预制孔洞凝灰岩破坏声发射响应特性及预警

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作者 郑蕾 许晓静 +2 位作者 许王亮 宋战平 张泽坤 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期135-144,共10页

岩石的裂隙孔洞等缺陷极易引发其局部破坏,对施工安全与运营维护产生不利影响。利用岩石力学测试系统对不同岩桥长度的双圆孔洞凝灰岩进行单轴压缩试验,配合声发射(acoustic emission,简称AE)监测系统对试验全过程进行声发射监测,进行... 岩石的裂隙孔洞等缺陷极易引发其局部破坏,对施工安全与运营维护产生不利影响。利用岩石力学测试系统对不同岩桥长度的双圆孔洞凝灰岩进行单轴压缩试验,配合声发射(acoustic emission,简称AE)监测系统对试验全过程进行声发射监测,进行岩石变形破坏过程的声发射特征研究。基于声发射能量、振铃计数、上升时间与幅值的比值(RA)/振铃计数与持续时间的比值(AF)、b值等特征参数,分析不同岩桥长度对岩石破坏的影响,并对其损伤演化特征的前兆信息进行探索。结果表明:声发射参数随时间呈阶段性变化,岩石失稳破坏前有明显异常响应特征;随着岩桥长度的增加,AE能量由群震型向孤震型转变,AE振铃计数经历了平静期、活跃期和突增区,AE RA/AF值对局部细小裂纹扩展较敏感,AE b值随时间经历了上升期、波动期及下降期,总体呈减小趋势;声发射各参数均存在岩石破坏前兆,将AE累计能量、AE累计振铃计数、AE累计RA/AF值的突增点和AE b值的最低点作为“临界破坏前兆点”D,预警时效序列为:AE累计RA/AF值>AE累计振铃计数>AE累计能量>AE b值。 展开更多

关键词 岩石力学 预制孔洞 声发射响应 破裂特征 预警前兆

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基于LCA的山岭隧道碳排放核算研究现状与展望 被引量：8

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作者 宋战平 刘世昊 +3 位作者 孙引浩 成涛 张玉伟 王军保 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期943-951,共9页

首先,梳理山岭隧道碳排放核算研究的进展并进行探讨,基于生命周期评价理论(life cycle assessment,LCA)与排放因子法,结合山岭隧道特点对其全生命周期内各阶段的碳排放来源进行分析,着重探讨施工与运营阶段的计算边界;其次,强调碳排放... 首先,梳理山岭隧道碳排放核算研究的进展并进行探讨,基于生命周期评价理论(life cycle assessment,LCA)与排放因子法,结合山岭隧道特点对其全生命周期内各阶段的碳排放来源进行分析,着重探讨施工与运营阶段的计算边界;其次,强调碳排放核算过程中清单分析涉及到的碳排放因子与活动数据的获取方式与应用条件;然后,对核算结果的应用、不确定分析与碳排放预测的相关研究成果进行整理;最后,指出当前山岭隧道碳排放研究中存在的问题,并展望其未来发展方向。 展开更多

关键词 山岭隧道 碳排放核算 生命周期评价 排放因子法

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动静组合荷载下隧道锚固围岩累积损伤效应与支护优化 被引量：2

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作者 于远祥 沈鹏 +1 位作者 张永亮 王有发 《西安科技大学学报》 北大核心 2024年第6期1095-1106,共12页

