隐伏空洞对城市隧道围岩破坏影响机制试验研究学生手册

请登陆交通大学教务处了解大学生创新性实验计划项目的详细情况并相应表格。（备注：可直接学生手册，包含项目实施所有的表格，填写时根据需要都可另加页）：http://j 目大学生创新性实验计划项目立项申请大学生创新性实验计划项目选题申报大学生创新性实验计划项目研究日大学生创新性实验计划项目中期检查大学生创新性实验计划项目结题总结交通大大学生创新性实验计划项目立项申请（学生用表项目名 隐伏空洞对城市隧道围岩破坏影响机制的实验研项目 土木建筑土木工程09电子邮 填表日 2011年3交通大学教务处制 《大学生创新性实验计划项目立项申请书》要按顺序逐项填写，内容应言简意赅,表述明确严谨。项目申请人原则以大学二、三年级学生为主课题研究年限一般为1年时立项申请表要同时提交和纸质版，要求一律用A4纸打印，于左侧填表过有不明事宜，请与学院工作组或教学科联系咨询男20091.□其他）2.□其他）3.课题简介（300-5004.以模型实验作为研究，研究方法具有创新性项目实施对研究的实践操作能力、数据处理能力与理论分析能力有较高要求能够有效提高项目研究的科学素养和创新能力5.合作者（同 ）要求（填写院系、年级、专业、人数、其他特殊要求 学 院 年 专 土木建 2009 土木工 土木建 2009 土木工 土木建 2009 土木工 土木建 2009 土木工56.项目研究期限：■一年（）7.（见附件文献查阅；■社会；■方案设计；■建立理论模型；■实验研究；■数据处理□平台开发；■实物模型；□样机研制；□综合测试与完善；■撰写及结题和答 ■成果推广或；□其9模型试验相似材料购置 2860模型试验微型土压力计购置 6600千斤顶荷载传感 2550调研 743资料 1177试验耗 480传感器顶底座加工 900版面 4690总 20000项目申请人签字 日期学院签字：鸿2011教务处签字：填写说明请按顺序逐项认真填写。此表将作为项目评审、中期检查和结题验收的重要依据。项目申请人原则以大学二、三年级学生为主学生如在项目组成员栏中签字，将视为学生与学校签订项目执行协议，项目组成员不得无故退出或终止研究，确因特殊原因不能按要求进行项目研究的，需向学院提出变更申请，报学校备案。学校会同学院根据项目进度安排，将对项目进行中期检查，根据检查结果适时对项目经费进行合理调整。课题研究年限一般为1年时立项申请表要同时提交和纸质版，要求一律用A4纸打印，于左侧200002011420124男男 职务z一、选题依据（包括项目背景、文献综述、选题意义等1立项背图1给出了我国城市隧道施工诱发的几起典型地面塌陷事故。经统计发现：造成地面塌陷事故的一大关键因素为城市地层中存在隐伏空洞（。城市隧道往往近邻隐伏空(1)相似材料应由散粒体组成，经胶结剂胶结并在模具内强压成具有一定尺寸的砌块才能保证有致密的结构和较大的内摩擦角(2)散粒体应选用大的物质并由粗、细颗粒按最优级配组成，以获得最大的容重和较小的孔隙率；()以柔性、弹性物质(如)(4)(5)成型后的材料应具有较高(6)(7)溶液。该相似材料的变形模量的范围在60-300MPa之间，属于覆盖面较广的低弹模22-40kN/m3之间，属于可调整的高容重材料；而泊松比的变化范围用光弹性材料来模拟岩体，主要有两种：一种是环氧树脂塑料，常用来研究承受较()。2.2[5]采用平面应变实验分别对圆形衬砌隧道和直墙式隧道进行了研究，分析在有、无衬砌情况下的蠕变问题，得出以下结论：(l)未衬砌的围岩发生蠕变，蠕变等[6]采用平面应力加载条件下的大比尺模型实验，依据两组正交节理的不同行洞室分步开挖实验来研究节理岩体理对洞室围岩变形和破坏的影(1)围岩破坏区几何形状完全由开挖自由面与节理面的几何组合所控制，节理倾角和间距直接影响围岩破坏机制和模式；(2)(3)当侧压系数为l时，随着开挖，围岩不断向洞内位移;侧压系数大于l时，开挖上层，等[7]通过对某工程二车道公路隧道在3实验系统该系统采用千斤顶在模型顶部加载以模拟上覆岩土层自重力在模两侧加载模拟围压。基于先加载，后挖洞的思想，摒弃“先挖洞，后加载的方法，用稳压器调控，而测试压力和位移数据由与本系统配套的数据自动实现采集、和分析。得到以下结论：(l)隧道围位移随开挖阶段总体上呈现台阶式增长41(2)面开挖的位移量；(3)左线软弱围岩偏压段采用全断面开挖时的瞬间位移约占总位移的95%以上，在隧道施工时非常容易导致隧道；开挖时须采用分部开挖的方式。R<1.5D以内，而锚固洞室的开洞应变不仅洞壁附近较大，离洞室等[10]以单线铁路隧道中的I类围岩为对象，采用室内模型实验(模型的比尺荷载要小16.67%，说明支护刚度大，承受的荷载大；(3)格栅拱+短锚杆十喷层支护的后16.67%，这说明初期支护破坏不能用开裂作为对位移应控制在12.79%;而对于长锚杆+喷层支护体系，拱顶相对位移应控制在5.62%；高明中[13]对层状岩体中的工程复合衬砌进行了模型实验研究研究表明(1)部纹密集，上覆硬岩层起到深梁作用；(2)初期支护(喷锚支护)能提高围岩的承载能力，但二次模注衬砌不能提高围岩的承载能力，岩变形时间效应的表明，(3)起拱点和墙脚处出现应力软弱围岩中偏压隧洞围岩的变形破坏具有特殊性。樵[14]以宝中线老头沟隧道远小于Terzaghi松动土压力，隧洞施工中的初始间隙有助于砂土发挥拱效应。2.3CZhu等[17-21]研究了隧道断面、支护方式、节理密度等对隧道围岩破坏机制的影响。然通过超载的方法或采用砂、铝棒等无黏聚力材料作为模型材料而实现的[24、25]，不能反等[26、27]通过室内模型实验，研究公路隧道IV，V级围岩在不同埋深条件下实验模拟，得到拱形和塌穿型2种围岩破坏模式。