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隧道穿越富水断层破碎带涌水规律:以重庆英山隧洞为例 被引量:2
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作者 陈国庆 任松 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第13期5689-5695,共7页
当隧道穿越富水断层破碎带区域时,在一系列施工扰动下极易产生突水事故。为了研究断层破碎带宽度、倾角及水压对隧道涌水量的影响,以英山隧洞为工程背景,进行现场测试,并设计正交试验方案开展多因素条件下的破碎带流-固耦合数值模拟,分... 当隧道穿越富水断层破碎带区域时,在一系列施工扰动下极易产生突水事故。为了研究断层破碎带宽度、倾角及水压对隧道涌水量的影响,以英山隧洞为工程背景,进行现场测试,并设计正交试验方案开展多因素条件下的破碎带流-固耦合数值模拟,分析断层破碎带宽度、倾角及水压对隧道涌水量的敏感性。研究结果表明:隧道涌水量随断层破碎带厚度、倾角及水压的增大而增加,影响隧道涌水量因素主次顺序为断层破碎带水压、倾角及宽度;数值模拟结果较好地与现场监测结果相吻合。研究结果可为富水隧道涌水量的预测及防治技术提供理论参考。 展开更多
关键词 富水隧道 断层破碎带 数值模拟 正交试验 涌水量
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穿越断层破碎带隧道变刚度衬砌振动台试验研究
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作者 申玉生 张熙 +4 位作者 常铭宇 潘笑海 粟威 陶伟明 赵何霖 《土木工程学报》 北大核心 2025年第8期101-114,共14页
依托我国西部地区穿越大型活动断裂带隧道工程,基于“引”和“让”的抗震理念设计穿越断层隧道变刚度衬砌结构,实现结构诱导变形、减小地震损伤范围的目的,并开展穿越断层破碎带隧道变刚度衬砌振动台试验进行验证。在水平剪切地震动激励... 依托我国西部地区穿越大型活动断裂带隧道工程,基于“引”和“让”的抗震理念设计穿越断层隧道变刚度衬砌结构,实现结构诱导变形、减小地震损伤范围的目的,并开展穿越断层破碎带隧道变刚度衬砌振动台试验进行验证。在水平剪切地震动激励下,根据隧道结构的加速度、接触应力、应变响应特征,以及隧道结构整体、局部连接处震害形态,探究强震作用下变刚度衬砌节段的损伤特征和减震抗错性能。研究结果表明:小于0.2g地震动时隧道结构沿轴向加速度放大系数呈断层破碎带中部大、交界面附近小的特点,地震动大于0.2g时分布形式则相反;边际谱幅值放大系数小于1时,表明隧道结构能量耗散、产生损伤,0.2g地震动后断层破碎带内隧道仰拱局部出现损伤,0.8g地震动后上盘与断层交界面隧道边际谱幅值放大系数降至0.3,结构损伤最为严重;交界面附近围岩-衬砌接触应力峰值小于上、下盘,但围岩发生塑性破坏的时机更早;破碎带内隧道仰拱损伤早于上、下盘,但损伤程度更轻;断层交界面附近衬砌开裂、错断最严重,需重点加强抗震设计;断层破碎带中部及上、下盘距交界面较远处由于衬砌变刚度结构和柔性接头的减震、诱导变形功能,震后隧道结构损伤程度较轻、范围较小。文中结论可为高烈度地震区隧道工程抗震与减震设计提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 隧道工程 断层破碎带 变刚度衬砌 柔性接头 幅值放大系数 振动台试验
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岩石顶管穿越深大断层破碎带摩阻力计算方法研究
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作者 钟祖良 杜传烨 +1 位作者 刘新荣 李超 《岩土力学》 北大核心 2025年第3期943-954,共12页
