摘要：TBM(全断面隧道掘进机)工法在深长隧洞/道开挖过程中,具有施工速度快、效率高,对周边环境影响小且安全环保等优点,但受复杂地质条件制约,隧洞在掘进过程中可能发生围岩挤压大变形灾害,隧洞断面尺寸变小进而引起TBM掘进卡机和后续钢拱架等支护措施不能及时安装的问题,使TBM施工安全风险和隧道建设成本大大增加。针对深部围岩挤压大变形和TBM卡机问题,传统研究方法大多侧重于岩体本构关系和岩体-支档结构相互作用,常因简化现场复杂地质条件使得分析结果与实际偏差较大。本研究借助于机器学习方法挖掘复杂非线性关系的强大能力,同时考虑TBM掘进特征,开展了TBM掘进过程围岩大变形预测和卡机灾害监测预警方面的研究,主要研究成果如下。

摘要：挤压性围岩是指高地应力下的软弱围岩,发生挤压变形需要具备高地应力和围岩软弱2个必要条件。挤压大变形问题一直以来都是山岭隧道工程建设中的一大技术难题。雁门关隧道穿越恒山山脉,连接大同市和原平市,隧道长14.1 km,单洞双线。洞身段主要为太古宙斜长片麻岩和花岗片麻岩,最大埋深820 m。以DK121＋203-DK121＋175段为例,该段隧道在施工过程中遇到了严重的挤压变形问题。通过工程地质条件调查,围岩稳定性和变形监测结果分析表明：（1）DK121＋203-DK121＋175段位于古老变质岩破碎带;（2）岩体质量和地应力条件是控制围岩稳定性的关键因素;（3）中导、下导和仰拱开挖是导致围岩变形急剧增大的主要诱发事件;（4）加强初期支护和进行壁后径向注浆加固围岩2类措施,对控制围岩挤压变形效果明显。

摘要：近年来,穿越高地应力区且工程地质环境恶劣的软弱围岩长大隧道工程不断涌现,其不同程度围岩"大变形"问题给施工设计造成了很大困难。从研究软弱围岩隧道"大变形"分类、挤压变形分级出发,利用现场试验对隧道岩体强度进行估算,并采用Hoek方法对挤压变形进行判定及量值估算,其研究成果应用于正在修建的兰渝线木寨岭隧道斜井工程中加以验正,结果与现场实测数据规律基本一致。

摘要：研究目的:围岩挤压变形预测是高地应力地区软弱围岩隧道勘察和设计阶段的一项重要工作。目前常用的临界埋深法和临界应力比值法均有局限性,迫切需要提出更加符合实际的隧道围岩挤压变形预测方法。研究结论:围岩挤压变形预测可采用强度应力比进行,建议采用Hoek-Brown经验强度公式和GSI法对岩体强度进行估算,F中地应力应取垂直于隧道走向的最大地应力。挤压变形破坏大都发生在F≤1的情况下,而剧烈挤压变形一般发生在F≤0.5时,可将0.5和1分别作为不同级别挤压变形的临界预测值。实践表明,采用F值法对围岩挤压变形进行预测是可靠的。

摘要：为解决隧道围岩挤压变形预测中数据不平衡的问题,首先在经典Boosting框架的基础上引入了权值采样,通过采样函数调整损失函数,强调正样本分类损失,提高整体识别率;然后利用已收集的不平衡案例数据对算法进行验证,明确输入参数并在预处理后利用改进框架进行分类;最后分析了不同采样函数对算法分类性能的影响,并将改进框架与其他分类器进行了对比。研究结果表明:权值采样改进的Boosting框架实现简单,不对原始数据进行删改,不需要重新设计代价敏感函数,稳定可靠;3种采样函数下改进框架的分类预测结果的各项评价指标排序为S 3>S 1>S 2;与其他分类器相比,采用改进的Boosting框架计算更为便捷,分类准确率高达93.45%,具有较强的分类精度,可为隧道围岩挤压变形预测提供参考。

