基于离散-连续耦合的岩溶隧道防突岩体安全厚度预测

为有效预防岩溶隧道施工中的突涌水灾害,首先,调研近年来国内岩溶隧道突涌水典型案例,总结隧道突涌水形成机理及其影响因素;其次,建立离散-连续耦合模型并采用多元回归理论的方法,明确防突岩体破坏的判定准则,划分岩溶隧道防突岩体破坏模式并提出裂缝发育规律;然后,基于对防突岩体最小安全厚度造成影响的各因素,针对溶洞位于隧道上方、下方及侧方3种情况分别建立防突岩体最小安全厚度预测计算式;最后,依托德庆隧道工程进行验证。结果表明:防突岩体破坏模式主要有弯折破坏、整体剪切破坏和复合破坏3种,可基于裂隙发展速度将其破坏过程分为初始阶段、快速发育阶段、平缓发育阶段3个阶段;各因素按影响显著程度由大到小依次为溶腔内水压、围岩黏结参数、溶腔跨度、溶腔高跨比和隧道埋深;计算得到德庆隧道3处施工段的防突岩体最小安全厚度分别为2.964,5.263和0.961 m,突涌水评估结果准确。防突岩体最小安全厚度预测计算式可用于预测并评估岩溶隧道突涌水风险。

基于三维离散-连续耦合的岩溶隧道突水破坏模式研究

岩溶隧道在修建的过程中难以避免接近溶腔甚至高承压水溶腔,而突水破坏极易引发安全事故甚至对隧道产生不可逆的影响,因此对岩溶隧道突水破坏模式的研究有利于解决相关安全问题,并对选线安全具有一定参照意义。通过三维离散-连续耦合数值技术,对微观离散颗粒物理、力学参数进行标定并验证,模拟水压作用下下伏溶腔与隧道仰拱之间的防突岩体垮塌过程。根据试验结果将防突岩体的破坏模式分为3类:剪切破坏模式、弯折破坏模式和复合破坏模式。弯折破坏模式表现为防突岩体中部和两端拉伸裂缝呈贯通状;剪切破坏模式表现为防突岩体两端裂缝呈剪切态;复合破坏模式则同时具有二者的共同特性。3种破坏模式所引起的裂缝发育规律相似,均可分为初始发育、快速发育和平缓发育3个阶段。初始发育阶段时防突岩体所存在的裂缝数量较少;维持水压力防突岩体的裂缝数量突增并进入快速发育阶段;而后防突岩体中的裂缝产生贯通效果进入平缓发育阶段,最终防突岩体整体垮塌。由此得出结论:突水破坏在岩溶隧道中是一个渐变的过程,但对岩溶隧道总体安全性有不可逆的影响。

有限导洞空间内地铁车站围护桩施工技术

北京地铁十号线工体北路站采用洞桩法施工车站围护结构,将明挖基坑变为盖挖,有效的解决了施工场地狭窄,地面交通疏解问题,此技术可供类似工程施工借鉴和参考。

浅埋大跨度隧道预应力锚杆锚固参数及支护设计研究

为明确浅埋大跨度隧道预应力锚杆的锚固参数及支护方案,为主动支护设计提供依据,以青岛地铁6号线华山一路站为例,采用理论分析、数值模拟、现场试验的研究手段,探究不同支护参数下的隧道施工力学特征。研究结果表明:(1)主动支护通过补偿径向应力σ3,降低切向应力σ1,改善了围岩的应力状态,锚杆与围岩形成共同承载体,提高了围岩的弹性模量、黏聚力、内摩擦角等力学性能;(2)锚固段长度越大,剪应力的分布范围呈增大趋势,随着张拉载荷的增加,剪应力峰值由锚固段端部逐渐向尾部转移,锚固长度为锚杆长度的40%~50%时锚固体的安全储备高;(3)锚杆的预应力在0~120 k N增加过程中,围岩的变形量与变形范围呈下降的趋势,拱部塑性区逐渐消失,拱脚与边墙的塑性区分布范围不断降低;随着锚杆的支护密度的提升,围岩的变形与应力均得到了一定程度的控制,但提升效果不显著;(4)从现场监测结果来看,主动支护结构稳定且安全储备高,其中围岩变形量在5.7 mm以内,格栅钢筋应力最高值为48.2 MPa,锚杆轴力由张拉至隧道开挖完成变化率仅为3.5%。

