基于微台阶法对连拱隧道稳定性的研究

为研究软弱围岩基于微台阶法连拱隧道合理的掌子面纵向间距、仰拱一次开挖长度和开挖进尺施工参数,确保隧道安全和高效施工,以云南省元蔓高速公路风口山隧道为研究对象,从力学机理上分析了施工参数对隧道稳定的影响,采用数值模拟方法,分析纵向间距对中隔墙水平位移和开挖面叠加效应的影响、仰拱一次开挖长度对拱腰水平位移和中隔墙受力的影响、开挖进尺对围岩变形特征和掌子面剪应力的影响,对连拱隧道微台阶法进行最优化设计。结果表明,掌子面纵向间距2D、仰拱一次开挖长度4 m、开挖进尺2m为宜,可为类似连拱隧道的施工提供指导。     

基于正交试验、组合赋权-灰色关联度法研究隧道施工最优方案

为保证浅埋暗挖大断面隧道施工稳定性,提出正交试验、组合赋权-灰色关联度法研究隧道施工最优方案,确保隧道顺利竣工。依托北京地铁17号线天通苑站出入段线大断面浅埋暗挖渐变隧道工程,首先根据影响隧道施工稳定性的因素,构建L16（5×4）正交表进行正交试验,建立三维模型,然后采用组合赋权-灰色关联度法对试验数据进行处理,关联度越高说明隧道稳定性越好,通过各水平平均关联度选择最优方案,将最优方案运用于天通苑站浅埋暗挖隧道。研究结果表明:最优方案的各项数据均比原始方案小,而且施工现场地面未出现明显裂缝,隧道稳定性较好,说明组合赋权-灰色关联度法在实际工程中有较高的实用性,对于类似复杂隧道工程也有借鉴意义。     

爆破荷载作用下隧道中隔岩稳定性研究

为研究爆破动力荷载作用下隧道中隔岩稳定性评价标准,以福州地铁2号线为工程背景,结合强度折减动力分析法和数值模拟,同时考虑中隔岩塑性区贯通、位移超过规范值、计算不收敛3种判据,综合对隧道中隔岩进行动力安全系数分析,研究隧道不同净距、不同开挖进尺后行洞隧道爆破开挖对隧道整体安全系数的影响。研究结果表明:中隔岩塑性区贯通时特征点位移和规范中位移限值较为接近,可共同作为评价中隔岩稳定性的最终评价标准;隧道净距越大、进尺越小,隧道整体安全系数越高;对围岩质量较差且净距小于1.6 m的双线隧道进行爆破开挖时,建议将爆破进尺控制在2 m以内。研究结果可为类似工程提供理论参考依据。     

不同施工顺序对陡坡偏压小净距隧道围岩稳定性的影响研究

为了研究陡坡偏压条件下不同施工顺序对小净距隧道围岩稳定性的影响,结合工 程实例,考虑“先浅后深”与“先深后浅”两种施工顺序,通过有限元软件ABAQUS建立 三维弹塑性分析模型进行了施工全过程数值模拟,重点分析了不同施工顺序对地表边坡 、拱圈特征点围岩以及中夹岩柱的影响,并计算了不同施工顺序下的隧道开挖安全系数 。结果表明:先施工深埋侧隧道会加剧围岩整体偏压效应,并会对中夹岩柱处围岩产生 往返的扰动,不利于围岩稳定性的控制,且先开挖浅埋侧隧道的安全性高于先开挖深埋 侧隧道。     

基于模糊物元模型的节理岩体隧道安全施工方案优化

以大沙湾隧道为背景,为合理选择出节理岩体隧道安全施工方案,从安全、时间和经济三方面综合分析,运用数值模拟分别对双侧壁导坑法、交叉中隔壁法、三台阶七步开挖法进行研究。分析得到隧道围岩位移和应力变化情况,并以3种施工方案下的拱顶下沉、最大主应力、最小主应力、隧道施工成本、施工复杂程度为指标,构建施工方案优选的模糊物元模型,通过计算得出3种施工方案的关联度分别为0.778 9,0.802 1,0.869 0,并按最大关联度原则确定出最优方案为三台阶七步开挖法,与现场所用方法一致。结果表明,在隧道对施工方案优化时考虑隧道施工成本和隧道施工复杂程度是合理的,采用模糊物元模型进行分析是可行的。     