实验结果表明：隧道围岩的，，拱，当到达某一埋深时，浅埋压力拱，同时深埋压力拱(普氏压力拱)出现，可以确3选题意论分析能力的培养，进而提高的科学素养和创新能力[1]鲤.岩体相似材料的研究[J].水利电力大学学报，1997，30(2)：6-[2][意]E•富马加利著，等译.静力学模型与地力学模型[M].:水利电力[3].模型实验的理论和方法[M].：水利电力陈兴华等编.脆性材料结构模型实验[M].：水利电力].隧道结构蠕变性质的模型实验研究[J].西南交通大学学报，1993，91(3)：15-.节理围岩特性及其锚固效应模型实验研究[J]，中国地质大学学报，1997，22(6)：660-等.利用相似模拟方法研究公路隧道施工力学形态[J].岩土力学与工程学报，2002，21(5)：662-才等.锚固洞室洞周应变分布特征模型实验研究[J].岩土力学，1997，8(增)：10-.模型材料锚喷加固实验研究[J].重庆建筑大学学报，1997，19(2)：94-等.浅埋隧道地表锚杆预加固的作用机理与分析方法[J].铁道学报，2000，22(1)：87-，胡学林.不同初期支护对提高围岩承载能力的实验研究[J].建筑，1999，5：49-等.软弱围岩复合式隧道衬砌模型实验研究[J].岩石力学与工程学报，1997，16(2)：162-高明中.模型实验中几个问题的分析[J].两安矿业学院学报，1996，16(4)：304-樵.土质偏压隧道衬砌模型实验分析[J]，西南交通大学学报，1996，31(6)：602-，蹼家骆.隧洞结构受力及变形特征的离心模型实验研究[J].学报(自然科学版李志业等.大跨度公路隧道结构模型实验研究[J].铁道学报，1996，18(2)：114-ZHUWC，LIUJ，TangCA，etal.Simulationofprogressivefracturingprocessesaroundundergroundexcavationsunderbiaxialcompression[J]. TunnellingandUndergroundSpaceTechnology，2005，20(3)：231-247.FUNATSUT，HOSHINOT，ISHIKAWAM，etal.Numerical ysisforbetterunderstandingmechanismofsupporteffectongroundstabilitybyusingdistinc ementmethod[C/CD]//ISRMInternationalSymposium2006，4thAsianRockMechanicsSymposium.Singapore：[s.n.]，2006.WANGC，TANNANTDD.Rockfracturearoundahighlystressedtunnelandtheimpactofathintunnellinerforgroundcontrol[J].InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences，2004，41(3)：1-8.刘刚，赵坚，等.节理密度对围岩变形及破坏影响的实验研究[J].岩土工程学报，2007，29(11)：1737-1，.构造应力与导流洞围岩的破坏分析[J].岩土工程学报，2008，30(6)：813-，.洞室埋深对围岩双重非线性影响的有限元分析[J].岩土力学，2003，24(1)：127-.节理裂隙岩体中不同埋深无支护暗挖隧洞稳定性的离散元数值分析[J].23(7)：1154-1STERPID，CIVIDINIA.Aphysicalandnumericalinvestigationonthestabilityofshallowtunnelsinstrainsofteningmedia[J].RockMechanicsandRockEngineering，2004，37(4)：277-298..].，隧道围岩渐进性破坏机理模型实验方法研究[J].铁道工程学报，2009，(3)：48-人，徐浩，王成，等.埋深对软弱隧道围岩破坏影响机制实验研究[J].浙江大学学报(工学版，，以重晶石粉、石英砂、凡士林为基材，拟调制10个不同的材料配比，不同配比模型材 图4无空洞时压力盒测点布置图(单位: 图5非接触式量测系以模型实验作为研究，研究方法具有创新性 六、拟利用资源（、设备、资料等本项目需要的资料大多可由交通大学馆（含电子数据资源）提供，部分程、规范等参考资料可通过书店解决费与用模型试验相似材料购置 2860模型试验微型土压力计购置 6600千斤顶荷载传感 2550调研 743资料 1177试验耗 480传感器顶底座加工 900版面 4690总 20000八、预期研究成果（结题验收时需要提交的支撑材料2011411学院评审意见研究方案可行，目标明确，有创新性，经过学院大学生创新实验工作小组审核，同意学院签名盖章：鸿20114182011620大学生创新性实验计划项目研究日志（见附件项目小组研讨与交流会议纪要（见附件）大学大学生创新性实验计，，时201141地记录男研究重预备知识的学习、由于该试验为隧道方向的试验的专业知识了解的不够多，试验所需要作通道，主要有明挖回填式隧道、钻挖式隧道、沉管式隧道三种工程方法今天主要是针对前期所学的基本概念向老师汇报谈谈对本试验的想法和（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，，时2011430地记录男研究重试验资料的整理与学通过对国内外研究成果的大体了解发现主要的成果为无隐伏空洞时的模型试验研究》等多篇与此相关的文章或比较深入的阅读知道溶洞是的要求；(3)弹性模量低；(4)力学性能稳定；(5)可重复使用。