摘要：以西藏多雄拉隧道作为研究对象,在隧道施工过程中构建微震监测系统,对TBM(Tunnel boring machine)掘进过程中微震信号的规律以及岩爆发生前微震信号的演化过程进行研究。结果表明:(1)微震事件总体上随着掘进进尺速率的增加而增加;(2)TBM开挖过程中围岩应力调整危险区域主要在掌子面前方1D和掌子面后方3D范围内,这与岩爆发生的区域一致;(3)矩震级大于零的微震事件可以作为岩爆预警的信号,同时注意强岩爆发生后次生灾害的防护;(4)能量指数的下降和累计视体积的上升可以作为岩爆发生前的预警信号。

摘要：秦岭深埋长距离引水隧洞极硬岩强度达到300 MPa以上,已成为制约隧洞掘进机(tunneling boring machine, TBM)高效施工的主要难题。针对秦岭引水隧洞极硬岩掘进施工问题,该文提出了基于TBM掘进隧洞的热能-机械耦合破岩方法,开展了有关微波、等离子体、火焰炬、水射流和钻孔劈裂的破岩试验以及数值计算和搭载设计,提出了5类辅助TBM破岩方法的适用性和搭载设计。研究结果表明:秦岭深埋引水隧洞岭南TBM掌子面岩体高含量石英吸收微波能力差、黑色极性矿物颗粒小,岩体微波劣化效应不显著,必须通过钻孔植入黑色极性矿物,增强岩体微波劣化效应;等离子体破岩方法采用超高电场密度能够产生显著的电力作用和热能破岩效果,可以将刀盘滚刀作为电极进行设计;火焰炬切割技术简单、易操作,但必须采取人工降温和热屏蔽措施;超高压水射流和钻孔超强劈裂破岩方法适用于掌子面岩体强度大于400 MPa, TBM掘进每日进尺小于1 m的工况。

摘要：随着地下工程向深部发展,岩爆预测变越得来越紧迫。机器学习的迅速发展使得越来越多的智能算法被用于预测岩爆。针对监督学习算法在岩爆预测中的缺陷,本文通过使用朴素随机过采样、特征权重分析、主成分分析、交叉验证和过拟合分析等方法,建立了基于极限树(ET)算法的模型。收集246个岩爆案例建立数据库,数据库分为训练集(70%)和测试集(30%),选取8个特征值作为输入参数。通过对比三种过采样处理方法,最终采用朴素随机过采样的方法处理数据集以便获得均衡的数据集,与不均衡的数据集相比准确度提高了12%。为解释ET模型,引入排列重要性算法分析了8个特征值的相对重要性。结果表明弹性能指数是最重要的因素。通过主成分分析对数据进行可视化分析,发现经过过采样处理后的轻微岩爆和中等岩爆数据变得相对离散。使用交叉验证的方法确定ET中的超参数,并对模型的泛化性进行评价,结果表明ET模型具有较好的泛化性。

摘要：对结构关键部位开展定期或连续应变监测,从而判断结构是否过载或损伤,是结构健康监测的主要方法之一。为突破结构传统应变监测方法布线量大、安装维护费用高、可靠性差等问题,近些年国内外学者提出RFID应变无线传感技术,实现无源、非接触式的无线应变测量。本文首先介绍了RFID技术基本原理,包括其主要硬件组成及负载调制数据无线传输方法。以此为基础,分别从三个方面:传感器设计思路、传感器工作频段以及有无芯片对RFID应变传感器研究进展进行系统总结,分析了各类RFID应变传感器关键设计思路、技术难点,阐述了各自优缺点及应用现状,讨论了未来RFID应变传感设计的研究方向。

摘要：为了研究低温条件下饱水粗粒砂岩的力学特性,以内蒙古自治区鄂尔多斯某冻结副立井为工程背景,以-500～-700 m基岩段粗粒砂岩为研究对象,进行常温(20℃)和不同低温(-10,-15,-20,-30℃)条件下饱水粗粒砂岩的单轴压缩试验,分别探讨低温对饱水粗粒砂岩单轴抗压强度、弹性模量和泊松比的影响以及低温饱水粗粒砂岩的破坏模式。结果表明:随着温度的不断降低,低温饱水粗粒砂岩的弹性模量和单轴抗压强度均不断增大,泊松比不断降低;低温饱水粗粒砂岩单轴压缩破坏形式主要有两种,即柱状劈裂破坏和单一斜截面剪切破坏附带劈裂裂隙。研究结果可为低温条件下岩石力学特性和煤矿冻结凿井施工设计提供参考依据。