根据国务院办公厅关于加强饮用水安全保障工作的通知要求,西南山地大城市为实现备用水库-供水组团和供水组团间互联互通时需建设大量的输水隧洞。由于顶管法具有优越的技术和环保优势,在输水隧洞建设时得到广泛的应用。针对岩石顶管穿... 根据国务院办公厅关于加强饮用水安全保障工作的通知要求,西南山地大城市为实现备用水库-供水组团和供水组团间互联互通时需建设大量的输水隧洞。由于顶管法具有优越的技术和环保优势,在输水隧洞建设时得到广泛的应用。针对岩石顶管穿越断层破碎带时摩阻力计算方法缺乏的问题,依托国务院确定的172项节水供水重大水利工程—重庆观景口水利枢纽工程,通过穿越深大断层破碎带段现场顶力监测与管节周边沉渣调查,揭示了断层破碎带加固前后管节间隙中沉渣填充范围,提出了2种管节-围岩接触力学模型,并基于筒仓理论、围岩弹塑性理论以及多层圆筒模型,推导了2种力学模型对应的顶管摩阻力计算方法。通过现场摩阻力监测与理论计算值对比,验证了岩石顶管穿越断层破碎带摩阻力计算方法的适用性。 展开更多
关键词 顶管 断层破碎带 筒仓理论 摩阻力 计算方法
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库水渗压驱动下断层破碎带充填介质泥化及渗透特性演化研究进展
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作者 盛金昌 李智涵 +1 位作者 赵远洋 王惠民 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第5期89-101,共13页
为揭示库水渗压驱动下断层破碎带充填介质的泥化渗透耦合演化机制,系统梳理了地质特征、试验方法与劣化机理研究进展:原位高地应力约束下压性断层呈“断层核破裂带”分带结构,核部以黏土矿物为主的低渗屏障受渗压长期作用易触发矿物软... 为揭示库水渗压驱动下断层破碎带充填介质的泥化渗透耦合演化机制,系统梳理了地质特征、试验方法与劣化机理研究进展:原位高地应力约束下压性断层呈“断层核破裂带”分带结构,核部以黏土矿物为主的低渗屏障受渗压长期作用易触发矿物软化泥化效应,导致渗透率增幅达3~5个数量级;现场高压压水试验可捕捉地应力对裂隙闭合的抑制效应,但传统室内试验因弱化胶结效应及卸荷畸变难以模拟真实渗流路径;黏土矿物泥化可引发孔隙重构,而细粒含量通过絮凝胶结和“水膜”结构可显著提升启动压力梯度;渗压驱动劣化规律为渗透压力通过驱动原生裂隙扩展以及加速颗粒迁移流失来促使渗流通道贯通,临界水力坡降显著下降。 展开更多
关键词 断层破碎带 充填介质 泥化 渗透特性 劣化机理
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断层破碎带“线状”导水通道综合注浆治理技术 被引量:2
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作者 陈建伟 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期58-64,共7页
针对新登煤矿F_(22-1)断层突水点附近围岩破碎、隔水层薄、岩层泥化、承载能力差的特点,结合“线状”导水通道的特殊补给形式,从加固围岩和控制导水通道水压、水流两个方面,采用巷道充填、围岩加固、疏水降压、返流注浆及引流注浆等技术... 针对新登煤矿F_(22-1)断层突水点附近围岩破碎、隔水层薄、岩层泥化、承载能力差的特点,结合“线状”导水通道的特殊补给形式,从加固围岩和控制导水通道水压、水流两个方面,采用巷道充填、围岩加固、疏水降压、返流注浆及引流注浆等技术,解决了注浆堵水期间导水通道垮塌、隔水层承压能力差以及围岩裂隙发育的难题,成功实现了在断层破碎带注浆堵水的目的,取得了较好的效果。 展开更多
关键词 断层破碎带 “线状”导水通道 疏水降压 返流注浆 引流注浆 注浆堵水
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隧道穿越断层破碎带突水机制及岩墙最小安全厚度研究
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作者 袁东 肖坤 《地质力学学报》 北大核心 2025年第1期80-90,共11页