这对试验材时2011627地记录男研究重确定实验方案：确定相似材料以及实验的具体通过前一段时间学习预备知识和查找资料，对本试验有了一定的了解。本试验的主要目的是模拟地层条件，利用无支护隧道开挖平面应变模型，采我院隧道中心相关的研究成果之后确本次试验的相似比为130选围岩的相似材料的配比为重晶石：石英砂：凡士林9:3.75:1。721在确定好上述方案后，制定了试验的具体步骤，如下1 按照相似材料的质量配比配置相似材料，并检验各装置性能2 将模型箱内填充材料 4 将台架前侧的钢模板拆除并换作有机玻璃5 将空洞模拟装置取出使之形成空洞6 进行洞室开挖7 安装加载仪器8 在开挖完成洞室稳定后，在材料上部进行分级加载试验时2011815地记录男研究重第一次试验：配料与今天是第一次来到隧道中心的主要任务是按照预定方案进行配选。同时沙浴插上电源进行预热。27kg1.25kg3kg。先分别称取重晶石和石英砂后，倒入搅拌机搅拌15。将称取的凡士林放6060s步骤重复操作配置试验所需的原材料考虑到试验过会有材料的损失我们多配置了一些材料。3桶都要将土样压密实以模仿真实土样。第，，时2011817地记录男研究重第一次试验：开挖与在换挡板的过，注意压好玻璃板，使玻璃板无缝隙的往下滑落，防止仪器中的土。玻璃板换好后，立即固定，然后在上方防止气囊（气囊下方铺上布，洞室开挖好之后开始进行加压观测将试验仪器设置好之后通囊加压。采用分级加载的方式进行加载，初始加载值为0.02Mpa,每级加载值为0.02Mpa,100.28MPa。加载过注意观察隧道的破坏过程，同时照相，作为试验资料洞室开挖完成后，进行的是通囊对土体进行加压，加压的过（备（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据大学生创新性实验计，，时2011820地记录男研究重第一次试验总进行完第一次试验后对试验结果进行了简单的分析，并针对第一次试1、填土过将土压得太过密实，最后加压到气囊能承受的最大压强后，隧道并没有完全坍塌，破坏现象不够明显。在下次的试验中可以每填4桶进行一时201196地记录男研究重第二次试验：配料、填土、埋设压力盒和空洞今天主要任务是进行第二次试验埋放压力盒的具体埋放位置是：洞室左侧距洞室3cm,8cm，15cm处布置水平向的压力盒，洞室右侧是距洞室3cm,8cm，15cm处布置竖向的压力盒。竖直方向上的位置是：大洞上方3cm处，小洞上方3cm，8cm处分别布置一对压力盒（一外面套上塑料袋）埋设的空洞处，然后继续填土，填土过注意记录数据和压时201198地记录男研究重第二次试验：开挖与形成了空洞。在取出酒瓶的过空洞周围土体受到了轻微的破坏。洞室开挖好之后开始进行加压观测将试验仪器设置好之后通囊加压。采用分级加载的方式进行加载，初始加载值为0.02Mpa,每级加载值为0.02Mpa,100.28MPa。加载过注意观察隧道的破坏过程，同时照相，作为试验资料（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，大学生创新性实验计，时2011910地记录男研究重第二次试验总进行完第二次试验后对试验结果进行了简单的分析，并针对第二次试1、填土过减少了人工夯实的次数，但是由于没有较好的经验，土体还影响，这也让更加充满了和信心。（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据大学生创新性实验计时2012210地记录男研究重第四次（以改为此加载方式，把隧道深埋改为了浅埋，填土到第四块板中间位置即可。在填土过埋设压力盒，具体埋放位置是：洞室左侧距洞室5cm,12cm处5cm,12cm1.5cm（隐伏空洞5cm12cm。袋中（以便于将酒瓶从土样中拔出，在填土过在大洞上方3cm处埋上在第一级加载（0.01Mpa/0.7kN，12：00）后，主洞内无明显变化；在第二级加载(0.02Mpa/1.4kN，12：06）后，隧道壁有纵向裂缝，不在第三级加载(0.03Mpa/2.1kN，12：15）后，隧道内侧剥落严重，小在第四级加载(0.04Mpa/2.8kN，12：30）后，右侧边墙大块掉落，隧在第五级加载(0.06Mpa/4.2kN，12：40进行）后，侧墙进一步剥落，大洞拱顶收敛严重，小洞侧墙开始剥落，压力盒（大小洞之间）在第六级加载(0.08Mpa/5.6kN，12：50）后，侧面进一步剥落，大小在第七级加载(0.10Mpa/7.0kN，13：01）后，中间千斤顶加到了最大大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据。。1516152315301541154616171619162516301637164345。164816531658时2012225地记录男研究重第六次5cm,12cm5cm,12cm3cm，8cm，10cm（一个竖向的一个水平向的在填土过在指定的位置埋上了酒瓶（洞室右侧3cm处，用来模仿实际情况下的空洞把瓶身周围涂满机油然后装在塑料袋中，以便于将酒瓶时201141地记录研究重预备知识的学今天创新实验小组在指导老师老师的举行了第一次会老师给介绍了这个实验的基本情况以及各个阶段的大致时间安排以及任务概念了解甚少老师在了解了的情况后给安排了回去后的任务——查理等有初步了解，以便为接下来的实验打下基础。。，，。，，时201143地记录研究重试验资料的整理与学通过前一阶段资料的查阅和学习对隧道和模型试验的基本知识都有了初步的了解。接下来就可以对实验的课题进行深入的剖析的实验是关于隐伏空洞对城市隧道围岩破坏影响机制的研究因此需要对其有关资料进通过查阅资料发现近年来城市的隧道施工工事故频发，许多事故效的避免和预防隧道开挖过地面塌陷事故的发生。