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汶川地震断层破碎带段隧道结构震害分析及震害机理研究 被引量:69
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作者 崔光耀 王明年 +1 位作者 于丽 林国进 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期122-127,共6页
基于汶川地震公路隧道震害资料,通过数据统计分析得出造成断层破碎带段隧道结构震害的原因主要有:断层错动、围岩条件软弱及断层破碎带宽度;断层破碎带段隧道结构震害特征为:错动断层隧道出现了二衬垮塌、隧道垮塌等严重震害类型;未错... 基于汶川地震公路隧道震害资料,通过数据统计分析得出造成断层破碎带段隧道结构震害的原因主要有:断层错动、围岩条件软弱及断层破碎带宽度;断层破碎带段隧道结构震害特征为:错动断层隧道出现了二衬垮塌、隧道垮塌等严重震害类型;未错动断层隧道未出现二衬垮塌、隧道垮塌等严重震害类型。通过数值模拟及现场震害分析,结果表明:错动宽断层破碎带隧道震害最严重,不但引起二衬垮塌,而且引起隧道垮塌,是抗震设防的重点;错动窄断层破碎带隧道震害较严重,会引起二衬垮塌,也是抗震设防的重点;无错动宽断层破碎带隧道震害较轻,不会引起二衬垮塌等严重震害。错动断层隧道不但要进行横断面抗震设防,还要进行纵向抗震设防,而且纵向抗震设防是必须的;无错动断层隧道可通过横断面抗震设防解决。研究成果对过断层隧道的抗震技术有着重要的意义。 展开更多
关键词 断层破碎带段隧道结构 震害分析 震害特征 震害机理
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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:1
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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 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 变刚度衬砌 柔性接头 幅值放大系数 振动台试验
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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 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 流固耦合 注浆形式 注浆圈厚度 渗透系数
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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 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:10
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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 离散元 次生断裂
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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 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:1
9
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 突涌预报 物探三维分析 超前地质预报 工程对策
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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
10
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 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:4
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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 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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SH波入射下山体-断层破碎带-隧道相互作用分析 被引量:1
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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 隧道 地震波散射
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某隧道断层破碎带处结构分析与设计 被引量:2
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作者 袁庆利 《铁道标准设计》 2008年第9期69-71,共3页
隧道穿越断层或通过断层影响区是一个复杂而普遍的问题,由于断层破碎带隧道施工及结构的受力条件复杂,结合某公路隧道,分析在断层破碎带处设置抗震缝与无抗震缝条件下该隧道主体结构的水平横向位移、水平横向加速度和主应力的变化特点... 隧道穿越断层或通过断层影响区是一个复杂而普遍的问题,由于断层破碎带隧道施工及结构的受力条件复杂,结合某公路隧道,分析在断层破碎带处设置抗震缝与无抗震缝条件下该隧道主体结构的水平横向位移、水平横向加速度和主应力的变化特点。根据断层破碎带处围岩的实际情况设计中采取相应的措施,确保工程质量及施工安全。 展开更多
关键词 公路隧道 断层破碎 有限元 结构分析
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东天山隧道穿越断层破碎带初期支护变形分阶段控制标准研究 被引量:14
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作者 黄解放 黄明利 谭忠盛 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2022年第S01期155-165,共11页
为解决东天山特长公路隧道穿越F2断层破碎带软岩大变形问题,综合采用理论分析、数值模拟、现场监测与统计分析等手段,开展隧道两台阶预留核心土法和三台阶法施工初期支护变形控制标准研究,并提出隧道初期支护变形分级预警方法。研究结... 为解决东天山特长公路隧道穿越F2断层破碎带软岩大变形问题,综合采用理论分析、数值模拟、现场监测与统计分析等手段,开展隧道两台阶预留核心土法和三台阶法施工初期支护变形控制标准研究,并提出隧道初期支护变形分级预警方法。研究结果表明:1)东天山隧道穿越F2断层破碎带的预留变形量选取60~80 cm能够满足施工要求。2)对于两台阶预留核心土法,上、下台阶开挖产生的初期支护变形占其总变形量的比例建议为60%、40%;对于三台阶法,上、中、下台阶开挖产生的初期支护变形占比建议为20%、65%、15%。3)当初期支护变形未超过预留变形量、超过预留变形量但未超过5%二次衬砌设计厚度、未超过10%二次衬砌设计厚度时,分别启动Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级预警。Ⅰ级预警时正常施工,Ⅱ级预警时采取控制开挖进尺和台阶长度、及时设立护拱、尽快封闭初期支护等处治措施,Ⅲ级预警时则进一步采用短台阶或微台阶法施工。 展开更多
