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隧道围岩-衬砌接触面剪切特性模拟研究
1
作者 赵旭 宗淼 +4 位作者 黄景琦 杜修力 赵密 崔臻 张茂础 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第10期135-142,共8页
探究隧道围岩-衬砌接触面在不同法向应力及不同粗糙度条件下的剪切特性规律,对进一步研究隧道围岩与衬砌间的相互作用及岩体稳定性具有重要的理论和工程意义。为考虑粗糙度条件,利用分形理论,通过改变分形公式中的分形维数D及分形粗糙度... 探究隧道围岩-衬砌接触面在不同法向应力及不同粗糙度条件下的剪切特性规律,对进一步研究隧道围岩与衬砌间的相互作用及岩体稳定性具有重要的理论和工程意义。为考虑粗糙度条件,利用分形理论,通过改变分形公式中的分形维数D及分形粗糙度G生成5种不同接触面,基于二维颗粒流程序(PFC^(2D)),建立接触面数值剪切模型,尺寸为150 mm×150 mm。开展同一接触面在不同法向应力下,数值模拟剪切试验及不同接触面在同一法向应力下的数值模拟试验;将数值剪切试验与室内剪切试验获得的剪切应力-剪切位移曲线进行对比,验证数值剪切模拟的可靠性。研究结果表明:(1)数值模型剪切破坏产生的裂隙主要集中于中间接触面处,破坏后的应力主要集中于接触面粗糙度最大处,破坏裂纹可分为剪切裂纹和张拉裂纹,其中张拉裂纹占主要优势;(2)剪切应力-剪切位移过程曲线存在爬坡、啃断、滑移三大阶段,具有明显的峰值强度和残余强度,法向位移随着剪切位移的增加而增大,产生剪胀效应;(3)随着法向应力增加,剪切和张拉裂纹数量增加,破坏现象越明显,峰值强度和残余强度增大,剪胀效应减小;(4)随着粗糙起伏度增大,即分形维数D的增大或者分形粗糙度G的减小,破坏裂纹数量增加,其中张拉裂纹增加较明显,峰值强度和残余强度增大,剪胀效应增大。 展开更多
关键词 隧道围岩 衬砌 接触面 剪切特性 颗粒流程序 数值模拟
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深埋三连拱隧道围岩压力计算方法
2
作者 侯艳娟 张顶立 +2 位作者 李然 陈旭 齐伟伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3213-3226,共14页
基于普氏压力拱理论和过程载荷设计方法,考虑连拱隧道组合成拱作用,以及施工工序和中隔墙支撑作用,量化相邻简化导洞间的施工扰动,提出深埋三连拱隧道不同施工断面及工序下的载荷分布模型,进而改进了深埋三连拱隧道围岩压力的计算方法,... 基于普氏压力拱理论和过程载荷设计方法,考虑连拱隧道组合成拱作用,以及施工工序和中隔墙支撑作用,量化相邻简化导洞间的施工扰动,提出深埋三连拱隧道不同施工断面及工序下的载荷分布模型,进而改进了深埋三连拱隧道围岩压力的计算方法,结合八达岭长城站三连拱隧道工程,将理论结果与实测数据对比,验证计算方法的合理性.最后系统分析施工工序、中隔墙宽度和开挖跨度等因素对围岩压力的影响规律.结果表明:深埋三连拱隧道相互间的施工扰动影响无法忽视,次行洞、后行洞的开挖都会扩大先行洞上方松散破碎围岩区域,造成较为明显的偏压现象;当中隔墙岩体抗压强度较小时,增加中隔墙宽度难以改善围岩压力分布状态,当中隔墙岩体抗压强度较大时,增大宽度能够显著减小围岩压力;围岩条件越差,三连拱隧道各洞室所受围岩压力越大,同时偏压现象也更加明显.文章基于普氏压力拱理论和过程载荷设计方法所得出的计算方法,增加考虑了连拱隧道相邻洞室间的施工影响,揭示了三连拱隧道的偏压效应,填补了有关三连拱隧道围岩压力计算方法的研究空缺,为相关工程设计提供了重要参考. 展开更多
关键词 三连拱隧道 围岩压力 过程载荷 普氏理论 八达岭长城站
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天山深埋隧道复杂地质条件影响下地应力分布数值模拟分析对比