阅读了有关的后知道溶洞是隐伏空洞的一种最为主要形式，在隧通过本次对有关试验资料的整理与学习对实验的基本方法和步骤有了明确的思路大家在过的积极主动的态度也让我感觉到了小组凝聚力的加强，希望在以后的实验工大家能够更好的协作互助。大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据时2011627地记录研究重确定实验方案：确定相似材料以及实验的具体定下来了。今天的就是为了确定实验的具体步骤。确定了本次试验的相似比为1:30土层的相似材料配比为重晶石粉：9:3.75:1相对于洞室边界的距离（2m，为空洞直径）的情况下，改变空洞相对于洞室的7m7m21m处。确定了基本方案后，又制定了具体的实验操作步骤1 检查实验装置的性能，按照相似比配置相似材料 向模型箱内填充材料，填料4~5桶后压实。填到空洞位置时预埋空 4 洞室开挖5 安装加载装置，并连接好测试装置6 在开挖土体稳定后，在材料上部进行分级加载大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，，时2011815地记录研究重第一次试验：配料与在确定了实验的具体方案后，第一次来到隧道中心的实验室。本次进的任务就是按照预定的重晶石：石英砂：凡士林=9:3.75:1的配合比来完成实验材料的配制由于部分重晶石有些潮湿结块先将这些受潮的重晶石取出碾碎，然后用细孔筛进行筛选。同时沙浴插上电源进行预热按照配合比确定了每次拌合的量为：重晶石27kg、石英砂1.25kg3kg拌15s。将称取的凡士林放在已经预热好的沙浴上加热，待凡士林完60s。然后用小铲子将附着在搅拌机侧壁上的材料60s复操作配好了实验所需的原材料考虑到实验过会有材料的损失，还特意多配了一些。配好料后先仔细检查了台架的各个连接处在确定没有裂3桶后将土压实。等待土静置稳定两天后再进行下一步实验。，，，，时2011817地记录研究重第一次实验：开挖与前天已经按照设计的配合比配好了试验用的土样并将土按要求填入了台架上，今天来到的目的就是开挖隧道并对土体进行加压。因为操作工的扰动而坍塌。安放并固定好了玻璃板后沿着玻璃板上本隧道开挖好后气囊与泵连接好，由泵对气囊充气，进而对土体从上0.02Mpa，待压力盒所测的数据稳定后再加0.02Mpa。每级加载大约用时10min。在加载的过看0.20Mpa本次实验时第一次实验，但最后隧道并没有压塌，实验现象不够明显，时2011820地记录研究重第一次试验总在第一次试验过后大家都感觉很累休息了几天后又聚在一起第一次实验中存在的问题。在试验过程的填土过可能是土压得太过密实最后过决定在下次实验中填上4桶土后再进行压实在所有的土样虽然第一次实验的结果不够理想但是在整个试验过大家保证，这一点在今后的实验过还要继续的保持。，，，，时201196地记录研究重第二次试验：配料、填土、埋设压力盒、空洞实验的台架上从上到下一共有5块挡板，先将最下面一层的挡板安上，4桶后用重物将土样压实，然后在土体的表层划4桶后都要压实。这次实验需要通过压力盒测数据在填土到达预埋压力盒的地方时严3m8m15m3m、8m、15m3m处布置一对方向相互垂直的压力盒。在填土到了预埋空洞的位置，一个酒瓶平放着埋在预定的空洞位7cm3cm、8cm处各分别布置一对方向相互垂直的压力盒。最后将上面加压用的气囊安放好后从上向下依次卸下挡板，同时用吊。，，。，，时201198地记录研究重第二次试验：开挖与的任务就是对土样进行加压，并数据，观察洞室的破坏过程。于土样的加压，酒瓶本身也略微有点倾斜，导致酒瓶面难以拔出就只相一致的空洞要做的就是用小铲子慢慢地将土体挖出，在开挖的过我空洞和洞室都开挖好了后先将台架附近的土渣清理干净，然后将压力次加载值为0.02Mpa，待压力盒所测的数据稳定后再加0.02Mpa。每级加载大约10min0.28Mpa。实验过看到随着上部压力的增大隧道洞室和空洞都发生了变形。时2011910地记录研究重第二次实验总题。经过大家的，总结出一下几点：填土过将土压得太过密实最后加压到气囊能承受的最大将土多填几桶后再进行压实。土样填好后静置一天后在进行后续试验。可以用两层塑料薄膜酒瓶不仅在酒瓶与塑料膜间涂上润滑剂，还在两层塑料膜之间也涂上了润滑剂。在酒瓶的安放过也更，，时2011920地记录研究重第三次实验：填土、埋设压力盒、洞室开挖、加压及两次实验的基础上，进行了第三次实验置是洞室左侧距洞室5cm7cm处布置水平向的压力盒洞室右侧是距洞室5cm,7cm处布置竖向的压力盒。竖直方向上的位置是：大洞上方1.5cm处，8cm，15cm处分0.04MPA，洞内无变化，继续加载，大洞顶部有下移现象，但不明0.10MPA，大洞起拱处掉渣严重，洞顶下移明显，小洞侧墙外鼓此次实验过仪器出现了较为严重的问题致使实验的数据，，，，，，时2012218地记录研究重第五次依然按照上次的填土步骤，记录下所倒土的桶数，每倒三桶土就会模拟成45度角，模拟空洞距离隧道三厘米。压力盒按照先前制定的实验方案，5cm，12cm5cm,12cm3cm处，8cm，15cm（洞室左侧的压力盒均为水平，右侧压力填完土后进行了玻璃板的安装。在填土的上方铺设三块木板，然后将开挖隐伏空洞需要的是将事先埋入好的玻璃瓶给拔出，留下的洞室视作此次实验的空挖洞室的时候，在玻璃瓶的瓶口处一点点清理掉原料，然要做的就是开挖洞室，在玻璃板上已经有开挖洞室的模型利用小铲刀慢慢地开挖，以保证洞室周围土样的完整性。在开完过，一定要保证洞室的大小5.6K9.8K加压地表裂缝延至大洞处压力盒露出小洞几乎加压至最大值小洞，，时201141地记录研究重预备知识的学习、为了更好地完成实验进行了前期的理论学习，主要是针对与此次实验小组成员对此项目的热情高涨，通过馆、网络查阅文献等途径，对该方面知识努力学习。