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铁路隧道穿越瓦斯煤系地层的旋喷围桩防突工法探析 被引量：6
1
作者 杨玉容 黄红婷 +2 位作者 晏启祥 李瑞林 唐俊林 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第7期1300-1307,共8页
为确保铁路隧道能够快速安全地穿越瓦斯突出煤系地层,依据《铁路瓦斯隧道技术规范》的防突规定及旋喷桩工艺特点,从“堵”“排”结合的角度,提出一种旋喷围桩快速防突的新型施工方法。首先,依据防突原理,针对超前综合防突和工作面综合防... 为确保铁路隧道能够快速安全地穿越瓦斯突出煤系地层,依据《铁路瓦斯隧道技术规范》的防突规定及旋喷桩工艺特点,从“堵”“排”结合的角度,提出一种旋喷围桩快速防突的新型施工方法。首先,依据防突原理,针对超前综合防突和工作面综合防突,开展了“堵”“排”结合的旋喷围桩防突工艺研究;然后,以叙毕铁路欧家湾高瓦斯隧道防突为例,进行了旋喷围桩防突工法中关于围桩桩径与瓦斯释放孔数量的多方案设计;最后,依据施工定额,结合工程量统计数据,从施工成本和施工时间方面将旋喷围桩防突工法与传统抽排防突措施进行比较。研究结果表明:(1)封闭的高强度旋喷桩加固了防突区域轮廓周线上煤层的地质结构,隔离了围桩内外的煤体,截断了煤与瓦斯突出向围桩外扩展的途径;(2)仅对围桩内突出煤层实施地质钻钻孔和瓦斯排放,使消突范围大大减小;(3)与传统抽排消突方案相比,旋喷围桩防突工法桩内释放孔数量减少为原设计的1/5~1/3时,地质钻钻孔总工程量可减少13%~22%,施工成本按基价计仅增加1.7%~10.5%,既安全高效,又简单易行。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 铁路隧道 煤系地层 旋喷围桩 综合防突
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新建隧道爆破施工对既有空洞病害隧道的动力响应分析 被引量：8
2
作者 汪波 郭新新 +2 位作者 王志伟 郭德平 李浩彬 《爆破》 CSCD 北大核心 2019年第3期116-123,146,共9页
针对相邻隧道爆破施工中对既有空洞病害隧道带来的不利影响,以既有新岭隧道旁拟建新隧道的具体工程为依托,在充分调研分析既有隧道衬砌背后空洞尺寸及分布的基础上,采用数值分析方法,对不同空洞尺寸(4.45m^2、16.23m^2)、不同分布部位(... 针对相邻隧道爆破施工中对既有空洞病害隧道带来的不利影响,以既有新岭隧道旁拟建新隧道的具体工程为依托,在充分调研分析既有隧道衬砌背后空洞尺寸及分布的基础上,采用数值分析方法,对不同空洞尺寸(4.45m^2、16.23m^2)、不同分布部位(拱顶、拱腰、边墙)及不同围岩级别(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)下的空洞影响进行研究。研究结果表明:衬砌背后存在空洞,对断面振速V的影响较大,影响区域主要集中在1.0~1.5倍脱空范围,表现出空洞尺寸越大对振速极值和放大效应的影响越大,且对Vy的影响要大于Vx,Vy的最大值、最大放大倍数为10cm/s、2.77倍;对主拉应力分布的影响,表现出空洞区域内衬砌应力增大,空洞附近出现减小,且空洞尺寸越大影响越大,但断面S1应力极值基本维持不变;空洞分布不利部位依次为"拱顶"、"左拱腰"、"右拱腰";既有隧道所处围岩条件越差,振速和应力越大,但放大效应基本不变。 展开更多
关键词 空洞 既有隧道 动力响应
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岭回归在岩体初始地应力场反演中的应用 被引量：14
3
作者 蒙伟 何川 +4 位作者 陈子全 郭德平 周子寒 寇昊 吴枋胤 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1156-1169,共14页