隧道穿越富水断层破碎带时,掌子面前方的隔水岩体在高渗压作用下容易发生水力劈裂破坏,诱发围岩塌方突水等灾害。基于翼裂纹模型,文章从断裂力学角度分析了岩体含水裂纹扩展及岩桥贯通破坏机理,并且重点考虑了隧道开挖扰动导致岩体损伤... 隧道穿越富水断层破碎带时,掌子面前方的隔水岩体在高渗压作用下容易发生水力劈裂破坏,诱发围岩塌方突水等灾害。基于翼裂纹模型,文章从断裂力学角度分析了岩体含水裂纹扩展及岩桥贯通破坏机理,并且重点考虑了隧道开挖扰动导致岩体损伤弱化,提出了临近断层隔水岩体的最小抗劈裂厚度计算方法。通过对不同影响因素的敏感性分析,发现岩体抗劈裂厚度随隧道断面尺寸、断层水压力、开挖扰动因子的增大而增大,随隧道竖向应力和岩体强度的增大而减小;同时开挖扰动损伤对于岩体抗劈裂厚度的计算结果影响最为显著。最后,以临近雅拉河断裂的川西某隧道为例,考虑实际工程扰动和断层水压力因素,计算了现场施工风险防控岩盘厚度,进一步为类似工程提供理论借鉴。 展开更多
关键词 断层破碎带 突涌灾害 最小安全厚度 翼裂纹模型 岩体力学 隧道工程
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铁路隧道穿越富水断层破碎带注浆形式与注浆圈参数优化
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作者 陈家征 马述起 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第10期4334-4346,共13页
为解决隧道穿越富水断层破碎带施工时风险较大,极易发生围岩失稳、突涌水等问题。依托渝昆高铁小草坝隧道穿越富水断层破碎带为工程背景,通过采用FLAC^(3D)建立流固耦合数值模型,研究了是否考虑地下水作用、不同注浆形式、注浆圈厚度和... 为解决隧道穿越富水断层破碎带施工时风险较大,极易发生围岩失稳、突涌水等问题。依托渝昆高铁小草坝隧道穿越富水断层破碎带为工程背景,通过采用FLAC^(3D)建立流固耦合数值模型,研究了是否考虑地下水作用、不同注浆形式、注浆圈厚度和渗透系数下隧道围岩变形和支护结构受力的影响规律。结果表明:在考虑地下水作用下围岩稳定性较差,隧道开挖后,渗流达到稳态后地下水在隧道周边呈“漏斗状”分布,在超前注浆加固后,围岩稳定性增强,全周边注浆加固形式优于拱墙周边注浆。在选择注浆形式的基础上,对注浆圈参数继续优化,得出随着注浆圈厚度和渗透系数比的增大,可有效起到减小围岩位移、限制塑性区发展、降低初支孔隙水压力的作用,并且注浆圈厚度的增加可明显改变初支孔隙水压力的分布范围。综合优化比选,建议选择8 m的注浆圈厚度和注浆渗透系数比n_g=100较为合适,经现场采用合适的注浆方案施工后,通过隧道周边监测值与模拟值对比,验证注浆方案的可行性和注浆参数选取的合理性,围岩稳定性得到有效控制。研究结果可为今后类似隧道工程设计、施工提供参考价值。 展开更多
关键词 铁路隧道 富水断层破碎带 流固耦合 注浆形式 注浆圈厚度 渗透系数
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穿断层破碎带隧道围岩大变形控制双梯度注浆机制 被引量:6
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作者 陶志刚 孙吉浩 +3 位作者 曹振生 胡才 郭隆基 何满潮 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第6期1194-1213,I0023-I0042,共40页
近些年,中国西部大量深埋隧道工程因关键线路控制无法避让一些活动性断裂,常常在跨越断裂带范围内出现围岩大变形破坏现象,例如侵限、偏压、塌方、底鼓等灾害,严重影响隧道工程施工和运营的安全可持续发展。为了控制断层破碎带隧道围岩... 近些年,中国西部大量深埋隧道工程因关键线路控制无法避让一些活动性断裂,常常在跨越断裂带范围内出现围岩大变形破坏现象,例如侵限、偏压、塌方、底鼓等灾害,严重影响隧道工程施工和运营的安全可持续发展。为了控制断层破碎带隧道围岩大变形,隧道工程设计者和建设者采用了多种控制方案,例如超前注浆、多层钢拱架被动支护、锚杆索主动支护等,但是都因断层破碎带围岩强度过低而出现超前注浆诱发围岩拉裂破碎、主动支护锚杆锚固力不足等现象。为解决上述难题,首先,提出一种增强穿断层破碎带隧道围岩强度的双梯度注浆技术,建立双梯度注浆概念模型,构建3种双梯度注浆模式;然后,确定特定工况下注浆材料粒径梯度与注浆压力梯度的适配条件;最后,通过理论分析、物理模型试验和现场试验,探索双梯度注浆机制及其控制效果。研究结果表明:1)随着开挖步序的增加,穿断层破碎带隧道拱肩变形最大,构造应力对围岩稳定性影响较大。2)在双梯度注浆作用下,浆液扩散效果良好,围岩未出现大面积脱落破坏,隧道周围岩体应力分布均匀。3)双梯度注浆形成了坚硬交叉浆脉骨架,达到了应力补偿效果,将围岩变形量从原来的3 100 mm控制到278 mm以内,实现了“零换拱、零侵限、零突涌”的目标。 展开更多