通过对《工程《隧道工程》等书籍的阅读，了称作通道主要有明挖回填式隧道钻挖式隧道沉管式隧道三种工程方法；围岩又称主岩、容矿岩。矿体周围的和岩体周围的岩石均称围岩。不过，前者是矿体的围岩，后者为岩体的围岩。矿体与围岩的关系大致有二种情况：矿体与围岩在组构上和有用组份的含量上有显著的差别，接触界线清楚，如脉状充填矿体与围岩的关系。矿体与围岩的分界线是过渡的，如浸染状交代矿体与围岩的关系。在一般情况下，矿体和围岩的边界是通过系统的取样分析，根据一定的工业指标圈定的；支护结构必须能够适应与围岩之，，，，时2011430地记录研究重试验资料的整理与学实验的基本概念都有了一定的了解各习期间的资料进行了汇总和整通过小组、学习交流，了解到了该实验的背景：近年来，我国城市隧道施工中地面塌陷事故频发，造成了人民生命的重大损失。经统计发现：据此也体会到了该实验的重大意义并且也使感觉到做好此次实验项目的重要性。学习期间老师还给了几份学习资料——《溶洞对地通过这些文章的学习学习了许多与实验密切相关的知识，例如溶洞是隐伏(3)弹性模量低；(4)力学性能稳定；(5)可重复使用。这对实验材料的选择通过此次针对实验资料的整理与相互学习对于实验理论知识有了，。，，。，时2011627地记录研究重确定实验方案：确定相似材料以及实验的具体通过前面针对理论知识的学习后对该实验有了比较深入的了解：本试验的主要目的是模拟地层条件利用无支护隧道开挖平面应变模型采“先在老师的指导和帮助下，共同、研究、制定了相关的实验方案：由于本实验为模拟试验，故需要选取合适的相似材料期理论知识的学习和老师的指导下以及查阅了相关文献确定本次试验的相似比为1：30，77厘米处；第三次试验：一个空洞，空721厘米处。在确定好上述方案后，制定了实验的具体步骤，如下：9 按照相似材料的质量配比配置相似材料，并检验各装置性能10 将模型箱内填充材料 12 将台架前侧的钢模板拆除并换作有机玻璃13 将空洞模拟装置取出使之形成空洞14 进行洞室开挖15 安装加载仪器16、并且做了相关实验的规划：做完初期的三组实验之后，可以根据实验，，，，，。，，，，，。时2011815地记录研究重第一次试验：配料与实验方案确定以后第一次来到了隧道中心，开始了试验的实验方案中制定了所使用的材料以及材料的配制比重晶石石英砂：凡士林=9:3.75:1，对于第一次接触到凡士林等，也比较仔细地观察了其特配料过发现部分重晶石已经潮湿结块，必须对其进行处理后才可使用先用手将其大致碾碎，然后用细孔筛进行了筛选，使其恢复到起初状态。在筛选的过，由于沙浴需要一定的预热时间才能使用先将其通电按照配合比以及配料仪器的大小最终确定每次拌合量分别为：重晶27kg11.25kg3kg15s。将称取的凡士林放在60s。然后用小铲子将附着在搅拌机60s验配料有所损失，特意多配制了一些，以备后用。配料在共同努力下之后进行填土先将土样盛放在土中，然后将仪器的模板用吊车吊到仪依次进行填土。填入过，要注意每层土踩得密实性。所填土的高度直至仪器顶部（留有气囊厚度的距离，以便安装气囊，，，，，，，，时2011817地记录研究重第一次试验：开挖与填完土后进行了玻璃板的安装。玻璃板比较重大使用了吊车来安装。通过几个人一层一层地拆除模板，按住玻璃板，使其与模板紧扣住，板上已经有开挖洞室的模型利用小铲刀慢慢地开挖，以保证洞室周围土样洞室开挖完成后，进行的是通囊对土体进行加压，加压的过，，时2011820地记录研究重第一次试验总经过第一次实验操作以及对实验现象的观察通过及时的交流，认填土过将土压得太过密实，最后加压到气囊能承受的最大压强后，第一次加压过程等操作显得有些生疏，没有准确地按照实验预设的这几个主要问题都对最后的试验现象有一定的影响因此在以后的过需大学大学生创新性实验计。，。，时201196地记录研究重第二次试验：配料、填土、埋设压力盒和空洞对第一次试验的配料进行了处理以后(筛细)，在隧道中心进行了填土与压力盒的摆放，通过压力盒在加压的过来获取数据先将土样盛在埋入前对玻璃瓶进行了一定的处理——在玻璃瓶周围住光滑的塑料纸，然后又在塑料纸上涂抹了一定量的润滑油，以便在开挖的过易于挖出，保护其周围的结构不受破坏。计算机以观察加载时土样的受压情况。压力盒按照先前制定的实验方案、具体埋放位置是：洞室左侧距洞室3cm,8cm，15cm处布置水平向的压力盒，洞室右侧是距洞室3cm,8cm，15cm处布置竖向的压力盒。竖直方向上的位置是：大洞上方3cm处，小洞上方3cm，8cm处分别布置一对压力盒（一个竖向的一个水平完土后，进行了玻璃板的安装。玻璃板比较重大，使用了吊车来安装。通过几个人一层一层地拆除模板按住玻璃板，使其与模板紧扣住，然后吊（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据）大学生（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，，，，，，新性实验计划项目研时201198地记录研究重第二次试验：开挖与开挖隐伏空洞需要的是将事先埋入好的玻璃瓶给拔出，留下的洞室视必须保证结构的完整性先将玻璃瓶周围的土进行了一定的清理，然后利用于瓶嘴处土样未清理到与瓶身宽度一样导致了在敲击过轻微的破坏了土样周围的结构。最后在清理瓶口处的土样顺势拔出玻璃瓶，空挖完成。然后是需要做的就是开挖洞室，在玻璃板上已经有开挖洞室的模型利洞室开挖完成后进行的是通囊对土体进行加压布置好装置，0.02Mpa,每级0.02Mpa,0.28MPa。