3
作者 池建军 滕杰 +3 位作者 尚彦军 邵鹏 吴彤 闫晓石 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第25期10936-10945,共10页
埋深、岩性和地质构造影响地应力空间分布特征。在复杂地质条件下,地应力并不总是随深度呈线性增加而表现出受构造影响的复杂变化。以最大埋深达2268 m的天山隧道为例,在现场调查和实测数据分析基础上,对隧道工程及两侧约460 km^(2)广... 埋深、岩性和地质构造影响地应力空间分布特征。在复杂地质条件下,地应力并不总是随深度呈线性增加而表现出受构造影响的复杂变化。以最大埋深达2268 m的天山隧道为例,在现场调查和实测数据分析基础上,对隧道工程及两侧约460 km^(2)广大范围采用有限差分软件FLAC 3D开展三维数值模拟,对地质构造影响下地应力变化有较清楚显示。断层两侧地应力突变和褶皱影响地应力起伏变化有5~10 MPa差异,尤其是临近断层上盘地应力会有局部集中现象,如硬岩区段施工中发生了中等以上岩爆。与邻近位置的实测地应力结果相比发现,数值计算结果偏大20~30 MPa,较好地量化了地质构造发育部位对地应力数值异常变化的较大影响,而这些部位正是现场地应力实测点都极力避开的位置。这说明数值模拟结果可弥补实际测点数量的有限性,进一步同实测结果结合对比可填补大量无实测数据的空白区。研究结果可为本区类似工程提供参考。 展开更多
关键词 天山 隧道 地质构造 数值模拟
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基于炮孔钻进参数的隧道掌子面围岩三维精细化分级方法
4
作者 王明年 赵思光 +3 位作者 童建军 夏覃永 易文豪 李泽星 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期163-173,共11页
长进尺、大断面开挖条件下,隧道开挖掌子面-未支护段围岩三维稳定性具有更大挑战,围岩三维精细化分级是解决该问题的关键。基于现场收集的大量钻进参数样本,运用极端随机树算法,建立围岩智能分级机器学习模型;在此基础上,利用凿岩台车... 长进尺、大断面开挖条件下,隧道开挖掌子面-未支护段围岩三维稳定性具有更大挑战,围岩三维精细化分级是解决该问题的关键。基于现场收集的大量钻进参数样本,运用极端随机树算法,建立围岩智能分级机器学习模型;在此基础上,利用凿岩台车扫描定位系统及坐标系转换关系确定各炮孔钻进参数对应的三维坐标,并利用克里金空间插值技术构建开挖循环范围内钻进参数三维数据空间;结合隧道工程实际,进一步将钻进参数三维数据空间纵向分段、横向分块(分层、分区),利用围岩智能分级模型实现各尺度三维精细化分级,为制定、调整施工方案提供建议。研究有助于促进基于钻进参数的围岩智能分级的应用,提升施工阶段的围岩分级水平,为精细化设计奠定基础。 展开更多
关键词 隧道 钻进参数 围岩分级 三维空间插值 精细化设计
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穿越活动断裂带深埋隧道围岩地震响应分析
5
作者 孙红林 肖遥 +3 位作者 刘府生 申玉生 张翔玮 邓棣文 《结构工程师》 2024年第5期66-78,共13页
西南艰险山区道路和铁路隧道工程占比大,存在着埋深大、地质条件复杂、地震活动频发的特点,还存在隧道工程与活动断裂小角度穿越的工程问题,且近场地震对不同埋深的围岩影响不同,因而活动断裂近场地震对隧道工程顺利施工和安全运营存在... 西南艰险山区道路和铁路隧道工程占比大,存在着埋深大、地质条件复杂、地震活动频发的特点,还存在隧道工程与活动断裂小角度穿越的工程问题,且近场地震对不同埋深的围岩影响不同,因而活动断裂近场地震对隧道工程顺利施工和安全运营存在显著不利影响。基于此,本文首先基于国内外发生的多次灾难性地震对隧道工程的影响,分析归纳了历史地震震级对穿越发震断裂隧道围岩(围岩埋深、岩性和级别)破坏的影响规律。