基于结构方程模型-模糊认知图的矿山法地铁隧道施工安全风险分析

为了对矿山法地铁隧道施工全过程的安全风险进行动态演化分析，构建了矿山法地铁隧道施工安全风险评价指标体系，在结构方程模型建模与分析的基础上引入模糊认知图方法。首先，以扎根理论为指标筛选框架，识别出矿山法地铁隧道施工安全风险。然后，通过结构方程模型分析矿山法地铁隧道施工全过程的安全风险因素的因果关系及其路径系数。最后，通过模糊认知图进行动态预测与诊断推理。以武汉市某矿山法地铁隧道工程为例进行实证分析，综合风险预测分析与推理诊断两方面进行了评价。结果表明：矿山法地铁隧道施工过程各阶段的风险从大到小依次为隧道开挖、超前支护、结构防水、辅助措施、初期支护和二次衬砌，施工过程中应重点关注隧道超挖、欠挖，开挖循环进尺、步序确定不合理，隧道开挖方法选择不合理等关键风险，研究结果与武汉市某矿山法地铁隧道工程基本相符，验证了该模型的有效性。     

软弱围岩大断面隧道掌子面锚杆加固参数研究

软弱围岩隧道的开挖施工容易造成开挖面失稳坍塌以及拱顶沉降过大等事故,须对围岩和掌子面进行加固,以保证施工安全。以宁波象山县野猪山隧道为工程背景,以新意法为理论基础,采用玻璃纤维锚杆加固隧道掌子面,通过数值分析研究了掌子面锚杆布置密度、加固长度、搭接长度等加固参数,得出掌子面玻璃纤维锚杆加固长度应大于隧道开挖直径,可提高掌子面的稳定性;对掌子面挤出变形控制较为严格的情况下,可以对全断面布置锚杆进行加固。     

基于熵权物元可拓理论的隧道塌方风险评估

为了准确评价隧道塌方风险等级,降低隧道施工过程中塌方事故的风险,基于熵权物元可拓理论建立了隧道塌方风险分级的评估模型。在统计及综合分析隧道塌方影响因素的基础上,选取围岩级别、跨度、偏压角度、埋深、地下水影响、断层破碎带、施工管理与技术水平7个主要因素作为隧道塌方等级评价指标。借鉴可拓学原理,将熵权法引入可拓学理论中,建立了熵权物元可拓评估模型,对隧道塌方风险进行评估。在熵权物元可拓评估模型中,对定性的指标进行量化,并对各指标进行归一化处理,构建隧道塌方等级评估的经典域、节域和待评物元;为客观、合理地确定指标权重,提出用熵权法计算指标权重;对隧道塌方风险进行关联函数值和关联度分析,确定隧道塌方风险等级及其变量特征值。在工程应用中,对某隧道1#横洞的数据进行统计分析,通过构建的熵权物元可拓评估模型得到某隧道1#横洞的待评物元,从而应用熵权物元可拓理论对某隧道1#横洞进行隧道塌方风险评估,评估结果与实际开挖中毛开挖面围岩不稳定、且时有掉块现象发生的情况一致。研究表明,将熵权物元可拓理论应用于山岭隧道塌方风险评估是可行的,应用该模型得到的隧道塌方等级与实际开挖情况相吻合,很好地预测了隧道施工的安全状态。     

基于环形开挖留核心土法的公路隧道围岩应力分析

分析环形开挖留核心土法的公路隧道拱顶、拱肩、拱腰、拱墙、拱脚应力变化规律,并研究公路隧道最佳开挖间距和注浆圈厚度。本文基于隧道工程理论,结合富水区阿嘎下隧道特点,利用有限元软件MIDAS GTS NX,建立与富水区阿嘎下隧道尺寸一致的数值模型,研究不同开挖间距、不同注浆圈厚度条件下,阿嘎下隧道围岩应力的分布规律。研究结果表明:拱墙处围岩应力最大,选取3~4 d(d为隧道净宽)开挖间距和0.3 d厚度的注浆圈时,对隧道围岩稳定性的影响较小。     

