基于堆载试验的隧道支护结构拱顶压力研究

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作者 罗元成 谌勇 +3 位作者 仇文革 陈吉辉 段东亚 罗杰 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第7期120-129,共10页

隧道设计理论认为较完整的岩体可以发挥岩体的自支撑能力,而对于松散体,普遍认为其完全没有自承能力,不可利用,只能当作重力荷载作用在结构上。为探究松散体的自承能力,进行原型堆载试验,结果表明:随着堆载体高度的变化,监测得到的支护... 隧道设计理论认为较完整的岩体可以发挥岩体的自支撑能力,而对于松散体,普遍认为其完全没有自承能力,不可利用,只能当作重力荷载作用在结构上。为探究松散体的自承能力,进行原型堆载试验,结果表明:随着堆载体高度的变化,监测得到的支护结构拱顶压力值小于松散荷载理论计算值,进一步结合数值模拟方法,也发现拱顶压力值小于理论值。通过分析松动压力产生的原因,并采用数值模拟分别对裸洞模型、劣化围岩+支护模型、散体+支护模型进行研究,得到拱顶压力沿竖直方向的变化规律,主要结论如下:(1)松散体重力并不完全作用于支护结构上,而是松散体与支护结构分担;(2)松散体在支护结构的支撑与组织作用下,其内部也可形成承载拱,岩体的重力荷载通过承载拱传递,使得围岩主应力方向发生偏转,竖向应力逐渐转化为沿拱轴线上的切向应力;(3)原型堆载试验表明,堆载高度为10 m时仅71%的自重荷载作用于支护结构,说明承载拱分担了上方岩体的部分重力,分担比例由围岩和支护的刚度决定,呈形变压力特征。因此,松散体也存在与支护的相互作用,考虑其承载能力可使设计更加经济。 展开更多

关键词 隧道工程 支护 堆载 拱顶压力 松散荷载 承载拱效应 形变压力

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基于围岩蠕变效应的盾构隧道下穿高铁隧道近接施工影响

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作者 王有旗 马国松 +3 位作者 仇文革 黄海昀 张都 艾旭峰 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第5期175-180,187,共7页

[目的]当围岩具有蠕变特性时,盾构隧道下穿高铁隧道近接施工过程的时间因素不容忽视,近接施工的快慢会影响围岩的时效变形行为,进而影响高铁隧道的轨道沉降。因此,有必要研究围岩蠕变效应下,盾构隧道下穿高铁隧道近接施工过程的影响。[... [目的]当围岩具有蠕变特性时,盾构隧道下穿高铁隧道近接施工过程的时间因素不容忽视,近接施工的快慢会影响围岩的时效变形行为,进而影响高铁隧道的轨道沉降。因此,有必要研究围岩蠕变效应下,盾构隧道下穿高铁隧道近接施工过程的影响。[方法]以长沙轨道交通3号线盾构隧道下穿浏阳河隧道为例,基于Cvisc蠕变模型,采用FLAC 3D有限差分软件进行数值模拟,对比分析围岩在经典弹塑性和蠕变效应下的近接施工影响,分析时间相关因素——盾构隧道掘进速度对近接施工的影响。[结果及结论]泥质粉砂岩含水率的增加,会导致高铁轨道最终沉降变形增大,在进行蠕变效应分析时,需重视围岩的含水状态。考虑围岩蠕变效应后,高铁轨道的沉降变形在开挖过程中呈现出一定的滞后性,围岩蠕变效应有利于近接施工过程中的高铁轨道变形控制。随着盾构掘进速度的加快,高铁轨道沉降变形的滞后性越明显。在近接施工过程中,可充分利用围岩的蠕变效应,采取“快挖,快支护”,实现以“时间换空间”的目的,为后续轨道的沉降变形控制争取更多的安全裕量。 展开更多

关键词 轨道交通 盾构隧道 近接施工 围岩蠕变效应

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深埋老黄土隧道支护限阻器力学特性及其应用研究 被引量：1

3

作者 申志军 王刚 +1 位作者 仇文革 王海彦 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期194-204,共11页

