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  2024年, 第6卷, 第1期 刊出日期:2024-03-20 上一期   
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研究论文
压气储能地下内衬洞室建设中若干关键问题研究进展
王者超,李嘉祥,郝薛将,李明辉,张武,刘杰
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 1-13.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.01
摘要 ( 15 )     PDF (6838KB) ( 2 )  
系统介绍地下压气储能技术的发展历史、地下结构组成及其作用,重点讨论压气储能地下内衬式洞室技术的研究进展。针对压气储能地下内衬式洞室存在的极限存储压力、注采气过程中的热力学效应和洞室衬砌密封性能等3个关键问题,系统总结研究进展与当前认识,分析现有研究存在的问题与不足,并对压气储能地下内衬式洞室的未来研究方向提出建议。
压缩空气储能电站地下硐库的基本概念、设计理念与方法
孙冠华,朱开源,纪文栋,易琪,耿璇,于显杨
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 14-23.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.02
摘要 ( 8 )     PDF (7725KB) ( 1 )  
从工程角度归纳和总结压缩空气储能地下硐库的基本概念,解析硐库的基本结构,分析硐库在运营期间受到的主要荷载特征;在此基础上改进柔性密封结构的基本设计理念,建议在地下储气硐库的设计中采用可靠度设计方法,为压缩空气储能地下硐库的设计、运营和维护提供指导和依据。
水封洞库地下水位监测资料分析与利用
张宜虎,刘倩,高锡敏,丁长栋,罗荣,胡伟
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 24-35.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.03
摘要 ( 3 )     PDF (11272KB) ( 1 )  
基于国内某大型水封洞库工程2015—2020年35个监测孔的地下水位监测资料,综合考虑库区施工进度及前期勘测获取的地质构造信息,系统分析库区地下水位的变化特征及变化原因,揭示地下洞室开挖与人工水幕系统对洞库区地下水位的影响以及库区可能存在的水封性不足的风险区域。根据地下水位时序变化与施工进度的对应关系,洞库区地下水位动态变化主要分为3类:水位基本稳定型、水位下降与邻近洞段开挖时间对应型、水位下降晚于邻近洞段开挖时间型。结合监测孔的空间分布及地下洞室施工进度发现:地下洞室开挖后库区整体地下水位均有所降低,但大部分区域在安全水位(-25 m)以上,人工水幕系统作用显著;西南侧局部区域地下水位受断层F2和F3以及节理裂隙密集带L4和L8的影响,在监测末期仍远低于安全水位(-25 m),存在水封性不足的风险。库区地下水位的动态变化特征与地下洞室的施工进度和质量联系紧密,地下水位的系统监测与及时分析反馈十分必要,亟需编制水封洞库地下水监测专项规范,推动水封洞库工程的全过程、全覆盖地下水位监测,提高水封洞库工程的施工效率。
扩建洞库爆破振动对运营洞库稳定性影响
王敬奎,彭建宇,王者超,李康林
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 36-44.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.04
摘要 ( 9 )     PDF (9553KB) ( 1 )  
为确保已建运营洞库的稳定性,对邻近扩建洞库钻爆法开挖进行爆破振动分析,明确其对已建运营洞库稳定性的影响。依托国内某地下水封洞库工程,采用LS-DYNA建立三维数值计算模型,开展爆破振动模拟,并通过峰值振速、有效应力等评价其对运营洞库影响。研究结果表明:主洞室1监测点振速为0.1~0.8 cm/s,主洞室2监测点振速为0.045~0.350 cm/s,且最大峰值速度出现在与波的传播方向较为一致的方向;最大单段炸药量影响峰值振速(合速度)和有效应力,炸药量越多,振速和有效应力越高,最大峰值振速可增大200%;在最大单段炸药量小于65 kg的条件下,距爆源最近处的有效应力和合速度均小于安全规程规定,扩建洞库爆破施工对运营洞库影响较小,无安全隐患。结合现场爆破振动监测数据,验证了此模拟结果的正确性。
