基于SPSS的巖溶隧道圍巖變形規(guī)律

針對(duì)濕地隧道在我國(guó)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少,其監(jiān)控量測(cè)在施工中的應(yīng)用也相對(duì)困難的現(xiàn)狀,通過(guò)對(duì)菩薩崗濕地隧道進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè),對(duì)其周邊圍巖進(jìn)行了研究,結(jié)合回歸分析所得結(jié)果,預(yù)測(cè)并最終得出了圍巖穩(wěn)定結(jié)論。

黃土隧道開(kāi)挖中的變形與穩(wěn)定是重要的工程問(wèn)題,為探索黃土隧道臺(tái)階法施工中的圍巖變形規(guī)律,以巴準(zhǔn)鐵路敖包溝隧道出口段的施工為例,采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)對(duì)敖包溝隧道臺(tái)階法施工過(guò)程進(jìn)行了分析,為隧道支護(hù)與加固提供依據(jù)。研究表明,拱頂下沉與水平收斂在隧道上臺(tái)階開(kāi)挖后變形較大,地表沉降槽影響范圍主要集中在距隧道中線20m范圍內(nèi),且地表沉降主要由上臺(tái)階開(kāi)挖引起,從拱頂?shù)降乇淼牡貙映两狄?guī)律是沉降值從拱頂?shù)降乇沓视纱蟮叫?變化為先急后緩的曲線分布態(tài)勢(shì)。

為確保隧道建筑限界準(zhǔn)確,一般將隧道設(shè)計(jì)預(yù)留變形量作為圍巖極限位移值。十堰至房縣高速公路隧道地層以軟巖為主,采用上述變形標(biāo)準(zhǔn),大部分地段圍巖變形量超過(guò)臨界值,造成預(yù)警頻繁,對(duì)施工進(jìn)度造成一定的影響。通過(guò)對(duì)拱頂沉降和周邊收斂實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,研究了軟巖隧道合理的變形位移極限值和預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。研究結(jié)果可用做后續(xù)施工指導(dǎo),對(duì)軟巖隧道監(jiān)控量測(cè)工作有一定借鑒意義。

隧道圍巖變形監(jiān)測(cè)及變形規(guī)律分析

為掌握秦嶺終南山特長(zhǎng)公路隧道的圍巖變形規(guī)律,采用sjw-ⅳ收斂計(jì)對(duì)秦嶺終南山公路隧道進(jìn)行圍巖變形量測(cè),并對(duì)所采集的數(shù)據(jù)應(yīng)用對(duì)數(shù)函數(shù)和指數(shù)函數(shù)進(jìn)行了回歸分析,分析結(jié)果表明,圍巖的變形符合對(duì)數(shù)函數(shù)規(guī)律,且實(shí)測(cè)值和計(jì)算值都很小,可保證隧道的施工安全和質(zhì)量,從而為類(lèi)似工程提供了參考。

目前,我國(guó)煤礦已經(jīng)進(jìn)入深部開(kāi)采階段,巷道圍巖變形破壞嚴(yán)重給巷道施工和生產(chǎn)勞動(dòng)構(gòu)成威脅。在復(fù)雜高地應(yīng)力條件下,確保圍巖穩(wěn)定是保障煤礦安全生產(chǎn)的重要前提。因此,研究圍巖變形規(guī)律具有重要意義。周邊位移測(cè)量是一種簡(jiǎn)單有效的研究圍巖變形規(guī)律的方法,可以獲得最直觀的巷道圍巖應(yīng)力變化狀態(tài),為判斷巷道穩(wěn)定性提供可靠的依據(jù),從而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)和施工。

