水下盾构隧道建造与运维技术研究现状与展望

随着我国水下隧道建造技术的迅速发展,越来越多的长距离、大直径、高水压、复杂地质的水下盾构隧道将被修建,在建设过程中将面临更加复杂的地质条件和更为严格的技术标准。为保证水下盾构隧道的全寿命周期安全,文章阐述了水下盾构隧道的发展现状和所面临的挑战,并从水下隧道建造和运维两个角度对现有技术进行总结。建造方面分别从盾构机械优化和掘进参数控制技术、水下盾构隧道防水技术、水下盾构隧道的抗震设计3个角度进行了总结与展望:介绍了盾构掘进控制的发展现状,分析了盾构隧道修建引起渗水的原因以及现有防水技术,阐述了现阶段盾构隧道的抗震设计方法;运维方面分别从水下盾构隧道的耐久性长期监测技术、水下盾构隧道结构无损检测技术、水下盾构隧道智能运维系统3个角度进行了总结与展望:采用耐久性传感器的优化设计实现了对结构耐久性的长期监测;介绍了隧道结构的检测技术,包括衬砌表观质量检测技术和结构隐蔽病害检测技术,以及基于建设的智能运维系统如何实现对隧道的安全管理和运营高效监测。通过全面梳理水下盾构隧道建造和运维关键技术,以期为水下盾构隧道全寿命周期安全提供更加可靠和高效的解决方案。

高地应力硬质砂岩断裂特征及岩爆孕育过程研究

为研究高地应力下硬质砂岩隧道岩爆破坏特性,真实模拟高地应力深部岩体的损伤破坏特性,建立基于PPR势能函数的Ⅰ/Ⅱ混合型黏聚力模型。通过紧凑拉伸试验和贯穿剪切试验,对硬质砂岩Ⅰ和Ⅱ型断裂特性进行研究,获得模型参数,然后建立高地应力下硬质砂岩隧道岩爆数值分析模型,对岩爆过程中的应力、能量进行追踪,分析硬质砂岩隧道岩爆孕育过程及破坏特性。研究结果表明:(1)硬质砂岩剪切强度和Ⅱ型断裂能均随围压的增大而增大,当围压超过30 MPa时,硬岩砂质Ⅱ型断裂性能趋于稳定。(2)当竖向应力远大于水平应力时,硬质砂岩隧道主要以层状剥落或楔形爆裂形式发生张裂–倾倒式的岩爆;反之,主要发生以岩体内部贯通性剪切破坏为特征的剪切–爆裂式岩爆;当水平应力与竖向应力均较大时,岩体卸荷破坏形式多表现出张剪性复合型破坏特征,主要发生张裂–剥落式岩爆。