关键词 隧道 断层破碎带 围岩大变形 双梯度注浆 开挖补偿法
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隧道富水断层破碎带突涌预报与工程对策研究 被引量:2
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作者 林之恒 袁东 徐正宣 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第9期113-121,共9页
为解决高原隧道断层破碎带易发突泥冒顶灾害的问题,采用现场调查、地面物探、洞内地震波反射法、瞬变电磁法、超前钻孔等超前地质预报方法,推广洞内物探三维分析,对富水断层破碎带突泥灾害特征、超前地质预报综合成果和工程应对加固措... 为解决高原隧道断层破碎带易发突泥冒顶灾害的问题,采用现场调查、地面物探、洞内地震波反射法、瞬变电磁法、超前钻孔等超前地质预报方法,推广洞内物探三维分析,对富水断层破碎带突泥灾害特征、超前地质预报综合成果和工程应对加固措施进行研究。结果表明:三维物探成果能快速精准查明富水破碎带空间形态,成果直观,有效指导风险判识和工程处置措施;对富水断层带预报应充分结合勘察期成果,宏观初判断层分布特性,洞内采用物钻结合、长短结合的方法;首次提出按照“探明破碎带规模形态,查明破碎带物质组分性状,观测地下水特征变化情况”的思路,研判突泥涌水风险;施工处置应按照“探泄结合,先固后进,回堵再泄”的总体原则有序开展。研究成果和手段可为类似突涌灾害超前地质预报和工程应对措施提供参考。 展开更多
关键词 高原隧道 富水断层破碎带 突涌预报 物探三维分析 超前地质预报 工程对策
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卷积神经网络在断层破碎带智能判识中的应用 被引量:2
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作者 孙克国 贾敬龙 +2 位作者 江兵 熊志 周玉龙 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期90-95,共6页
研究目的:断层破碎带是隧道施工中最常见的地质异常体之一,易导致涌水突泥、塌方等地质灾害。为助力解决传统地质预报解译依赖经验多、准确率偏低等问题,本文提出一种基于卷积神经网络(Convolutional NeuralNetwork,CNN)的隧道断层破碎... 研究目的:断层破碎带是隧道施工中最常见的地质异常体之一,易导致涌水突泥、塌方等地质灾害。为助力解决传统地质预报解译依赖经验多、准确率偏低等问题,本文提出一种基于卷积神经网络(Convolutional NeuralNetwork,CNN)的隧道断层破碎带智能判识算法,以协助专业人员快速有效判识断层破碎带。研究结论:(1)基于地质大背景和标准化预报图片数据集,采用YOLOv5深度学习框架,引入BoTNet模块,并结合自注意力机制,形成断层破碎带智能判识算法(New_YOLOv5),可实现其位置、规模等要素的智能识别;(2)相较于传统的YOLOv5算法,优化后的算法对不良地质体的识别准确性较高,mAP以及mAP_(max)值的增长率分别为13.68%和9.96%,其中最高mAP值可达84.79%;(3)本研究成果在一定程度上可推动隧道断层破碎带的超前预报结果解译水平的进一步提升,实现由“经验为主、质量不一”向“智能判识、快速有效”的技术进步,可为隧道智能化建造提供有利的技术支撑,具有良好的工程应用前景。 展开更多
关键词 隧道工程 断层破碎带 卷积神经网络 HSP 超前地质预报 深度学习
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渗流-应力耦合作用下穿断层破碎带TBM输水隧洞结构安全研究 被引量:2