大学生创新性实验计时201198地记录研究重第二次试验总经过第二次实验操作以及对实验数据进行处理以后，通过小组总填土过将土压得还是太过密实，最后加压到气囊能承受的最大压强预埋的玻璃瓶有些略微倾斜，压实后玻璃瓶难以拔出，导致在空挖过，周围土体结构受到了一定的干扰，部分发生了轻微的破坏，后这几个主要问题都对最后的实验数据有一定的影响因此在以后的过需开挖的过发现，预埋的空洞(酒瓶)有些略微倾斜，压实后酒瓶难以两层塑料薄膜，多涂些润滑油，以便比较容易拔出酒瓶。此外，在隐伏空挖的过为了更好保护周围土体结构可以用模过，用以保护其周围土体不受到干扰。，，大学生创新性实验计时2012210地记录研究重第四次为了提高实验速度，采用千斤顶的加载方式，把隧道深埋改为了浅埋，5cm,12cm5cm,12cm1.5cm（隐伏空洞5cm12cm（个竖向的一个水平向的。在填土过在大洞上方3cm处埋上了酒瓶（开挖洞室前取出，从而在这次实验结束后马上对实验现象和实验数据进行了处理和分析，以经过这次实验大对于浅埋条件下采用千斤顶的加载方式中所得到相大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，。，，。，时2012225地记录研究重第六次今天进行第六次试验，有了前面几次试验的经验后都熟悉了试验室5cm,12cm处布置竖向的压力盒。竖直方向上的位置是：洞室上方3cm，8cm，10cm（一个竖向的一个水平向的。在填土过在指定的位置埋上了酒瓶（洞室右侧3cm处，用来模仿实际情况下的空洞把瓶身周围涂满机油然后装在塑料袋中，以便于将酒瓶然后是安放玻璃板由于挡板太厚重需要的人手比较多用吊车吊着玻璃板从上往下安放，需要两个人卸螺丝两个人扶住挡板两个人按玻璃玻璃板安装工作完成然后是开挖洞室在开挖过要异常一定要保持压密过压力盒数值无变化，加载至1.05KN，压力盒数值依然没有变化，但洞室右侧边墙大块滑落，模拟空洞变形有轻微掉块但压力盒无变化。当加载至3.5KN没了。加载至最大值，小洞被压成一条缝，近似。，。，。时201141地记录研究重预备知识的学习、模型试验的原理概念，为接下来的现场实验提供理论支持，提高现场试通过查阅了资料学习到了隧道是设计给交通或其他用途使用通常用来穿山越岭若施做于地面下称作通道主要有明挖回填式隧道钻挖式隧道沉管式隧道三种工程方法围岩是指因开挖硐室其周围一定范围内对稳定和变形可能产生影响的岩体；支护结构必须能够适应与围岩之间的相互作钢拱架等。通过在互联网上的搜索查找和有关模型实验文章的阅读知道了模型实的实验方法的实验正是采用模型实验为研究，所以对模型实验有一定，，时2011430地记录研究重试验资料的整理与学解后就要有针对性的对隐伏空洞对城市隧道围岩破坏影响机制的相关资料响的模型试验研究》等多篇与此相关的文章或比较深入的阅读知道溶岩的要求；(3)弹性模量低；(4)力学性能稳定；(5)可重复使用。这对实验解，像这样的工作在以后实验进行过也是必须一直进行的。大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，，时2011627地记录研究重确定实验方案：确定相似材料以及实验的具体通过学习预备知识和查找相关的资料对本实验有了一定的了解。本试文献后确定本次试验的相似比为130选用围岩的相似材料的配比为晶石：石英砂：凡士林9:3.75:1。7721在确定好上述方案后，制定了实验的具体步骤，如下17 按照相似材料的质量配比配置相似材料，并检验各装置性能18 将模型箱内填充材料 20 将台架前侧的钢模板拆除并换作有机玻璃21 将空洞模拟装置取出使之形成空洞22 进行洞室开挖23 安装加载仪器24 在开挖完成洞室稳定后，在材料上部进行分级加载实验，，时2011815地记录研究重第一次试验在确定了实验的方案后来到隧道中心的首先是配置模拟土样，由于部分重晶石有些潮湿结块先将这些受潮的重晶石取出碾碎，然后用细孔筛进行筛选。同时沙浴插上电源进行预热。3kg。先分别称取重晶石和石英砂后，倒入搅拌机搅拌15s。将称取的凡士林放60s。然后用小铲子将附着在搅60s后将配好的材料取出，存放起来。按照此步骤重复操作，配好了实验所需的原材料。考虑到实验过会有材料的损失大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，，，，，，，，时2011817地记录实验内第一次试验：开挖与室与试验加压。今天的任务就是开挖洞室并加压观察洞室的破坏情况。首先是安放玻璃板，由于挡板太厚重需要的人手比较多用吊车吊着玻璃板从上往下安放需要两个人卸螺丝两个人扶住挡板两个人按玻璃板。从然后是开挖洞室，在玻璃板上已经有了需要开挖洞室的位置与形状只要异常，一定要保持开挖洞室宽度一样并保持水平。将洞室挖出后便是加压过程布好装置并连于计算机使用0.02p,.02p,0.28P况。大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，，时2011820地记录研究重第一次试验总在第一次实验后，对数据进行简单的分析后发现实验的结果并不完美。对第一次实验中存在的问题进行了及时的总结讨第一次的实验中存在的主要问题及解决办法填土过将土压得太过密实最后加压到气囊能承受的最大压4桶图再进行压实。土样填好后静置一天后在进行后续试验。生创生创新性实验计划项（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，，，，时201196地记录研究重第二次试验：配料、填土、埋设压力盒和空洞今天主要任务是进行第二次试验。实验前，针对第一次实验做了首先需要对上次用过的配料进行处理——通过筛网进行筛密。