炭质板岩冻融后蠕变特性试验及损伤模型研究

为了揭示炭质板岩冻融后蠕变力学,以汶川-马尔康高速公路卓克基隧道炭质板岩为研究对象。开展了不同冻融循环次数下的三轴压缩蠕变试验。假设岩石受荷载作用下的时效损伤服从Weibull概率密度分布,由此定义受荷损伤变量,依据唯象损伤力学理论定义冻融损伤变量,考虑冻融与应力的耦合效应,构建冻融、受荷总损伤变量。基于炭质板岩蠕变行为表现,确定H-H|N-N|S蠕变模型结构,基于此进行了损伤演化,得到一个新的可反映冻融与应力耦合的蠕变损伤模型,拓展为三维应力状态。给出模型参数求解方法,并分析了损伤演化规律,采用所建模型识别炭质板岩蠕变数据,引入一个传统模型进行了对比,分析模拟对比曲线,验证新模型的可行性和合理性。结果表明:炭质板岩的蠕变试验曲线呈“台阶形”,轴向应变随着时间增长而递增;随着冻融作用的增强,长期强度随之递减,冻融循环作用可能会降低岩石蠕变破坏的难度;新模型对炭质板岩蠕变行为的模拟效果较好,平均R^(2)达0.9878,证明了新模型描述炭质板岩冻融后蠕变特性的可行性。冻融作用的加强,使得炭质板岩内部结构的损伤发展更快,对岩石蠕变破坏起一定促进作用。

穿越活断层铰链式衬砌隧道减震措施动力响应研究

鉴于穿越地震活动带逆断层的铁路山岭隧道易受逆断层滑动的影响,且目前铁路隧道穿越多条活动性断层可供借鉴经验较少的现状。文章采用数值分析方法,对活动逆断层错动下的铰链式衬砌隧道在地震荷载作用下围岩加固方式、超挖设计结构的动力响应进行对比分析。结果表明逆断层错动时,对浅部地层变形的影响范围大于深部,但最大附加变形出现在深部断层面附近,且错距越大其最大附加变形值越大,断层活动对隧道结构安全影响较为显著。注浆加固并不改变衬砌在地震中的震动频谱特性,宜采用施作单层衬砌预留修复空间的设计方案。对于是否超挖设计的两种工况下,衬砌位移变化规律一致,衬砌的震动频谱特性一致。经过监控量测发现支护压应力在埋设2个月左右后趋于稳定。所得结论可为今后类似工程结构设计与施工提供参考。

基于逐步多元回归的岩体初始应力场反演方法研究

初始地应力的准确确定关系着地下工程的设计、施工和岩体的稳定性分析,目前初始地应力场的反演大多基于回归分析或者优化求解,普遍存在着精度不高或者计算效率缓慢等问题.考虑到构造因素的内在相关性和地应力分布的实际规律,提出了模拟构造作用时模型边界施加与实际荷载相一致的逐步多元回归方法,经验证表明该法可降低回归规模,精度较高,可用于工程实际.

穿越活动逆断层节段式衬砌隧道节段长度优化研究——以敦格铁路阔克萨隧道为例

为了探求增加穿越活动性断层隧道地下结构刚度和围岩强度的有效方法,以敦格铁路阔克萨隧道为例,利用岩土数值分析软件FLAC3D建立三维数值计算模型,模拟逆断层错动时围岩及支护结构的受力、变形特征,提出了“衬砌节段+剪切缝”的节段式结构设计方案,并对活动性断层隧道节段式衬砌的节段长度进行了优化研究。结果表明1)节段式衬砌结构在发生位移错动后,最大拉应力主要集中在隧道衬砌墙腰、墙脚处;最大压应力及最大剪应力出现在与断层面相交的节段处;2)在逆断层错动20 cm时,与断层面相交的节段出现竖向位移与刚体旋转相结合的变形特征;3)经过冗余量设计,在敦格铁路活动性断层隧道衬砌断面采用具有预留修复空间的马蹄形扩大断面;4)不同截面厚度的衬砌变形特征基本一致,呈现截面厚度越大,最小主应力与最大剪应力越大的规律,但最大主应力隧截面尺寸变化的规律不明显;5)基于衬砌结构弯矩纵向分布的节段长度要求节段长度需小于最大弯矩间距(18.5 m),结合工程实际,节段式衬砌最优节段长度可设定为18 m。研究结果对于保障隧道施工安全、设计结构稳定具有重要参考价值。

青海门源M6.9地震典型隧道破坏特征分析与启示

地震引起的断层强烈错断是造成隧道等地下结构严重破坏的重要原因。以2022年青海门源6.9级地震中左旋走滑逆断层错动造成的隧道震害为调查基础,对左旋走滑逆断层错动下的震害特征及震害成因进行研究分析,主要得到如下结论:(1)左旋走滑逆断层造成大梁隧道线位严重错动,水平最大偏移约1.78 m,竖向最大抬升约0.68 m;(2)震害主要集中在断层影响范围内,其中隧道受破坏严重段约350 m,占隧道全长的5.33%,受破坏较严重段分别位于严重段大里程侧402 m和小里程侧646 m范围内,占隧道全长的15.96%,其余段落震害总体轻微;(3)施工缝、仰拱填充层等部位对强震较为敏感,震害表现突出。此次研究通过对震害特征分析得到的有益启示可为同类工程抗震设计提供参考与指导。

基于M-P法的抗滑桩支护边坡稳定性研究

为评价采用抗滑桩支护后的边坡稳定性,从设计和验算2个角度着手,基于Morgenstern-Price(M-P)法建立了抗滑桩支护边坡的分析模型,进而得到了抗滑桩下滑力和边坡安全系数的表达式;通过引入自适应遗传优化算法,建立边坡稳定性分析优化模型,搜索采用抗滑桩支护边坡的非圆弧最危险滑动面;从确定安全系数求抗滑桩所受下滑力和确定抗滑桩抗力求边坡最小安全系数2种情况出发,探讨了抗滑桩位置对边坡稳定性的影响。结果表明,该方法可搜索出更加符合实际情况的边坡非圆弧最危险滑动面,并且能够得到抗滑桩的下滑力或边坡的最小安全系数,相同条件下抗滑桩应设置在边坡中部,才能最大发挥抗滑桩的加固作用。

新建公路隧道与既有铁路运营线并行段最小间距的确定及铁路防范要求

在既有电气化铁路运营线旁近距离大段落并行施工公路项目,需要明确铁路电气化设备带电体防范的根本要求,外界工程会对铁路可能造成的干扰及铁路方可能承担的风险。文章结合工程实例对公路构筑物与铁路设施之间距离的确定进行了论证,对公路、市政等项目有一定的借鉴作用。

青藏线西格段增建第二线尕布沟隧道塌方处理方案

青藏线西宁至格尔木段增建第二线尕布沟隧道DK24+150～DK24+180段发生塌方,坍塌段DK24+150后方12m范围内拱顶初支出现裂缝,DK24+150～DK24+146拱顶侵限,DK24+142～DK24+138左边墙侵限。采用大管棚结合小导管注浆凝固法对塌体进行处理,小导管注浆对拱顶裂缝处理,换拱等措施对侵限部位处理。文中详述了此次塌方的处理方案。