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作者 康凯 张飞儒 +5 位作者 王正中 许建建 刘彪 赵玮 刘铨鸿 王鑫 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期173-182,191,共11页
为分析敞开式隧道掘进机(TBM)穿越断层破碎带深埋长输水隧洞围岩的稳定性及其支护结构的安全性,依托东庄水利枢纽北线输水隧洞工程,采用ABAQUS软件建立隧洞开挖过程渗流-应力耦合三维动态施工仿真模型,研究了隧洞开挖支护过程中断层破... 为分析敞开式隧道掘进机(TBM)穿越断层破碎带深埋长输水隧洞围岩的稳定性及其支护结构的安全性,依托东庄水利枢纽北线输水隧洞工程,采用ABAQUS软件建立隧洞开挖过程渗流-应力耦合三维动态施工仿真模型,研究了隧洞开挖支护过程中断层破碎带处围岩的稳定性和支护结构的受力特性及其变化规律。结果表明:隧洞围岩由于卸载作用其孔隙度最大值较初始状态增大了0.88%,渗透系数最大值较初始状态增大了2.59%;隧洞围岩孔隙水压力随开挖支护过程先下降—再平缓—最后回升至稳定;围岩塑性区出现在沿径向1 m范围内,等效塑性应变极值出现在围岩腰线处;锚杆应力在衬砌进行支护时达到峰值,其最大值为182.90 MPa;衬砌内、外缘均处于受压状态,衬砌环向应力值随开挖支护过程先出现最大值,随后略微减小至稳定,其值在6.66~11.92 MPa范围内;衬砌的变形整体上表现为向内收缩,收缩量从顶拱和底拱处向腰线处逐渐减小,其值在0.67~1.35 mm范围内;随着排水量的增加,围岩最大径缩量逐渐增大,衬砌外水压力折减系数逐渐减小。研究结果可为穿断层破碎带TBM隧洞工程结构设计及其安全施工和运营提供参考依据。 展开更多
关键词 输水隧洞 断层破碎带 渗流-应力耦合 隧道掘进机(TBM) 支护结构 施工仿真
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基于水-岩相互作用的富水断层破碎带隧道突涌灾害演化特征 被引量:5
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作者 冯应 朱星宇 张志强 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第10期4276-4286,共11页
为研究开挖卸荷和水力荷载耦合作用下富水断层破碎带隧道突涌灾害演化特征,以沈白高铁西谷隧道工程为依托,考虑不同富水破碎带构造形式及地下水赋存特征,开展隧道突涌灾害演化过程研究。基于水-岩相互作用原理,建立三维离散元粘合块体-... 为研究开挖卸荷和水力荷载耦合作用下富水断层破碎带隧道突涌灾害演化特征,以沈白高铁西谷隧道工程为依托,考虑不同富水破碎带构造形式及地下水赋存特征,开展隧道突涌灾害演化过程研究。基于水-岩相互作用原理,建立三维离散元粘合块体-裂隙流耦合模型,明确不同地质构造特征下的隧道突涌灾害模式,分析破碎岩体裂隙扩展和地下水渗流的时空演化规律。研究结果有:引入黏合块体模型和裂隙流组合模型,建立了富水断层破碎带水岩相互作用力学模型,再现了富水破碎带隧道突涌灾害演化过程。不同富水破碎带构造形式引起的突涌灾变模式差异显著,且具有不同的触发条件和表现形式。断层破碎带倾角为45°时,破碎岩体沿掌子面下部溜塌涌入隧道,倾角为90°时,围岩向掌子面挤出,倾角为-45°时,表现为拱顶围岩垮塌。富水破碎带突涌灾害程度随着水头增大而加剧,其中倾角为-45°时,突涌灾害程度受水头高度的影响最显著,倾角为90°时,水头高度影响相对较弱,但突涌灾害程度最严重。 展开更多
关键词 断层破碎带 隧道施工 水岩相互作用 突涌灾害 黏合块体模型 时效变形
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断层破碎带TBM施工卡机处置技术研究 被引量:2
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作者 韩书臣 谭忠盛 +2 位作者 肖海晖 李庆楼 周应祥 《人民长江》 北大核心 2024年第S2期185-190,207,共7页
