摘要：研究目的:重载铁路隧道隧底结构较普通铁路受到更大的动力作用,列车动载-地下水耦合作用下隧底软弱围岩将发生劣化,甚至形成脱空,引发基地下沉、翻浆冒泥等一系列隧底病害.本文采用CFD-DEM耦合分析方法研究列车动载-地下水耦合作用下重载铁路隧道隧底软弱砂性土围岩劣化及脱空规律,为重载铁路隧道设计、施工及病害治理提供参考.研究结论:(1)列车动载-地下水耦合作用下隧底附近围岩细颗粒向两侧迁移流失,仰拱-围岩接触面形成局部脱空;(2)列车动载-地下水耦合作用下仰拱-围岩接触压力逐渐减小,隧底结构受力劣化,轨线位置最为明显;(3)列车轴重和行驶速度的增加将加速隧底围岩脱空及劣化的发展;(4)本研究成果可用于优化重载铁路隧道隧底结构设计,减少隧底病害,提高隧道的耐久性.

摘要：为探明列车激振荷载-地下水耦合作用下隧底围岩强度参数劣化特征及列车荷载、地下水压力、围岩级别对围岩颗粒流失影响规律,采用PFC数值模拟方法分析不同影响因素对围岩颗粒流失量的影响规律,给出颗粒流失率计算公式;探明不同颗粒流失率条件下围岩弹性模量、峰值强度劣化特征,得到劣化后强度参数计算公式。研究结果表明:1)围岩自身完整程度、列车轴重、地下水压力三者均与围岩颗粒流失量呈正相关关系,且三者对颗粒流失影响程度依次降低;2)颗粒流失率与列车轴重、地下水压力三者之间呈二次曲面关系,给出围岩颗粒流失率计算公式;3)随颗粒流失率增加,围岩应力应变全曲线中弹性变形阶段逐渐减小,塑性变形阶段逐渐扩大,全曲线特征由弹塑性逐渐向塑性转变;4)围岩弹性模量、峰值强度均随颗粒流失率增加呈指数衰减,得到劣化强度参数计算公式。

摘要：近距离煤层开采时,先开采的煤层必然会造成顶底板覆岩结构的变化以及采动应力的重新分布,对后续开采的煤层造成的影响有待进一步深入研究。为提高煤炭资源采出率,对乌兰木伦煤矿近距离煤层22号煤层淋水巷道进行底板破坏深度及围岩劣化特征分析,设计了顶板淋水巷道支护方式,采用高强度锚网索联合支护,并进行现场矿压观测分析。研究结果表明:在淋水巷道顶煤内,不同角度裂隙贯穿煤层,主要由于顶煤在支撑力的作用下发生破碎,而淋水的存在又软化顶煤,加剧了煤层内的裂隙发育贯通;掘进过程中塑性区变化比较稳定,说明采场支承压力向煤体深部传递的过程中没有突变性。巷道顶板整体下沉量不大,巷道的支护强度能够很好地适应采场矿山压力显现。

摘要：由于施工扰动会导致洞室群的围岩劣化,对洞室群失稳产生诱导效应。为模拟洞室拉破坏和剪破坏两种典型的破坏特征,分别设计了水平和对角倾斜间隔三圆孔平板水泥砂浆模型,分别为洞室间隔矩形空孔、石蜡填充空孔和石膏填充空孔,模拟围岩由强到弱损伤的诱导效应,并定义其劣化指标。利用数字散斑系统MatchID-2D研究单轴逐级加卸载循环下无填充、石蜡填充和石膏填充空孔条件下的变形破坏特征,发现诱导程度越强,模型破坏荷载越小;同样,诱导条件下对角倾斜间隔三圆孔较平孔的破坏荷载小,平孔模型以拉破坏为主,斜孔模型以剪破坏为主。利用FLAC3D数值模拟软件进行加卸载试验,对洞室周围进行变形监测与MatchID-2D的引伸计功能进行对比,分析诱导对通过平孔模型的圆孔中心和诱导平孔中部竖直方向收敛的影响规律,发现平孔诱导空孔填充材料能明显降低中间圆孔和诱导平孔收敛,斜孔模型中间圆孔收敛呈类似特征。

摘要：选取引水隧洞与断层和不整合带相交的最危险断面,建立FLAC3D模型,考虑施工过程对围岩的劣化作用,研究了隧洞分步开挖和支护的各个施工过程中,围岩的变形及稳定性。研究表明,隧洞开挖过程中考虑围岩的劣化时,出现了明显的松动圈,说明围岩劣化对隧洞稳定性有很大影响。采取支护措施后,围岩的变形和应力均有较大改善,但仍存在局部块体的稳定问题,断层位置易产生变形和应力集中,应该引起足够的重视。