李奥
- 作品数：14 被引量：205H指数：8
- 供职机构：北京交通大学更多>>
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- 相关领域：建筑科学交通运输工程更多>>
- 隧道施工塌方事故分析与控制被引量：50
- 2018年
- 塌方是隧道施工中最常见的灾害之一,其防治工作一直是隧道建设安全性控制的重点。文章从隧道围岩变形、破坏和失稳的本质特征出发,结合典型事故案例统计,提出了将隧道塌方事故分为围岩失稳、结构失效和环境失调等三种类型;分别对其演化过程和形成机理进行了系统分析,指出了这三类安全事故与围岩活动特点及"支护-围岩"作用模式显著相关,并且分别发生在隧道掌子面及前方、掌子面后方二次衬砌施作前和隧道洞口浅埋段。最后提出应从地质保障工作、细化方案设计以及强化监测和施工管理等方面实行综合治理,才能避免恶性隧道塌方事故的发生,整体提升隧道施工的安全控制水平。
- 侯艳娟张顶立李奥
- 关键词：隧道塌方安全性控制
- 小净距隧道中夹岩对拉锚杆控制机制与工程应用被引量：10
- 2022年
- 小净距隧道中夹岩受到两侧开挖的剧烈扰动,处于单向或双向受力的不利状态,严重影响施工安全,而预应力全长注浆对拉锚杆常用于中夹岩的主动支护。为阐明对拉锚杆的作用模式和控制机制,建立相应的力学模型和解析方法,开展实测验证,并进行参数分析和工程应用。研究表明:对拉锚杆为中夹岩提供强力水平约束,并提高岩体力学性能,发挥挤压加固作用;对拉锚杆利用剪切摩阻改善浅层围岩受力状态,同时锚固深部岩体,具有承载传力效果;对拉锚杆轴力和剪应力均由两侧向中间非线性衰减,作用范围局限于浅层中夹岩,实测结果验证了理论方法的合理性;进行了对拉锚杆的参数分析,提出了对拉锚杆临界长度、合理锚杆直径等工程建议;结合京张高铁长城站小净距隧道实践,主动增强对拉锚杆设计参数,变更后围岩压力、拱顶沉降和水平收敛的实测均值分别降低12.2%、14.1%和10.2%,保障了隧道开挖的安全。
- 李然李然张顶立张顶立潘红桂李奥
- 关键词：小净距隧道岩石隧道
- 盾构隧道穿越富水砂层开挖面稳定性分析被引量：10
- 2019年
- 基于数值仿真方法,得到盾构在砂土地层中掘进时地下水稳态渗流条件下孔隙水压力的分布特征,对计算结果进行拟合可得隧道覆土层中竖向孔隙水压力及穿越层中水平水头分布的函数表达式。将此竖向孔隙水压力叠加到太沙基松动土压力计算模型,进而求解隧道拱顶处竖向有效松动压力,同时将该有效松动压力与水平水头分布函数引入到经典楔形体模型中,得到维持隧道开挖面稳定的主动极限支护压力。计算结果与离心试验结果的吻合度较高,可对盾构隧道在渗透性砂土地层中施工时开挖面的稳定性进行可靠评价。
- 曹利强张顶立孙振宇李奥刘道平
- 关键词：地铁隧道盾构富水砂层开挖面稳定性
- 开挖面潜在超前破坏范围预测方法被引量：2
- 2016年
- 潜在超前破坏区位置和形状是影响开挖面稳定性的主要因素,合理地确定超前破坏区的位置和形状是开挖面稳定性分析首先要解决的问题。开挖面失稳破坏经历了一个“平衡态→突变失稳→平衡态”的非线性发展过程,可运用突变理论对其稳定性进行判断。因此,基于突变理论,综合运用二分法和曲线拟合技术,提出开挖面潜在超前破坏范围预测方法。首先,建立开挖面中心水平位移的尖点突变模型,根据相应的突变判据,采用二分法得出极限应力状态;然后,采取分区搜索的方式寻找潜在破坏区;最后,通过最小二乘的方法对离散点进行曲线拟合,得到开挖面超前破坏区的形状和位置。通过与相似模型试验结果的对比分析,验证该方法的正确性。方法克服以往预测方法对于边界条件苛刻要求,适用于深埋、浅埋条件下的超前破坏范围预测,更符合工程实际情况。