水封洞库施工过程稳定性评价及断层影响分析
付长波,洪成华,王者超,王鹏宇,李崴
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 45-53.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.05
摘要 ( 3 )     PDF (7858KB) ( 2 )  
为研究多个断层与地下洞群相交情况下的围岩稳定性,基于Hoek-Brown修正后的岩体物理力学参数,采用FLAC3D软件中的莫尔-库仑模型作为本构模型,对某地下水封洞库项目的围岩稳定性进行研究。研究结果表明:随着开挖阶段的推进,主洞室侧墙位移逐渐增大;在全断面开挖后,主洞室侧墙位移普遍大于拱顶和底板位移,大部分洞室的侧墙以及部分洞室的底板和拱顶出现应力集中现象和塑性区;当断层靠近主洞室但未与其相交时,洞室和断层之间形成不稳定岩体区域,该区域的岩体会向洞室内部滑动,并会产生较大的位移;当断层与主洞室相交时,不稳定岩体区域消失,此时位移形式与无断层时类似,断层会引发围岩应力的释放,并会使附近围岩出现较为严重的塑性变形。在地下水封洞库施工过程中,需要重点监测直接穿越断层位置及其前后位置。
煤矿巷道储油关键技术分析
韩桂武,郭书太,周锐
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 54-63.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.06
摘要 ( 5 )     PDF (2607KB) ( 2 )  
为深入理解煤矿巷道储油改建工程的设计原理和关键技术,通过文献综述和具体储油工程案例归纳总结出煤矿巷道建库的关键技术及其工程应用情况:用于储油的废弃矿井选址需保证矿区地壳稳定,地质构造简单,巷道围岩岩石为坚硬岩或较坚硬岩,巷道围岩完整或较完整,围岩岩体透水性弱,有稳定地下水位;煤矿巷道围岩的渗透率离散性较大、局部或整体不满足围岩水压大于储库内油、气压之和时,需通过降低岩体的渗透性和流体动力遏制法进行改建,实现对储库巷道的包裹进而控制油品的泄漏;计算煤矿巷道储油能力时,需考虑巷道地质条件、水幕系统、储油库泵坑、水垫层及封堵断面等空间占用的修正系数,还应综合附近港口码头运输的油品供给量,最终确定煤矿巷道储油库的建设规模。
地下水封洞库帷幕灌浆试验与渗控效果分析
丁长栋,张宜虎,李领,罗荣,范雷,丁祥,曹磊
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 64-72.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.07
摘要 ( 2 )     PDF (9334KB) ( 0 )  
以某地下水封洞库为背景,针对工程区内导水构造发育引起的洞室渗涌水问题,引入帷幕灌浆技术进行封堵,并通过现场试验和数值模拟等手段研究帷幕灌浆对岩体渗透性的影响规律及其在洞库工程中的渗控效果。结果表明:帷幕灌浆分序实施过程中,经Ⅰ序孔灌浆后,Ⅱ序孔部位岩体的渗透性减弱,灌前透水率和单位耗灰量的分序递减规律较好。岩体渗透性较大时,其可灌性好、耗灰量大,在Ⅱ序孔灌浆时透水率和单位耗灰量降低明显,岩体降渗效果较显著。帷幕灌浆Ⅰ序孔的灌前透水率与灌浆孔段埋深有关,在爆破影响范围以外,应适当提高灌浆压力,增大耗灰量,达到更好的灌浆效果。渗流场分析揭示防渗帷幕对于降低灌浆范围内导水构造的渗透性具有积极作用,可以部分截断天然地下水沿主要导水构造向洞室内渗漏,在一定程度上控制洞室整体渗水量。
不同洞距下内衬式高压储气库热-力特性分析
阮泉泉,张文,张彬,王其宽,王汉勋,时广升
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 73-83.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.08
摘要 ( 10 )     PDF (15429KB) ( 8 )  
以安徽某深部硬石膏矿体建造大规模内衬岩洞式储气库为研究背景,采用ABAQUS有限元软件的热-力耦合分析方法,研究深埋洞室不同洞距下多循环充采气过程中关键结构层温度、变形、应力的分布及变化过程,探究不同洞距时围岩塑性区分布规律以及地表变形变化过程。结果表明:增大洞距对主要结构层的温度基本没有影响;洞距小于2倍洞径时,改变洞距对关键结构层的应力和变形、地表位移、混凝土衬砌的拉应力分布和大小以及围岩塑性区的分布有较为明显的影响,储气库间的相互作用较为显著;当洞距增大到2倍洞径后,储气库间的相互作用已经不再明显,此时增大洞距对储气库的稳定性没有明显的增强效果。
