岩溶地区公路隧道施工力学响应研究

岩溶地区公路隧道因受岩溶发育程度、岩溶位置等的影响,其施工力学响应与一般隧道存在较大区别。利用“公路隧道结构与围岩综合试验系统(CTSSSRH)”和有限元分析程序对岩溶地区公路隧道施工力学响应进行了一系列的大型相似模型试验和数值模拟研究,探讨了溶洞发育程度和位置对围岩施工力学响应的影响,总结了岩溶地区公路隧道围岩位移场、塑性区等的一些分布规律。

隧道侧岩溶分布对围岩稳定性影响的数值模拟研究

以朝东岩隧道为背景,运用二维弹塑性分析研究了隧道侧面45°和正侧面不同大小、不同距离的溶洞分布对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:隧道侧面溶洞随距离的增大,围岩稳定性增强,距离与隧道开挖引起的释放位移之间存在明显的相关关系,影响的分界线大约在溶洞尺寸的2～3倍;在拱顶附近的周边释放位移比底部的释放位移大。同时隧道侧面的溶洞容易引起隧道开挖过程中的偏压现象,隧道整体向溶洞一侧发生释放位移。

岩溶尺寸对隧道围岩稳定性影响的模型试验研究

利用公路隧道结构与围岩综合试验系统,对石灰岩地区大断面隧道开挖过程中,不同大小溶洞对隧道围岩稳定性的影响进行相似模型试验研究,并运用ANSYS软件进行了弹塑性有限元数值分析;三维动态施工过程模拟与试验结果均表明,溶洞对围岩的变形有较大影响,随着溶洞尺寸的增加,开挖前的围岩先期位移和开挖瞬间的释放位移均有较大幅度的增长,同时,溶洞区的开挖对无溶洞区的围岩变形有放大作用。

岩溶对公路隧道围岩稳定性的影响研究

针对我国公路隧道修建日益增多及岩溶分布广泛的现状 ,利用“公路隧道结构与围岩综合实验系统 (CTSSSRH)”和有限元分析程序对岩溶区公路隧道围岩稳定性进行了一系列的大型相似模型试验和数值模拟研究 ,探讨了溶洞大小对围岩稳定性的影响 。

隧道顶部溶洞影响围岩稳定性的模型试验研究

利用公路隧道结构与围岩综合实验系统 ,对石灰岩地区大断面隧道开挖过程中 ,隧道顶部不同距离上的溶洞对围岩稳定性的影响进行相似模型实验研究 ,实验结果表明 ,开挖引起的总释放位移随溶洞的距离呈现减函数变化 ;在有溶洞的断面开挖瞬间释放位移增量随溶洞离隧道的距离增大而减小 ;开挖后的流变位移也随溶洞的距离增大而减小。开挖瞬间的位移释放率随溶洞距离而呈现减小的趋势 ,约为 2 3%- 2 5 %。

隧道顶部岩溶对围岩稳定性影响的数值分析

以朝东岩隧道为背景,运用二维弹塑性分析研究了隧道顶部不同大小、不同距离的溶洞对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:隧道顶部溶洞随距离的增大及围岩稳定性增强,距离与隧道开挖引起的释放位移之间存在明显的相关关系,影响的分界线大约为溶洞直径的2～3倍;在拱顶附近的周边释放位移与溶洞的大小成反比,而在隧道侧壁及底部的释放位移与溶洞的尺寸成正比;并详细地分析了应力场及塑性区的变化规律。

多相土-石复合介质波动传播特性

运用宏观等效与微观分析相结合的手段从理论上研究土-石多相复合介质的波动传播特性。在宏观上将多相土-石复合介质等效为均匀各向同性的连续介质，然后利用微观理论模型中的Gassman方程、颗粒接触理论、等效流体模量等求得土-石复合介质的等效体积模量和等效剪切模量。将等效模量代入宏观等效模型便可得土-石多相复合介质的波速理论公式。该波速公式中反映出多相土-石复合介质的纵横波传播速度与介质的干密度、土石比、含水量、深度、石料粒径以及饱和度相关，通过理论计算获得其相互之间的关系曲线和拟合表达式。计算出的关系曲线显示，除粒径对波速几乎没有影响外，其他因素对波速影响明显。并具有较好的规律性。

朝东岩隧道爆破掘进中围岩振动测试与分析

通过对朝东岩公路隧道爆破掘进过程中围岩振动的测试和数据分析 ,结果表明在隧道爆破掘进过程中 ,采用分段控制爆破在围岩中产生振动效应并不随同时起爆的装药量成正比增长 ,振动最大的是掏槽爆破 .不同围岩类别的应力波衰减规律有明显的差异 ,且均可用萨道夫斯基经验公式较好地模拟 .同时在围岩内应力波的频率有明显的变化规律 .

隧道底部溶洞对围岩变形特性的影响分析

运用二维弹塑性分析研究了隧道底部不同大小、不同距离的溶洞分布对隧道围岩周边变形的影响.研究结果表明:隧道底部溶洞对隧道顶、底边界的竖向位移有明显的影响,而对其水平位移无影响;对隧道侧壁的围岩的沿水平和竖向变形均有明显的影响;对应力集中的影响主要表现在隧道侧墙墙脚.

朝东岩隧道施工中的岩溶处理

介绍了朝东岩隧道在施工中遇到的岩溶处理方法和手段。在施工过程中对有水岩溶和无水岩溶分别采用超前小导管和注浆处理技术进行了处治。处理结果表明 ,上述方法在大断面隧道岩溶处治中具有安全、可靠、经济等特点 。