断层破碎带围岩地质松散,岩体稳定性差,容易导致隧道掘进机(TBM)发生卡机事故,而且处理TBM卡机故障难度较大,不仅使掘进效率降低,还会对工程建设产生严重影响。首先通过多案例调研,总结了一般卡机类型及原因机理,然后结合新疆某水利工... 断层破碎带围岩地质松散,岩体稳定性差,容易导致隧道掘进机(TBM)发生卡机事故,而且处理TBM卡机故障难度较大,不仅使掘进效率降低,还会对工程建设产生严重影响。首先通过多案例调研,总结了一般卡机类型及原因机理,然后结合新疆某水利工程Ⅷ标隧洞工程地质情况,提出了针对断层破碎带引起的卡机事故处置措施:先利用超前地质预报勘察地质情况,再采用锚杆、超前管棚和固结灌浆等措施加固已有支护段。现场实践表明,在花岗岩地层中该方法卡机处置效果较好,同时耗时也相对合理。 展开更多
关键词 卡机脱困 TBM 断层破碎带 花岗岩地层 引水隧洞
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SH波入射下山体-断层破碎带-隧道相互作用分析 被引量:2
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作者 黄磊 周颜婷 +2 位作者 刘中宪 段更月 张传秀 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期870-880,共11页
采用一种高精度间接边界积分方程法(IBIEM),开展了山体-断层破碎带-隧道整体模型对地震波的散射作用模拟,考虑了三种影响因素:入射波强度、隧道与断层破碎带间距以及破碎带动力特性,模拟了其对山体表面及隧道地震动力响应的影响。研究... 采用一种高精度间接边界积分方程法(IBIEM),开展了山体-断层破碎带-隧道整体模型对地震波的散射作用模拟,考虑了三种影响因素:入射波强度、隧道与断层破碎带间距以及破碎带动力特性,模拟了其对山体表面及隧道地震动力响应的影响。研究结果表明:断层破碎带的存在使得山体-断层破碎带-隧道整体系统内相互作用更加复杂,山体表面位移幅值以及隧道的位移和应力幅值主要呈现放大效应,山体表面断层破裂处破坏异常严重,位移幅值陡增,可达10以上;在衬砌的拱肩、拱脚处的应力集中较为明显,衬砌的顶部和底部应力较小;地震波低频入射时,隧道内外壁应力和位移曲线较平缓,随着入射频率的增大,波的相干效应更加明显,衬砌隧道应力和位移发生空间重分布,出现峰值多段集中现象。 展开更多
关键词 山体 断层破碎带 隧道 地震波散射
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考虑断层破碎带影响的隧道结构地震反应研究 被引量:1
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作者 董捷 郑英豪 +4 位作者 李兆琦 陈洪运 宫凤梧 闫鑫 刘洋 《震灾防御技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期140-150,共11页
为研究跨断层隧道在渗流-地震耦合作用下的动力响应,以宣绩铁路周湾村隧道穿越富水断层为背景,基于Biot固结动力方程,采用有限差分软件FLAC 3D进行多场耦合数值计算。本文主要分析了断层破碎带宽度对隧道衬砌特征点加速度、孔压、位移... 为研究跨断层隧道在渗流-地震耦合作用下的动力响应,以宣绩铁路周湾村隧道穿越富水断层为背景,基于Biot固结动力方程,采用有限差分软件FLAC 3D进行多场耦合数值计算。本文主要分析了断层破碎带宽度对隧道衬砌特征点加速度、孔压、位移及应力响应规律的影响。研究结果表明,对隧道结构不同位置而言,加速度响应规律一致,均为正常段加速度<破碎带加速度<交界面加速度。耦合场作用下,地层与破碎带交界处围岩位移及应力均发生突变。随着断层宽度的增加,应力及位移突变范围有所增大,孔隙水压力峰值也进一步扩大。此时隧道受压区增大,衬砌结构易发生局部破坏。通过加设注浆层的方式,可有效减少耦合场作用引起的拱圈应力分布不均现象。 展开更多
关键词 铁路隧道 断层破碎带 流固耦合动力模型 地震响应 Biot固结动力方程
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断层破碎带隧道结构破坏离散元数值试验 被引量:12