切割斜坡断层的几何形态对斜坡地震响应影响研究

与一般重力环境的滑坡相比,地震诱发滑坡在形成机理、运动特征等方面差异显著。天然和降雨条件下,断层破碎带作为边坡的不连续结构面,往往对斜坡的稳定性产生不利影响。而在地震作用下,边坡内部的断层破碎带存在一定的滤波作用,有可能减弱边坡的地震动响应。为了探究逆断层几何形态对边坡地震动响应的影响,以汶川地震中牛眠沟滑坡、窝前滑坡、谢家店子滑坡及东河口滑坡为研究对象,概化出断层切割型斜坡的地质模型,利用3DEC离散元软件对不同断层破碎带宽度、倾角、位置情况下的斜坡地震动响应进行模拟。模拟结果表明:(1)随着断层倾角增大,斜坡总位移峰值和坡面加速度峰值表现出增大的趋势,斜坡更易失稳;(2)坡顶监测点的峰值加速度一般大于坡底与坡腰的值,随着断层破碎带宽度增大,对斜坡地震动响应的直接影响愈加明显;(3)断层的存在会增加斜坡失稳的可能性,断层位于坡顶时斜坡地震动响应随断层倾角和破碎带宽度变化的规律性更明显。本研究可为深入揭示地震作用下断层破碎带对斜坡稳定性的影响提供理论依据。本研究可为深入揭示地震作用下断层破碎带对斜坡稳定性的影响提供理论依据。

市政桥梁下穿既有铁路运营线桩基施工技术

桥梁工程常采用桩基础结构,用于承受桥梁荷载作用。工程对桩基础的质量提出较高的要求,论文以市政桥梁下穿铁路工程为例,介绍了该项目下穿铁路桩基的施工要点,重点分析了桩基施工过程中钻孔灌注桩的具体施工工艺及水下混凝土灌注技术在本项目的应用,保证了下穿铁路桩基的施工质量。

铁路隧道Ⅵ级围岩砂化断层带地表注浆技术

通过对Ⅵ级围岩砂化断层带段采用刚性袖阀管地表深孔注浆固结地层技术的试验研究,结果表明:周边注浆孔采用水泥-水玻璃双液浆形成止水帷幕、中间孔采用普通水泥单液浆对隧道穿越富水砂化断层带段隧底以上隧道开挖面及开挖轮廓线外5 m地层进行地层加固,止水、加固效果明显,达到了地表注浆加固地层的目的,确保了施工安全和工期目标的实现。

辉绿岩侵入花岗岩地层条件下大跨度地铁车站暗挖施工方法比选

目的:青岛地铁6号线华山一路站处于辉绿岩侵入花岗岩地层而形成的复杂异质地层中,不同施工方法下车站开挖力学响应、围岩变形与地面沉降差异较大,需要从中优选出最优的施工方法。方法:依托青岛地铁6号线华山一路站(该站为辉绿岩侵入花岗岩地层复杂异质地层)工程,对CD(中隔壁)法、CRD(交叉中隔壁)法、双侧壁导坑法和初支拱盖法4种施工方法进行了三维数值模拟分析,对比了各施工方法下地面沉降、隧道洞周围岩变形和车站塑性区的分布规律,进而优选出合理的施工方法。结果及结论:车站开挖后围岩产生非对称变形,辉绿岩一侧的地面沉降及围岩变形均大于花岗岩一侧,辉绿岩一侧的塑性区也大于花岗岩一侧;双侧壁导坑法和初支拱盖法在地面沉降及围岩变形上的控制效果较好;在变形程度和破坏区域发展方面,双侧壁导坑法和初支拱盖法优于CRD法,CRD法优于CD法,所以双侧壁导坑法和初支拱盖法控制变形的效果较好,数值分析后认为这2种施工方法均可行。初支拱盖法是最优施工方法。监测结果表明,初支拱盖法在控制围岩变形和地面沉降上效果良好。