为使反演得到的岩体初始地应力场更加符合实际,提出岩体初始地应力场应采用压缩应力场进行叠加,反演得到边界构造荷载的大小不应过大,反演得到应力场的组成应与实测原位地应力的组成一致。依据多元线性回归相关理论,在岩体初始地应力场... 为使反演得到的岩体初始地应力场更加符合实际,提出岩体初始地应力场应采用压缩应力场进行叠加,反演得到边界构造荷载的大小不应过大,反演得到应力场的组成应与实测原位地应力的组成一致。依据多元线性回归相关理论,在岩体初始地应力场反演中,首先揭示了负回归系数、过大回归系数以及不显著回归系数的原因,即若采用最小二乘法求解回归系数,自变量之间的多重共线性可能会导致负的、过大的以及不显著的回归系数;然后给出了出现多重共线性的来源,即测得原位地应力的范围过窄会导致自变量之间存在多重共线性,以及采用多元多方程表示岩体初始地应力场易导致自变量之间接近完全多重共线性;最后给出了检验以及避免多重共线性的一些方法,并通过斑竹林隧道岩体初始地应力场的反演进行应用,发现在岩体初始地应力场的反演过程中,若自变量之间存在多重共线性,则岭回归可有效替代最小二乘法求解回归系数。 展开更多
关键词 岭回归 多重共线性 初始地应力场 反演 岩体
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p值法在岩体初始地应力场反演中的应用 被引量：10
4
作者 蒙伟 何川 +5 位作者 晏启祥 郭德平 李瑞林 唐进才 廖烟开 陈子全 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期71-79,共9页
为更充分地验证所采用回归模型的可靠性,依据概率论与数理统计理论分析p值法检验、F检验、t检验的原理可知,p值法可以检验回归模型和回归系数的显著性和可靠性,且p值能给出判断显著性的依据,故提出基于实测岩体初始地应力反演岩体初始... 为更充分地验证所采用回归模型的可靠性,依据概率论与数理统计理论分析p值法检验、F检验、t检验的原理可知,p值法可以检验回归模型和回归系数的显著性和可靠性,且p值能给出判断显著性的依据,故提出基于实测岩体初始地应力反演岩体初始地应力场时采用p值法进行显著性和可靠性检验。根据不同p值大小对应拒绝原假设不同依据的规律,若回归模型和回归系数检验对应的p值分别为p≤0.01,0.01<p≤0.05,0.05<p≤0.10,p>0.10,则以所采用的回归模型反演岩体初始地应力场的依据分别为很强、强、弱、无。以斑竹林隧道为例,反演岩体初始地应力场,并分别应用p值法检验、F检验、t检验,验证所采用回归模型和回归系数的显著性和可靠性。结果表明:岩体初始地应力的计算值与实测值较为接近,沿隧道埋深的变化规律基本一致;反演得到的岩体初始地应力场是合理的、可靠的;通过p值能更充分地验证所采用回归模型的可靠性。 展开更多
关键词 隧道工程 岩体 初始地应力场 反演 回归模型 回归系数 显著性检验 p值法
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高水压水下隧道合理涌水量限排设计研究 被引量：7
5
作者 熊文威 汪波 +5 位作者 蒙伟 何川 郭德平 寇昊 吴枋胤 孟海龙 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第12期104-110,共7页
为减小作用在汕头湾海底隧道衬砌背后的水压力,确定高水压水下隧道合理的涌水量限排设计方案,采用ABAQUS软件模拟“仅采用纵向盲管”、“纵向盲管+间隔12 m的环向盲管”、“纵向盲管+间隔6 m的环向盲管”3种泄压排水方案下,不同泄压值... 为减小作用在汕头湾海底隧道衬砌背后的水压力,确定高水压水下隧道合理的涌水量限排设计方案,采用ABAQUS软件模拟“仅采用纵向盲管”、“纵向盲管+间隔12 m的环向盲管”、“纵向盲管+间隔6 m的环向盲管”3种泄压排水方案下,不同泄压值的隧道涌水量及衬砌背后水压力。对比分析得出,随着泄压值增加,隧道涌水量线性降低,而横截面衬砌背后水压力线性增大;环向盲管分布越密集,隧道涌水量对于泄压值的变化越敏感,隧道横截面上衬砌背后水压力受泄压值变化的影响程度越高;此外,隧道横截面上监测点离纵向盲管越远,其衬砌背后水压力受泄压值变化的影响程度越低;采用泄压值为600 kPa的“纵向盲管+间隔12 m的环向盲管”进行泄压排水时,能够使最不利隧道横截面拱脚处的衬砌背后水压力达到最小,从而客观地确定了汕头湾海底隧道合理涌水量限排设计方案。 展开更多
