程隧道的失效概率及围岩强度参数设计标准值的建议值。本文的研究成果表明了隧道设计中考虑围岩参数空间变异性的重要性,可为相似工程的设计与施工提供参考。

路基边坡黄麻植生袋的性能测试与稳定性分析

在工程建设过程中常产生水土流失现象,影响边坡的稳定性。水土保持护坡工程对于恢复和构建良好的生态环境有着重要的价值。植生袋因其制作简单、施工方便、植物生长效果好等优点,逐步用于路基边坡的生态防护。天然黄麻制成的植生袋具有突出的环保性与经济性。为探究黄麻植生带基本物理和力学性能及其在实际工程中的稳定性,本研究对植生袋的常用麻布材料进行密度、拉伸与撕裂强度的物理与力学性能测试,并结合路基边坡的条件分析黄麻植生袋在路基边坡上的稳定性。结果表明:黄麻布的基本性能满足国家标准对植生袋的性能要求。在强降雨的饱和条件下,黄麻植生袋稳定性不足,须采用加固措施;基于锚杆的抗拔稳定性,建立锚杆挂网加固的黄麻植生袋稳定性评估方法,结合实例说明锚杆挂网对于增强黄麻植生袋在路基边坡的稳定性非常有效。

FRP-木材粘结界面断裂参数研究

为研究FRP(纤维增强复合材料)-木材断裂界面的发展规律、界面破坏形式和机理,对缝高比为0.3和0.4的2组试件分别进行三点弯曲断裂试验和四点剪切断裂试验。研究结果表明:断裂面产生于木材与胶层、FRP与胶层界面,多数情况下裂缝会在两种断裂面内穿插扩展。根据荷载挠度曲线,得到起裂荷载P_(ini)和断裂荷载P_(max),并计算起裂韧度Kini和失稳断裂韧度K_(max)。缝高比为0.3和0.4的2组试件,其Ⅰ型断裂的平均起裂韧度分别为0.438 MPa·m^(0.5)和0.316 MPa·m^(0.5),平均失稳断裂韧度分别为0.448 MPa·m^(0.5)和0.326 MPa·m^(0.5);Ⅱ型断裂的平均起裂韧度分别为0.159 MPa·m^(0.5)和0.209 MPa·m^(0.5),平均失稳断裂韧度分别为0.166 MPa·m^(0.5)和0.213 MPa·m^(0.5);Ⅰ型与Ⅱ型断裂的起裂韧度与失稳断裂韧度比值在95%以上。FRP-木材粘结界面的破坏形式与主断裂面发生的位置以及断裂面的扩展类型有关,起裂韧度可作为评价FRP-木材粘结界面的断裂标准。

悬索桥新型复合索鞍设计

虎跳峡金沙江大桥为主跨766 m的独塔地锚式悬索桥。由于取消了香格里拉岸的桥塔,中跨主缆仅通过索鞍支承、转向及散索后锚于锚碇,该索鞍不仅需具备主索鞍的支承功能,还需具备散索和纵向活动功能,其功能及受力要求均较高。结合该桥建设条件,提出一种主要由鞍体、辊子组、承板、格栅等构成的新型复合索鞍,其中,鞍体承担支索、转索和散索的作用;辊子组连接于鞍体与支墩之间,当中跨主缆缆力发生变化时,辊子发生滚动;承板布置在辊子组的顶面和底面,与辊子组接触;格栅预埋在支墩顶面,将索鞍传递的竖向荷载均匀分布到混凝土中。经有限元和试验验证,新型复合索鞍鞍体最大等效应力为151.8 MPa,辊子与承板之间的最大接触应力为578 MPa,受力满足设计要求。

香丽高速公路昌格洛滑坡-隧道工程病害三维数值分析

准确评价滑坡-隧道相互作用及稳定性,采用合理的病害防治方法,对保障公路顺利完工具有重要意义。以香丽高速公路昌格洛滑坡为例,利用现场地质调查、钻探等方法查明了滑坡成因机制以及变形特性,通过数值模拟研究了昌格洛滑坡在天然、降雨和开挖等工况下的空间应力应变特征以及稳定性变化,研究了隧道与所穿越滑坡之间的相互作用,据此提出了相应的病害防治方案。结果表明:昌格洛滑坡在自然条件下处于欠稳定状态;隧道开挖难以引起滑坡整体失稳,但会诱发滑坡局部变形,受滑坡体变形影响,穿越滑体的隧道部分将产生拉伸-剪切变形;降雨严重恶化滑坡稳定性,导致滑坡失稳,进而使穿越其中的隧道失效破坏。原选线方案面临风险巨大,最优防治方案为线路东移绕避,使隧道从滑面以下穿过。研究方法和成果可为香丽高速公路类似病害的防治提供有益借鉴。

悬索桥主墩承台大体积混凝土施工

大跨度悬索桥桩基础索塔的承台尺寸一般较大,混凝土的浇筑属于大体积混凝土施工,需要严格控制混凝土的水化热,以避免混凝土开裂。本文以虎跳峡金沙江特大桥丽江岸索塔承台体积接近3000m3的混凝土施工为背景工程,探讨了承台大体积混凝土施工原理,详细介绍了承台大体积混凝土施工工艺、温控和防裂措施,以确保大体积混凝土结构物施工质量。通过“双掺”和“三低”的混凝土制备技术与通冷却水的控制技术的结合,实现了混凝土浇筑体内部最高温度和内外温差的指标控制,满足规范要求。