季節(jié)性?xún)鐾恋貐^(qū)黃土隧道穩(wěn)定性受較多因素影響,為了研究含水量變化和凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)黃土隧道圍巖變形規(guī)律的影響,以山西陽(yáng)曲1號(hào)隧道為研究對(duì)象,對(duì)不同含水量黃土隧道進(jìn)行多次凍融循環(huán)后的圍巖變形規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明,含水量不變時(shí),位移拱底最大,水平次之,拱頂最小;含水量增加時(shí),水平、豎向位移迅速增加。凍融循環(huán)次數(shù)增加時(shí),圍巖水平位移、豎向位移都增加,產(chǎn)生較大變形,含水量越大,這種影響也越大。圍巖在相同凍融循環(huán)情況下,拱底豎向位移最大,其次為拱頂豎向位移,拱腰處水平位移最小。隨著圍巖經(jīng)歷凍融循環(huán)次數(shù)的增加,水平位移、豎向位移都增加,產(chǎn)生較大變形,對(duì)圍巖整體穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,拱頂豎向位移、拱底豎向位移增長(zhǎng)速率大于邊墻水平位移,在拱頂拱底產(chǎn)生較大變形。

為研究斷層破碎帶隧道施工圍巖變形規(guī)律,采用數(shù)值模擬方法分別考查了臺(tái)階法、預(yù)留核心土法和三臺(tái)階法施工時(shí)圍巖變形及地表沉降情況.結(jié)果表明:斷層破碎帶隧道施工圍巖變形量隨著荷載步增加趨于穩(wěn)定,臺(tái)階法造成的拱頂沉降值較大,三臺(tái)階法和預(yù)留核心土法能較好的控制隧道拱頂沉降;隧道周邊收斂值也隨荷載步增加逐漸穩(wěn)定,臺(tái)階法周邊收斂值最大、三臺(tái)階法周邊收斂值最小;地表沉降隨荷載步增加逐漸達(dá)到穩(wěn)定,臺(tái)階法施工造成的地表沉降最明顯,三臺(tái)階法次之,預(yù)留核心土法地表沉降控制效果最好;預(yù)留核心土法隧道上方橫向形成明顯的沉降槽,隨著荷載步增加沉降槽趨于明顯,最終達(dá)到穩(wěn)定.

注漿是隧道圍巖加固與涌水封堵的主要技術(shù)手段,當(dāng)圍巖較為破碎且自穩(wěn)能力較差時(shí),注漿過(guò)程中若采取了不合適的注漿壓力,極易造成圍巖大變形甚至塌方等次生災(zāi)害?；跐B流-應(yīng)力耦合理論,選取典型隧道開(kāi)挖斷面,建立注漿作用下滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用comsol多物理場(chǎng)耦合軟件分析注漿過(guò)程中注漿壓力作用下隧道圍巖的變形規(guī)律。結(jié)果表明,圍巖等級(jí)為ⅴ時(shí),注漿過(guò)程中注漿壓力不斷向隧道周?chē)貙又袛U(kuò)散與傳遞,滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布隨注漿孔深度增加呈現(xiàn)衰減趨勢(shì);隨著注漿壓力的提高,應(yīng)力發(fā)生急劇變化,并不斷地向圍巖深部轉(zhuǎn)移;注漿初期,圍巖變形速率急劇上升,注漿后期圍巖變形速率下降,且變形量趨于穩(wěn)定。依托具體工程實(shí)例,提出了合理選擇注漿壓力的控制技術(shù),保證了圍巖的穩(wěn)定和安全。

巖溶區(qū)隧道因受巖溶發(fā)育程度、巖溶位置等影響,其圍巖位移特征與一般隧道存在較大區(qū)別。以達(dá)成高速鐵路寶石巖隧道為工程背景,對(duì)側(cè)部含有溶洞的隧道圍巖變形進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)研究,并運(yùn)用有限差分軟件flac3d進(jìn)行仿真分析,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和仿真分析所得圍巖變形規(guī)律基本一致。結(jié)果表明:隧道開(kāi)挖后,圍巖分別向溶洞和隧道內(nèi)變形,溶洞與隧道之間的圍巖向兩個(gè)相反的方向變形,是較危險(xiǎn)區(qū)域;靠近溶洞的隧道左側(cè)特征位置的位移值要比遠(yuǎn)離溶洞的隧道右側(cè)相應(yīng)部位的位移值大,其中,左邊墻的水平位移是右邊墻的2倍左右。隨著開(kāi)挖斷面處溶洞尺寸的逐漸增大,拱頂下沉位移增量最大,邊墻水平位移增量次之,腰拱水平位移增量最小。溶洞頂部下沉位移和靠近隧道的溶洞右側(cè)部水平位移較大,溶洞其他部位的位移值較小。側(cè)部含有溶洞的隧道,其圍巖變形的非對(duì)稱(chēng)性容易使隧道受"偏壓"。所得結(jié)論可為同類(lèi)隧道的設(shè)計(jì)、施工和研究提供有益的借鑒和參考。