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- 关键词：隧道工程失稳判据突变理论
- 软弱破碎围岩隧道超前支护确定方法被引量：55
- 2016年
- 如何合理确定超前支护类型及参数范围是保证软弱破碎围岩隧道施工的关键问题。针对该问题,提出包含施工安全性评价、超前支护方式选择、超前支护参数确定3个方面的隧道超前支护确定方法。首先,对隧道围岩的变形预测值1S和控制标准值2S进行比较,判断是否需要采用超前支护措施;进而采用工程类比法初步确定可能采取的超前支护方式,对采用超前支护后的隧道围岩变形预测值3S与控制标准值2S进行比较,选择满足变形控制标准的超前支护方式;在此基础上,对超前支护参数的敏感性和加固有效性进行分析,并制定出支护参数的上限值和下限值。将该方法成功应用于贺街大断面高速铁路隧道施工中,弥补了以往经验设计方法的不足,为定量化确定隧道超前支护提供一种思路,对软弱破碎围岩条件下隧道安全施工的理论研究和工程实践具有一定指导意义。
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- 关键词：隧道工程超前支护支护参数
- 考虑微拱效应的隧道管棚受力机制分析与支护效果评价被引量：4
- 2023年
- 考虑管间微拱效应、初期支护滞后效应、应力释放时空效应和基床系数变化特性,将管棚在轴向上划分为不同受力区段,建立深浅埋隧道管棚的力学理论模型,进而通过参数分析揭示管棚力学响应受影响规律。研究表明:(1)管棚在环向上表现为微拱效应,具有承载减跨效果,管棚外载为管间微拱转移的岩土压力;(2)管棚轴向上体现为长梁效应,发挥荷载传递作用,将超前围岩荷载传递至后方初支;(3)基于Pasternak弹塑性地基梁理论,推导了管棚挠度和内力的理论解,较既有理论解更贴近实测结果;(4)提出了围岩/初期支护承载比和管棚挠曲变形以量化评价管棚支护效果,为合理控制管棚变形并有效传递围岩荷载,软岩大跨隧道开挖进尺不得大于2m,拱顶附近30°范围内的管间距较其他部位应缩短5~10 cm。
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- 关键词：管棚隧道工程
- 基于微震监测的高速铁路大跨度过渡段隧道开挖损伤区分布特性及演化规律被引量：8
- 2020年
- 基于微震监测技术具有识别岩体损伤位置、程度和大小以及破坏进程的优势,以新建京张高速铁路八达岭长城站大跨度过渡段隧道为研究对象,在隧道地表与洞周布设微震测点,实现立体式、全方位的微震事件监测。根据监测结果,分析围岩损伤区分布特性及演化规律。结果表明:根据微震事件分布密度,可将微震事件分为高密度区、中密度区和低密度区;微震事件累计分布频率为60%的边界可作为高密度区与中密度区的交界,累计分布频率为80%的边界可作为中密度区与低密度区的交界;微震事件高密度区对应为围岩高损伤区,围岩高损伤区受围岩级别和隧道跨度的双重影响,给出基于这2个参数的隧道不同位置处围岩高损伤区深度预测公式;围岩损伤程度采用微震事件的平均矩震级参数标度;围岩损伤区深度与围岩变形之间存在较强的正相关性及阶段性。基于围岩高损伤区深度,进行预应力锚索(杆)设计,结合围岩变形结果,验证了锚索(杆)设计参数的安全性。
