- 洪开荣;
我国西部地区基础设施建设相对滞后。随着新时代的发展，西部地区铁路、公路和水利等基础设施建设进入一个快速发展阶段，隧道工程是其重要的选项；但西部地区大多处于青藏高原，山高谷深，隧道工程将会具有明显的超长、深埋的特点；同时该区域地质构造活跃，其水平地应力相对其他区域均偏高，隧道工程具有高地应力的特点。通过对类似TBM工程的研究与实践，阐述了超长深埋高地应力TBM隧道的主要问题，从隧道解重构行为特征出发，分析了典型的四类不良地质对TBM施工的影响，提出了相应的TBM选型要求、TBM针对性设计、掘进参数控制、支护技术方法等；以色季拉山隧道为例，深度分析了该隧道TBM选型的相关问题，以及该隧道TBM针对性设计要点；最后提出了开展超长深埋高地应力TBM隧道修建智能技术研究的建议。
2022年03期 v.44;No.293 1-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 3453K] [下载次数：1455 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：34 ] |[阅读次数：5 ] - 李国良;李宁;丁彦杰;刘志春;
结合我国兰渝铁路、兰新铁路、成兰铁路等典型挤压性围岩铁路隧道的建设经验，系统性阐述了挤压性围岩的地质背景和构造特征，分析挤压性围岩形成的条件；探讨挤压性围岩的变形机理和变形特征；提出基于变形潜势的挤压性围岩变形等级划分标准，并研究掌子面上易操作的变形潜势判定方法，总结勘察、设计、施工阶段变形潜势划分依据；基于乌鞘岭隧道，兰渝铁路隧道等相关工程研究，提出挤压性围岩隧道设计新方法及变形控制技术。研究结果经过相关工程检验，结构长期稳定，措施安全可靠，可为类似工程提供参考。
2022年03期 v.44;No.293 24-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 3376K] [下载次数：652 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：3 ] - 田四明;吴克非;刘大刚;王明年;王志龙;董宇苍;
目前高能地质环境隧道支护结构的设计仍是隧道领域一大难题，主要包括高地应力软岩与高地应力硬岩支护结构设计问题，而支护结构设计的合理与否是保证隧道稳定性的关键，加之高原铁路高能地质环境隧道段占比较大，故需对高能地质环境隧道设计问题进行深入研究。首先在现有研究成果基础上，对我国铁路隧道设计理论及设计方法进行了系统性总结，并对高能地质环境下隧道的研究进行分析。针对高地应力软岩隧道修建技术难题，提出高地应力软岩隧道变形主动控制设计理念，并以掌子面为界限，提出掌子面超前变形控制及洞身收敛变形控制的全变形控制设计原则；通过理论分析，利用空腔球模型，基于Mohr-Coulomb准则，推导建立深埋隧道掌子面挤出变形解析解，提出高地应力软岩隧道超前支护(掌子面注浆、掌子面锚杆)设计方法；同时，采用弹性力学、塑性增量理论与有限差分原理，考虑软岩非线性变形与强度特性的力学参数变化模型，推导出考虑软岩非线性变形与强度特性的围岩应力、位移有限差分解析解；并基于收敛约束法，建立洞身支护结构设计方法；其次，针对高地应力硬岩隧道设计施工难题，从能量释放角度推导岩爆隧道的冲击荷载计算方法，组合松散荷载，给出岩爆隧道的荷载计算模型及支护结构设计方法。最后，论述大型机械化配套施工、支护结构高质量施作技术是保证隧道稳定性的前提，规划建设过程中应予以重视。研究成果旨在为高原铁路高能环境隧道超前支护设计及洞身支护设计提供理论基础，以期进一步提升我国高能地质环境隧道变形(岩爆)主动控制技术水平。
2022年03期 v.44;No.293 39-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 3953K] [下载次数：1733 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：49 ] |[阅读次数：3 ] - 马伟斌;
我国利用钻爆法修建了世界上数量最多、总里程最长的隧道，梳理钻爆法技术发展现状及发展趋势，对形成适用于我国国情的隧道建造技术体系具有重要意义。回顾了钻爆法基本理论和方法的发展历程，阐述了新奥法、新意法及挪威法的核心理念，系统总结了我国山岭隧道主要设计、施工方法。按照隧道施工作业工序分析了近十年钻爆法的关键技术在工程中的应用，以及我国隧道钻爆法施工机械化装备的技术概况。总结了我国山岭隧道钻爆法发展面临的问题及挑战，并对未来的发展趋势进行了展望。
2022年03期 v.44;No.293 64-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2334K] [下载次数：2279 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：67 ] |[阅读次数：2 ] - 郭小龙;谭忠盛;喻渝;