西南某隧道桩筏基础洞内旋挖钻进成孔技术运用

西南某隧道是西南地区高速铁路控制性工程,岩溶强烈发育,洞身多处穿越土层,为控制基底不均匀沉降,设计采用桩筏基础加固,桩筏基础整体性好、承载力高、调节不均匀沉降能力较强[1],且可以将桩支承于基岩,稳定性好。综合考虑工期、施工安全及对隧道初期支护等因素的影响,桩筏基础桩基施工优先选用了旋挖钻干钻成孔。总结了西南某隧道桩筏基础桩基旋挖钻干钻施工情况,对该技术运用进行了分析,旨在为隧道内桩基成孔施工提供一种新的思路。

浅埋隧道深厚溶余土加固处理施工技术

依托贵南高铁德庆隧道工程,通过对德庆隧道深厚溶余土层的不良地质条件和施工特点进行分析,研究隧道施工过程中面临的挑战,提出相应的施工方案和措施。研究结果表明:在德庆隧道深厚溶余土层施工中,采用三台阶加临时仰拱法开挖、浅埋段地表注浆和深厚溶余土层隧底加固等技术措施,能够有效提高隧道施工的质量和安全。

高速铁路CPⅢ高程测量连接杆移动方法探析

CPⅢ控制网高程测量一般采用矩形法水准测量。为研究高速铁路高程测量连接杆的移动方法对高程测量精度的影响,选择两种经常采用的移动方式(两对连接杆同时向前移动和前一对连接杆保持不动,后一对连接杆向前移动)作为研究对象。在多个高速铁路工程的CPⅢ高程测量中,用两种移动方法分别进行测量,根据实测数据计算,对结果进行分析,提出了一种高程连接杆精度更高的移动方式。研究成果对同类在建的高速铁路CPⅢ高程测量时连接杆的移动方法具有一定的参考价值。

德胜隧道软岩严重大变形施工控制技术

德胜隧道位于区域大断裂带内,处于极高地应力环境,在千枚岩地段施工中发生了严重的软岩大变形。文中针对大变形发生特征开展原因分析,采用圆形结构断面、增加预留变形量、长短锚杆结合、双层型钢拱架、长锁脚锚管、径向注浆等组合措施,并提出二次支护、长锚杆、二次衬砌合理施作时机,有效控制了软岩大变形。

盐岩隧道注浆加固设计及施工技术

中老铁路友谊隧道穿越极高盐岩地层,盐岩具有易溶解、强腐蚀、蠕变等特性,地质条件特殊,重点对友谊隧道在该地层中洞周及初支背后注浆设计和施工技术进行研究,通过注浆加固隔断地下水入侵,抑制地下水纵向流动,改善岩盐溶解、结晶的环境条件,降低溶蚀风险,保证友谊隧道施工和运营安全的需要。

盐岩隧道微台阶微创爆破设计及施工技术

地处中老边境的友谊隧道穿越盐岩地层约1.7 km,掌子面岩盐量最高达80%以上,隧底盐层深度超百米。本文重点对友谊隧道在该地层中微台阶爆破设计和施工技术进行研究,为类似地下工程提供可参考和借鉴的工程范例。