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- 关键词：高速铁路大跨度隧道微震监测
- 基于现场实测数据统计的隧道围岩全过程变形规律及稳定性判据确定被引量：9
- 2021年
- 隧道围岩全过程变形是认识支护与围岩相互作用演化机制的基本前提,也是围岩稳定性评价和支护设计的重要依据。在对40座隧道与地下工程围岩全过程变形进行收集和整理的基础上,系统分析了隧道围岩全过程变形及其关键节点、围岩变形速率与变形加速度分布规律与影响因素。研究表明:隧道围岩超前变形量和基本稳定变形量随施工进度呈总体增大趋势,随开挖半径呈减小趋势,而相应的位移释放率则无明显相关关系;随着围岩级别的增大,超前变形量与基本稳定变形量增大,而相应的位移释放率则反而减小;通过改进Hoek公式对深、浅埋条件下围岩全过程变形进行拟合,拟合优度在0.95以上,可为围岩损失位移的求解提供依据;隧道围岩变形速率随时间发展趋势为先增大后减小,而变形加速度则表现出"正弦曲线"特征,二者随隧道半径和施工速率变化显著。根据分析结果,指出对于不良地质条件下的大断面隧道,围岩变形速率小而变形持续时间长,此时围岩稳定性的判断应以变形加速度作为主要指标,并进一步给出了变形加速度阈值的确定方法。
- 孙振宇张顶立侯艳娟李奥
- 关键词：围岩变形速率稳定性判据
- 超大跨度隧道预应力锚杆——锚索协同支护机理被引量：25
- 2020年
- 探索运用1种新型支护形式预应力锚杆—锚索协同支护体系,在京张高铁八达岭长城站大跨过渡段跨度极大(32.7 m)且围岩质量极差(Ⅴ级围岩)的情况下保障隧道安全建设。通过现场监测,研究预应力锚杆—锚索的力学行为,结合现场围岩微震监测,分析预应力锚杆—锚索协同支护机理。结果表明:预应力锚杆、锚索的轴力均由初始预应力、预应力损失和被动支护力3部分决定;在隧道开挖过程中,锚杆和锚索的轴力演化过程可分为预应力快速损失、轴力波动和轴力稳定3个阶段,且预应力锚杆轴力沿自由段非均匀分布,锚杆自由段存在多个中性点;预应力锚杆锚固于浅层围岩内部,与被锚固岩体组成组合拱结构承担围岩荷载;预应力锚索锚固于深层围岩区域,调动深层围岩的承载力承担围岩荷载,并提高锚杆组合拱的稳定性;预应力锚杆—锚索协同作用实现了超大跨度隧道围岩的有效支护。
- 罗基伟张顶立房倩李奥刘道平于霖洪学飞
- 关键词：围岩支护预应力锚杆锚索
- 锚固体系作用下隧道围岩力学响应的全过程解析被引量：6
- 2022年
- 隧道锚固体系是围岩变形控制的重要手段,而对其作用机理的准确认识则是其科学设计的关键。为了探究隧道锚固体系作用下围岩响应的全过程演化规律,该文基于隧道开挖面空间效应,考虑隧道锚杆与锚索先后施作时围岩位移释放情况以及二者相对长度的影响效应,并根据锚固体系与围岩相互作用过程中锚固区与塑性区的空间位态关系,建立了锚固体系全过程演化机制的6种工况分析模型并分别进行了解析,得到了锚固体系作用下围岩变形、塑性区半径以及应力场的全过程解答。通过典型算例与数值模拟进行对比,验证了所提出模型的合理性和可靠性。进一步分析了锚固体系的变形控制效果及其影响因素,阐明了锚杆与锚索支护各自的任务和目标,明确了锚索的安全储备作用,对锚固体系的变形控制原理给出了全新的认识。研究成果为隧道锚固体系的定量化设计奠定了一定的理论基础,可为隧道围岩大变形控制提供思路。
- 孙振宇张顶立刘道平侯艳娟李奥
- 关键词：隧道工程锚固体系