以蘭渝鐵路胡家灣隧道進(jìn)口段施工為例,介紹泥巖地層修建大斷面隧道變形控制的方法。施工中通過(guò)圍巖量測(cè)掌握圍巖變形動(dòng)態(tài),采取分部開(kāi)挖臨時(shí)仰拱封閉成環(huán)及上半斷面扇形支撐的技術(shù)措施,控制圍巖的變形。實(shí)踐證明:效果較好,對(duì)目前的客專(zhuān)大斷面隧道控制大變形施工有一定的幫助。

為了克服回歸分析法在隧道施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析中預(yù)測(cè)模型的不足,利用多目標(biāo)加權(quán)灰色局勢(shì)決策法對(duì)回歸模型的多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行整合量化,得到綜合效果測(cè)度和優(yōu)選回歸預(yù)測(cè)模型?；谝褍?yōu)選的回歸模型與模糊自適應(yīng)變權(quán)重組合預(yù)測(cè)法建立最優(yōu)非線性組合預(yù)測(cè)模型,將組合模型與優(yōu)選模型進(jìn)行效果測(cè)度對(duì)比,并基于該算法編制\"智能監(jiān)測(cè)—模型優(yōu)化—信息反饋\"系統(tǒng)。結(jié)合麻栗埡隧道工程,對(duì)組合模型和單項(xiàng)模型進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)拱頂沉降值。研究結(jié)果表明:以殘差與后驗(yàn)差為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn),實(shí)時(shí)構(gòu)建的最優(yōu)組合預(yù)測(cè)模型的平均相對(duì)誤差絕對(duì)值為4%,方差為6.5,后驗(yàn)差比值為0.34,小誤差概率為1,更能對(duì)隧道施工過(guò)程圍巖變形進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)和反饋。

變形是圍巖穩(wěn)定性狀態(tài)的主要表現(xiàn)形式,圍巖穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)以位移變化過(guò)程曲線、分布特征為基本資料,以解讀變形量變化過(guò)程、變化趨勢(shì)和分布規(guī)律為主要。在圍巖穩(wěn)定控制過(guò)程中,變形變化過(guò)程控制理論、圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用理論是圍巖監(jiān)測(cè)的主要理論依據(jù)。隧洞開(kāi)挖后,圍巖會(huì)經(jīng)受環(huán)境作用的變化,并根據(jù)環(huán)境的變化作出不

泥巖地層大斷面隧道圍巖變形控制——以蘭渝鐵路胡家灣隧道進(jìn)口段施工為例，介紹泥巖地層修建大斷面隧道變形控制的方法。施工中通過(guò)圍巖量測(cè)掌握圍巖變形動(dòng)態(tài)，采取分部開(kāi)挖臨時(shí)仰拱封閉成環(huán)及上半斷面扇形支撐的技術(shù)措施，控制圍巖的變形。實(shí)踐證明：效果較好，...

針對(duì)滇西復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道圍巖變形預(yù)測(cè)問(wèn)題,以bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),引入了改進(jìn)后的粒子群算法,通過(guò)調(diào)試和改進(jìn)建立了pso-bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò).該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了粒子群算法的全局搜索能力和bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的局部搜索能力,非線性映射能力強(qiáng),泛化能力強(qiáng),具有一定的容錯(cuò)能力.計(jì)算結(jié)果表明:pso-bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)精度高,平均絕對(duì)誤差為2.4mm,平均相對(duì)誤差為2.7％,滿(mǎn)足隧道圍巖變形預(yù)測(cè)精度的需要.