周期性掘进爆破致使隧道锚固围岩损伤程度逐步累积,其塑性区扩展甚至失稳,严重威胁隧道后续安全施工与运营。通过建立动静载作用下锚固围岩单元体受力模型,基于杆岩协调变形原理及爆破主频率衰减规律,研究锚固围岩在地应力、孔隙水压力... 周期性掘进爆破致使隧道锚固围岩损伤程度逐步累积,其塑性区扩展甚至失稳,严重威胁隧道后续安全施工与运营。通过建立动静载作用下锚固围岩单元体受力模型,基于杆岩协调变形原理及爆破主频率衰减规律,研究锚固围岩在地应力、孔隙水压力、锚杆支护力等静荷载及掘进爆破动荷载作用下的损伤变形机理,推导了动静载作用下锚固围岩累积损伤后的塑性区及破碎区半径计算式,分析了不同因素作用下锚固围岩变形范围的演化规律。结果表明:动静载作用下隧道锚固围岩变形范围随着孔隙水压力、爆破冲击力、周边炮孔数量、损伤变量的增大而逐步增加,随地质强度指标的增大而减小;西气东输商南4^(#)隧道K85.0~K195.7段锚固围岩扰动损伤区范围为8 m,塑性区及破碎区半径分别为5.08,3.74 m;支护优化方案实施后,隧道拱顶下沉量减少了58%,侧墙相对移近量减少了60%,围岩变形控制效果良好。该研究为隧道安全高效施工提供了可靠保障。 展开更多

关键词 隧道开挖 锚固围岩 动静组合荷载 累积损伤 支护优化

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倾斜煤系地层大断面客专隧道大变形原因分析及处置 被引量：4

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作者 康宝祥 宋战平 +3 位作者 张庆贺 许晓静 周冠南 潘红伟 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第2期89-99,共11页

针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜... 针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜煤系地层水平距离之间的变化规律,对倾斜煤层单元体与初期支护结构的应力与变形进行了分析。结果表明:掌子面上方煤体单元应力状态变化随掌子面进入倾斜煤层下方水平距离的增加,围岩经历挤压、压剪和剪切滑移3个变形阶段。围岩大变形与初期支护结构破坏均发生在剪切滑移阶段的初期,应在压剪变形阶段结合现场监测数据对掌子面进行喷射混凝土封闭、注浆加固掌子面上方松散煤层和加强初期支护结构刚度等措施以预防隧道产生大变形。 展开更多

关键词 隧道工程 煤系地层 围岩大变形 破坏机理 数值模拟

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锚固结构界面失效机制及其界面模型研究进展 被引量：1

5

作者 张玉伟 节金浦 +2 位作者 宋战平 孙引浩 成涛 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S2期36-51,共16页

在对国内外大量文献综合分析的基础上,根据锚固理论发展历程将其分为2个阶段,总结岩体锚固理论及4种失效方式,表明锚固结构主要以锚杆-锚固剂界面滑脱失效为主,并针对锚固结构失效方式破坏特征提出相应的防治措施;指出锚固界面荷载传递... 在对国内外大量文献综合分析的基础上,根据锚固理论发展历程将其分为2个阶段,总结岩体锚固理论及4种失效方式,表明锚固结构主要以锚杆-锚固剂界面滑脱失效为主,并针对锚固结构失效方式破坏特征提出相应的防治措施;指出锚固界面荷载传递机制中构建的锚固界面模型主要为剪切滑移模型和剪滞模型,认为非线性剪切滑移模型为分析锚固界面荷载传递机制的主流模型,并剖析界面模型的影响参数,从而明确锚固界面应力分布规律为界面剪应力沿锚固长度呈非线性分布;梳理锚固结构数值模拟方法及其适用性,发现基于连续-离散耦合方法探究锚固界面力学,考虑锚固结构材料多样性,具有较大优势和发展,并对多监测系统锚固结构室内和现场拉拔试验方面提出建议;最后对锚固界面力学方面的理论推导、数值分析及拉拔试验等探究方式进行讨论和展望。 展开更多

关键词 锚固理论 失效方式 荷载传递机制 剪切滑移模型 数值模拟

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地铁隧道基底湿陷性黄土地层处置方案优化分析

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作者 潘红伟 吴友川 +2 位作者 段宇昕 张玉伟 何十美 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第7期261-265,274,共6页