深层地热能开采与储能系统模拟研究
王佳铖,赵志宏,陈进帆,贺洁,周露明,谭现锋
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 84-93.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.09
摘要 ( 4 )     PDF (13762KB) ( 1 )  
为研究深层地热能常规开采与储能相结合的系统在可持续开采条件下的性能,共定义7个评价指标,其中热突破时间、水位降深和地表沉降用于评价深层地热能的可持续开采,可采地热能、储存能量、能量增益系数和能量回收率用于评价系统的储能运行效果。利用井-储系统多场耦合数值模拟方法,基于鄄城地热田的两采一灌地热井系统,解释季节性地热开采和储能情况下的深层热储热-水-力多场耦合过程,验证所提出的评价指标的合理性与适用性。结果表明:在常规地热开采的基础上增加夏季地热储能后,冬季可采地热能增加约360%,该系统可满足热突破时间、水位降深和地表沉降这3个可持续开采评价指标的要求。建议在未来的地热开发过程中加入储能,促进更大规模和更高质量地开发利用深层地热能。
某海岛地下水封油库渗流场数值模拟
彭益, 张文, 王汉勋, 张彬, 孙哲
隧道与地下工程灾害防治. 2024, (1): 94-104.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2024.01.10
摘要 ( 3 )     PDF (12446KB) ( 14 )  
以某海岛地下水封油库项目为工程依托,基于达西定律和溶质运移相关理论,利用有限元软件COMSOL分析在不同设计方案下洞室渗流场的变化情况,对洞室的水封安全性做出评价,并研究了库区海水入侵的发展程度。研究表明:该项目需要设置水平水幕,且水平水幕的设计压力值不应小于0.2 MPa,主洞室埋深变化对水封性影响较小,建议埋深为-45 m;在主洞室全开挖未储油的情况下,海水会入侵至主洞室内,呈现先快后慢、从主洞室底部侵入的特点。
碳氢曲线下大直径盾构隧道结构热力特性分析
闫治国, 王紫锐, 沈奕, 刘康
录用日期:2024-03-26
基于微震监测与DFN模拟的金川水电站尾闸室破坏机制
皮锦添, 徐奴文, 张丰收, 毛浩宇, 周相, 李怀良, 薄雾
录用日期:2024-03-19
压气储能地下内衬洞室建设中若干关键问题研究进展
王者超, 李嘉祥, 郝薛将, 李明辉, 张武, 刘杰
录用日期:2024-03-18
地下水封洞库帷幕灌浆试验与渗控效果分析
丁长栋, 张宜虎, 李领, 罗荣, 范雷, 丁祥, 曹磊
录用日期:2024-03-11
深层地热能开采与储能系统模拟研究
王佳铖, 赵志宏, 陈进帆, 贺洁, 周露明, 谭现锋
录用日期:2024-03-10
某海岛地下水封油库渗流场数值模拟
彭益, 张文, 王汉勋, 张彬, 孙哲
录用日期:2024-03-04
不同洞距下内衬式高压储气库热-力特性分析
阮泉泉, 张文, 张彬, 王其宽, 王汉勋, 时广升
录用日期:2024-03-02
扩建洞库爆破振动对运营洞库稳定性影响
王敬奎, 彭建宇, 王者超, 李康林
录用日期:2024-03-01
二次衬砌施作时机对盾构隧道纵向力学性能的影响分析
王宏超, 胡军, 周永强, 付晓东
录用日期:2024-02-23
水封洞库施工过程稳定性评价及断层影响分析
付长波, 洪成华, 王者超, 王鹏宇, 李崴
录用日期:2024-02-23
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1. 基于近场动力学理论的岩石双孔爆破动态断裂行为数值模拟 收藏
孙港, 王军祥, 孟祥竹, 郭连军, 孙杰
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 42-58.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.04
摘要   PDF (17421KB)  
采用一种新型的无网格化方法——近场动力学理论,在微观弹脆性本构模型(prototype microelastic brittle, PMB)基础上,引入可反映长程力作用强度随物质点间距变化的核函数,通过Fortran语言编写高地应力状态下岩石双孔爆破的数值求解程序,研究不同炮孔间距、不同地应力状态和不同侧压力系数下岩石双孔爆破动态破坏过程,获得岩石双孔爆破时裂纹萌发、扩展、贯通的全过程。结果表明:随着炮孔间距从100 mm增加至200 mm,开裂区面积由306.59 cm2增大至449.07 cm2,但当炮孔间距增加至200 mm时,双孔之间产生的裂纹不能连接贯通;在静水地应力水平下,随着地应力的增加,裂纹扩展时间减少,损伤起始时间滞后,损伤面积由123.24 cm2减小至32.96 cm2,主裂纹扩展长度由87.73 mm减小至14.42 mm;非静水地应力水平下,爆生裂纹扩展倾向于最大主应力方向,随着侧压力系数增加、损伤面积减小,裂纹扩展的方向性越明显。地应力对岩石爆破开裂起抑制作用,非静水地应力水平对裂纹的扩展具有导向作用。在实际爆破开挖中,选择合适的炮孔间距,沿最大主应力方向布置炮孔有利于形成良好的爆破开挖面,提高破岩效率。