其次,结合活动断层等特性,获取了能够反映区域断层特征和脉冲特性的地震动记录。最后,采用有限差分软件FLAC3D研究了活动断裂近场地震对深埋隧道工程围岩的影响规律。研究结果表明:隧道埋深的增加使得隧道围岩更加稳定,对于隧道围岩的塑性变形有抑制作用。不同地震动作用下的最大剪应力和最大主应力走势基本相同,断层段隧道围岩应力均大于普通围岩段。IV级及以下围岩在200 m埋深、PGA在0.3g以上时发生了较大的位移和应力响应。响应水平随着PGA的增大而增加,PGA从0.2g到0.39g的过程中有一个较大的增加,增幅接近50%,此过程是隧道产生塑性变形的主要过程,塑性区面积也随着PGA的增大而逐渐增大,因而在穿越活动断裂深埋隧道需认真考虑其近场地震的影响。研究成果可为隧道抗震优化设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 活动断裂带 近场地震 隧道围岩 动力响应 数值模拟
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考虑松动圈影响的公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法
6
作者 任兆丹 冀成 +3 位作者 史育峰 邱军领 邹祯祥 赖金星 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第15期6448-6458,共11页
为研究公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法,基于极限平衡法推导,并与官田竖井实测数据进行了对比验证,最后分析了竖井直径、侧压力系数、围岩等级对竖井围岩压力的影响规律。结果表明:①与实测数据对比结果显示,本文公式的平均误差度在... 为研究公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法,基于极限平衡法推导,并与官田竖井实测数据进行了对比验证,最后分析了竖井直径、侧压力系数、围岩等级对竖井围岩压力的影响规律。结果表明:①与实测数据对比结果显示,本文公式的平均误差度在12.85以内,相比其他公式的误差度在180以上,使相对误差减小了167.15以上,可指导工程人员进行竖井的施工设计;②竖井开挖直径越大,竖井井壁围岩压力越大,但是围岩压力的增长幅度随直径增大而逐渐减弱;③在未达到极限深度之前,侧压力系数越大,竖井井壁围岩压力越大;达到极限深度以后,不同侧压力系数下井壁的围岩压力一样大。侧压力系数越大,井壁围岩压力随竖井深度的增长越大,更快达到最大井壁围岩压力,即极限深度越小;④围岩等级越高,竖井的井壁围岩压力越小,在达到极限深度之后的围岩压力也越小。 展开更多
关键词 围岩压力 公路隧道 大直径竖井 松动圈
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非线性破坏准则下浅埋隧道的稳定性分析
7
作者 傅鹤林 常小兵 胡凯巽 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期107-118,共12页
隧道围岩压力值是浅埋隧道设计计算的重要参数。为进一步提高围岩压力计算结果的可靠性,以传统浅埋隧道坍塌模型为基础,提出了圆弧滑移面破坏模式,同时基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则,运用极限分析上限法推导了地震力作用下浅埋隧道围... 隧道围岩压力值是浅埋隧道设计计算的重要参数。为进一步提高围岩压力计算结果的可靠性,以传统浅埋隧道坍塌模型为基础,提出了圆弧滑移面破坏模式,同时基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则,运用极限分析上限法推导了地震力作用下浅埋隧道围岩压力的计算公式,验证了计算结果的可靠性,并对影响因素进行了探讨。