为深入探究基于限阻器的隧道让压支护,即限阻支护的受力特征,基于室内试验结果,采用数值计算和数据拟合的方法,系统阐明了限阻器的力学性能和本构关系,提出限阻支护的数值模拟方法;并结合工程应用,分析不同参数下限阻支护的变形和受力... 为深入探究基于限阻器的隧道让压支护,即限阻支护的受力特征,基于室内试验结果,采用数值计算和数据拟合的方法,系统阐明了限阻器的力学性能和本构关系,提出限阻支护的数值模拟方法;并结合工程应用,分析不同参数下限阻支护的变形和受力特征。结果表明:限阻器的力学性能与竖板的高度和厚度相关,引入预制弯弧可使限阻器性能可控;限阻器采用应变软化/硬化实体单元和弹性正交异性膜单元模拟;限阻器较小的恒阻值降低了限阻支护的轴力但同时也增大了弯矩,有利于小偏心受压破坏防治但增加了大偏心受压破坏风险;限阻器的合理压缩量为7~12 cm,建议在工程应用中对限阻器做降高、增厚和弯弧优化,可进一步增效降本。 展开更多

关键词 黄土隧道 大变形 限阻器 让压支护 受力特征

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三维激光扫描辅助隧道大变形控制研究 被引量：2

4

作者 戴军 王建军 +3 位作者 李东锋 王永 仇文革 凌鹏 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第7期146-153,共8页

为解决在高地应力软岩大变形隧道控制研究中,传统监测方法有限断面有限点、监测结果以点带面、难以发现最大最小平均变形,无法为隧道初支优化调整提供有效数据支撑等问题,以沙嫰山二号隧道为依托,采用三维激光扫描仪对隧道初期支护进行... 为解决在高地应力软岩大变形隧道控制研究中,传统监测方法有限断面有限点、监测结果以点带面、难以发现最大最小平均变形,无法为隧道初支优化调整提供有效数据支撑等问题,以沙嫰山二号隧道为依托,采用三维激光扫描仪对隧道初期支护进行全息变形监测,获取隧道初期支护的变形全貌,并进行沉降收敛和断面轮廓变形分析。同时依据三维激光变形监测结果,设计适应隧道变形特征的限阻耗能支护结构,对软岩大变形隧道初期支护破坏问题进行控制。结果表明:(1)三维激光扫描仪与全站仪沉降监测方差为3.03 mm、收敛监测方差为3.42 mm,两种仪器监测精度相当;(2)三维激光扫描仪监测结果显示,初期支护左侧出现受围岩剪切滑移带影响的局部鼓出问题,鼓出影响范围为左拱脚至左拱腰,且沿里程方向呈现明显的时空效应,监测段初期支护变形包络结果显示,拱顶左侧变形平均值35.2 cm、右侧变形平均值16.4 cm;(3)依据三维激光扫描仪监测结果不对称的设计限阻耗能支护结构,与设计支护段相比,对初期支护破坏取得了较好的控制效果,同时通过变形加速度来判断隧道变形速率的发展,避免累计变形和变形速率预警中假型性预警现象。 展开更多

关键词 铁路隧道 大变形 三维激光扫描 全息变形监测 限阻耗能支护 变形加速度

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深埋老黄土隧道限阻耗能型支护方法 被引量：9

5

作者 王刚 龚伦 +1 位作者 申志军 仇文革 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期88-97,共10页

为解决蒙华铁路阳山隧道深埋老黄土段的初期支护破坏问题,从合理处理围岩压力和变形关系的角度提出耗能支护理念;在分析依托工程初期支护受力机理的基础上,设计基于限阻器的限阻耗能型支护,在试验段进行施工,测试支护的受力与变形,分析... 为解决蒙华铁路阳山隧道深埋老黄土段的初期支护破坏问题,从合理处理围岩压力和变形关系的角度提出耗能支护理念;在分析依托工程初期支护受力机理的基础上,设计基于限阻器的限阻耗能型支护,在试验段进行施工,测试支护的受力与变形,分析限阻耗能型支护的工作性能。结果表明:深埋老黄土隧道在支护设计时不能忽略支护的变形能力,应从能量支护的角度统筹围岩压力与变形;围岩压力以形变压力为主,初期支护整体处于小偏心受压状态,故将以受压变形为主的竖板厚7.5 mm、高280.0 mm、间距100~150 mm的钢板型限阻器环向嵌入原支护的左右拱脚位置,通过限阻器形成限阻耗能型支护,实现围岩压力释放和支护内力降低;限阻器在距掌子面约1.5倍洞径时开始压缩变形,最终压缩量为100~150 mm,小于设计压缩量,且支护除特殊情况外无破损现象,支护内力有较高安全系数,围岩压力释放充分;相比加强型支护,限阻耗能型支护既能提高支护的安全性又能降低工程造价,节省直接成本1.4万元·m^(-1),优越性明显。 展开更多