[目的]为了研究处置湿陷性黄土地层的优化措施,需要对黄土浸水湿陷后隧道结构的变形特性进行研究。[方法]介绍了湿陷性黄土隧道地基处置方法;以穿越湿陷性黄土地层的盾构地铁隧道为例,采用三轴搅拌桩法作为地基处置方法,采用MIDAS GTS... [目的]为了研究处置湿陷性黄土地层的优化措施,需要对黄土浸水湿陷后隧道结构的变形特性进行研究。[方法]介绍了湿陷性黄土隧道地基处置方法;以穿越湿陷性黄土地层的盾构地铁隧道为例,采用三轴搅拌桩法作为地基处置方法,采用MIDAS GTS软件建立数值计算模型,分析在不同处置深度及处置宽度情况下,黄土地基浸水湿陷变形后对地铁隧道结构各部位的竖向位移和衬砌结构内力的影响。结合隧道结构各部位竖向位移和衬砌结构内力的变化趋势、施工经济性及相关要求对处置方案进行优化。在3种处置宽度和7种处置深度条件下,分析隧道拱腰、拱顶、拱底处竖向位移、弯矩、主应力的变化规律,给出最合适的处置建议。[结果及结论]处置深度越大,隧道结构各部位的竖向位移越小,衬砌结构内力越大;处置宽度越大,隧道结构各部位的竖向位移与衬砌结构内力越小。本案例工程中,最佳处置深度为7 m,最佳处置宽度为16 m。 展开更多

关键词 地铁 隧道 湿陷性黄土地层 处置方案

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大断面公路板岩隧道开挖与支护数值模拟研究 被引量：13

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作者 牛泽林 刘朝鹏 +4 位作者 郑蕾 吴辉辉 胡文乐 臧鹏飞 刘华 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2020年第3期376-383,403,共9页

为了研究上下台阶法和CD法等不同施工工法及不同开挖步距下对大断面板岩隧道开挖围岩受力及变形的影响规律,基于有限元基本原理对各隧道的施工工况进行模拟分析,得到了隧道开挖过程中软弱围岩的应力场和位移场,并对隧道围岩稳定性进行... 为了研究上下台阶法和CD法等不同施工工法及不同开挖步距下对大断面板岩隧道开挖围岩受力及变形的影响规律,基于有限元基本原理对各隧道的施工工况进行模拟分析,得到了隧道开挖过程中软弱围岩的应力场和位移场,并对隧道围岩稳定性进行了探讨.研究结果表明:采用两台阶法模拟隧道开挖过程中整个施工过程中应力最大值为3.550 MPa,洞室周边的应力影响范围为5~20 m,在隧洞跨径的1.5倍以内;采用CD法模拟隧道施工时洞周发生的位移较小,拱顶下沉和水平收敛的位移量与两台阶法施工的位移量相比分别减少了27.8%和34.0%;模拟不同开挖步距下隧道拱顶沉降和水平收敛的位移变形大致表现出二次多项式的函数关系,为隧道施工期的安全稳定及控制技术提供数据支撑及理论依据. 展开更多

关键词 隧道工程 板岩 大断面 数值模拟

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基于BIM技术的隧道全生命周期管理及应用研究 被引量：22

8

作者 宋战平 肖珂辉 +1 位作者 成涛 郭魏 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2020年第1期47-53,共7页

建筑信息模型(BIM)是以数字技术为基础对工程项目进行管理的一种技术手段,该技术正在引发一场建筑行业的革新.然而有两方面原因导致目前隧道领域对BIM技术的应用相对落后,一是由于隧道工程领域引进BIM技术较晚,二是因为其自身特点,不能... 建筑信息模型(BIM)是以数字技术为基础对工程项目进行管理的一种技术手段,该技术正在引发一场建筑行业的革新.然而有两方面原因导致目前隧道领域对BIM技术的应用相对落后,一是由于隧道工程领域引进BIM技术较晚,二是因为其自身特点,不能直接效仿民用建筑领域的相关标准及技术路线.本文以银西铁路环县隧道为依托,将BIM技术引入到隧道工程的全生命周期管理之中;介绍了BIM技术在各阶段的作用和优点,并根据研究成果和工程实例的总结,对BIM技术在中国隧道工程领域的发展做出了展望,提出了两点建议,为构建包括设计施工工后的全生命周期一体化管理提供了指导. 展开更多