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2. 钻孔卸压防治岩爆机理的试验研究进展与展望 收藏
宫凤强, 何志超
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 1-23.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.01
摘要   PDF (32718KB)  
基于宏观(力学行为特征、破坏特征、能量演化)和微观(裂纹演化)视角综述预制钻孔和高应力实时钻孔在解析钻孔卸压防治岩爆灾害机理方面的试验研究进展,阐述钻孔卸压防治岩爆灾害的合理性和有效性。理论研究、试验分析证实钻孔卸压是解除深部围岩高应力、高能量的关键技术,为应用钻孔卸压防治岩爆方案制定优化提供参考。高应力实时钻孔试验方法是一种更为科学的揭示钻孔卸压防治岩爆内在机理的新研究方法。根据岩爆诱发机理和当前多功能试验系统的技术条件,对解析钻孔卸压防治岩爆机理的试验研究提出6个发展方向:研发适配真三轴试验系统的高应力钻机试验设备;考虑扰动因素下的高应力实时钻孔卸压模拟试验;模拟深部隧洞(巷道)开挖后的实时钻孔卸压试验(“三维六面加载-单面卸载-实时钻孔卸压”试验);构建三维高应力实时钻孔卸压下围岩能量演化的解析模型;探究卸压钻孔的空间尺寸效应与围岩应力场及围岩内部能量耗散机制的关系;基于数值模拟软件建立大尺度高应力围岩的钻孔卸压防治岩爆的计算模型。
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3. 基于Ventsim的地下水封洞库建造期通风方式优选 收藏
赵兴东, 窦翔, 李勇, 王立君
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (1): 8-17.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.01.02
摘要   PDF (3621KB)  
针对某大型地下水封洞库施工期间通风方式选择问题,依托某大型地下水封洞库通风设计,在分别比较抽出式、压入式、混合式通风方式优缺点的基础上,按照各通风方式进行风量计算,分别确定大型地下水封洞库各阶段施工的通风方式;构建某大型地下水封洞库的通风Ventsim数值仿真模型,数值模拟研究不同施工阶段下不同通风方式、风流在大型地下水封洞库的动态演化规律,并对各不同施工阶段下不同通风方式的通风效果进行对比分析,优选不同施工阶段通风方式。数值模拟结果表明,第一施工阶段最优的通风方式为压入式通风,第二施工阶段最优的通风方式为混合式通风,第三和第四施工阶段最优的通风方式为抽出式通风。验证不同施工阶段各通风方式的风阻、风量和最佳风网效率,为大型地下水封洞库施工期的通风设计提供科学依据。
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4. 水工引水隧洞施工涌水量预测方法对比 收藏
周彩贵, 李景, 梁庆国, 陈克霖
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (1): 32-44.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.01.04
摘要   PDF (2645KB)  
针对隧洞施工过程中易发生的突涌水灾害,通过统计引水隧洞突涌水案例,分析隧洞突涌水的内在规律;分别采用长短期记忆神经网络LSTM(long short-term memory)、Elman神经网络和基于偏最小二乘法的多元线性回归等方法进行隧洞施工涌水量预测,并与隧洞施工实际的涌水量进行对比验证,得到预测隧洞涌水量最优方法。结果表明:突涌水事故更易在浅埋隧洞(道)、长隧道、特长隧道中发生,且易发生在断层、岩溶和可溶岩等地层。对比3种不同模型的预测结果与隧洞施工期的涌水量,LSTM模型预测涌水量精度更高。
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5. 复杂应力路径下波纹钢加固盾构隧道数值分析 收藏