基于博弈-可拓理论的隧道围岩稳定性评价

针对隧道围岩稳定性评价的模糊性和主观影响问题，建立基于博弈-可拓理论的隧道围岩稳定性评价模型。该模型采用岩石单轴抗压强度、岩体质量指标、完整性系数、体积节理数、声波纵波波速值、地下水渗水量作为隧道围岩稳定性评价指标，运用关联函数法、熵权法和改进层次分析法单独计算各个指标的权系数，利用博弈论组合赋权确定所得3个权系数的最优组合权系数，以此计算出待评隧道围岩关于各稳定性等级的加权关联度，根据计算结果判定待评隧道围岩稳定性等级。实例计算表明:运用博弈-可拓理论评价隧道围岩稳定性等级，综合了主客观因素，使评价结果更为合理可靠，为隧道风险控制与安全管理提供了新的依据。     

基于模糊物元的岩溶隧道开挖稳定性评价

为准确评价岩溶隧道开挖稳定性,提出一种基于模糊物元的评价方法。首先,分析岩溶隧道开挖稳定性影响因素;然后,建立岩溶隧道开挖稳定性评价指标体系,其中评价指标权重采用层次分析法(AHP)和熵值法综合确定;最后,采用模糊物元的评价方法评价某轨道交通隧道开挖稳定性。结果表明:采用模糊物元对岩溶隧道开挖稳定性的评价结果与实际工程情况相符;该评价方法综合考虑影响开挖稳定性的各因素,并简化评价过程,使评价结果更合理。     

大跨径公路交叉隧道施工安全性研究

为研究大跨径近接隧道交叉段施工安全性,基于围岩评级系统和地质探测方法,确定围岩力学参数,将量化指标参数转化为Hoek-Brown强度参数。采用FLAC3D软件计算下行隧道不同开挖方式对上行隧道的影响,并监测下行隧道围岩及上行隧道路面的变形特性。研究表明:采用围岩评级系统和地质预报相结合的方法获得的围岩地质参数,计算结果与现场实测结果吻合;通过对上行隧道公路路面沉降和下行隧道拱顶下沉、围岩压力的监测可知,采用7步开挖方法能够保证交叉隧道围岩的稳定性,监测数据均未超过支护结构的极限承载范围。     

某公路隧道围岩稳定性及支护方式分析

跟踪某隧道施工,进行地质素描和节理统计,通过赤平投影分析节理发育分布规律,建立岩体结构模型;根据隧道围岩结构模型,运用离散元分析方法计算围岩稳定性,并结合现场塌方分析围岩破坏模式。通过离散元分析及时支护和无支护情况下围岩稳定性,探讨钢格栅锚杆组合进行初次支护的力学机理;根据现场钢格栅承受压力和隧道收敛监测,分析某隧道施工中围岩和支护体系的稳定性,总结出隧道施工中安全事故的主要原因,并给出合理的支护建议。     

油气田瓦斯隧道开挖掌子面围岩安全厚度研究

为降低油气田区隧道施工风险，以龙泉山隧道为依托，采用数值模拟方法对隧道开挖掌子面前方围岩安全厚度进行分析，并结合现场监测数据对所得结论进行验证。研究结果表明:隧道施工使隧址区围岩应力重分布，且应力变化与围岩距掌子面距离L有关，当L≤0.75D（D为隧道净高）时，围岩处于应力释放区；当0.75D相似文献   

不同围岩和埋深条件下高地温隧道围岩稳定性影响研究*

为了研究围岩等级及埋深对高地温隧道围岩稳定性的影响,以红河州建（个）元高速公路尼格隧道为工程背景,采用现场测试、正交试验及数值模拟相结合的方法,探讨围岩等级、埋深及温度对隧道围岩稳定的敏感性。研究结果表明:隧道拱顶沉降量随围岩等级及埋深的升高而增加,而隧道拱顶沉降量随围岩温度的增加呈先减小后增加的趋势,影响隧道拱顶沉降因素主次顺序为围岩等级、埋深及温度。将数值模拟与现场监测结果对比分析,验证数值模拟的可靠性及准确性。研究结果可为类似高地温隧道设计和施工提供参考。     