与实际工程和已有成果的对比分析证明了理论公式具有较高的可靠性和准确度。研究还发现:围岩压力受非线性系数和初始粘聚力的影响较为显著,非线性系数越大、初始粘聚力越小,围岩压力越大;随着待定参数K(水平围岩压力与竖向围岩压力的比值)的减小,水平围岩压力减小,竖向围岩压力增大;地震力对围岩压力的影响不容忽视,竖向地震力单独作用对围岩压力的影响最大,水平和竖向地震力共同作用的影响次之,而仅有水平地震力作用的影响最小。随着水平与竖向地震力系数的增大,围岩压力也在增大。分析结果对于大部分的隧道,尤其是易受地震影响的浅埋隧道研究具有较高的参考价值。 展开更多
关键词 浅埋隧道 围岩压力 非线性破坏准则 上限定理 拟静力法 圆弧滑移面
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考虑黏土蠕变特性的大埋深盾构复推总推力增量解析解研究
8
作者 王树英 钟嘉政 +1 位作者 付循伟 龚振宇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期139-150,共12页
由于黏土存在蠕变效应,黏土地层中盾构长时间停机会诱发盾构复推总推力增量过大、盾构姿态难以控制、管片易破损等次生风险等问题,将黏土地层视为Burgers黏弹性体,构建考虑地层应力和蠕变特性的大埋深圆截面隧洞简化力学模型,根据黏弹... 由于黏土存在蠕变效应,黏土地层中盾构长时间停机会诱发盾构复推总推力增量过大、盾构姿态难以控制、管片易破损等次生风险等问题,将黏土地层视为Burgers黏弹性体,构建考虑地层应力和蠕变特性的大埋深圆截面隧洞简化力学模型,根据黏弹性理论推导盾壳-地层径向接触应力的黏弹性解,进而通过积分和分段计算求解复推总推力增量与停机时间的理论关系式。结合水工盾构隧洞停机实例,对比复推总推力增量实际值与理论值。研究结果表明:复推总推力增量实际值与理论值平均相对误差为13.81%,验证了该解析解的可靠性;隧洞埋深越大,复推总推力增量越大,表明大埋深段停机需更关注复推推力控制;盾壳-地层界面摩阻力随超挖间隙增大而减小,而复推总推力增量随之增大;此外,总推力增量随着盾壳-地层界面摩擦因数减小而显著减小。因此,设置合适的超挖间隙和长时间停机时采取往盾壳外注入膨润土等润滑减阻措施能有效预防大埋深段停机的次生风险。 展开更多
关键词 黏土蠕变特性 盾壳-地层接触应力 复推总推力增量 超挖间隙 摩擦因数
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浅埋偏压隧道不对称围岩压力数值迭代方法
9
作者 李斌 陈其豪 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2024年第4期718-724,共7页
文中根据围岩压力与衬砌节点支护反力的等效原理,提出一种浅埋偏压隧道不对称围岩压力数值迭代方法.该方法以隧道一侧竖向围岩压力作为求解目标,通过对传统二分法进行改进,使用FLAC3D内置的强度折减法,实现围岩压力反算过程全自动化,包... 文中根据围岩压力与衬砌节点支护反力的等效原理,提出一种浅埋偏压隧道不对称围岩压力数值迭代方法.该方法以隧道一侧竖向围岩压力作为求解目标,通过对传统二分法进行改进,使用FLAC3D内置的强度折减法,实现围岩压力反算过程全自动化,包括围岩稳定状态的自动判断、求解目标上下限的自动搜索、求解目标的自动迭代、以及围岩压力分布的自动换算,极大简化了分析流程,提高了分析的效率.此外,该方法不需要假定滑动面和破裂角,减少了确定围岩压力所需的条件,并降低了相关误差.通过一个算例解释了围岩压力的迭代过程,并将迭代结果与实测结果和规范计算结果进行对比.结果表明:数值迭代方法得到的围岩压力分布与实测结果较为吻合,可用于二次衬砌的内力计算、结构设计和服役状态评价.对围岩压力的影响因素进行敏感性分析,为降低偏压对衬砌的不利影响,应降低坡面角度,并适当提高隧道洞周土体强度. 展开更多