魏纲, 徐天宝, 张治国
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 24-32.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.02
摘要   PDF (6844KB)  
为探究复杂应力路径下波纹钢加固盾构隧道受力变形规律的异同和加固效果,基于MIDAS GTS NX有限元软件构建三环错缝精细化模型,从管片加固前后收敛变形量、波纹钢应力、管片塑性变形等角度衡量波纹钢加固效果,对比分析堆载、卸载工况下波纹钢加固盾构隧道受力变形演化规律。研究结果表明:复杂受荷环境下管片最大收敛变形部位分布不同,堆载以腰部收敛为主,卸载以顶底部竖向收敛为主;卸载下施作波纹钢加固效果优于堆载工况,最大加固效率可达70%;堆载与卸载工况下,不同板厚波纹钢加固管片的收敛变形、波纹钢应力发展规律类似且均呈现线性增长趋势;波纹钢能有效延缓混凝土塑性发展态势,但对于卸载工况下的环间错台抑制能力较弱。
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6. 复杂应力环境中隧道大变形特征与形变控制 收藏
裴超, 肖勇, 朱智勇, 刘艳萍, 杨文波, 赵亮亮
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 89-98.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.08
摘要   PDF (15148KB)  
以丽香铁路中义隧道3#横洞工区为工程背景,通过现场变形监测分析不同断面形式下的平导与正洞大变形特征,研究发现存在片理的变质玄武岩隧道在极高地应力环境下挤压大变形特征明显,水平收敛为洞周收敛的主要变形。通过数值模拟验证隧道断面优化与支护补强措施的有效性,结果显示:减小隧道断面曲率突变和使隧道断面对称能够减小隧道围岩变形量,增设锁脚锚杆与增大钢筋网强度均能有效控制隧道形变,共同作用下可控制超过65﹪的隧道围岩变形量,缩减大变形段围岩塑性区分布,对中义隧道的大变形有很好的控制作用,可为复杂应力环境下铁路隧道施工提供指导。
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7. 不良地质段双护盾TBM施工综合处理技术 收藏
杨继华, 闫长斌, 齐三红, 郭卫新, 杨风威
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 59-70.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.05
摘要   PDF (7361KB)  
针对兰州市水源地建设工程深埋长输水隧洞双护盾TBM在不良地质条件下的施工问题,采用数据统计、工程类比等方法,提出了综合处理技术及措施。在TBM施工前,对F3及F8断层带采用钻爆法开挖,初期支护保证围岩稳定后,TBM滑行通过并安装管片;采用了以隧洞沿线地质分析为基础,结合掌子面围岩观察、岩渣分析、掘进参数分析、三维地震法和三维电阻率法等方法的综合超前地质预报方法,对掌子面前围岩地质条件进行综合预报;采用“以排为主,排堵结合”的原则,建立TBM变坡段排水系统,根据涌水量确定排水系统的运行方式,减轻了涌水对施工的影响;根据TBM前盾被卡的特征,采用从伸缩护盾处人工开挖导洞释放围岩压力的方法使TBM脱困;采用化学灌浆和水泥灌浆固结破碎围岩,控制TBM掘进参数,慢速掘进通过破碎带。TBM施工实践表明:所采用的技术行之有效,不良地质条件未对TBM造成严重后果。
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8. 锚索预应力损失与岩体蠕变耦合的理论分析 收藏
杨文东, 刘春天, 张祥, 陈晓鹏, 井文君, 张连震, 王柄淇, 秦昊
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 33-41.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.03
摘要   PDF (5871KB)  