关键词 BIM技术 隧道工程 全生命周期

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黄土地层浅埋小净距非对称断面隧道施工方案优化 被引量：12

9

作者 宋战平 王双院 +2 位作者 苏春生 潘红伟 卫守峰 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2022年第5期646-656,共11页

在黄土地层中进行浅埋非对称小净距地铁隧道施工时极易引起围岩变形和沉降过大等工程问题.为优化该特殊地质条件下隧道的施工方法,本文以西安地铁四号线雁南四路站——大唐芙蓉园站存车区间小净距隧道为工程背景,对右隧先行和左隧先行... 在黄土地层中进行浅埋非对称小净距地铁隧道施工时极易引起围岩变形和沉降过大等工程问题.为优化该特殊地质条件下隧道的施工方法,本文以西安地铁四号线雁南四路站——大唐芙蓉园站存车区间小净距隧道为工程背景,对右隧先行和左隧先行两种开挖方式进行了数值分析.结果显示两种开挖方式完成后地表沉降稳定值为23.5 mm、23.9 mm,右隧拱顶沉降稳定值为31.5 mm、31.7 mm,左隧拱顶沉降稳定值为22.0 mm、22.3 mm,几乎没有差别.右隧先行时1#导洞至4#导洞最大水平收敛值是左隧先行的0.80倍、0.86倍、0.79倍、0.90倍;左隧最大水平收敛值是左隧先行的0.54倍,这表明右隧先行能够有效的减小围岩水平收敛值.两种开挖方式下右隧围岩最大主应力为0.22 MPa、0.25 MPa,左隧围岩最大主应力为0.19 MPa、0.16 MPa,差别很小,两种开挖方式开挖完成后塑性区分布相似.最后对比模拟结果与监测数据发现数值差异较小且具有相同的规律性.该工法已成功应用于西安地铁4号线存车区间隧道,可为后续非对称小净距隧道施工提供参考和借鉴. 展开更多

关键词 隧道工程 非对称断面 小净距隧道 数值模拟 施工方案

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考虑渗透压力作用的岩石单轴压缩损伤模型构建及试验验证 被引量：7

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作者 宋战平 王加辉 +3 位作者 潘红伟 杨棚涛 杨腾添 田松 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期78-87,共10页

在富水环境下隧道与地下工程建设中,因地下水渗透引起的围岩失稳导致施工安全事故频发的问题日益突出,建立考虑渗透水压力作用的岩石单轴压缩损伤本构模型对指导现场施工具有重要意义。为描述岩石在单轴压缩破坏过程中的应力−应变关系,... 在富水环境下隧道与地下工程建设中,因地下水渗透引起的围岩失稳导致施工安全事故频发的问题日益突出,建立考虑渗透水压力作用的岩石单轴压缩损伤本构模型对指导现场施工具有重要意义。为描述岩石在单轴压缩破坏过程中的应力−应变关系,在原有的岩石本构模型基础上,引入孔隙岩石变形模型、孔隙纵横比、自洽模型等概念和水化学损伤、Weibull统计损伤等理论,同时考虑渗透压力对岩石弹性模量的影响,确定岩石不同阶段的损伤模型,阐述岩石闭合应力和损伤阈值的确定方法,进而建立适用于不同渗透压力作用下的岩石单轴压缩全过程的本构方程。最后,将构建的本构模型得出的理论曲线与灰岩单轴压缩试验所得实际曲线和文献获得的理论曲线进行对比,该模型很好地体现了岩石压缩全过程的应力−应变曲线,充分证明了此模型的合理性与适用性。 展开更多

