隧道与地下工程灾害防治

2023年, 第5卷, 第4期　刊出日期：2023-12-20

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研究论文

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基于盾构渣土改良的流动化回填土的工程性能研究

曾长女, 王子正, 曹硕倩, 任磊

隧道与地下工程灾害防治. 2023, (4): 1-8. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.01

摘要 ( 144 )

PDF (4242KB) ( 168 )

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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基于微震能量分形维数的围岩变形预警

毛浩宇, 徐奴文, 孙悦鹏, 周相, 丁新潮, 董林鹭

隧道与地下工程灾害防治. 2023, (4): 9-20. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.02

摘要 ( 93 )

PDF (12677KB) ( 61 )

依托金川水电站泄洪洞工程,引入微震监测技术实时在线监测围岩变形破坏,研究泄洪洞围岩微震事件的时空演化特征,采用横纵波能量比E_S/E_P对金川水电站泄洪洞围岩破裂机制进行研究,将分形-岩石力学理论引入微震监测领域,分析微震在时间和空间上释放能量的分形维数演化规律。通过对分形维数的演化规律,现场勘察和常规监测数据进行比较分析,揭示分形维数与围岩在时间和空间上的大变形之间的关系:在变形发生前岩体的微震能量分形维数在时间和空间上都会出现降维现象,这可以作为预警前兆信号。

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高地应力软岩隧道的变形规律

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, (4): 21-32. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.03

摘要 ( 100 )

PDF (6661KB) ( 82 )

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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降水与回灌水抢险作用机制的试验研究

孙齐昊, 舒计城, 范森, 柳献

隧道与地下工程灾害防治. 2023, (4): 33-46. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.04

摘要 ( 80 )

PDF (26796KB) ( 46 )

基于自行设计的缩尺模型试验装置与模型隧道,通过开展模型试验,重现不同地层涌水涌砂事故中降水与回灌水抢险过程,通过对侵蚀地层的流场、地应力场、位移场和速度场的分析,研究降水与回灌水抢险作用机制。研究表明:降水与回灌水抢险的作用机理是通过改变渗漏过程中的水头差与渗流速度等参数来降低地层渗流侵蚀的发展速度;降水与回灌水抢险中,平衡渗漏点内外的水头差后,地层能形成稳定土拱,削弱渗流流速后土拱不再失稳发展;粉土地层的渗透系数较砂土地层小,降水与回灌水后地下水压力变化将出现明显滞后,实际抢险中可以合理提高降水与回灌水幅度,加快抢险措施的响应速度。研究结论可以为隧道渗漏险情的现场处理提供理论参考与指导。

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高压水射流切割混凝土试验与数值模拟

张宁, 黄新杰, 王川, 徐彬, 张建成, 张波

隧道与地下工程灾害防治. 2023, (4): 47-56. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.05

摘要 ( 89 )

PDF (17435KB) ( 44 )

针对地下空间工程建设中既有混凝土建(构)筑物破拆问题,通过室内试验和数值模拟,系统研究不同水射流参数和切割工艺参数对高压水射流破坏混凝土性能的影响规律,分析混凝土在水射流冲击作用下应力分布和裂纹扩展特征。试验结果表明:高压水射流切割混凝土深度随泵压的增大线性增加,随靶距的增大先增大后减小,随切割次数的增加增长率不断减小,随横移速度的减小增长率逐渐变大;高压水射流冲击中心点附近的有效应力超过混凝土的强度,导致混凝土破坏,裂纹沿有效应力峰值点扩展,并不断贯通形成片状剥落;对于水射流切割强约束混凝土,主要以水射流切割缝和表面混凝土片状剥落破坏为主,对于弱约束混凝土,则以成段切除破坏为主;混凝土内部存在自由面时,更易形成贯通裂缝,产生大体积破除。

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酸性腐蚀下混凝土试件物理力学性能演化规律

王晖, 黄昕, 金国龙

隧道与地下工程灾害防治. 2023, (4): 57-64. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.06

摘要 ( 75 )

PDF (7734KB) ( 33 )

为分析硫酸腐蚀对深埋排水调蓄隧道(简称“深隧”)衬砌结构力学性能的影响,通过对钢纤维体积率为0%和1%的混凝土标准试件开展初始pH=1的硫酸腐蚀试验,考虑单面浸泡和全周浸泡两种腐蚀工况,对不同腐蚀时间下混凝土试件表面pH值、质量变化率、单轴抗压强度和反应产物进行系统分析。结果表明:混凝土强度随腐蚀时间呈非线性变化;由于钢纤维的掺加抵抗了硫酸溶液的扩散,使得腐蚀前期反应进程减慢、反应产物减少,酸腐蚀浸泡下钢纤维混凝土强度和质量的增加速率不及同等条件下的素混凝土;全周浸泡下混凝土试件的质量增加速率大于同等条件下单面浸泡的试件,结合XRD分析可知,反应后生成了石膏,而全周腐蚀与硫酸的接触面更大,因而反应产物生成更快,初期强度和质量也增加更快。

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基于分布式光纤的超长灌注桩施工期受力特征研究

林国琪, 洪成雨, 饶伟

隧道与地下工程灾害防治. 2023, (4): 65-71. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.07

摘要 ( 73 )

PDF (9855KB) ( 18 )

为研究超长灌注桩的长期受力特征,以深圳市某人才公寓北区2栋建设项目为研究背景,采用分布式光纤传感技术对桩进行近两年的长期监测,通过室内试验研究铠装分布式光纤传感器的应变传递系数;结合桩土界面的双曲线模型,揭示了超长大直径灌注桩的长期承载变化规律。结果表明:本研究中铠装光纤应变传递系数约为0.668且不受荷载以及时间等因素的影响;超长大直径灌注桩主要由桩身中上部分进行承担上部荷载;桩身轴力及侧摩阻力随着完工楼层数呈正相关增加,当建筑完工时,桩身侧摩阻力调动系数约为0.526 4,表面桩在承载方面足够安全。

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滇中引水松林隧洞高外水压力作用数值模拟分析

王新越, 王如宾, 王丹, 向天兵, 王鹏, 黄威, 张建平, 徐卫亚

隧道与地下工程灾害防治. 2023, (4): 72-80. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.08

摘要 ( 83 )

PDF (8689KB) ( 50 )

为揭示固结灌浆与衬砌排水等措施对深埋隧洞衬砌高外水压力作用影响规律,选取滇中引水工程松林隧洞为研究对象,开展深埋引水隧洞高外水压力作用数值模拟计算,研究不同灌浆圈参数和衬砌排水条件下隧洞围岩渗流场和衬砌结构外水压力变化规律,并提出隧洞围岩固结灌浆与衬砌排水优化设计方案建议。研究结果表明:隧洞围岩设置灌浆圈和衬砌设置排水孔均能有效降低衬砌结构外水压力,灌浆圈厚度越大,渗透系数越小,堵水效果越好;衬砌排水孔越多,衬砌结构外水压力越小,但需要考虑衬砌安全性合理设置;建议灌浆圈厚度取6~8 m,灌浆圈渗透系数取围岩渗透系数的1/60~1/40,排水孔数量为2~3个,在此区间进行设计较为合理。

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隧洞突水突泥次生灾害诱因与防治技术

郝俊锁, 刘俊峰, 刘浩, 赵明蕃

隧道与地下工程灾害防治. 2023, (4): 81-92. DOI: 10.19952/j.cnki.2096-5052.2023.04.09

摘要 ( 107 )

PDF (3198KB) ( 77 )

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F_Ⅲ-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。