基于流变力学和黏弹性力学,建立预应力锚索锚固力损失与岩体蠕变耦合的理论模型。考虑预应力锚索加固岩体时的预应力损失效应的影响,推导稳定蠕变岩体和不稳定蠕变岩体的蠕变变形方程,得出锚索预应力随时间变化的计算公式。结果表明:锚索张拉完成的一段时间内,预应力损失较快;随后预应力损失速率逐渐减小,最终趋于稳定,岩体蠕变变形也最终趋于稳定。计算结果与已有文献的试验结果对比分析,二者的曲线变化规律一致,验证了本研究模型的正确性与实用性。结合锦屏水电站锚索预应力变化与理论模型的计算结果对比,证明了本研究模型应用于工程实例的准确性,本研究模型比以往的耦合模型具有更广泛的适用范围,不仅适用于稳定蠕变岩体,也适用于非稳定蠕变岩体,对锚索锚固力的变化异常预警和边坡工程的长期安全运营有广泛的工程应用价值。
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9. 基于盾构渣土改良的流动化回填土的工程性能研究 收藏
曾长女, 王子正, 曹硕倩, 任磊
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (4): 1-8.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.01
摘要   PDF (4242KB)  
采用泡沫剂和活性氧化镁双掺对盾构渣土进行协同改良。通过流动性、泌水率及抗压强度系列试验得到不同泡沫剂和活性氧化镁掺量下的改良土流动度、泌水率以及抗压强度变化规律。结果表明:改良后的流动化回填土具备良好的流动性与固化强度;通过调节泡沫剂和活性氧化镁掺量,可得到流动度为180~320 mm、泌水率小于5%、28 d强度为0.6~1.2 MPa的流动化回填土,适用于更广泛的工程需求。
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10. 隧道岩体贯通节理面注浆加固力学响应特征 收藏
王建圣, 蒋志斌, 李丽超
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 80-88.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.07
摘要   PDF (10877KB)  
为研究注浆加固对隧道岩体贯通节理面抗剪力学特性的影响,对非贯通节理岩体试样进行剪断破坏获得贯通节理面试样,开展注浆加固岩体直剪试验,研究注浆加固贯通节理面在直剪条件下的破坏特征及强度特性。研究结果表明:注浆加固后岩体的破坏模式分为胶结面滑移、完整岩石破裂和浆液固结体破裂三种,破坏模式主要受胶结面强度、浆液固结体强度和岩体强度的影响;水灰比主要影响水泥固结体的强度和胶结面的黏结强度,充填厚度主要影响胶结面的黏结强度;通过注浆加固显著提升了贯通节理面的黏聚力,而对内摩擦角几乎不产生影响;非贯通节理岩体的初始破坏会对贯通破裂面注浆加固效果产生影响,张拉断裂面的注浆加固后强度提升效果优于剪切断裂面。
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1. 钻孔卸压防治岩爆机理的试验研究进展与展望 收藏
宫凤强, 何志超
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 1-23.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.01
摘要   PDF (32718KB)  
基于宏观(力学行为特征、破坏特征、能量演化)和微观(裂纹演化)视角综述预制钻孔和高应力实时钻孔在解析钻孔卸压防治岩爆灾害机理方面的试验研究进展,阐述钻孔卸压防治岩爆灾害的合理性和有效性。理论研究、试验分析证实钻孔卸压是解除深部围岩高应力、高能量的关键技术,为应用钻孔卸压防治岩爆方案制定优化提供参考。高应力实时钻孔试验方法是一种更为科学的揭示钻孔卸压防治岩爆内在机理的新研究方法。根据岩爆诱发机理和当前多功能试验系统的技术条件,对解析钻孔卸压防治岩爆机理的试验研究提出6个发展方向:研发适配真三轴试验系统的高应力钻机试验设备;考虑扰动因素下的高应力实时钻孔卸压模拟试验;模拟深部隧洞(巷道)开挖后的实时钻孔卸压试验(“三维六面加载-单面卸载-实时钻孔卸压”试验);构建三维高应力实时钻孔卸压下围岩能量演化的解析模型;探究卸压钻孔的空间尺寸效应与围岩应力场及围岩内部能量耗散机制的关系;基于数值模拟软件建立大尺度高应力围岩的钻孔卸压防治岩爆的计算模型。
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2. 基于盾构渣土改良的流动化回填土的工程性能研究 收藏
曾长女, 王子正, 曹硕倩, 任磊
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (4): 1-8.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.01
摘要   PDF (4242KB)  