摘要：为了研究高地应力软岩巷道挤压变形及其控制对策,根据实测地应力值和围岩力学参数,分别从基于Hoek-Brown准则的解析计算和有限元数值计算进行了围岩稳定性分析,计算结果显示巷道变形失稳严重,拱顶位移和底臌量大,与现场情况吻合;此外,根据Hoek挤压变形等级曲线判定该巷道围岩变形为非常严重的挤压变形。基于深部巷道围岩稳定性控制理论和"分步联合支护"理论制定了控制围岩挤压变形的支护方案,通过有限元数值软件计算和现场监测验证了该支护方案的效果,结果表明所提出的支护方案能够有效的控制围岩挤压变形。

摘要：隧洞建设在穿越软岩时产生的挤压变形问题是施工难点,给水利隧洞工程的建设施工安全和进度带来很大威胁。根据滇中引水工程海东隧洞2#支洞主洞软岩挤压变形段地质情况和地表踏勘的分析,采取三台阶开挖方法、预固结灌浆、初期支护等措施效果良好:(1)根据渗水量及围岩稳定性情况对部分洞段采取全断面超前固结灌浆,通过大管棚的棚架作用将水泥浆强制注入至拱部岩石裂隙内,浆液和破碎的岩石胶结形成一个整体性较好的拱状壳胶结体,能防止坍塌,提高了围岩稳定性和开挖作业的安全性;(2)处理方案施工完成后,围岩沉降量、收敛值、沉降速率、收敛速率明显减小,因此处理方案是可行的;(3)处理方案施工完成后到二衬砌还有一段时间,因此开挖预留变形量30 cm是合理的。

摘要：软岩挤压变形是深埋或高应力隧洞工程建设过程中的一大难题。由于不同类型的软岩特性千差万别,隧洞在不同条件下开挖后所表现出的挤压变形程度各异。根据滇中红层软岩的流变特性及现有软岩挤压变形程度分级方法,提出了滇中红层软岩挤压变形程度分级标准。根据滇中引水工程一隧洞区地应力测试统计结果,确定了隧洞区的最大水平主应力侧压系数及最大水平主应力方向。在此基础上,计算出引水隧洞中滇中红层软岩洞段各地层各挤压变形程度的界限深度,并对引水隧洞的挤压变形程度进行预测。对引水隧洞的最大埋深洞段在不加支护工况下的挤压变形进行了数值模拟,数值模拟结果与基于强度应力比的软岩挤压变形预测结果基本吻合,验证了基于强度应力比的滇中红层软岩挤压变形预测的有效性。

摘要：面板坝因为其良好的适应性、经济性和安全性在国内外水电水利工程建设中被广泛使用,但部分已建高混凝土面板坝也出现了混凝土面板严重挤压破坏的事例,导致大坝渗漏,威胁工程安全运行,说明既往研究对混凝土面板变形特性的认识尚不充分。本文通过对多座面板堆石坝混凝土面板挤压破坏特征与压性缝结构分析,提出混凝土面板承受沿坝轴线方向挤压变形的“能力”不足是造成面板挤压破坏的根本原因,通过设置压性缝宽度适应沿坝轴线向的纵向变形是预防混凝土面板挤压破坏的重要途径。基于高面板堆石坝混凝土面板压性缝适应挤压变形原理,提出了防挤压破坏的设计方法,建立了压性缝宽度设计的数学表达式。并依托贵州洪家渡、贵州董箐和老挝Nam Khan2等面板坝工程的设计和运行,验证了压性缝设计方法的合理性和可靠性,为建设200m级和300m级的高面板堆石坝提供重要参考。

摘要：软岩隧道的挤压变形是深部高地应力区岩石地下工程中的主要地质灾害之一,对其发生的可能性及其分级的预测是工程建设中必须解决的重大问题。基于概率分析理论,通过研究挤压性围岩大变形破坏机理,建立了软岩隧道挤压变形发生的概率及挤压程度分级模型。影响挤压变形的两个主要因素是岩体单轴抗压强度σcm和初始垂直地应力p0,将强度应力比σcm/p0作为判别因子建立挤压变形概率模型。利用该模型对国内乌鞘岭隧道工程挤压变形情况进行分析,结果与实际情况符合较好,说明该模型在研究隧道挤压变形发生的可能性及挤压程度分级中具有良好的实用性和有效性。