隧道周边应变与挤压因子法在隧道围岩大变形预测中的应用

挤压性大变形是高地应力区软弱围岩隧道施工中亟待解决的工程难题,其变形量的预测是高地应力环境条件下软弱围岩隧道变形控制的关键。基于此,文章在总结前人研究成果的基础上,首先采用挤压因子法对某软岩隧道挤压性大变形等级进行预测,然后采用隧道周边应变法对挤压性大变形的量值进行预测,并提出了针对性控制措施。预测结果与实际开挖后的监控量测值较为吻合。该预测方法可对同类工程施工变形控制提供借鉴和参考意义。

采用BP神经网络和挤压形状因子预测挤压力与挤压出口温度

结合数值模拟和BP神经网络,研究了挤压形状因子对挤压过程中挤压力和挤压出口温度的影响规律。采用DEFORM-3D软件模拟了14组不同挤压形状因子的镁合金型材挤压变形过程,得到挤压力和挤压出口温度变化曲线。采用MATLAB软件建立了挤压力和挤压出口温度预测BP神经网络,选取5组数值模拟结果作为训练样本,以挤压形状因子和挤压行程为输入变量,挤压力和挤压出口温度为输出变量,对网络进行训练。采用训练后的网络对训练样本以外的4组挤压形状因子下的挤压力和挤压出口温度进行预测,结果表明预测得到的结果与数值模拟得到的结果相吻合,最大误差小于2%。

软岩大变形隧道不同支护模式的合理性探讨——以木寨岭公路隧道为例

高地应力隧道修建过程中软弱围岩大变形灾害问题极为突出,虽经支护能得到一定程度的治理与改善,但实际工程中支护模式的选择仍是一个难题。首先,总结当前软岩大变形隧道中常用的支护模式,即强力支护、预应力支护和让压支护,并根据支护体系承载特性的不同,将上述3种支护模式划分为主动型支护和被动型支护2类。然后,基于不同支护强度下隧道开挖后围岩变形规律,探究被动支护模式的适用性,提出以挤压因子Nc为控制指标的被动与主动支护模式选用依据,即当挤压因子Nc≥0.2时,现行的强力支护模式能够对围岩进行有效支护,而Nc<0.2时,可根据现场围岩变形情况考虑采用主动支护模式;同时,基于锚固体系材料特性进一步分析主动支护适用性范围可知,当施加预应力不超过200kN时可采用预应力锚杆系统,超过200kN时则建议采用预应力锚索系统。接着,基于预应力锚索系统提出以索体延伸率εa为控制指标的主动与主动-让压支护模式选用依据,即索体工作状态延伸率εa不超过2.3%时可采用主动支护,超过2.3%时则建议采用具有更大变形能力的主动-让压支护模式。最后,依托木寨岭公路隧道典型大变形区段,基于上述支护模式的选用依据选取适宜的支护模式,并开展相应支护模式下的现场试验,试验结果一定程度上验证了选用依据的可行性。