大变形控制一直是高地应力软岩隧道设计与施工中面临的重要难题，其中变形控制基准更是适当变形释放、减少拆除的关键因素之一。为此，依托成兰铁路高地应力千枚岩隧道，通过大量工程实践，分析软岩隧道断面型式优化、锚杆支护技术、开挖方法优化、二衬施作时机等，提出成兰铁路软岩隧道大变形控制技术。进而通过大量变形量测数据统计，分析基于施工过程的隧道变形特征，考虑隧道测量丢失位移，确定隧道预留变形量，建立基于施工过程的隧道位移控制基准。研究结果表明：基于“主动控制”的软岩隧道支护理念，成兰铁路提出“优化断面，强化锚杆，减少开挖分步，动态调整，分级控制”的软岩隧道大变形控制技术，重点优化锚杆的类型、参数及施工机械等，使锚杆快锚固，早承载。针对不同大变形等级，逐渐优化隧道断面，尽量采用大断面开挖，既可以减少围岩扰动，又可以减少空间限制对长锚杆施作的影响，从而控制围岩变形，提高施工效率，二衬作为安全储备，在初支变形稳定后施作，保证结构的长期稳定性。高地应力千枚岩隧道变形具有显著的时空效应，随着大变形等级提高，仰拱施工后变形占比增大，变形时间效应增强；虽然不同大变形等级下隧道变形量具有一定的离散性，但统计样本显著地服从正态分布；考虑测量丢失变形，以正态分布样本平均值的95%的区间估计作为隧道预留变形量限值，建议成兰铁路轻微大变形段、中等大变形段、严重大变形段和极严重大变形段单线隧道预留变形量分别为10～20、25～35、35～45、大于45 cm,双线隧道预留变形量分别为20～30、25～40、40～60、大于60 cm。考虑大变形分级和开挖方法，基于隧道施工过程建立高地应力千枚岩隧道变形控制基准，通过监控量测实时监测隧道变形，及时采用措施，可以有效防止初支侵限。
2022年03期 v.44;No.293 86-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 10641K] [下载次数：1523 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：56 ] |[阅读次数：3 ] - 傅金阳;徐光阳;杨曾;赵宁宁;刘守花;
为解决高地温隧道衬砌混凝土早龄期开裂问题，以我国西部某超高地温隧道为依托，利用理论推导、数值模拟与现场测试方法分析温度与湿度变化耦合作用下高地温隧道衬砌混凝土早期开裂机理及针对性保温隔热措施。研究结果表明：高地温与混凝土早龄期水化产热共同作用形成的温度应力是隧道衬砌早龄期开裂的内在原因，早龄期混凝土强度增长不足是表面开裂直接原因；高地温隧道诱发衬砌混凝土早龄期开裂的围岩温度临界值约为63℃,低于此值时隧道衬砌正常施工不会导致早龄期开裂；超过此围岩温度临界值时，建议在初支与二衬间设置夹心式保温隔热层，避免衬砌混凝土因过大内外温差出现早期表面开裂；采用夹心式保温隔热层相比二衬表面设置表贴式保温隔热层更具施工组织便利性，且可避免衬砌混凝土长期处于高温状态。研究结果可为高地温衬砌混凝土早龄期开裂风险防控和隔热措施设计提供参考。
2022年03期 v.44;No.293 105-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 3057K] [下载次数：1210 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：27 ] |[阅读次数：4 ] - 蒙伟;何川;严健;吴枋胤;周子寒;寇昊;
为提高地应力场的反演精度，通过文献调研发现，含与不含常数项回归模型被单独地用于反演岩体的初始地应力场，而这两类回归模型的反演结果是不相同的，因此反演结果较差的回归模型很可能被用于反演。为解决此问题，首先，结合概率统计理论提出了衡量应力实测值与计算值偏差程度的量化指标，此量化指标可以客观地选择最佳反演结果的回归模型；然后，在郭怀志教授提出的反演分析方法的基础上，在含与不含常数项回归模型中，基于此量化指标提出了客观获得最佳反演结果的岩体初始地应力场反演流程，其可以获得与实测原位地应力较为吻合的岩体初始地应力场；最后，以某复杂艰险山区铁路隧道为依托对此反演流程进行工程应用。结果表明，在此隧道局部区域，含常数项回归模型的反演结果较不含常数项回归模型更好；提出的反演流程可为反演岩体的初始地应力场提供一定的参考。
2022年03期 v.44;No.293 115-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 2224K] [下载次数：451 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：3 ] - 罗勋;谢文强;曾发镔;
针对隧道施工通风系统综合评估过程中存在模糊性与不确定性的问题，引入云模型理论，构建了复杂艰险山区深埋隧道施工通风系统综合评估模型。以某山区铁路施工隧道为研究背景，选取通风网络、通风动力、通风设施、通风管理以及特殊地域作业环境5个方面共计18项影响因素作为评估指标。建立优(Ⅰ)、良(Ⅱ)、中等(Ⅲ)、较差(Ⅳ)、差(Ⅴ) 5个评判等级，并利用正向云发生器计算隶属于不同等级的确定度。运用区间数替换传统点数值构造矩阵以确定各评估指标权重，依据评估指标的云模型特征参数计算该隧道通风系统的综合等级。研究结果表明，经过模型的数据检验与应用性验证，该评估模型具有较高的实用性与可操作性，可为类似隧道施工通风系统评估提供借鉴。
2022年03期 v.44;No.293 123-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 2069K] [下载次数：629 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：19 ] |[阅读次数：4 ] - 冯国辉;徐长节;郑茗旺;薛文静;杨开放;管凌霄;