关键词 损伤阈值 岩石 本构模型 渗透压力 弹性模量

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基于N-K模型的隧道施工事故多风险因素耦合分析 被引量：16

11

作者 潘红伟 郭德赛 +3 位作者 宋战平 徐甜 张玉伟 丁立波 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第9期1537-1545,共9页

为解决多风险因素耦合作用对隧道安全施工的影响,在分析2009—2019年国内101次隧道施工事故发生原因的基础上,将影响隧道安全施工的风险因素区分为人为因素、设备因素、环境因素和管理因素4方面;将风险耦合理论引入隧道施工事故风险分析... 为解决多风险因素耦合作用对隧道安全施工的影响,在分析2009—2019年国内101次隧道施工事故发生原因的基础上,将影响隧道安全施工的风险因素区分为人为因素、设备因素、环境因素和管理因素4方面;将风险耦合理论引入隧道施工事故风险分析中,探讨隧道施工事故多风险因素的耦合机制、分类和解耦原理,利用N-K模型构建隧道施工风险耦合模型,揭示隧道施工事故多风险因素间的耦合效应。研究结果表明:参与耦合作用的风险因素越多,耦合作用形式计算的耦合值越大,则隧道施工风险越大。在3个风险因素参与的耦合过程中,人为-设备-环境因素之间的相互耦合作用造成的隧道施工风险最大;在2个风险因素参与的耦合过程中,设备-环境因素之间的相互耦合作用造成的隧道施工风险最大。基于解耦思想,可以减小隧道施工中各风险因素之间的耦合效应,进而降低隧道施工事故发生的可能性。 展开更多

关键词 隧道工程 施工事故 风险因素 耦合理论 N-K模型

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涨壳式预应力中空锚杆支护效果及注浆工艺改进研究 被引量：3

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作者 王永刚 尉敏 +5 位作者 王江 董耀斌 车志远 魏彬 杨御博 王志丰 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2023年第3期142-151,共10页

为了研究涨壳式预应力中空锚杆对深埋隧道的支护效果,并对现有注浆工艺提出改进措施,依托中兰铁路香山隧道工程,采用有限差分数值分析软件FLAC3D,对比分析了普通砂浆锚杆和涨壳式预应力中空锚杆支护作用下的隧道围岩变形及应力状态变化... 为了研究涨壳式预应力中空锚杆对深埋隧道的支护效果,并对现有注浆工艺提出改进措施,依托中兰铁路香山隧道工程,采用有限差分数值分析软件FLAC3D,对比分析了普通砂浆锚杆和涨壳式预应力中空锚杆支护作用下的隧道围岩变形及应力状态变化情况;开展现场锚固试验研究,分析了锚杆长度和注浆体龄期对锚杆锚固效果的影响;进行现场注浆试验研究,分析了注浆方式和注浆压力对涨壳式预应力中空锚杆注浆密实度的影响,并对现有注浆工艺提出了改进措施。结果表明:与普通砂浆锚杆相比,涨壳式预应力中空锚杆控制围岩变形、改善围岩应力状态等的效果更佳,其中围岩变形可减小约40%;相比于锚固长度,注浆体养护龄期对涨壳式预应力中空锚杆的支护效果影响更为显著,当养护龄期为28 d时,支护效果可提升50.12%;采用中空杆体内注浆方式时,注浆压力需大于0.8 MPa方可达到最佳效果,且该注浆方式适用于涨壳式预应力中空锚杆水平或向下安装;采用中空杆体外注浆方式时,宜采用更大的注浆压力,且该注浆方式适用于锚杆向上安装;改进后的锚杆注浆口可以有效防止漏浆,保证了注浆的密实度,对保护锚杆和加强锚杆与地层联结均有积极作用。 展开更多

关键词 隧道工程 涨壳式预应力中空锚杆 支护效果 注浆工艺 数值模拟

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