软弱围岩隧道开挖应力扰动特征试验及数值模拟

文章结合武宁—吉安高速公路隧道工程,以Ⅳ级围岩为对象,采取模型试验和数值模拟相结合的方法,分别对拱顶上方有、无断层两种情况下隧道开挖引起的围岩塌方破坏的渐进性过程以及岩体内部的应力演化规律开展研究,从而为隧道塌方事故的预防和支护结构设计提供借鉴和参考。研究结果表明:(1)隧道开挖后,拱腰以下岩体往往因应力集中程度较高而率先剪切破坏;(2)当有断层存在时,隧道开挖使得断层下盘岩体处于悬挑状态而容易出现拉剪破坏;(3)隧道开挖主要对自两侧拱脚向上与水平面成45°+φ/2范围内的岩体有影响,而塌落破坏的岩体只占此影响区域的一小部分;(4)断层的存在使得拱顶上方岩体径向压力在隧道开挖后更易于出现降低,且应力降低范围相对无断层时的要大;(5)当无断层存在时,拱顶上方岩体切向应力集中是伴随着岩体的开裂和塌落而逐步由隧道周边向外侧发展的,而当有断层存在时,拱顶上方切向应力集中则出现在距拱顶更远的位置。

超大断面隧道软弱围岩卸荷渐进破坏特性研究

以深圳市东部过境高速公路连接线工程为背景,针对谷对岭"Y"形喇叭口大断面分岔隧道,通过室内地质力学模型试验和数值模拟等手段,对大断面隧道围岩的渐进性破坏过程、岩体内部变形和应力变化规律进行了研究。研究结果表明:软弱隧道围岩的破坏是始自拱腰以下的岩体,而后自拱腰向上继续扩展成拱,为此必须要对拱腰以下岩体施作锁脚锚杆,从而制止岩体的初始剪切破坏;当采取左右导洞分块开挖时,后开挖导洞会引起既有洞室围岩的破坏,因此需要对导洞之间的隔墙进行加固;拱顶上方0.95B(B为隧道跨度)范围内的岩体变形受到隧洞开挖影响,但最终塌落成拱的高度为0.55B;隧道开挖后,拱顶上方岩体应力升高区主要集中在0.4B^0.95B的范围内。

浅埋偏压隧道进洞施工力学特性研究

隧道进口段围岩常常具有浅埋、偏压、风化严重等特点,若施工处理不当,极易造成洞口边、仰坡滑动和洞内塌方等事故,从而影响隧道正常施工和人员安全。结合具体工程,对浅埋偏压隧道进洞施工开展了三维数值模拟,并结合监测数据分析了施工对围岩和支护结构力学特性的影响,主要结论如下:围岩变形具有非对称性,浅埋侧围岩变形量要小于深埋侧;随着隧道的逐步开挖,隧道深埋侧拱脚和浅埋侧拱肩处围岩易于发生剪切破坏,而且围岩的塑性区也主要位于这两个区域,并逐渐向拱顶上方贯通;初期支护结构的受力状态受偏压地形影响显著呈非对称性,而超前支护受偏压影响较小;现场实测围岩变形与计算结果较为吻合,且变形在22天后达到稳定状态。

沥青混合料毛体积密度测定方法研究

沥青混合料毛体积实测密度是沥青路面中至关重要的一个指标,其测定方法一直在道路工作者中存在争议。剖析了表干法和钻件蜡封法的试验方法及原理,之后针对骨架密实型沥青混合料SAC矿料级配进行了大量试验。试验结果表明,钻件蜡封法比表干法更准确。对于骨架密实型沥青混合料,钻件蜡封法的测试结果比表干法的大,且随着沥青混合料最大公称粒径的增加,两种结果的差异性就越大。对于最大公称粒径<25mm的骨架密实型沥青混合料用表干法测定试件毛体积密度已能满足精度要求;对于最大公称粒径≥25mm的骨架密实型沥青混合料,表干法毛体积密度测试结果应采用修正公式进行修正。