基坑开挖引起的土体卸载会使得下卧既有隧道受力变形，甚至引起既有隧道管片的开裂断裂。将隧道简化成既能考虑纵向刚度又能考虑剪切变形的Timoshenko梁，地基采用三参数Kerr地基模型，采用有限差分法并考虑隧道两端的边界条件获得隧道纵向变形解析解。通过与有限元数据、既有地基模型理论、实测工程进行对比，验证了该方法的合理性。研究结果表明：与既有文献将隧道简化成Timoshenko梁搁置在Winkler地基模型相比，Kerr地基模型更具有优越性。与该方法可退化的Pasternak地基模型计算结果比较，Kerr地基模型接近实测数据。增大基坑开挖宽度和基坑开挖深度会造成隧道位移和弯矩的增大；反之，增大地基模量、隧道轴线埋深和隧道轴线与基坑中心距离会造成隧道纵向位移及其弯矩减小。
2022年03期 v.44;No.293 132-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 2850K] [下载次数：1040 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：38 ] |[阅读次数：5 ] - 刘淑红;范金录;陈智慧;朱永全;
为研究深埋非圆形隧道开挖引起围岩的弹性和黏弹性变形解析解，首先通过复变函数的方法，得到了围岩中位移的弹性解。之后，根据弹性-黏弹性对应原理，采用Burgers黏弹性模型，通过拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换，得到围岩位移的黏弹性解。最后以Ⅳ级围岩中铁路双线隧道为例，通过搜索边界映射点的方法，得到其映射函数。给出了隧道附近的弹性位移等值线图、沿隧道边的弹性位移，及隧道拱顶、拱底和拱腰三个特殊点的黏弹性位移，并讨论了侧压系数对弹性和黏弹性位移的影响。研究结果表明：开挖引起的弹性位移在隧道附近区域迅速下降，之后缓慢趋于零；拱顶和拱底的黏弹性竖直位移、拱腰的黏弹性水平位移随时间变化明显，在5 a左右，变化速率减小；随侧压系数的增大，拱顶和拱底的弹性竖直位移减小，黏弹性竖直位移几乎未变，拱腰的弹性和黏弹性水平位移值增大。隧道开挖后，要及时支护，并注意拱顶和拱底的竖直位移。
2022年03期 v.44;No.293 142-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K] [下载次数：498 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：3 ] - 王振宇;阳军生;王星华;
山岭隧道洞口段的围岩通常比较松散，由于地形问题，洞口段地表是斜坡形式的较多。这些工程特征导致隧道洞口段在地震灾害作用下容易破坏。在建立单自由面坡度模型的基础上，在不考虑隧道存在的情况下，利用弹性波理论推导了SH波从隧道底部垂直入射时山岭隧道洞口段应变的解析解，分析了各种影响应变的因素：山岭隧道洞口截面各个位置的切向应变曲线以椭圆隧道的中心为对称中心，左右对称、上下则为镜像对称。通过大型振动台模型试验还原了现场的实际工况，验证了解析解的正确性。研究结果可以为高速铁路隧道洞口段抗震设计提供理论参考，对合理认识隧道洞口段地震反应特征具有积极的作用。
2022年03期 v.44;No.293 150-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1835K] [下载次数：297 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：4 ] - 丁智;冯丛烈;董毓庆;徐涛;张默爆;
基于半无限饱和土初值解，首次考虑了多种施工因素和先行、后行盾构位置及施工间隔不同对后行隧道土体二次扰动的影响，修正了现有饱和土双线盾构施工引起的土体变形计算公式，建立了先行、后行盾构任意空间位置动态施工的修正力学模型，并结合典型的伦敦饱和黏土工程案例进行验证分析。研究结果表明，修正后的土体变形解和Mindlin解、丁智解相比，其结果与实测曲线更接近，可以较为准确地反映盾构掘进过程中纵向、横向地表变形的特点。当双线隧道平行布置时，由于先行隧道的影响，后行隧道土体的滞后效应相对减弱，但先行、后行隧道的影响范围基本一致；隧道间距越小，二次扰动效应越强，沉降变化速率越快，地表沉降量越大，沉降槽峰值点也越接近坐标中心；当双线隧道斜交布置时，若隧道间距不变，则后行隧道位于侧上穿区间受到二次扰动影响随角度变化的速率最大，位于上穿与侧下穿区间的变化率近似相同，而位于下穿区间的变化率最小；当先行、后行隧道施工间隔不同时，发现双线盾构同时施工引起的地表沉降量最大，随着先行、后行隧道施工间隔加长，土体强度逐渐恢复，先行隧道对土体的扰动效应逐渐减弱，后行盾构施工引起的地表变形逐渐减小，导致总地表沉降量也逐渐变小。
2022年03期 v.44;No.293 158-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 2443K] [下载次数：464 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：3 ] 下载本期数据