关键词 浅埋偏压隧道 围岩压力 数值迭代
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岩层厚度及倾角对顺层隧道的围岩稳定性影响分析
10
作者 骆耀文 《四川建筑》 2024年第3期154-157,共4页
为探明岩层厚度及倾角对顺层偏压隧道围岩稳定性的影响规律,采用数值计算的方法研究了不同岩层厚度及倾角下的隧道围岩塑性区分布、围岩位移及岩层滑移位移。研究结论表明:(1)隧道围岩稳定性随岩层厚度的增加逐渐增强,当岩层厚度大于5 m... 为探明岩层厚度及倾角对顺层偏压隧道围岩稳定性的影响规律,采用数值计算的方法研究了不同岩层厚度及倾角下的隧道围岩塑性区分布、围岩位移及岩层滑移位移。研究结论表明:(1)隧道围岩稳定性随岩层厚度的增加逐渐增强,当岩层厚度大于5 m后,可忽略地质顺层带来的偏压问题;(2)当岩层倾角为0°或40°时,隧道最大围岩位移及最大结构面滑移位移相对其他倾角较大,隧道处于最不稳定状态,隧道的最不利位置位于结构面与隧道轮廓切线平行的位置。 展开更多
关键词 隧道 围岩稳定性 数值计算 岩层厚度 岩层倾角 监控量测
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考虑锚杆预应力作用下隧道围岩力学分析及参数设计 被引量：1
11
作者 罗春雨 廖杭 +3 位作者 余涛 李梦可 王飞阳 方勇 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第6期153-160,220,共9页
隧道工程中锚杆设计多依靠经验法和类比法,为研究预应力锚杆支护体系下围岩的力学效应,建立预应力锚杆与围岩力学耦合模型,考虑围岩开挖损伤效应,通过弹塑性力学理论推导出隧道开挖后围岩应力分布及径向位移解析表达式,采用有限差分软件... 隧道工程中锚杆设计多依靠经验法和类比法,为研究预应力锚杆支护体系下围岩的力学效应,建立预应力锚杆与围岩力学耦合模型,考虑围岩开挖损伤效应,通过弹塑性力学理论推导出隧道开挖后围岩应力分布及径向位移解析表达式,采用有限差分软件FLAC3D进行算例验证并分析预应力锚杆参数对围岩状态的影响。研究结果表明:理论解析和数值模拟中最大切向应力和围岩塑性区半径分别为4.77 MPa、15 m和4.49 MPa、15.86 m,理论解析与数值模拟所计算隧道围岩应力分布、位移基本一致,在Ⅳ、Ⅴ级围岩地层中验证了理论解析解的合理性;随着预紧力增大,处于塑性区的围岩径向位移及塑性区半径逐渐减小,弹性区基本不受影响;当锚杆自由段长度位于塑性区时,随着锚杆长度增加,围岩塑性区径向位移及塑性区半径逐渐减小。在实际工程中应尽量增大锚杆预紧力,锚杆长度增加对围岩位移以及塑性区的发展控制效果有限,应控制锚杆自由段长度在塑性区内。 展开更多
关键词 隧道工程 预应力锚杆 力学分析 数值模拟 开挖损伤 参数设计
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卸载状态下非均质圆形寒区隧道围岩弹塑性统一解 被引量：1
12
作者 梁沈伟 王彬 +1 位作者 荣传新 于胜民 《冰川冻土》 CSCD 2024年第2期650-661,共12页
以统一强度理论作为卸载状态下寒区隧道冻结围岩屈服准则,综合考虑围岩非均质特性和中间主应力效应对冻结围岩强度影响,建立寒区隧道应力位移弹塑性力学模型,联合各区域边界条件,计算获得冻结围岩均质与非均质状态下,弹性解、塑性统一... 以统一强度理论作为卸载状态下寒区隧道冻结围岩屈服准则,综合考虑围岩非均质特性和中间主应力效应对冻结围岩强度影响,建立寒区隧道应力位移弹塑性力学模型,联合各区域边界条件,计算获得冻结围岩均质与非均质状态下,弹性解、塑性统一解以及塑性区半径的隐式方程,分别对其应力位移场讨论分析。研究表明:考虑冻结围岩的非均质特性,塑性区环向应力峰值增大40%,塑性区范围相对减少40.4%,内壁位移减少9.3%,弹性极限承载力提高41%,塑性极限承载力提高14%,影响显著。中间主应力效应能充分发挥非均质冻结围岩承载潜能,计算得到的承载力明显增大,塑性半径明显减小。所得结果可为寒区隧道开挖支护设计以及数值模拟,提供理论指导。 展开更多
