注浆加固体蠕变作用下隧道运营稳定性研究

帷幕注浆广泛应用于隧道工程的灾害防治,而注浆形成的注浆加固体力学性质复杂,其蠕变行为严重影响隧道的长期安全运营。以注浆加固体作为研究对象,首先开展了注浆加固体的单轴试验和蠕变试验,对不同荷载下的蠕变特性曲线进行分析,并对蠕变模型进行辨识。结果表明,相比西原模型,Burgers模型的拟合优度R^(2)均大于0.95,可以更好的描述注浆加固体的蠕变特性。然后,考虑注浆加固体的蠕变作用,采用FLAC3D软件对隧道运营20年内隧道衬砌的变形和安全系数进行计算,并提出了最小安全系数的预测方程。结果表明,随着埋深的增加,衬砌的变形增大,安全系数减小,拱顶和拱底的变形较大,拱脚位置的安全系数最小,应进行加固处理。

循环加载强化作用对花岗岩细观破坏影响的离散元研究

基于室内单轴压缩试验结果,采用离散元方法建立等效晶质模型(GBM).根据室内循环加卸载试验结果改进GBM模型晶内、晶间接触模型,建立能够准确表征循环加载强化作用的GBM强化模型,借此GBM强化模型揭示循环加载强化作用对花岗岩单轴压缩过程细观破坏的影响机制.结果表明,在峰前应力阶段,自锁效应造成的应力分布不同,导致晶内/晶间接触出现以张拉为主的裂纹,石英、长石依次成为承载主体;在峰后应力阶段,前期强化作用所积蓄的剪切能量得到释放,导致长石出现密集的晶内裂纹,是试块失稳的主要标志;长石周边矿物差异性失效引起长石矿物破坏路径改变,造成试块峰值应力随强化系数增大呈现波动性增长.构建的GBM强化模型为研究循环加载强化作用对脆性岩石不同加载路径细观破坏机制提供新方法.

干湿循环作用下充填岩溶区隧道安全性研究

为探究干湿循环对充填岩溶区隧道运营安全的影响,首先,开展了不同干湿循环次数岩溶充填物直剪试验,分析抗剪强度指标的劣化规律,提出了劣化系数的预测公式,并对劣化机制进行分析。研究发现:干湿循环使充填物由致密状态变为松散状态,导致抗剪强度指标劣化,黏聚力的劣化程度大于内摩擦角,干季试样的劣化程度大于湿季。然后,采用FLAC3D软件对隧道全穿和顶穿溶洞两种工况运营10年内衬砌的变形和安全系数进行计算,结果表明:全穿溶洞工况各位置变形和安全系数呈大小交替循环的趋势,干季的变形较小,安全系数较大,拱脚拱顶为软弱位置;受完好围岩的影响,顶穿溶洞工况拱顶的变形一直增大,拱脚位置干季的安全系数小于湿季,拱顶为软弱位置,应进行加固处理。