摘要：由于采空区地层的非连续特征,下穿隧道衬砌往往处在偏心受压的不利状态,后期运营病害相对严重。为了查清不同采空区条件下的衬砌结构受力特性,采用室内物理模型试验和基于连续非连续耦合数值模拟相结合的方法,开展了相关研究。结果表明:(1)采空区的存在会使二衬结构受到偏压荷载,远离采空区侧总体受力大于近侧,且倾角越大偏压越严重;(2)采煤层厚度、冒落带与初支距离的增大会引起围岩压力的降低,二衬内力减小,安全性提升,当采煤层厚度大于1.8 m时或冒落带与初支间距大于0.8倍隧道洞跨后,采空区对二衬安全性的影响很小;(3)喷层厚度的增加阻碍了围岩变形,引起围岩压力增加,不利于二衬受力和安全性。研究结论对于完善采空区隧道围岩压力计算理论和支护结构设计方法具有理论指导意义。

摘要：断层破碎带是隧道施工中常见的不良地质体之一,容易导致隧道围岩失稳甚至塌方等问题。为了分析其对隧道围岩稳定性的影响规律,依托港珠澳大桥连接线南湾隧道,利用离散元软件PFC2D建立二维分析模型。结果表明:断层破碎带作用下隧道围岩应力呈非对称性,当断层位于受拉一侧时,断层对隧道水平位移的影响更为明显;当断层穿越隧道轮廓面时,断层对隧道围岩竖直方向位移的影响比水平方向位移更加显著;对比断层比邻与穿越隧道两种情况,断层与隧道相交时的最大潜在松动破坏区是未相交时的2倍以上;现场监测结果表明,当断层与隧道边墙位置相交时,该断面的位移最大且相比其他断面位移值明显增大,约为其他断面相同位置位移的2.5倍,这与数值计算中断层破碎带对潜在松动破坏区的影响规律类似。

摘要：隧道施工爆破荷载会对地表边坡产生较大的动力扰动,加上堆积层边坡自身稳定性较差,极易形成堆积层滑坡、隧道塌方等工程事故。以渝湘高速樵坪山隧道工程为背景,结合CT扫描技术和PFC中clump命令,建立土石混合体颗粒流堆积层边坡数值模型并开展动三轴试验对堆积体模型的力学参数进行标定,运用FLAC^(3D)-PFC^(3D)耦合分析方法研究隧道开挖爆破作用下不同堆积层厚度边坡的稳定性。结果表明,在爆炸应力波的作用下,随着堆积层厚度从0.25倍隧道跨径增加至1.0倍时,堆积层颗粒速度减少4倍左右且颗粒松动范围几乎消失,颗粒沉降量从2 cm缓慢降至1 cm后保持稳定,颗粒间粘结与张拉力链比值从2.2迅速增加至4.5,此后颗粒间的张拉破坏作用较小,颗粒间不易发生滑移,堆积层稳定性较好;在超过1.0倍隧道跨径后,爆破产生的塑性区面积基本呈对称分布,且接近于隧道横断面面积,塑性区位于基岩范围内且集中在拱顶和拱底附近;总体上,当堆积层厚度超过1.0倍隧道跨径后,可显著降低隧道开挖爆破对边坡的动力扰动影响,研究结果可为隧道洞口段的设计与施工提供理论依据。