关键词 寒区隧道 非均质冻结围岩 弹塑性分析 中间主应力效应 统一强度理论
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机械通风及地温对寒区隧道防冻长度的影响 被引量：1
13
作者 陶亮亮 曾艳华 +1 位作者 周小涵 田啸宇 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期29-38,共10页
为揭示通风参数及地温对寒区隧道冻害的影响,基于传热学理论推导了隧道围岩-衬砌-风流三维非稳态数值传热控制方程,分析了不同节点的数值传热差分方程,建立了高地温寒区隧道三维温度场数值计算模型;基于数值分析研究了机械通风速度、机... 为揭示通风参数及地温对寒区隧道冻害的影响,基于传热学理论推导了隧道围岩-衬砌-风流三维非稳态数值传热控制方程,分析了不同节点的数值传热差分方程,建立了高地温寒区隧道三维温度场数值计算模型;基于数值分析研究了机械通风速度、机械通风时间和地温对高地温寒区隧道防冻长度的影响.结果表明:1)不考虑机械通风,孜拉山隧道的防冻长度超过1200 m;地温每升高5℃隧道防冻长度将减小约100 m.2)考虑机械通风影响,当地温为10~30℃时,每天以2.5 m/s的速度通风2.0 h可减少防冻长度215 m;不同地温下机械通风速度每增大0.5 m/s,防冻长度减小约20 m,地温对防冻长度衰减速率影响很小;当机械通风时间小于2.0 h时,不同地温条件下增大机械通风速度对防冻长度的影响不大. 展开更多
关键词 寒区隧道 高地温 数值分析 机械通风 防冻长度
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考虑土拱效应的超大断面隧道上覆土影响因素分析 被引量：1
14
作者 彭博 喻义天 +4 位作者 徐松 徐长节 郑凤曲 丁海滨 黄杰 《铁道建筑》 北大核心 2024年第6期119-122,共4页
超大断面隧道上覆荷载是隧道支护结构设计的关键参数。依托某超大断面隧道工程,建立数值模型分析不同覆土厚度与洞径之比下土层黏聚力、内摩擦角和剪胀角对隧道上覆土竖向应力的影响。结果表明:随着覆土厚度与洞径之比增加,土拱效应逐... 超大断面隧道上覆荷载是隧道支护结构设计的关键参数。依托某超大断面隧道工程,建立数值模型分析不同覆土厚度与洞径之比下土层黏聚力、内摩擦角和剪胀角对隧道上覆土竖向应力的影响。结果表明:随着覆土厚度与洞径之比增加,土拱效应逐渐显现;各地层参数对隧道上覆土竖向应力的影响程度由大到小依次为内摩擦角、黏聚力、剪胀角。 展开更多
关键词 超大断面隧道 土拱效应 数值模拟 松动土压力 内摩擦角
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基于SVM的富水岩溶区双线盾构隧道下穿既有线临界安全距离研究
15
作者 侯艳娟 赵继 +5 位作者 娄在明 章哲滔 孙振宇 杨阳 茹振华 李念祖 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第9期121-131,139,共12页
双线盾构隧道在极复杂的岩溶地质中下穿既有线施工时,会对地层造成较大扰动,从而增加既有地表沉降过大或坍塌的风险,严重威胁既有线的运营安全。同时,隧道穿越富水岩溶区域时,需要保持一定距离以避免与溶洞相交,确保双线盾构隧道围岩的... 双线盾构隧道在极复杂的岩溶地质中下穿既有线施工时,会对地层造成较大扰动,从而增加既有地表沉降过大或坍塌的风险,严重威胁既有线的运营安全。同时,隧道穿越富水岩溶区域时,需要保持一定距离以避免与溶洞相交,确保双线盾构隧道围岩的稳定性。