关键词 老黄土隧道 初期支护 限阻耗能型支护 限阻器 围岩压力 支护变形 蒙华铁路

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基于数据驱动的隧道地质信息精细化管理系统研发与应用 被引量：9

6

作者 李涛 仇文革 刘毅 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第1期68-74,共7页

针对现阶段隧道超前地质预报系统管理粗放、数据利用率低等问题,结合数据驱动原理重塑业务逻辑,研发新的隧道地质信息系统TGIS。通过高度集成隧道勘察设计阶段地质、施工阶段超前预报地质及掌子面开挖揭示地质,实现基于数据驱动的预报... 针对现阶段隧道超前地质预报系统管理粗放、数据利用率低等问题,结合数据驱动原理重塑业务逻辑,研发新的隧道地质信息系统TGIS。通过高度集成隧道勘察设计阶段地质、施工阶段超前预报地质及掌子面开挖揭示地质,实现基于数据驱动的预报方法优选、临近预报提醒、分级实时预警与有效处置、掌子面自动素描、预报成果辅助判识等功能,达到隧道地质信息精细化管理的目的。经现场使用表明:基于数据驱动的隧道地质信息精细化管理系统界面友好、运行稳定、效果良好,各项功能达到设计要求,相对于传统超前地质预报系统具有明显的优势,可普遍服务于隧道建设。 展开更多

关键词 隧道地质信息系统 数据驱动 信息化管理 精细化管理 超前地质预报 掌子面自动素描

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深埋老黄土隧道围岩劣化对支护受力影响分析 被引量：5

7

作者 管晓军 李畅 +3 位作者 仇文革 申志军 龚伦 王刚 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第11期1806-1814,共9页

为解决围岩劣化所导致的深埋老黄土隧道初期支护破裂问题,以蒙华铁路阳山隧道深埋老黄土围岩劣化初期支护破裂段为工程依托,通过补勘、数值分析、应力监测等手段对深埋老黄土及围岩劣化工况的支护受力特征作对比分析,得到如下结论:1)在... 为解决围岩劣化所导致的深埋老黄土隧道初期支护破裂问题,以蒙华铁路阳山隧道深埋老黄土围岩劣化初期支护破裂段为工程依托,通过补勘、数值分析、应力监测等手段对深埋老黄土及围岩劣化工况的支护受力特征作对比分析,得到如下结论:1)在原围岩参数工况下,喷射混凝土全环受压,上台阶喷射混凝土受力较大,最大压应力位于拱顶,同时上台阶拱脚有较大剪切应力;2)在围岩劣化但未形成连续滑移面的工况下,上台阶的弯曲压应力显著增大,最大压应力仍位于拱顶,且上台阶拱脚处易发生压剪破坏;3)在围岩劣化且形成连续滑移面的工况下,最大剪切应力与最大压应力位于同一位置——滑移体与衬砌接触的上部边界,此处易发生压剪破坏且位置随着破裂滑移面的变化而变化,分布范围在上台阶拱腰至拱脚处。 展开更多

关键词 深埋老黄土隧道 围岩劣化 破裂滑移面 支护受力特征

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限阻耗能型支护在高速公路软岩大变形隧道中的应用——以玉楚高速公路齐云隧道为例 被引量：5

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作者 罗江 王刚 +4 位作者 白柱 王玉洁 仇文革 朱旺 朱麒 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第5期856-864,共9页

为解决玉楚高速公路齐云隧道大变形问题,引入限阻耗能型支护设计理念,采用限阻耗能型支护方案进行研究。通过静压试验进行限阻耗能型支护元件的方案比选,对比分析直板型、弧板型、斜板型限阻器的压力-变形情况。试验结果表明,弧板型限... 为解决玉楚高速公路齐云隧道大变形问题,引入限阻耗能型支护设计理念,采用限阻耗能型支护方案进行研究。通过静压试验进行限阻耗能型支护元件的方案比选,对比分析直板型、弧板型、斜板型限阻器的压力-变形情况。试验结果表明,弧板型限阻器工作性能更佳,其恒阻值约为3 MPa,初始峰值小于C25混凝土抗压强度,且压缩变形具有导向性和可控性,满足设计需求。因而选用弧板型限阻器进行设计,并将优化后的结构应用于齐云隧道。根据限阻耗能型支护在大变形隧道的应用效果,得到以下结论:1)支护结构受形变压力控制,除限阻器在设计行程内产生塑性变形以外,其余初期支护结构均在弹性范围内工作,增加了结构的安全性,围岩压力最大值仅为0.13 MPa,可以看出施作限阻器能够更有效地释放围岩压力;2)在齐云隧道施工中,相较于常规支护方法出现的初期支护结构混凝土剥落、钢架压溃现象,限阻耗能型支护段落的限阻器产生了显著的变形,但支护结构状态整体较好,达到了治理大变形的功效;3)限阻器不仅加工方式简单,且施工工艺与台阶法相适应,具有良好的可操作性和经济效益。 展开更多