小组几当初刚刚配置时候的状态紧接着进行了填土首先是将模板最底层安装好，埋设，在大洞上方10cm处，小洞上方3cm，8cm处分别布置一对压力盒（一个竖向的一个水平向的。洞室左侧是距洞室3cm,8cm，15cm处布置水平向的压力3cm,8cm，15cm处布置竖向的压力盒。，，时201198地记录研究重第二次试验：开挖与今天主要任务是进行空挖，为了防止开挖空洞的时候结构发生倒以防结构遭到破坏空挖完成以后紧接着需要进行玻璃板的安装，用吊车吊住玻璃板，一人控制吊车，其他几个人用力的按住玻璃板，大挖洞室。0.02p,0.02p,加下一级荷载值最终加载值为0.28P通过压力盒利用电脑对土层受压结构进行数据收集并且将空洞破坏过程用机记录下来实验结束后对（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据大学生创新性实验计时2011910地记录研究重第二次试验总填土过还是将土压得太过密实最后加压到气囊能承受的（酒瓶（酒瓶大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据，，，，时2012218地记录研究重第五次面填土。每倒三桶土就会模拟土层进行一次压密：将土上面铺一层塑料袋，此次实验空洞设置在隧道的右上方，成45度角，模拟空洞距离隧道三厘米。压力盒按照先前制定的实验方案具体埋放位置是洞室左侧距洞室5cm，12cm处布置水平向的压力盒，洞室右侧是距洞室5cm,12cm3cm8cm，15cm（洞室填完土后进行了玻璃板的安装。然后将三个千斤顶至于上面，安装固然后是需要做的就是开挖洞室，在玻璃板上已经有开挖洞室的模型利5.6K9.8K加压地表裂缝延至大洞处压力盒露出小洞几乎加压至最大值小洞被掉块填实，大洞下降至拱腰处。大学大学生创新性实验计（（备注：每位组员都要填写此表，此表将作为学生评价的依据。。时2012225地记录研究重第六次今天进行第六次试验，试验用土筛制完成后填土。其中要在土样里面指5cm,12cm5cm,12cm3cm，8cm，10cm（一个竖向的一个水平向的。填土过程中在指定的位置埋上了酒瓶（洞室右侧3cm处，用来模仿实际情况下的空洞。瓶身周围涂满机油然后装在塑料袋中，以便于将酒瓶拔出需要将玻璃形状只需要用小铲子慢慢的在不破坏其他位置土样结构的基础上将洞室挖1516开始加载，压密过压力盒数值无变152315301541154616171619162516301637164345。16481653小洞完全1658。。时201141地记录研究重预备知识的学习、今天小组五个人在指导老师教授的带领下在隧道中心会议室举行了第一次集体会议，在之前老师已经给安排了查阅相关资料的任模型试验的原理概念，为接下来的现场实验提供理论支持，提高现场试通过查阅了大量资料《工程《隧道工程等书籍的阅读知作通道，主要有明挖回填式隧道、钻挖式隧道、沉管式隧道三种工程方法围岩是指因开挖硐室，其周围一定范围内对稳定和变形可能产生影响的岩通过在互联网上的搜索查找和有关模型实验文章的阅读知道了所谓的检查设计缺陷的实验方法的实验正是采用模型实验为研究，所以对模，，时2011430地记录研究重试验资料的整理与学解后就要有针对性的对隐伏空洞对城市隧道围岩破坏影响机制的相关资料响的模型试验研究》等多篇与此相关的文章或比较深入的阅读知道溶岩的要求；(3)弹性模量低；(4)力学性能稳定；(5)可重复使用。这对实验解，像这样的工作在以后实验进行过也是必须一直进行的。，，时2011627地记录研究重确定实验方案：确定相似材料以及实验的具体对本实验有了较深入的了解。本实验采用模型实验为研究，模拟地层条开展实验研究。在查阅相关文献以及我院隧道中心相关的研究成果之后最1：30，选用围岩的相似材料的配比为重晶石：石英721在确定好上述方案后，制定了实验进行的具体步骤（（第一次实验无此步骤，，。，，，。，时2011815地记录研究重第一次实验：配料与在确定了实验的具体方案后第一次来到隧道中心的，接下来就石英砂：凡士林=9:3.75:1由于部分重晶石有些潮湿结块先将这些受潮的重晶石取出碾碎，然后3kg。先分别称取重晶石和石英砂后，倒入搅拌机搅拌15s。将称取的凡士林放60s。然后用小铲子将附着在搅步骤重复操作，配好了实验所需的原材料。考虑到实验过会有材料的损失的情况一边上挡板一边填土，由于挡板太重用吊车将挡板吊到指定。。时2011817地记录研究重第一次实验：开挖与前期的配料填土已经顺利完成接下来就是个实验过最重要的工作：开挖洞室与试验加压。今天的工作就是开挖洞室并加压观察洞室的破坏情况。第一步就是安放玻璃板和气囊用吊车吊着玻璃板从上往下安放，在安用分级加载的方式进行加载，初始加载值为0.02Mpa,每级加载值为0.02Mpa,待0.28MPa。，，时2011820地记录研究重第一次实验总第一次实验结束后留给小组每个人两天的时间去对实验现象和结果进行集体的，最后发现在第一次实验中主要有以下两点问题：在实验中发现洞室的破坏现象和整个破坏过程不是很直观清晰0.28MP（气囊能承受的最大压强象不够明显经过大家的总结发现主要是因为填土过将土压得太过密4天再进行后续试验。，，，，时201196地记录研究重第二次试验：配料、填土、埋设压力盒和空洞今天的主要工作是进行第二次试验。此前，针对第一次实验已经验过避免同样问题的出现。首先需要对上次用过的土样进行处理——通过筛网进行筛密。小组几红酒瓶,同时吸取了第一次实验的教训，在填土时为4桶压实一次，以防止压力盒的具体埋放位置是：洞室左侧距洞室3cm,8cm，15cm处布置水平向的压力盒，洞室右侧是距洞室3cm,8cm，15cm处布置竖向的压力盒。竖直方向上的位置是：大洞上方3cm处，小洞（隐伏空洞）上方3cm，8cm处分别布置一对压，，，时201198地记录研究重第二次试验：开挖与酒瓶周围涂了机油，但在拔出的过还是遇到了麻烦。