岩石隧道变形分析 (rock tunnel deformation analysis)

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[1] (2022) Deformation Analysis of the Rock Surrounding a Tunnel Excavated through a Gently Dipping Bed

这篇文章研究了通过层状岩体开挖隧道时周围岩石的变形和稳定性。文章使用普遍节理模型对月龙门隧道YD2K100+560-630两级对接横截面的右线进行了三维数值模拟，进行了比较和分析。基于三维数值模拟，得出以下结论：（1）施工入口侧的开挖显著干扰了施工出口侧，且出口侧在陡倾层中的干扰比在缓倾层中更大。（2）当层片垂直于隧道走向且采用两级对接开挖时，层片倾角对隧道仓底上升的影响大于对隧道拱顶沉降的影响。（3）当在缓倾层状岩中应用两级开挖时，在隧道顶部（小于穿过面直径的一倍）和隧道底部（在穿过面直径的0.5倍范围内）都有明显的干扰。当隧道开挖与层走向相反时，在隧道顶部（在穿过面直径的0.5倍范围内）和隧道底部（在入口面直径的一倍范围内）都有明显的干扰。施工入口侧的开挖显著干扰了施工出口侧。在对接和穿透层状岩隧道时，应优先考虑与层相对应的方向进行对接和穿透，并加强出口侧的临时支护，以确保变形稳定。

[2] (2022) Analysis of Surface Deformation and Settlement Characteristics Caused by Tunnel Excavation and Unloading

这篇文章针对城市隧道建设引起的地表变形和卸载沉降问题，使用评价因子分析、理论研究和数值模拟等综合方法，研究了隧道建设引起的地表变形的基本特征、地表变形和沉降的主要影响因素以及地表变形和沉降的应力场和位移场的时空演化规律。结果表明，隧道周围岩体变形主要集中在拱顶和拱底，且变形从隧道中心向外围逐渐减小。拱顶周围岩体突然沉降，变形速率和量大，周围岩体稳定性差，容易发生块落等工程事故甚至垮塌。离隧道越远，沉降程度越小。随着隧道开挖时间步长的增加，地表变形和沉降的影响区域逐渐增大。隧道采用合理的衬砌支护后，能有效防止土变形传播，抑制隧道不稳定变形，从而通过提高周围岩体自身稳定性和采取衬砌支护等措施来防止地表变形和沉降。

[3] (2022) Numerical Simulation of Non-Stationary Parameter Creep Large Deformation Mechanism of Deep Soft Rock Tunnel

这篇文章研究了高应力下软岩加速蠕变在软岩隧道灾害中的重要作用。然而，大多数以前的研究仅涉及衰减蠕变和均匀蠕变。在中国贵州省钱州-三阳川隧道的隧道掘进过程中，软岩发生了大变形灾害。本文开发了非稳态参数蠕变的非线性广义Nishihara流变模型（NGNRM），用于模拟高应力下软岩的加速蠕变行为，并在ABAQUS中实现，以揭示软岩大变形的机制。我们提出了基于极端梯度提升和非支配排序遗传算法-II的周围岩体力学参数多目标反演分析方法。此外，使用正交试验设计方法确定影响隧道位移的主要参数。使用所提出的方法，我们可以评估深部软岩隧道的大变形机制，并科学确定何时进行加固以防止隧道大变形灾害。

[4] (2022) Behavior of Sedimentary Rock Tunnel against Rigid Projectile Impact

这篇文章模拟了由于导弹以5马赫的速度飞行对不同岩石隧道造成的冲击载荷条件。文章使用Abaqus和Explicit进行了非线性连续体有限元分析。本研究考虑了四种不同类型的砂岩，包括Kota、Jamrani、Singrauli和Jhingurda砂岩。采用弹塑性Mohr-Coulomb本构材料模型来模拟隧道开口周围岩石的行为。隧道开口直径为7米（d），高度和宽度均为50米，纵向长度为50米。比较了不同情况下岩石的变形和应力以及混凝土衬砌的损坏情况。采用混凝土-损伤-塑性（CDP）模型和Johnson-Cook模型来模拟RC衬砌和钢筋加固。结论是Jhingurda砂岩由于导弹冲击而产生的变形最大。

[5] (2021) The Longitudinal Deformation Profile of a Rock Tunnel: An Elastic Analysis

这篇文章提出了一种分析方法来开发新的纵向变形轮廓（LDP）方程。首先，在隧道轴对称弹性模型的基础上，推导出壁面位移的解析解。然后，根据上述解提出了一个新的LDP方程；首次提出了系数β，定义为“面效应”有效范围与隧道半径的比值。最后，提出了一个案例研究来验证该方程的实用性。

[6] (2021) Study on failure mechanism of tunnel-type anchorage using discontinuous deformation analysis method

这篇文章使用基于不连续变形分析方法，研究了隧道型锚固的承载特性和破坏模式。研究结果表明：1）在软岩和硬岩的情况下，隧道型锚固的承载能力随夹角的增加而增加，硬岩中的变化更为明显。2）在软岩条件下，阻力体的包络面积随夹角的增加呈线性增加。由于重力作用，隧道型锚固下侧的阻力体包络面积大于上侧。在2°、4°、6°和8°四个夹角下，隧道型锚固上下两侧的包络曲线在各自一侧相互平行。3）与软岩相比，在上述四个夹角下硬岩的包络面积显著增加，增长倍数在0.44~0.87之间。但在这种情况下，包络面积随夹角的增加没有明显变化。4）在软岩中，阻力体的包络形状是向锚固外凸出的曲线；当为硬岩时，它趋于向锚固内凹的曲线。5）在硬岩条件下，隧道型锚固两侧周围岩体的整体变形更为明显。

[7] (2021) Study on deformation of surrounding rock in fault tunnel based on field measured data statistics

这篇文章基于对中国56条断层隧道围岩变形的统计分析，研究了围岩变形的整体分布特征和时间演化规律，以及与隧道埋深和高宽比的关系。统计分析结果表明，隧道穿过断层带时变形过大。铁路断层隧道围岩的平均变形值最大，公路断层隧道次之，地铁断层隧道最小。周边收敛的平均值大于拱顶沉降的平均值。变形随埋深的增加而增加，铁路断层隧道的变形随高宽比的变化呈现明显的集中性。断层隧道周围岩体变形具有显著的时间演化规律，大致可分为快速增长、缓慢增长和稳定三个阶段。这些结果为隧道穿过断层带时支护结构的优化设计和二次衬砌的合理施工时间提供了一些参考。

[8] (2021) Deformation Characteristics of the Surrounding Rock of a Six-Lane Multiarch Tunnel under Different Excavation Conditions

这篇文章使用三维室内模型试验和有限元分析，研究了六车道建设的动态力学行为，揭示了不同开挖条件下II类围岩岩体变形过程的全过程，并提出了最佳建设和开挖方法。结果表明，开挖方案III的最大位移速率最大，开挖方案I的最大位移速率基本与开挖方案II相同。因此，在控制围岩位移速率方面，开挖方案I的效果基本与开挖方案II相同，而开挖方案III的效果较差。在施工技术方面，方案II比方案I简单，并能保证二次衬砌的完整性。因此，在II类围岩中，建议采用方案II进行施工。

来源：计算岩土力学