采用泡沫剂和活性氧化镁双掺对盾构渣土进行协同改良。通过流动性、泌水率及抗压强度系列试验得到不同泡沫剂和活性氧化镁掺量下的改良土流动度、泌水率以及抗压强度变化规律。结果表明:改良后的流动化回填土具备良好的流动性与固化强度;通过调节泡沫剂和活性氧化镁掺量,可得到流动度为180~320 mm、泌水率小于5%、28 d强度为0.6~1.2 MPa的流动化回填土,适用于更广泛的工程需求。
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3. 煤矿巷道储油技术体系研究及应用 收藏
韩桂武, 郭书太, 周锐
隧道与地下工程灾害防治    DOI:
4. 锚索预应力损失与岩体蠕变耦合的理论分析 收藏
杨文东, 刘春天, 张祥, 陈晓鹏, 井文君, 张连震, 王柄淇, 秦昊
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 33-41.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.03
摘要   PDF (5871KB)  
基于流变力学和黏弹性力学,建立预应力锚索锚固力损失与岩体蠕变耦合的理论模型。考虑预应力锚索加固岩体时的预应力损失效应的影响,推导稳定蠕变岩体和不稳定蠕变岩体的蠕变变形方程,得出锚索预应力随时间变化的计算公式。结果表明:锚索张拉完成的一段时间内,预应力损失较快;随后预应力损失速率逐渐减小,最终趋于稳定,岩体蠕变变形也最终趋于稳定。计算结果与已有文献的试验结果对比分析,二者的曲线变化规律一致,验证了本研究模型的正确性与实用性。结合锦屏水电站锚索预应力变化与理论模型的计算结果对比,证明了本研究模型应用于工程实例的准确性,本研究模型比以往的耦合模型具有更广泛的适用范围,不仅适用于稳定蠕变岩体,也适用于非稳定蠕变岩体,对锚索锚固力的变化异常预警和边坡工程的长期安全运营有广泛的工程应用价值。
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5. 复杂应力环境中隧道大变形特征与形变控制 收藏
裴超, 肖勇, 朱智勇, 刘艳萍, 杨文波, 赵亮亮
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 89-98.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.08
摘要   PDF (15148KB)  
以丽香铁路中义隧道3#横洞工区为工程背景,通过现场变形监测分析不同断面形式下的平导与正洞大变形特征,研究发现存在片理的变质玄武岩隧道在极高地应力环境下挤压大变形特征明显,水平收敛为洞周收敛的主要变形。通过数值模拟验证隧道断面优化与支护补强措施的有效性,结果显示:减小隧道断面曲率突变和使隧道断面对称能够减小隧道围岩变形量,增设锁脚锚杆与增大钢筋网强度均能有效控制隧道形变,共同作用下可控制超过65﹪的隧道围岩变形量,缩减大变形段围岩塑性区分布,对中义隧道的大变形有很好的控制作用,可为复杂应力环境下铁路隧道施工提供指导。
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6. 高地应力软岩隧道的变形规律 收藏
蔡遵乐, 梁庆国, 曹生慧, 李启弟, 吴晓辉, 周仁
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (4): 21-32.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.03
摘要   PDF (6661KB)  
为研究高地应力软岩隧道变形规律,基于41座隧道68个监测断面的实测数据统计,定量分析高地应力软岩隧道的变形量与岩体抗压强度、围岩完整性、隧道地应力、隧道埋深、侧压力系数、地下水、岩体基本质量指标和支护刚度等因素的关系。研究结果表明:高地应力软岩隧道围岩大变形是围岩地质条件、设计、施工参数及其它多种因素综合作用的结果,其中地应力、围岩特性和支护措施影响最大,案例统计结果可基本揭示我国交通隧道在高地应力软岩大变形控制技术发展水平。高地应力软岩隧道变形具有显著的时空效应,随时间呈现快速增长—持续增长—趋于稳定的变化规律。变形协调系数前期受开挖影响,变化浮动较大,但当仰拱施作后,变形协调系数很快达到稳定,验证和强调了封闭成环对变形控制的关键作用;随着大变形等级的提高,仰拱施工后变形占比减小。
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7. 隧洞突水突泥次生灾害诱因与防治技术 收藏
郝俊锁, 刘俊峰, 刘浩, 赵明蕃