利用FlAC^(3D)软件建立不同工况组合下双线盾构隧道与左侧溶洞的临界安全距离数值模型,分析不同地下水位对既有线沉降和围岩塑性区范围的影响,并采用正交试验和多元线性回归方法建立双线盾构隧道在不同围岩等级、地下水埋深、开挖隧道埋深和溶洞孔径组合下与溶洞的临界安全距离计算公式。此外,还基于SVM模型对正交试验结果进行机器学习,得到可以预测岩溶地区双线盾构隧道临界安全距离的智能预测系统,实现双线盾构隧道下穿既有线临界安全距离的非线性智能预测。结果表明:当地下水位位于既有线以上时,其水位越高,既有线的沉降量越大、围岩塑性区范围越大,地下水对盾构隧道与溶洞的临界安全距离有很大影响,应用SVM模型和多元线性回归方法确定双线盾构隧道与溶洞之间的临界安全距离是行之有效的。 展开更多
关键词 富水岩溶区 双线盾构隧道 正交试验 多元线性回归 SVM模型 临界安全距离
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集成卷积神经网络和视觉Transformer的隧道掌子面岩性判识研究
16
作者 向露露 童建军 +2 位作者 王明年 苗兴旺 叶沛 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期1056-1067,I0078-I0089,共24页
为研究综合高效的隧道掌子面岩性智能分类方法,首先,通过收集高铁沿线施工隧道高清掌子面照片、地质素描图及工程地质说明,筛选并统计出灰岩、泥岩、砂岩、玄武岩4种岩性,在此基础上,采用图像增强扩充样本数量并构建岩性样本集;然后,基... 为研究综合高效的隧道掌子面岩性智能分类方法,首先,通过收集高铁沿线施工隧道高清掌子面照片、地质素描图及工程地质说明,筛选并统计出灰岩、泥岩、砂岩、玄武岩4种岩性,在此基础上,采用图像增强扩充样本数量并构建岩性样本集;然后,基于上述样本集分别构建ResNet50V2岩性分类迁移模型及VIT岩性分类模型,对比二者岩性分类效果,并采用Stacking方法集成2种模型的分类特点;最后,通过对比3种元学习器(逻辑回归、支持向量机、决策树)对2种模型的集成融合效果来选取最适用的元学习器。结果表明:采用逻辑回归集成ResNet50V2及VIT所构建的集成模型对岩性的分类效果最好,能充分融合掌子面岩性的全、局部特征来进行分类,模型准确率达到93.8%。 展开更多
关键词 隧道 掌子面岩性 卷积神经网络 视觉Transformer 集成学习 Stacking方法
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基于Weibull分布的非均质隧洞围岩破裂碎胀FDEM数值模拟研究
17
作者 邓鹏海 刘泉声 黄兴 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期40-59,共20页
岩石材料具有非均质特征,矿物颗粒和胶结材料强度在统计学上服从Weibull分布。基于有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)提出了三角形单元弹性模量和四边形节理单元强度服从Weibull分布的参数赋值流程,随后研究了非均质岩样在单轴压缩... 岩石材料具有非均质特征,矿物颗粒和胶结材料强度在统计学上服从Weibull分布。基于有限元-离散元耦合数值模拟方法(FDEM)提出了三角形单元弹性模量和四边形节理单元强度服从Weibull分布的参数赋值流程,随后研究了非均质岩样在单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂下的力学特征和破坏行为,最后对非均质隧洞围岩在高应力下的破裂碎胀大变形机制进行了模拟研究。结果表明:提出的随机参数赋值方法可建立不同弹性模量三角形单元数目服从Weibull分布、且空间分布具有随机性的FDEM数值模型;非均质岩样单轴抗压强度、三轴抗压强度、巴西劈裂抗拉强度、等效粘聚力和等效内摩擦角随着非均质度m的增大,均呈指数增大,并向均质材料逼近;高应力非均质隧洞围岩随着m的增大,裂隙网络形态变化不大,均以共轭剪切破裂为主,并伴随少量拉伸裂隙,但围岩破坏程度和裂隙扩展范围呈指数降低。 展开更多