聚羧酸减水剂复配技术及工程应用

聚羧酸减水剂为第三代混凝土减水剂,在混凝土配制中加入一定量聚羧酸减水剂,有利于改善混凝土结构和易性,确保混凝土凝结性、保坍性符合施工要求。对此,本文首先对聚羧酸减水剂应用中的常见问题进行介绍,然后对聚羧酸减水剂复配技术进行分析,并结合实例,对聚羧酸减水剂复配工艺在自密实清水混凝土中的应用方式以及效果进行详细探究。

基于分数阶微积分的非线性黏弹塑性蠕变模型

根据Riemann-Liouville分数阶微积分理论,借鉴经典元件组合的建模思路,提出了统一采用基于分数阶微积分形式表达的四元件非线性黏弹塑性流变模型,给出了该模型的本构方程及蠕变方程,其中可分别通过调整分数阶次β1和β2来有效控制蠕变第Ⅰ、Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段的蠕变变形速率。比较了该模型对于已有数据的预测能力,结果表明该模型与已有的理论模型具有相同的预测精度,能有效反映岩石3个阶段的蠕变特性,当应力较低时反映出瞬变蠕变和稳定蠕变,应力超过岩石长期强度时反映出加速蠕变。同时,该模型中软体元件的运用起到了减少元件个数及参数的效果。

中国城市地铁建设的现状和发展战略

中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展。通过对中国主要城市地铁发展现状的分析总结,从城市地铁发展的角度出发,分析了地铁经济的形成和发展,预示了中国城市地铁时代的到来。地铁产业作为中国的朝阳产业,是中国城市基础交通设施中最有前景、最有市场的产业。同时提出了我国城市地铁交通可持续发展战略。

一种基于Ⅱ型全过程曲线的岩爆倾向性指标

从Ⅱ型全过程曲线所揭示的岩体破坏过程中能量的储存和释放特征出发,并借鉴已有几个岩爆倾向性指标的合理之处,提出一种新的基于Ⅱ型曲线的岩爆倾向性指标。新指标充分借鉴Wet指标反映岩体的弹性与塑性倾向的能力,反映岩爆岩体破坏后区的能量转化特征,同时避免R指标采用硬岩的I型全过程曲线作为计算依据的不合理之处。通过对锦屏Ⅱ级电站辅助洞的岩石进行试验,表明新指标确实能够较好地反映岩体的岩爆倾向。

非煤系构造连通型瓦斯隧道超前地质预报技术

穿越非煤系地层的隧道中的瓦斯的不可预见性很大,非煤系构造连通型瓦斯隧道是穿越非煤系地层的典型代表,现阶段对这类隧道还没有系统的超前地质预报技术,给施工安全造成了很大的威胁。为了准确预报非煤系构造连通型瓦斯隧道中的瓦斯运移途径,避免安全事故的发生,通过对现有超前地质预报技术包括地质法和物探法在非煤系构造连通型瓦斯隧道中适用性的分析,构建非煤系构造连通型瓦斯隧道的综合超前地质预报体系,并通过在肖家梁铁路隧道施工中成功应用,说明提出的超前地质预报技术是可行的。

无露头特长隧洞群无轨运输施工通风技术研究

基于锦屏II级水电站＂大断面、长洞室、内燃作业、无轨运输、污染量大＂等工程特点,针对该特长隧洞施工期通风难度大的问题,将运营通风射流技术引入施工通风中,通过理论研究结合现场通风测试,探讨了射流通风的需风量、风机台数计算公式及相关参数的取值原则。结果表明,能构成进出风通道的任何洞室群均可实施巷道式射流通风,其通风设备配置近似按通风阻力与射流升压计算。当实现通风距离5 730m（计入轴流距离）时,现场布置射流风机共43台,理论计算射流风机共41台,计算射流风机数量与现场布置十分接近,并且实际施工空气质量满足规范和人员健康的要求,主洞内平均风速大于0.2 m/s,施工支洞及排水洞内平均风速2~4 m/s。开挖爆破后5min内掌子面50m范围内即清晰可见,出碴时引水洞内能见度大于150m。