摘要：依托某国家重点铁路工程隧道穿越高地应力TBM施工段,通过精细化三维数值模拟与回归正交试验相结合,运用多元线性回归方法对试验结果进行研究,分析不同支护因素的敏感性并判明其对控制围岩变形起到的利弊作用,同时得到该试验的一次回归方程,为结构优化提供快速计算公式,以此来调整参数,优化支护结构。一次回归正交试验选取短锚杆长度、长锚杆长度、钢拱架间距、锚杆环向和纵向间距、喷射混凝土等级与地应力水平作为研究影响因素,采用L8(27)正交表,不考虑交互作用进行回归正交试验,计算常数项与各偏回归项系数,建立回归方程,对试验结果进行方差分析与失拟性检验。检验结果表明:因素地应力水平F值大于F0.001,地应力水平对围岩变形起到决定性影响,短锚杆长度、钢拱架间距与锚杆纵向间距的F值均大于F0.025,其均对控制围岩变形有显著影响;所建立的回归方程显著,失拟性检验不显著,回归方程具有较好的拟合程度。在设计施工时首先应考虑采取措施释放地应力,其次在选取支护参数时应将短锚杆长度、钢拱架间距与锚杆纵向间距纳入重点考虑内容。

摘要：为解决郑州地铁4号线盾构区间隧道近距离下穿既有交通工程顶管群隧道变形控制问题,采用数值分析和现场监测的手段,揭示了地铁盾构隧道下穿施工对既有顶管群隧道结构变形的影响规律,建立以数值模拟为基础、以隧道管节接缝允许张开量和结构线形允许最小附加曲率半径为控制目标的既有顶管隧道沉降控制标准,并通过现场监测印证了数值计算结果的正确性和沉降控制标准制定方法的可行性。研究表明:(1)盾构以37°交角斜穿施工时,上部顶管隧道纵向沉降曲线呈现非对称特征,且施工过程中结构沉降曲线出现了一定的平移和偏转现象;(2)相对于接缝张开量控制标准,基于顶管隧道允许附加曲率的沉降控制要求相对更为严格,建议下穿施工扰动下顶管隧道最大允许沉降值取27 mm。

摘要：对于围岩中存在管道型溶腔的岩溶隧道而言,受地表强降雨及地下水的影响,管道型溶腔内极易积聚高水压力,进而引发衬砌开裂、渗漏水及涌水病害。为了探明管道型溶腔中高水压力对衬砌结构的影响,开展了富水管道型岩溶隧道衬砌结构力学响应模型试验,对不同溶腔位置及不同水头高度影响下的衬砌结构内力特征进行了研究。基于此,建立扩展工况的数值计算模型,进一步探究了不同溶腔直径、溶腔位置及溶腔水头高度对衬砌结构内力的影响。结果表明:当隧道周围存在管道型溶腔时,与溶腔接触位置的衬砌内侧承受较大的正弯矩,为衬砌结构的最不利受力位置;随着溶腔直径和溶腔内水头高度的增加,衬砌内力显著增大;溶腔所在位置影响着衬砌内力的分布,当溶腔位于隧道拱顶时,衬砌结构的抗水压能力最小。研究结果可为管道型岩溶隧道的结构设计及安全施工提供借鉴。

摘要：海底隧道衬砌结构在承担地层荷载的同时还要承担一定的水压力,而适当的排水有助于发挥注浆圈的加固作用,实现衬砌背后水压力有效折减和变形控制,因此“堵水限排”已成为海底隧道防排水设计普遍遵循的设计理念。依托青岛胶州第二海底隧道穿越F2断裂带工程背景,采用FLAC 3D流固耦合方法,对堵水限排条件下围岩渗流场、洞周稳定性和衬砌水压力分布规律开展研究。结果表明,注浆圈可以有效减小开挖对渗流场的影响,随着注浆参数的增强,开挖对孔隙水压力的影响集中于注浆区域且趋于平缓;注浆厚度为5 m,n=0.02时,堵水效果较好且较为经济;排水率增大可以有效降低衬砌水压力,水压力最大值出现在拱脚,在拱脚设置排水孔更利于衬砌结构安全。

摘要：为提高泡沫混凝土的强度,制备三因素四水平正交配合比的钢纤维泡沫混凝土试块;通过孔隙率测定试验和单轴抗压试验,分析并推导分别考虑试块材料的原生孔隙率和泡沫孔隙率对其相对抗压强度影响的关系式;通过劈裂抗拉试验,分析并归纳试块材料的抗压强度和钢纤维体积率对试块材料抗拉强度影响的关系式;通过扫描电镜试验,发现试块材料的原生孔隙与泡沫孔隙的形态差异;通过三维复合式衬砌隧道模型在典型地震波荷载作用下的最大主应力模拟分析,对钢纤维泡沫混凝土初期支护的减震性能进行测试。结果表明:当总孔隙率一定时,相对抗压强度随泡沫孔隙率增大而减小,但随原生孔隙率的增大而增大;钢纤维泡沫混凝土的抗拉强度与其抗压强度和钢纤维体积率呈正比例线性关系;原生孔隙和泡沫孔隙对抗压强度的影响程度不同,须分类考虑二者对抗压强度的影响;水胶比为0.35、密度为1550 kg·m^(-3)、纤维体积率在0.9%~1%之间、水泥硅灰质量比为6∶4~9∶1之间的混合料可满足初期支护强度要求;钢纤维泡沫混凝土初期支护相比普通初期支护,减震率在26.1%~42.8%之间。