摘要：为了提高水平岩层隧道光面爆破效果,减少隧道爆破开挖超欠挖量,提高施工速度和减少工程投资,以段家坪隧道为例,采用数值模拟和现场试验对聚能爆破在隧道开挖成型控制中的作用进行研究。数值模拟结果表明,聚能结构一侧上的围岩节点振动速度和单元应力均大于非聚能结构一侧。现场聚能爆破试验表明,周边眼聚能装药结构能够更好地控制水平砂泥岩地层隧道爆破成型,大部分超挖量控制在15 cm以内,最大超挖量减少了78.9%。

摘要：为了研究水平砂泥岩地层隧道爆破振动效应,以段家坪隧道为例,采用数值模拟,对拱顶、拱肩、拱腰和拱脚的振速和应力以及节理对应力波传播的影响规律进行分析,将数值模拟和现场爆破振动数据进行对比。结果表明:拱顶处的振速和应力最大;随着岩体中水平岩体层数的增加,K值减小,α值增大;水平层状岩体模型中,节理两侧的振速与应力衰减幅度较均质模型中大;由于实际隧道围岩并不是均质的,现场监测振速数据拟合出的振动波衰减指数α偏大。

摘要：为了改变某隧道平导爆破效果差、爆炸能量利用率低的现状,采用ANSYS/LS-DYNA模拟不同轴向不耦合装药结构形式对爆破效果的影响,优化装药结构,以期达到增强爆破效果,降低粉尘量和岩石大块率的目的。合理的选择数值模拟中的材料模型和算法,是高效模拟分析轴向不耦合装药结构爆破的关键,因此采用ALE算法对孔口空气填塞不耦合,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合,孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合,孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合,孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合和孔口炮泥填塞与中、上部水介质间隔不耦合的装药结构进行数值模拟,并以爆炸应力波云图和最大拉应力来评价炸药爆破效果。数值模拟结果表明:水介质可以降低炮孔壁附近岩石的压力。装药长度1.25m时,孔口炮泥填塞、上部空气间隔不耦合装药结构较孔口空气填塞不耦合装药结构,能提高爆炸能量的利用率;孔口水介质填塞、底部水介质间隔不耦合装药结构和孔口炮泥填塞、上部水介质间隔不耦合装药结构,爆炸能量利用率基本相同;孔口水介质填塞、中部水介质间隔不耦合装药结构的炸药爆炸能量利用率较其余5种装药结构都大,能提高爆炸应力波对岩石的作用,使得爆炸应力波更加均匀作用于岩体,降低大块率产生。此数值模拟结果可为现场爆破方案设计与实施提供依据。

摘要：监控量测是新奥法施工中重要的组成部分,是工程动态设计与施工的依据。以玉磨铁路新平隧道为例,系统性的阐述了监控量测点的布设原则、监控量测数据的采集方法、频率、数据处理方法。对拱顶下沉、上台阶收敛、中台阶收敛和下台阶收敛随着时间变化规律进行分析,总结了上台阶收敛随着时间变化呈现出“加速变形-过度变形-趋于稳定”的3阶段变化规律,采用一次负指数方程预测上台阶收敛变形,为类似工程提供一定参考。

摘要：为了研究水平砂泥岩地层隧道施工变形规律及预留变形量,以段家坪水平砂泥岩地层隧道为例,对拱顶沉降和净空收敛监控量测数据进行分析,采用数值模拟、监测数据分析和质量保证率等方法对水平砂泥岩地层隧道预留变形量进行研究。结果表明:水平砂泥岩地层隧道施工变形主要分为开始变形阶段、加速变形阶段、过渡变形阶段和稳定变形阶段4个阶段;水平砂泥岩地层隧道Ⅳ级围岩段预留变形量设置在50~60 mm为宜。