关键词 水下隧道 高速铁路隧道 高水压 涌水量 泄压值 限排
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模拟岩石中裂纹扩展连接的近场动力学方法 被引量：11
6
作者 李铮 郭德平 +1 位作者 周小平 王允腾 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4711-4721,共11页
脆性岩石材料在压应力作用下常出现两类裂纹:翼型张拉裂纹和次生剪切裂纹。近场动力学是一种新型的无网格数值计算方法。在近场动力学理论中,采用积分形式的控制方程代替微分形式的控制方程使得该数值算法在断裂问题上具有独特的优势。... 脆性岩石材料在压应力作用下常出现两类裂纹:翼型张拉裂纹和次生剪切裂纹。近场动力学是一种新型的无网格数值计算方法。在近场动力学理论中,采用积分形式的控制方程代替微分形式的控制方程使得该数值算法在断裂问题上具有独特的优势。将Mohr-Coulomb准则和最大主应力准则引入非普通"态"基近场动力学理论中,分别用于模拟材料常见的压剪和张拉破坏。这种扩展的非普通"态"基近场动力学可以有效地模拟脆性岩石材料在多种受力状态下的裂纹起裂、扩展和连接问题。通过5个不同的数值算例说明该数值算法在处理脆性岩石材料断裂问题的有效性和准确性。首先,通过模拟含圆孔的弹性板拉伸数值试验说明该数值算法的有效性和准确性。其次,数值模拟了简单三点弯曲试验以及不使用其他外部准则条件下动荷载作用下裂纹的分叉试验,所得结果与其他试验结果或数值结果相吻合,从而验证了该理论的有效性。然后,模拟了包含斜裂纹的巴西圆盘试验,裂纹扩展路径和计算所得的断裂韧度同样吻合于试验结果。最后,模拟了单轴压缩状态下,预制裂纹试样的裂纹扩展和连接问题。将该数值算法与试验结果对比表明,所提出的数值方法可以模拟和预测岩石类材料的张拉和压剪裂纹的起裂、扩展和连接行为。 展开更多
关键词 岩石 近场动力学 裂纹扩展 裂纹连接 裂纹分叉
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瞬态瑞利波法定量分析二维空洞的形状参数和位置 被引量：1
7
作者 郭德平 江刚 +3 位作者 李铮 钟炜华 李金鑫 周小平 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2018年第5期71-77,共7页
空洞的存在对地下工程质量有重要影响,有必要采取物探方法探测空洞的形状和位置。采用有限元法分析了瑞利波在含空洞介质中的传播特性,提出了定量分析空洞形状参数和位置的计算方法。根据入射瑞利波和反射瑞利波传播时间差确定空洞的水... 空洞的存在对地下工程质量有重要影响,有必要采取物探方法探测空洞的形状和位置。采用有限元法分析了瑞利波在含空洞介质中的传播特性,提出了定量分析空洞形状参数和位置的计算方法。根据入射瑞利波和反射瑞利波传播时间差确定空洞的水平位置,基于临界干扰频率法获得空洞的埋深,用能量衰减率法确定空洞的大小。结果表明:瑞利波沿介质表面传播过程中遇到空洞会发生反射和能量衰减,获得的空洞位置和形状参数相比实际值的误差较小,达到较高的精确度。通过案例分析验证了计算方法的准确性。 展开更多
关键词 有限元 瑞利波 地下空洞 衰减率 临界干扰频率
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基于低场核磁共振技术水泥砂浆反复高温热损伤的研究 被引量：6
8
作者 唐进才 宁麟 +2 位作者 张增 王皋 唐俊林 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第10期3403-3412,共10页