关键词 高速公路隧道 大变形 能量释放 限阻器 初期支护优化

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限阻耗能型支护结构在单线铁路隧道大变形中的应用研究 被引量：2

9

作者 戴军 王建军 +2 位作者 周波 仇文革 罗杰 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第6期980-987,共8页

为解决单线铁路隧道施工过程中遭遇的高地应力软岩大变形进而导致的初期支护破坏问题,对原直板形限阻器进行优化,研究其在不同优化参数下的力学性能,并将其应用于中老铁路沙嫩山二号隧道单线段,开展限阻耗能型初期支护现场试验。通过限... 为解决单线铁路隧道施工过程中遭遇的高地应力软岩大变形进而导致的初期支护破坏问题,对原直板形限阻器进行优化,研究其在不同优化参数下的力学性能,并将其应用于中老铁路沙嫩山二号隧道单线段,开展限阻耗能型初期支护现场试验。通过限阻器性能参数试验研究和施工应用效果研究,得出以下结论:1)弧板限阻器受压变形时方向可控,有效行程得以提高,经历弹性变形、屈服下降变形、恒阻塑性变形和压实上升4个阶段。2)改变限阻器竖向钢板径高比可以改变限阻器的初始应力峰值,但对恒阻应力值的影响很小,实际应用限阻器时应选取对应初始应力峰值为8 MPa时的径高比较为合适。3)试验段采用限阻器后,围岩压力得到释放,避免了初期支护过载破坏,在未加强初期支护参数的前提下,既保证了支护结构的安全性,又提高了经济性。 展开更多

关键词 单线铁路隧道 大变形 限阻器 压缩-位移曲线 支护结构

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大变形巷道限阻耗能型支护结构研究 被引量：1

10

作者 郑群 余国锋 +2 位作者 仇文革 陈昊喆 刘洋 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第2期118-126,共9页

为了解决深部煤矿开采过程中所遇到的“高地应力、大变形、支护结构破坏”等问题,以朱集东矿东部辅助轨道大巷为工程背景,采用变形监测与数值模拟的方法研究深井软岩巷道围岩变形特征规律;依据围岩耗能支护理念,设计出控制巷道围岩能量... 为了解决深部煤矿开采过程中所遇到的“高地应力、大变形、支护结构破坏”等问题,以朱集东矿东部辅助轨道大巷为工程背景,采用变形监测与数值模拟的方法研究深井软岩巷道围岩变形特征规律;依据围岩耗能支护理念,设计出控制巷道围岩能量释放与变形的“限制支护阻力阻尼器”(简称“限阻器”);通过数值分析与室内静压试验相结合的方式得到限阻器试件的性能指标与设计参数之间的关系,并验证限阻器的工作性能;最后通过数值模拟对比巷道常规支护与限阻耗能支护形式的变形与受力情况,验证巷道限阻耗能型支护方案的可行性。结果表明:限阻器的试验压缩量均达到了80%以上,具有较大的变形行程,在保证初期支护发生较大变形的前提下,达到降低围岩压力、耗散围岩能量的目的。限阻耗能支护较巷道常规支护最大主应力值分别降低51.2%、89.8%,提高了结构的安全性。 展开更多

关键词 深井软岩巷道 数值模拟 围岩耗能支护 限阻耗能型支护 限阻器

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基于掌子面三维几何图像计算J_(v)值的方法研究 被引量：1

11

作者 曹勇 杨川 +3 位作者 仇文革 王先毫 白衡斌 凌鹏 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第9期1492-1500,共9页