以二朗山公路隧道施工過(guò)程的工程實(shí)踐為依據(jù)，利用常規(guī)圍巖變形監(jiān)控量測(cè)和圍巖變形跟蹤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及二次應(yīng)力場(chǎng)測(cè)試，獲取隧道圍巖動(dòng)態(tài)綜合信息，為圍巖分類(lèi)、大變形預(yù)測(cè)、巖爆預(yù)測(cè)、優(yōu)化二次支護(hù)時(shí)間及反分析等提供依據(jù)，是巖土程信息化設(shè)計(jì)、施工的重要手段。

巖石隧道圍巖變形時(shí)空效應(yīng)分析——巖石隧道圍巖變形具有時(shí)空效應(yīng)特征。根據(jù)圍巖變形速率，巖石隧道圍巖變形一般可劃分為3個(gè)階段，即急劇變形階段、穩(wěn)定變形階段和流變階段。通過(guò)總結(jié)分析圍巖變形3階段的特點(diǎn)，結(jié)合中梁山隧道d一5h量測(cè)剖面的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)圍巖變...

隧道原位擴(kuò)建需要將原有結(jié)構(gòu)拆除后再進(jìn)行隧道擴(kuò)挖,形成大斷面隧道。從原隧道的開(kāi)挖形成小斷面隧道到拆除原有結(jié)構(gòu)再擴(kuò)挖成大斷面隧道,圍巖經(jīng)過(guò)多次擾動(dòng)后,經(jīng)受的應(yīng)力狀態(tài)錯(cuò)綜復(fù)雜。以大帽山隧道原位擴(kuò)建為例,介紹采用數(shù)值模擬手段建立新建4車(chē)道和原位擴(kuò)建4車(chē)道隧道的力學(xué)計(jì)算模型,得出原位擴(kuò)建隧道的圍巖變形及力學(xué)特性,為該隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

結(jié)合工程實(shí)例,通過(guò)對(duì)財(cái)神梁隧道全斷面法和臺(tái)階法兩種不同開(kāi)挖方法下典型斷面的圍巖變形監(jiān)測(cè),研究了其穩(wěn)定性狀況,并對(duì)圍巖變形曲線進(jìn)行了回歸分析,從而優(yōu)化開(kāi)挖方法和指導(dǎo)施工。

新九燕山隧道紅黏土段圍巖變形規(guī)律分析及控制技術(shù)——新九燕山隧道是包西鐵路二線控制性工程，其中有2km左右的紅黏土圍巖。首先通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣，對(duì)紅黏土進(jìn)行了物理特性和力學(xué)特性分析。在此基礎(chǔ)上，采用了flac軟件對(duì)紅黏土圍巖的變形進(jìn)行了模擬分析，同時(shí)考慮...

隧道錨施工工序繁瑣、圍巖擾動(dòng)交互作用明顯,力學(xué)行為復(fù)雜。以岱山大橋隧道錨碇施工為工程原型,采用數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)隧道錨施工期間圍巖變形進(jìn)行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn):上臺(tái)階開(kāi)挖對(duì)圍巖擾動(dòng)最大,并伴有較大變形速率,但后行洞開(kāi)挖對(duì)先行洞圍巖的變形影響較小;小凈距隧道錨室采取兩側(cè)洞身開(kāi)挖面錯(cuò)開(kāi)一定距離進(jìn)行,可有效減少相互影響,并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)揭示了錨室圍巖變形規(guī)律及發(fā)展模式,為同類(lèi)工程的施工和設(shè)計(jì)提供了有益的參考。

隧道錨施工工序繁瑣、圍巖擾動(dòng)交互作用明顯,力學(xué)行為復(fù)雜。以岱山大橋隧道錨碇施工為工程原型,采用數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)隧道錨施工期間圍巖變形進(jìn)行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn)：上臺(tái)階開(kāi)挖對(duì)圍巖擾動(dòng)最大,并伴有較大變形速率,但后行洞開(kāi)挖對(duì)先行洞圍巖的變形影響較小;小凈距隧道錨室采取兩側(cè)洞身開(kāi)挖面錯(cuò)開(kāi)一定距離進(jìn)行,可有效減少相互影響,并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)揭示了錨室圍巖變形規(guī)律及發(fā)展模式,為同類(lèi)工程的施工和設(shè)計(jì)提供了有益的參考。