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (4): 81-92.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.09
摘要   PDF (3198KB)  
为探究地下工程突水突泥次生灾害主要影响因素以及控制方法,通过总结2010年以来有关案例,总结孕灾环境与致灾因子,提出突水突泥次生灾害预防与控制技术。以滇中引水狮子山隧洞穿越FⅢ-71断层二次突水突泥为例,探明该地质段灾害成因,将次生灾害演变过程分为3个阶段:孕育阶段、潜存阶段和诱发阶段;提出改善外部环境的状态、阻断灾变演化路径、提高防突层承受能力的方法防止突水突泥再次发生,为隧洞突水突泥次生灾害处置提供经验指导。
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8. 边墙与仰拱连接处缺陷对隧道结构影响试验 收藏
周旭明, 石钰锋, 张利敏, 张慧鹏, 曹成威, 陈昭阳
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (1): 74-80.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.01.08
摘要   PDF (4867KB)  
为研究不同形式缺陷对衬砌结构受力的影响,通过模型试验模拟不同形式的缺陷,分析衬砌结构不同部位弯矩、轴力与安全系数的变化。结果表明:边墙与仰拱连接处缺陷使衬砌拱腰与仰拱中部处的弯矩与轴力增大,拱顶处的弯矩与轴力减小,缺陷形式不同对衬砌不同部位的影响效果不同;当仅存在混凝土疏松缺陷或钢筋未连接缺陷时,衬砌结构受力的主要影响部位为拱腰与边墙,当两种缺陷共存时,拱顶与仰拱中部也受到较大影响;混凝土疏松缺陷对衬砌结构安全系数的影响总体上大于钢筋未连接缺陷,主要影响区域为拱腰与边墙两处,当两种缺陷共存时,拱腰与仰拱中部处安全系数的下降较明显,分别为52.03%与32.40%。缺陷对拱腰与仰拱中部处安全系数的影响效果大于拱顶与边墙处,施工时需严格控制此处混凝土浇筑质量,保证成型后的强度,并适当提高此处浇筑厚度,使其有较高的安全储备。
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9. 复杂应力路径下波纹钢加固盾构隧道数值分析 收藏
魏纲, 徐天宝, 张治国
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (2): 24-32.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.02.02
摘要   PDF (6844KB)  
为探究复杂应力路径下波纹钢加固盾构隧道受力变形规律的异同和加固效果,基于MIDAS GTS NX有限元软件构建三环错缝精细化模型,从管片加固前后收敛变形量、波纹钢应力、管片塑性变形等角度衡量波纹钢加固效果,对比分析堆载、卸载工况下波纹钢加固盾构隧道受力变形演化规律。研究结果表明:复杂受荷环境下管片最大收敛变形部位分布不同,堆载以腰部收敛为主,卸载以顶底部竖向收敛为主;卸载下施作波纹钢加固效果优于堆载工况,最大加固效率可达70%;堆载与卸载工况下,不同板厚波纹钢加固管片的收敛变形、波纹钢应力发展规律类似且均呈现线性增长趋势;波纹钢能有效延缓混凝土塑性发展态势,但对于卸载工况下的环间错台抑制能力较弱。
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10. 水工引水隧洞施工涌水量预测方法对比 收藏
周彩贵, 李景, 梁庆国, 陈克霖
隧道与地下工程灾害防治    2023, 5 (1): 32-44.   DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.01.04
摘要   PDF (2645KB)  
针对隧洞施工过程中易发生的突涌水灾害,通过统计引水隧洞突涌水案例,分析隧洞突涌水的内在规律;分别采用长短期记忆神经网络LSTM(long short-term memory)、Elman神经网络和基于偏最小二乘法的多元线性回归等方法进行隧洞施工涌水量预测,并与隧洞施工实际的涌水量进行对比验证,得到预测隧洞涌水量最优方法。结果表明:突涌水事故更易在浅埋隧洞(道)、长隧道、特长隧道中发生,且易发生在断层、岩溶和可溶岩等地层。对比3种不同模型的预测结果与隧洞施工期的涌水量,LSTM模型预测涌水量精度更高。
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