为解决传统人工素描的诸多弊端,提出在掌子面三维几何图像的基础上提取掌子面围岩结构面特征。使用相机和激光雷达采集掌子面围岩数据,建立隧道掌子面三维实景模型;基于围岩结构面法向量的差异,在三维模型上对围岩结构面进行识别;采用... 为解决传统人工素描的诸多弊端,提出在掌子面三维几何图像的基础上提取掌子面围岩结构面特征。使用相机和激光雷达采集掌子面围岩数据,建立隧道掌子面三维实景模型;基于围岩结构面法向量的差异,在三维模型上对围岩结构面进行识别;采用卷积神经网络算法训练软件基于地质工程师地质素描识别围岩节理迹线;将三维模型识别结果与图像识别训练进行结合判识,实现掌子面围岩节理迹线的自动识别;基于自动识别结果得到掌子面围岩的岩体体积节理数J_(v),从而实现对围岩完整程度的判识。将该方法应用于池黄铁路黄坑隧道和岭上村隧道进行掌子面围岩完整度分析,结果表明:该方法可获取高精度的掌子面三维模型,能够对隧道掌子面围岩的完整度进行快速、准确的判识,实现隧道地质信息编录。 展开更多

关键词 铁路隧道 掌子面 三维重建 卷积神经网络 岩石节理 岩体完整程度

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复合式衬砌两种缓冲层结构性能的对比分析 被引量：5

12

作者 宋超业 李畅 +3 位作者 郑余朝 王汉晨 王刚 仇文革 《铁道建筑》 北大核心 2021年第9期63-67,共5页

为解决瓦日(瓦塘—日照)铁路南吕梁山隧道衬砌开裂问题,拟在置换衬砌时在初期支护与二次衬砌之间施作隧道缓冲结构。提出使用聚乙烯闭孔泡沫板、径向管式限阻器的两种缓冲层技术方案。通过数值模拟对常规支护结构以及两种含缓冲层的支... 为解决瓦日(瓦塘—日照)铁路南吕梁山隧道衬砌开裂问题,拟在置换衬砌时在初期支护与二次衬砌之间施作隧道缓冲结构。提出使用聚乙烯闭孔泡沫板、径向管式限阻器的两种缓冲层技术方案。通过数值模拟对常规支护结构以及两种含缓冲层的支护结构予以分析。结果表明:与常规支护相比,施作缓冲结构后隧道初期支护受力增大而二次衬砌受力明显减小,既保护了二次衬砌又充分发挥了初期支护与围岩的承载能力,两种缓冲层方案均满足二次衬砌结构的受力安全性要求;聚乙烯泡沫板缓冲层购置及裁取方便,施工操作相对简易,但有效压缩率不高,约为50%,适用于运营期结构存在明显时效变形但总变形量不大的情形;径向管式限阻器缓冲层缓冲性能稳定,有效压缩率高达75%,但其结构加工与施工相对复杂,更适用于运营期变形量10 cm以上的工况。 展开更多

关键词 铁路隧道 缓冲层 数值模拟 形变压力 结构安全 聚乙烯闭孔泡沫板 径向管式限阻器

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基于凿岩台车钻进参数的岩石强度预测模型研究 被引量：4

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作者 张树才 仇文革 +3 位作者 张齐芳 张义江 江书华 罗杰 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2023年第12期2007-2017,共11页

为及时、准确、全面获取掌子面岩石单轴饱和抗压强度,并为推进隧道智能化建造、实现围岩级别动态变更提供重要依据,依托池黄高铁2标段岭上村隧道工程,获取42组掌子面以及4组岩石相似材料的凿岩台车钻进参数和岩石强度数据。在对凿岩台... 为及时、准确、全面获取掌子面岩石单轴饱和抗压强度,并为推进隧道智能化建造、实现围岩级别动态变更提供重要依据,依托池黄高铁2标段岭上村隧道工程,获取42组掌子面以及4组岩石相似材料的凿岩台车钻进参数和岩石强度数据。在对凿岩台车的破岩过程进行分析后,选取冲击压力、推进压力、回转压力、钻进速率共4项指标作为预测模型的输入参数,分别建立单因素回归、多元非线性回归和LSSVM算法的岩石强度预测模型。模型预测结果表明:1)单因素预测模型中采用钻进速率作为输入参数具有最高的预测精度,预测值与实际值的相关系数为0.9458;2)采用多因素预测模型后,其预测准确率进一步提高,相关系数达到0.9745;3)LSSVM算法模型的预测值与实际值的相关系数为0.9838,其预测准确率与多元非线性回归相当,均可用于实际工程中的岩石强度预测。 展开更多

关键词 凿岩台车 岩石单轴饱和抗压强度 钻进参数 回归分析 机器学习

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