关键词 公路隧道 断层破碎 软岩大变形 预留变形量 初期支护 控制标准 变形预警
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包西铁路洞子崖隧道断层破碎带浅埋偏压段施工数值模拟分析 被引量:10
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作者 林裕 《铁道标准设计》 北大核心 2011年第10期99-102,共4页
洞子崖隧道DK683+938~DK684+004段为断层破碎带浅埋偏压大断面隧道。通过Flac5.0数值软件对三台阶预留核心土法、CRD法和双侧壁导坑法等工法进行数值模拟比较,得出双侧壁导坑法先开挖浅埋侧导坑能够有效控制隧道洞内周边位移,保证了工... 洞子崖隧道DK683+938~DK684+004段为断层破碎带浅埋偏压大断面隧道。通过Flac5.0数值软件对三台阶预留核心土法、CRD法和双侧壁导坑法等工法进行数值模拟比较,得出双侧壁导坑法先开挖浅埋侧导坑能够有效控制隧道洞内周边位移,保证了工程质量和施工安全。 展开更多
关键词 铁路隧道 断层破碎 浅埋偏压隧道 施工 数值模拟
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卷积神经网络在断层破碎带智能判识中的应用
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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 卷积神经网络 HSP 超前地质预报 深度学习
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侧限条件下断层破碎岩体变形及渗流侵蚀特性 被引量:2
17
作者 孙文斌 田殿金 +3 位作者 马诚 薛彦超 杨灿 朱开鹏 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期193-203,共11页
【目的】我国大部分矿区进入深部开采阶段,复杂的深部水文地质条件和显著增加的隐蔽致灾因素以及断层的存在加大了矿井突水事故的风险。【方法】利用破碎岩石变形–渗流试验系统,研究断层破碎岩体的承压变形与渗流侵蚀特性,通过分析侧... 【目的】我国大部分矿区进入深部开采阶段,复杂的深部水文地质条件和显著增加的隐蔽致灾因素以及断层的存在加大了矿井突水事故的风险。【方法】利用破碎岩石变形–渗流试验系统,研究断层破碎岩体的承压变形与渗流侵蚀特性,通过分析侧限轴向压缩条件下级配组合、饱水状态和渗透水压3个因素对破碎岩体变形-渗流特性的影响,进一步研究破碎岩体岩样颗粒流失特征、空隙结构及渗透参数变化的时变规律。【结果和结论】结果表明:(1)破碎岩样峰值应变随着级配指数n的增加而增大。饱水状态下相同级配的岩样在相同应力下的应变增量值比干燥状态下大。(2)流失颗粒质量与时间的拟合曲线呈指数增长函数关系,流失颗粒质量与侧限轴向应力成反比。次生颗粒质量随着轴向荷载的增大而增大。(3)岩样空隙率的演变趋势与其粒径级配密切相关。级配指数n与岩样的整体空隙率呈正相关关系。加载渗透前后相比,分形维数D与n成反比,细小粒径颗粒的质量增加,大粒径颗粒的质量降低。加载渗透后的岩样分形维数有较大的增量。(4)断层内承压水导升过程宏观上可分为承压水导升初期、导水溃砂通道扩展和发育成熟阶段,细观上可分为岩体浸水软化、错位挤压、变形开裂、破碎剥离的发育过程。研究成果可为断层突水灾害演化规律研究提供试验数据和理论依据。 展开更多
关键词 断层破碎 颗粒流失 空隙结构 分形特征 变形规律 断层突水
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隧道穿越断层破碎带震害机理研究 被引量:108
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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 振动台模型试验 隧道地震响应特性
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穿越断层破碎带隧道设置减震层的振动台模型试验 被引量:32
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作者 耿萍 唐金良 +2 位作者 权乾龙 何川 晏启祥 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期2520-2526,共7页
以某高地震烈度区穿越断层破碎带的铁路隧道工程为依托,开展设置减震层的振动台物理模型试验,介绍试验方案及过程,包括试验装置、试验内容、模型相似比、模型箱体设计、相似材料、测试方案及传感器布置、地震波输入及加载制度等,并对设... 以某高地震烈度区穿越断层破碎带的铁路隧道工程为依托,开展设置减震层的振动台物理模型试验,介绍试验方案及过程,包括试验装置、试验内容、模型相似比、模型箱体设计、相似材料、测试方案及传感器布置、地震波输入及加载制度等,并对设置减震层的减震效果进行分析。试验结果表明:对高地震烈度区穿越断层破碎带隧道振动台模型试验的设计方案合理可行,设置减震层是一种降低地震荷载作用下衬砌的内力峰值,提高隧道抗震性能的有效手段。 展开更多
关键词 断层破碎 铁路隧道 减震层 振动台试验
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穿越断层破碎带深埋隧道围岩失稳的突变理论分析 被引量:33
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作者 宋瑞刚 张顶立 文明 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第S1期289-292,共4页
在分析隧道开挖引起断层破碎带围岩失稳的基础上,认为深埋隧道断层破碎带围岩的失稳是一种突发破坏现象。根据总势能原理,建立了穿越断层破碎带深埋隧道围岩失稳尖点突变模型,推导出失稳的力学判据条件。分析结果表明,断层破碎带围岩的... 在分析隧道开挖引起断层破碎带围岩失稳的基础上,认为深埋隧道断层破碎带围岩的失稳是一种突发破坏现象。根据总势能原理,建立了穿越断层破碎带深埋隧道围岩失稳尖点突变模型,推导出失稳的力学判据条件。分析结果表明,断层破碎带围岩的突发失稳与几何-力学参数ζ和综合刚度比k相关。最后以建中隧道修建过程中的三处典型断层破碎带为例,运用建立的尖点突变模型进行分析。分析结果与实际施工围岩情况一致。研究成果可为预防深埋隧道围岩失稳、采取合理的施工工艺和支护措施提供参考依据。 展开更多
关键词 深埋隧道 断层破碎 失稳 突变理论 综合刚度比
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