为了研究水泥砂浆反复经历高温及局部水冷作用后的损伤演化特征,将水泥砂浆试件中部进行钻孔,将试件加热到400℃并且向孔洞注水冷却至室温,重复操作。采用低场核磁共振技术、数字声波仪器、数码显微镜分别研究了水泥砂浆试件在高温及局... 为了研究水泥砂浆反复经历高温及局部水冷作用后的损伤演化特征,将水泥砂浆试件中部进行钻孔,将试件加热到400℃并且向孔洞注水冷却至室温,重复操作。采用低场核磁共振技术、数字声波仪器、数码显微镜分别研究了水泥砂浆试件在高温及局部水冷作用下的损伤行为。结果表明,随着高温及局部冷却次数增多,试件小孔孔径及数量不断增大,而大孔孔径则减小,试件在经过第一次处理后其性能劣化最明显,且局部注水冷却使得孔洞周围的损伤大于其他部位。同时,随着高温及局部冷却次数增多,概率密度峰值所对应的灰度值增大并向右移动。另外,高温弱化了胶凝材料与砂粒的胶结能力,反复高温处理使得水泥浆与砂粒之间的胶结能力进一步削弱,试件的波速减小,但孔洞中注水冷却产生的温度应力使得胶凝材料与砂粒的胶结能力急剧下降,温度骤降产生的温度应力对胶凝材料与砂粒间的胶结能力的影响远大于反复高温处理。 展开更多
关键词 水泥砂浆 低场核磁共振 核磁共振成像 反复高温 局部水冷 损伤 灰度值 波速
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小相岭隧道围岩力学状态测试及大变形成因分析 被引量：3
9
作者 唐进才 崔幼龙 +1 位作者 唐俊林 王皋 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第S01期238-248,共11页
为解决小相岭隧道平导和正洞的围岩大变形问题,采用现场试验的方法对围岩力学状态进行测试,基于实测数据对隧道大变形成因进行分析并提出针对性控制治理对策。结果表明:1)隧道围岩强度偏低且存在明显的各向异性,初始地应力以水平应力为... 为解决小相岭隧道平导和正洞的围岩大变形问题,采用现场试验的方法对围岩力学状态进行测试,基于实测数据对隧道大变形成因进行分析并提出针对性控制治理对策。结果表明:1)隧道围岩强度偏低且存在明显的各向异性,初始地应力以水平应力为主,属极高地应力;现场实测结果显示底板处围岩损伤范围明显大于边墙处,推断隧道大变形为底隆变形,这与现场结构变形特征相符。2)隧道大变形的主要原因是下伏缓倾层状软弱岩层、高水平地应力、支护结构不对称等因素,尤其是平导底板的不对称结构对抵抗底隆变形能力较弱。3)在采取平导设置仰拱、正洞打设长锚杆、增大预留变形量、提升结构的刚度及强度等措施后,隧道变形得到了有效控制。 展开更多
关键词 铁路隧道 小相岭隧道 围岩大变形 缓倾岩层 底隆变形 地应力测试 大变形应对措施
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基于Newmark隐式时间积分方案的裂纹动态扩展的数值计算方法 被引量：2
10
作者 郭德平 李铮 +2 位作者 彭森林 曾志凯 吴岱峰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期689-697,共9页
扩展有限单元法(XFEM)是基于单位分解的思想,在常规有限元的位移模式中加入能够反映裂纹面不连续性的跳跃函数和裂纹尖端的渐近位移场函数,避免了常规有限单元法计算断裂问题时需要对裂纹尖端重新划分网格的不便以及繁重的计算量,并且... 扩展有限单元法(XFEM)是基于单位分解的思想,在常规有限元的位移模式中加入能够反映裂纹面不连续性的跳跃函数和裂纹尖端的渐近位移场函数,避免了常规有限单元法计算断裂问题时需要对裂纹尖端重新划分网格的不便以及繁重的计算量,并且裂纹的扩展独立于网格.标准有限元在处理时间积分时,在裂纹不断扩展的过程中整体刚度矩阵的自由度也会不断地增大,从而导致迭代计算无法进行.本文基于扩展有限单元法模拟动态裂纹扩展的方法,提出了新的Newmark隐式时间积分方案.此方法将所有节点都富集Heaviside函数和裂纹尖端的渐近位移场函数,即每个节点都有12个自由度,从而使得总体刚度矩阵式保持一致,避免迭代计算无法进行.同时,提出了一种稀疏矩阵技术来解决矩阵所占内存大和计算时间长的问题. 展开更多
关键词 扩展有限元 动态裂纹 Newmark隐式时间积分 稀疏矩阵技术
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