ОПРЕДЕЛЕНИЕ РИСКА БОЛЬШИХ ДЕФОРМАЦИЙ В ТОННЕЛЯХ НА ОСНОВЕ РАСШИРЕННОГО ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ: МОДЕЛЬ И ИНЖЕНЕРНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ Tunnel Large Deformation Risk Identification Driven by Advanced Geological Prediction: Model and Engineering Application

Xu Wang, Lei Xu, Zhi-Qiang LI, Andong Chen

Аннотация


Представлен комплексный подход к прогнозированию риска критических деформаций тоннелей, основанный на оценке параметра S, который учитывает прочность породы, напряжение в месте залегания, структурную целостность и эффект разупрочнения: S = λKvM, где Kv – коэффициент целостности скального массива, λ – коэффициент размягчения и M – отношение прочности к напряжению. Анализ S используется для количественное прогнозирования деформаций тоннелей и вмещающего их грунтового массива. В частности, S-модель была успешно применена к водоводу в Шицзышане, поперечное
сечение которого имеет форму подковы с эквивалентным радиусом 4,6 м. С использованием этой модели в соответствии с разработанной классификацией была создана карта риска больших деформаций вдоль трассы. Результаты показали высокую степень согласованности с данными полевых измерений.
Модель эффективно учитывала пространственную неоднородность деградации горного массива, точно определяла зоны повышенного риска и демонстрировала надёжную применимость в глубоких обводнённых тоннелях. Результаты подтверждают эффективность использования модели для раннего
оповещения, оптимизации крепи и управления строительством с учётом рисков.


Полный текст статьи публикуется в английской версии журнала
«Soil Mechanics and Foundation Engineering”, vol.63, No.2


Литература


C.E. Augarde, S.J. Lee, and D. Loukidis, “Numerical modelling of large deformation problems in geotechnical engineering: A state-of-the-art review,” SOILS FOUND 61(6), (2021).

M. Gong, S. Qi, and J. Liu, “Engineering geological problems related to high geo-stresses at the Jinping I Hydropower Station, Southwest China,” B ENG GEOL ENVIRON 69(3), (2010).

W.D. Ortlepp, and T.R. Stacey, “Performance of tunnel support under large deformation static and dynamic loading,” TUNN UNDERGR SP TECH 13(1), (1998).

A. Chen, Z. Li, L. Nie, P. Xu, and P. Jing, “Deformation identification and treatment measures for a TBM tunnel crossing a fault zone: A case study,” TUNN UNDERGR SP TECH 162, (2025).

Y. Xue, X. Zhang, S. Li, D. Qiu, M. Su, L. Li, Z. Li, and Y. Tao, “Analysis of factors influencing tunnel deformation in loess deposits by data mining: A deformation prediction model,” Eng Geol 232, (2018).

X.W. Ye, S.Y. Ma, Z.X. Liu, Y.B. Chen, C.R. Lu, Y.J. Song, X.J. Li, and L.A. Zhao, “LSTM-based deformation forecasting for additional stress estimation of existing tunnel structure induced by adjacent shield tunneling,” TUNN UNDERGR SP TECH 146, (2024).

K. Bian, J. Liu, Z. Liu, S. Liu, F. Ai, X. Zheng, S. Ni, and W. Zhang, “Mechanisms of large deformation in soft rock tunnels: a case study of Huangjiazhai Tunnel,” B ENG GEOL ENVIRON 78(1), (2019).

L. Meng, T. Li, Y. Jiang, R. Wang, and Y. Li, “Characteristics and mechanisms of large deformation in the zhegu mountain tunnel on the sichuan-tibet highway,” TUNN UNDERGR SP TECH 37, (2013).

X. Sun, B. Zhang, K. Yang, P. Guo, and Z. Tao, “Large Deformation Mechanism of Foliated Rock and NPR Anchor Cable Support Technology in the Changning Tunnel: A Case Study,” Rock Mech Rock Eng 55(11), (2022).

Q. Li, L. Zhang, W. Li, C. Pan, M. Xu, S. Zhang, and K. Xu, “Creep deformation and failure mechanisms in deep soft rock: A hybrid contact model analysis,” PHYS FLUIDS 37(6), (2025).

X. Ding, Y. Zhang, S. Huang, J. Chi, C. Zhang, and D. Liu, “Large deformation mechanism of surrounding rock masses of tunnels，prediction method of squeezing large deformation and its application,” Chin. J. Rock Mech. Eng. 42(3), (2023).

M. He, L. e S. R., M. André, V. Eurípedes, R. e S. L., and X. Chen, “Analysis of excessive deformations in tunnels for safety evaluation,” TUNN UNDERGR SP TECH 45, 190–202 (2015).

F. Wu, C. He, W. Yang, H. Kou, Z. Chen, F. Wang, and W. Meng, “Engineering behavior of soft rock tunnels in mountainous areas under multiple hazard inducers: a case study of the Jiuzhaigou-Mianyang Expressway,” B ENG GEOL ENVIRON 81(8), (2022).

Z.Q. Li, L. Nie, Y. Xue, Y. Li, and Y. Tao, “Experimental Investigation of Progressive Failure Characteristics and Permeability Evolution of Limestone: Implications for Water Inrush,” Rock Mech Rock Eng 57, 4635–4652 (2024).

L. Nie, Z. Song, W. Zhou, Z. Li, X. Du, and L. Ma, “Full-decay induced polarization multi-parameter tomography method for tunnel water inrush ahead prospecting: A case study,” TUNN UNDERGR SP TECH 145(December 2023), 105589 (2024).

S. Li, B. Liu, L. Nie, Z. Liu, M. Tian, S. Wang, M. Su, and Q. Guo, “Detecting and monitoring of water inrush in tunnels and coal mines using direct current resistivity method: A review,” J. Rock Mech. Geotech. Eng. 7(4), 469–478 (2015).

Z. Li, Y. Xue, G. Li, D. Qiu, L. Xu, Q. Liu, and K. Fu, “Probabilistic determination and application of rock thickness resisting water inrush from karst cave,” PROCESS SAF ENVIRON 172, 462–472 (2023).

Y. Xue, X. Ma, W. Yang, L. Ma, D. Qiu, Z. Li, X. Li, and B. Zhou, “Total deformation prediction of the typical loess tunnels,” B ENG GEOL ENVIRON 79(7), (2020).

G. Li, C. Zhu, M. He, Y. Zuo, F. Gong, Y. Xue, and G. Feng, “Intelligent method for parameters optimization of cable in soft rock tunnel base on longitudinal wave velocity,” TUNN UNDERGR SP TECH 133, 104905 (2023).

X. Deng, Y. Wang, R. Wang, and W. Cao, “Analytical Model for Prediction of Tunnel Deformations in Soft Rocks Considering the Softening and Expansion Effects,” I NT J CIV ENG 21(1), 101–117 (2023).

H. Deng, H. Fu, Y. Shi, Y. Zhao, and W. Hou, “Countermeasures against large deformation of deep-buried soft rock tunnels in areas with high geostress: A case study,” TUNN UNDERGR SP TECH 119, 104238 (2022).


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.