关键词 非均质岩体 WEIBULL分布 FDEM 破裂碎胀变形 非均质度 隧洞围岩
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基于图像识别的公路隧道围岩智能动态分级研究
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作者 周梦琳 陈强 +3 位作者 汪波 宋自愿 彭传阳 程黎 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第6期1274-1282,共9页
针对勘察设计阶段判别的隧道围岩等级与施工过程中实际揭露的围岩情况不符的问题,提出一种以隧道施工期实际揭露的围岩为研究对象的智能动态分级方法。首先,依托甘肃省渭武高速公路木寨岭隧道工程,利用单反相机采集掌子面图像,基于深度... 针对勘察设计阶段判别的隧道围岩等级与施工过程中实际揭露的围岩情况不符的问题,提出一种以隧道施工期实际揭露的围岩为研究对象的智能动态分级方法。首先,依托甘肃省渭武高速公路木寨岭隧道工程,利用单反相机采集掌子面图像,基于深度学习Res Net18网络设计T-Res Net模型,进行掌子面围岩图像特征定性识别分类;然后,利用数字图像处理技术定量识别、提取节理裂隙特征参数,进而确定掌子面完整性指标;最后,结合岩石坚硬程度、岩体完整程度、主结构面产状、地下水发育状况、初始地应力、节理延展性6个指标建立围岩分级指标体系,并采用特征加权KNN(K-nearest neighbor)算法模型实现隧道围岩智能动态分级。研究结果表明:1)T-Res Net模型在节理裂隙测试集的准确率达到83.23%,在地下水测试集的准确率达到92.86%,可以实现围岩特征的有效识别与精确分类;2)使用机器视觉方法处理现场围岩图像,可快速提取岩体完整性系数和地下水发育情况,实现现场智能化高效分析;3)KNN智能动态分级方法在依托工程具有良好的适用性和较高的准确性,可有效实现隧道施工过程中的围岩动态分级。 展开更多
关键词 公路隧道 深度学习 数字图像处理 KNN算法 围岩分级
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基于总安全系数法的宜兴高速铁路隧道支护参数优化与试验
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作者 谢壁婷 肖明清 +2 位作者 徐晨 陈文鹏 王克金 《铁道建筑》 北大核心 2024年第1期86-89,共4页
隧道支护结构设计总安全系数法的应用,可实现隧道支护结构设计由类比设计向量化设计转变。依托宜兴高速铁路(宜昌—兴山)优化试验段,基于总安全系数法对隧道支护参数进行优化,结合现场测试将优化后支护参数的设计值和实测值进行对比。... 隧道支护结构设计总安全系数法的应用,可实现隧道支护结构设计由类比设计向量化设计转变。依托宜兴高速铁路(宜昌—兴山)优化试验段,基于总安全系数法对隧道支护参数进行优化,结合现场测试将优化后支护参数的设计值和实测值进行对比。结果表明:与原设计方案相比,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下,优化后支护参数的经济性指标最多可降低5.24%、23.85%、22.61%;Ⅲ、Ⅳ级围岩条件下,隧道施工进度指标最多可提高29.6%、40.0%。通过现场测试,围岩压力设计值均大于实测值,喷射混凝土层安全系数设计值均小于实测值。优化后支护参数均满足安全要求,总安全系数法可靠。 展开更多
关键词 总安全系数法 支护参数优化 安全系数 现场测试 围岩压力 经济性指标 施工进度指标
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