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作者 杨青林 李醒 王永雷 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第8期136-142,共7页
为研究次生断裂的形成原因、隧道结构破坏特征及其机理。以福宜高速公路梁王山隧道为依托,采用MatDEM离散元结合现场测试的方法,模拟断层运动和隧道破坏。结果表明:受主断层两侧地层相向运动影响,在离FW4断层出口远端软弱地层产生了次... 为研究次生断裂的形成原因、隧道结构破坏特征及其机理。以福宜高速公路梁王山隧道为依托,采用MatDEM离散元结合现场测试的方法,模拟断层运动和隧道破坏。结果表明:受主断层两侧地层相向运动影响,在离FW4断层出口远端软弱地层产生了次生断裂,隧道开挖后围岩次生裂隙扩展并发生不均匀破坏,表现为拱顶开裂,边墙强烈内挤和纵向裂缝等;低刚度裂缝能吸收变形产生明显变形阻断作用,但却容易引起对向侧部围岩的进一步应力集中,加剧隧道的不均匀破坏;为避免受次生断裂影响下穿越断层破碎带隧道发生破坏,应对次生裂缝或节理进行注浆加固,减少新生裂缝数量,削弱附近围岩的应力-变形集中,降低隧道施工风险。 展开更多
关键词 隧道工程 断层破碎带 离散元 次生断裂
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穿越断层破碎带深埋洞室爆破开挖围岩破坏机理研究进展 被引量:3
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作者 苏都都 范勇 +2 位作者 吴进高 杨广栋 冷振东 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第4期25-34,共10页
我国西部大开发战略正进一步实施,西南高山峡谷地区正在或即将在密集展开一大批大型水电工程.然而受复杂地形条件限制,工程建设中将导流、引水、发电等水工建筑物布置在地下,这就涉及到具有埋深大、地应力高典型特征的地下洞室群开挖工... 我国西部大开发战略正进一步实施,西南高山峡谷地区正在或即将在密集展开一大批大型水电工程.然而受复杂地形条件限制,工程建设中将导流、引水、发电等水工建筑物布置在地下,这就涉及到具有埋深大、地应力高典型特征的地下洞室群开挖工程,并且相当一部分地下洞室群不可避免地穿越断层破碎带.本文总结了近年来工程师和学者重点关注的围岩变形破坏成因以及降低围岩变形破坏发生风险和保障深埋洞室施工安全的方法与技术.诸多研究从理论上阐明了爆破-瞬态卸荷力学作用过程,明确了爆炸应力波和地应力瞬态-卸荷应力波产生机理;从爆破-瞬态卸荷反复扰动激发应力波传播规律、应力波与含断层破碎带岩体的相互作用、含断层破碎带岩体强度特征等方面深入研究爆破-瞬态卸荷反复扰动下穿越断层破碎带深埋洞室变形破坏机理.并结合现场试验、数值模拟和室内试验的方法研究提出了爆破-瞬态卸荷扰动作用下围岩破坏预报及其控制措施.最后提出了关于爆破-瞬态卸荷扰动对含断层破碎带岩体复杂相互作用及控制技术的深入研究方向. 展开更多
关键词 断层破碎带 围岩 深埋洞室 瞬态卸荷 爆破
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基于界面单元的正断层破碎带对煤矿采动响应的影响分析
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作者 曹栩 常亚峰 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2024年第4期180-192,共13页
为更准确地反映断层的特性,以典型煤矿为例,采用数值计算方法,结合地层中断层带的实际特征,建立断层带和断层面共同存在的断层地质模型,研究了正断层条件下,断层面和断层破碎带对煤矿工作面开采的影响。研究表明:断层面的刚度越小,模型... 为更准确地反映断层的特性,以典型煤矿为例,采用数值计算方法,结合地层中断层带的实际特征,建立断层带和断层面共同存在的断层地质模型,研究了正断层条件下,断层面和断层破碎带对煤矿工作面开采的影响。研究表明:断层面的刚度越小,模型平衡需要计算的时步越多。断层带厚度为给定条件下,当接触面参数不同时,随着工作面的推进,距离断层面越近时,断层面影响逐渐增加;随着接触面刚度的增加,工作面前方的应力峰值有升高的趋势,无接触面时的应力峰值最高。给定接触面刚度条件下,随着断层带厚度的增加,工作面前方的应力呈现升高的趋势。工作面顶板的垂直位移随着断层带厚度的增加有一定程度的增加。断层带厚度给定时,不同接触面参数下随着距离煤层的垂直距离的增加,高位岩层的断层两侧的位移差较低位岩层的位移差大,计算结果显示,两盘单独的滑移量也是高位岩层较大。给定的接触面参数下,不同断层带厚度下,随着工作面的推进断层两盘的位移差不断增加,在一定垂直距离范围内,岩层层位高的点比层位低的点滑移量要大。随着断层带厚度的增加,断层两盘的滑移量呈现增加的趋势。该研究对断层影响下的煤炭开采具有一定的指导作用。 展开更多