摘要：研究目的:深埋隧道施工中会遇到各种地质灾害,其中在高地应力软弱围岩条件下出现挤压性大变形破坏,已成为亟待解决的问题之一。为探究深埋隧道挤压性大变形分级标准并提出相应控制措施,以中兰客专尖山隧道为背景,通过数值模拟对深埋挤压大变形隧道受力和变形规律进行分析,并据此提出大变形分级标准评价体系,采用层次分析法和模糊综合评价法建立分级标准,以期为深埋隧道工程的安全施工提供科学指导。研究结论:(1)初期支护结构受力以压应力为主,左侧拱腰部位的压应力较大,拉应力分布在拱底与拱脚部位;(2)洞周沉降和隆起最大部位是在拱顶和拱底处,水平收敛较大的部位在上台阶,掌子面初始阶段的变形速度比较大;(3)将大变形等级分为严重大变形、中等大变形、轻微大变形、无大变形,并按深埋隧道挤压性大变形分级标准评价体系对尖山隧道进行风险评估;(4)现场监测结果表明,小导管超前注浆、优化锚杆长度和角度、打设锁脚锚杆、多层支护的控制技术措施对于变形控制起到良好的效果;(5)本研究成果可为相关深埋隧道工程的设计与施工提供参考和借鉴。

摘要：顶进法施工中,顶进力的计算尤为重要。对于进洞施工埋深随顶进距离变化(洞口有一定坡度)的情况,尚未有相关理论公式,推导了洞口带有坡度情况下的顶进力理论计算公式,并与模拟结果进行对比,结果表明推导的顶进力理论计算公式较为准确,反映了洞口坡度对顶进力的影响。对3种不同的后背结构型式受力变形特征进行了模拟计算,结果显示连续墙+钢筋混凝土墙效果最好,连续墙+钢架次之,摩擦桩+钢架最差,采用连续墙+钢架后背结构时需着重注意钢架与连续墙的连接型式。

摘要：采用CO_(2)相变爆破代替传统炸药爆破作为输入能量,对低渗砂岩铀矿层进行“爆破增渗”物理改造,对于提高我国天然铀产量具有十分重要的意义。目前工业化生产的CO_(2)致裂器主要针对煤岩开采等领域设计,在爆破增渗工况中适应性不佳。为此,对传统致裂器泄能头进行多孔设计、平衡各泄气孔压力,为设计出针对爆破增渗领域的“各气孔压力大且均匀”的致裂器提供理论参考。以RNG k-ε湍流模型为理论基础,基于计算流体动力学(CFD)对致裂器泄能头部分进行了数值仿真试验,分析了泄能头内的气体流动规律及压力分布特征,探讨了位置关系和孔径特征两个因素对泄气孔压力变化的影响规律。结果表明:为保持气孔压力的稳定输出,对称式分布的泄气孔优于交错式分布的泄气孔布置;同时,泄气孔直径设置为由首部至端部递增的非均匀式,可有效降低各气孔之间的压差。上述分析进一步表明:非均匀对称式的泄能头类型更符合爆破增渗的需求。

摘要：在金属矿开采中,膏体充填体的强度是反映充填体稳定性的重要参数。因此,有必要研究膏体充填体的强度演化规律。以某铜矿膏体充填体为研究对象,开展充填体的室内养护试验,研究砂灰比和养护时间对膏体充填体强度的影响规律,并建立考虑砂灰比和养护时间的膏体充填体强度预测模型。研究结果表明,膏体充填体的强度随砂灰比的增大而逐渐减小,而随着养护时间的增加呈现逐渐增加的趋势。该研究可为矿山进行膏体充填体的配合比设计提供理论基础,对加快我国绿色矿山建设,保证充填体的稳定性具有重要的指导意义。

摘要：为了对延崇高速路堑风吹雪雪害问题进行防治,首先采用CFD数值模拟方法研究了挡雪墙防护措施下路堑积雪分布规律,其次基于正交试验方法建立了路堑挡雪墙防雪效果预测模型,最后优化了金家庄螺旋隧道口路堑挡雪墙设置方案。研究结果表明,路堑边坡比对挡雪墙防雪效果的影响程度最大,其次是挡雪墙高度、路堑深度、风速、风速-挡雪墙高度组合、挡雪墙布置距离和挡雪墙高度-挡雪墙布置距离组合,而风速-挡雪墙布置距离组合的影响程度最小。金家庄螺旋隧道口路堑风吹雪挡雪墙最优高度为6 m、挡雪墙和路堑之间最优距离为90 m。设置挡雪墙时路堑路段积雪体积分数减少了12.36%,证明了优化挡雪墙的布置可起到较好的防雪效果。因此,研究结果可为风吹雪挡雪墙的设置提供一种便捷快速的方法和科学依据,为路堑风吹雪灾害防治提供理论参考。