软弱围岩隧道洞口浅埋段变形特征及控制措施研究*

为解决洞口浅埋段软弱围岩隧道大变形控制难、施工风险高的问题。依托在建隧道工程,对洞口浅埋段初支变形及破坏特征进行分析,提出适合该隧道的变形控制措施。结果表明:洞口浅埋段围岩松散破碎受开挖扰动和地表水影响显著,隧道破坏形式多样,围岩纵向变形不规律,随埋深增大,局部渗水严重段存在拱腰挤出现象;开挖初期围岩变形速率高,最高达到86.8 mm/d,累计变形量大,其中上、中台阶围岩变形量占比为80%~90%,变形主要分为“加速增长—缓慢增长—再次增长—趋于稳定”4个变化阶段,再增长阶段持续时间较短,约6~10 d。根据围岩预留变形量建立各施工阶段的变形控制基准及超限应对处置措施,并提出工法优化,通过数值模拟验证该优化工法有利于支护结构及时封闭,可控制前期围岩变形,保证施工安全和进度。     

大型地下厂房洞室群施工开挖顺序及围岩稳定分析

选择合理的施工开挖顺序,不但可以缩短大型地下洞室群的施工工期,而且有利于提高洞室围岩的稳定性和减少支护成本。通过弹塑性损伤有限元法和平面地质力学模型试验相结合的方法,分别对3个不同开挖方案进行了地下厂房围岩稳定性对比分析。研究结果表明,数值计算和模型试验的位移、应力及塑性区分布符合地下洞室群的一般规律,且两者的分布规律一致。不同施工开挖顺序方案洞室的围岩稳定性不同,应选择合理的施工开挖顺序方案,以利于地下厂房洞室群的围岩稳定。3个方案相比较而言,方案二开挖完成后,洞周位移、围岩应力和破坏区范围以及应力集中程度均较小,且具有一定的超载安全储备,能够满足地下厂房洞室群围岩整体稳定要求。     

隧道先后行洞开挖步距间隔的施工影响分析

针对分离式隧道的先后行洞在不同的步距间隔情况下开挖对隧道围岩稳定性的影响进行研究。运用有限元软件ABAQUS，并且选用D-P屈服准则对分离式隧道左右洞开挖的过程进行数值模拟，结合实际工程分析隧道开挖过程中的围岩应力分布、塑性区域和位移变化。研究结果表明，先行洞在开挖步距小的情况下会对后行洞产生较大的竖向应力，开挖前拱顶处产生3.01 MPa，开挖后拱顶处产生1.55 MPa，出现塑性区域范围较大，塑性应变值为0.24 mm，隧道位移变化量同样大于开挖步距大的情况。由研究结果得出，分离式隧道在开挖过程中应避免在先行洞开挖步距小的情况下对后行洞进行开挖，施工现场应根据实际工程围岩情况合理调整两洞之间的开挖步距。     

层次可拓法在层状围岩隧道风险评估中的应用

运用层次分析法和可拓学理论对层状围岩隧道洞口段进行安全评价。提出浅水平层状围岩地质条件下隧道洞口段施工风险评估的指标体系;分析影响浅水平层状岩体稳定性、隧道洞口段施工坍塌的不利因素,并对此进行风险层次分级。结合实例进行评价与分析,经计算安全等级判定为严重,计算结果与现场情况一致,改变施工方法后,隧道安全进洞。     

应用BP神经网络进行隧道围岩快速分级

在隧道施工过程中,为准确、及时地进行围岩快速分级,引入BP神经网络方法,通过制定快速分级参数标准,对已经开挖的隧道工作面按照隧道围岩分级规范进行分级,并测量其快速分级参数,将围岩分级的结果与其对应的快速分级参数建立BP神经网络的训练集合,从而得到围岩分级模型。最后测量正在开挖隧道工作面的快速分级参数,并提供给模型进行判别,从而达到快速、精确分级目的。通过某隧道围岩样品实例验证,该模型判断结果与实际施工情况吻合,可用于指导施工阶段的隧道围岩快速分级。