关键词 断层 断层破碎带 接触面 煤炭开采
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冲沟断层破碎带TBM隧洞地表预注浆加固效果研究
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作者 李庆楼 李元卓 +1 位作者 裴成元 周振梁 《土木工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期52-58,共7页
针对TBM穿越断层破碎带围岩破碎易卡机的问题,依托新疆某供水隧洞,通过现场试验、数值模拟和现场监测的方法系统对比分析了地表预注浆的加固效果。研究结果表明:TBM穿越断层破碎带发生塌方卡机的风险较大。地表预注浆加固增强了断层破... 针对TBM穿越断层破碎带围岩破碎易卡机的问题,依托新疆某供水隧洞,通过现场试验、数值模拟和现场监测的方法系统对比分析了地表预注浆的加固效果。研究结果表明:TBM穿越断层破碎带发生塌方卡机的风险较大。地表预注浆加固增强了断层破碎带围岩的完整性与稳定性,降低了隧洞开挖引起的围岩收敛变形,变形降幅可达70.44%。地表预注浆加固措施改善了隧洞初期支护结构的受力特征,相较于未注浆情况锚杆轴力降低了89.91%,提高了初期支护结构的安全与稳定性。现场取芯结果、TBM掘进参数及现场监测数据的分析进一步证实,地表预注浆加固提高了岩体的强度和整体性,保障了TBM在复杂地质条件下的安全高效掘进。研究成果可为类似地质环境中TBM隧洞施工提供参考。 展开更多
关键词 TBM隧洞 断层破碎带 地表预注浆 围岩变形 加固效果
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隧道穿越断层破碎带震害机理研究 被引量:113
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作者 何川 李林 +2 位作者 张景 耿萍 晏启祥 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期427-434,共8页
首先对汶川"5.12"等各次大地震中跨越断层破碎带隧道震害进行了资料调研,然后通过振动台模型试验及数值计算对跨断层破碎带隧道的动力响应进行了研究,研究内容主要包括围岩与隧道结构的加速度响应特性、地层变形及衬砌结构内... 首先对汶川"5.12"等各次大地震中跨越断层破碎带隧道震害进行了资料调研,然后通过振动台模型试验及数值计算对跨断层破碎带隧道的动力响应进行了研究,研究内容主要包括围岩与隧道结构的加速度响应特性、地层变形及衬砌结构内力分布规律等。分析结果表明:震害调研结果、振动台模型试验和数值模拟结果有较好的吻合性,穿越断层破碎带隧道在地震中易于产生破坏;隧道断层带段围岩有较大的加速度响应特性,加速度响应在断层接触段不连续;地震过程中断层带段隧道结构对地层具有明显的追随性和依赖性;断层带隧道错动破坏主要由断层带隧道围岩与较好段围岩位移不同步性而造成的位移差值引起,且位移差值与断层带和隧道较好围岩类型有关;隧道断层破碎带段与较好围岩段衬砌结构横断面具有基本相同的内力分布规律,衬砌内力在共轭45°方向最大,但断层破碎带段衬砌具有最大的内力峰值,更易于在地震过程中产生破坏等。以上成果对于合理认识跨越断层破碎带隧道的地震响应特征具有重要意义,可为隧道实际工程设计和施工的抗震设防提供宝贵的基础资料。 展开更多
关键词 隧道工程 震害机理 断层破碎带 振动台模型试验 隧道地震响应特性
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