为此先稍微清理出，但空口稍微有一定破坏。本次试验的隐伏空洞在开挖洞室的正上方。最后一步便就是对土样进行加压布好装置并将压力盒连于计加载，初始加载值为0.02Mpa,每级加载值为0.02Mpa,待加载值稳定后加下一级0.28MPa。，，时2011910地记录研究重第二次试验总在第一次实验后，对数据进行简单的分析后发现实验的结果并不是很理想，所以对其中存在的问题进行了及时的总结。虽然有第一次的经验填土过不能将土压得太过密实但由于对其把0.28MP（气囊能承受的最大压强象不够显著在下次的实验中还必须将再多填几桶后土后进行压实而且样要在土样填好后静置一天再进行后续试验。时2012210地记录研究重第四次浅埋，填土到第四块板中间位置。在填土的过在土样指定的位置埋放压力盒，室左侧距洞室5cm,12cm处布置水平向的压力盒，洞室右侧是距洞室5cm,12cm处布方5cm，12cm处分别布置一对压力盒（一个竖向的一个水平向的。找了一个直酒瓶从土样中拔出在填土过在大洞上方3cm处埋上了酒瓶（开挖洞室前填土工作完成后就是安放玻璃板。在这个过一定要按紧玻璃板，不然就极前期的填土与压力盒的排放已经顺利完成，接下来就是整个实验过最重要瓶周围涂了机油，但在拔出的过还是遇到了麻烦。为此，先稍微清理了瓶第二步是开挖洞室，在玻璃板上已经预留了需要开挖洞室的位置与形状，需的洞室。在开挖过一定要仔细用心，确保开挖的洞室的截面直径一致并保持最后一步便就是对土样进行加压，布好装置并将压力盒连于计算（1.4kN，12：06）0.03Mpa（2.1kN，12：15）,四级加载，01。。，，。，，时2012225地记录研究重第六次5cm,12cm10cm（一个竖向的一个水平向的。在填土过在指定的位置埋上了酒瓶（洞室右侧3cm处，用来模仿实际情况下的空洞把瓶身周围涂满机油然后装在塑料袋中，以便于将酒瓶3cm开始加载，压密过压力盒数值无变化。加载至第二级，压力盒数值依然没有45。角不断坍落，小洞被压成一条缝，加载至最大值，小洞完全消失。实验后检查压力盒的连接并无问题器也无问题，问题原因需要经加载完成进行了小洞的软土处理，顺着小洞中已经松散的土开挖，观项目项目小组研讨与交流会议纪（备注（备注：每次会议都要填写此表，并详细记内容时201141地记录参加（老师、男、、、、会议相互认识以及实验基本情况的认会议记1、指导老师及参与实验项目学生彼此介绍2、指导老师介绍本实验的相关情况，重点在于该实验对3、参与实验的同学介绍自己对实验相关领域的认4、指导老师介绍本实验拟开展的内容，并征求意5、指导老师与协商时间，以及近期的分工安排时2011421地记录参加男、、、、会议确定初期资料的查阅会议记1、交流近期通过对隧道和模型试验的基本知识学习情况2、各个组员提出前期基本知识学习中遇到的问、确时2011430地记录参加(老师)、男、、、、会议交流查阅结会议记1、学生各自介绍文献查阅结果，以及各自的认识和看法，并与指导老师选取查阅结果中的有用信息；2、指导老师肯定了文献查阅的结果，并对结果中的不足给出了建议，希望在后期能完善查阅结果；3、参考所查阅的文献，小组与老师后对实验的方法步骤提时2011627地记录男参加（老师、男、、、、会议确定试验方会议记1、就前一段时间学习基本知识、查阅相关资料所了解到的知识，每个人对于该试验的认识以及建议；2、指导老师介绍隐伏空洞在国内外的研究情况、试验开展的科研技能；3、确定试验的所用的装置、试验的几何相似比，以及围岩相4、确定试验空洞的形状大小5、确定试验的具体步骤以及观测监测方法时2011820地记录男参加（老师、男、、、、会议第一次试验总会议记1、相互交流所看到的实验现象，老师讲解隧道破坏有关理论2、通过分析，找到一定的问题，如：土样过于密实导致加载3、总结第一次试验的不足，提出第二次试验应注意的事时2011910地室记录男参加（老师、男、、、、会议第二次试验总会议记1、总结实验中的不足：取出空洞模型时，空洞周围土体受到2、与第一次试验作比较，总结第二次试验较好的地方，如：一次试验一样密实；3、分析试验数据，与第一次试验进行比较4、确定下一步试验方案时2011923地记录男参加（老师、男、、、、会议第三次试验总会议记1、分析试验中仪器出现的问题：测量仪器未到数据，气2、与前两次试验作比较，得出隧道埋深较大时空洞对隧道的3、确定下一步试验减小隧道及空洞的埋深以及更换加载设时2012215地室记录参加（老师、男、、、、会议第四次试验总会议记1、了千斤顶加压的效果并做出评价2、了隧道在浅埋与深埋两种不同情况下的破坏机制的异3、分析试验数据，与前几次的试验进行比较4、确定下一步试验方案时2012223地记录男参加（老师、男、、、、会议第五次试验总会议记1、总结并分析实验中发现的问题：压实土体过压力盒随2、与上一次试验作比较，对比分析两次隧道破坏的过程以及3、对试验中应变测量仪器在实验开始后突然没信号的问题作4、确定下一次的试验方时2012229地室记录男参加（老师、男、、、、会议第六次试验总会议记1、分析试验过没到应力的原因2、总结了第六次试验的成果3、归纳总结了为期一年的实验项目所取得的成果4、老师肯定并表扬了在一年里的表现，并对试验成果5、相互交流一年内的感想与收大学生创新性实验计划项目中期检查进项目男20000男 师职务土建学院隧道工程况 （已完成 （6月完成 （已完成两次实验，第三次实验正在进行中，并提取出初步报告 拟 1、填充材料过于密实硬，导致试验达到最终加载值时，隧道围岩变形不大，仍 完全破坏问 解决方法：在以后的试验填土 及 密实决 2、在取出空洞模型（酒瓶）形成空洞时，由于瓶周压力和操作空间的限制不易法 解决方法：先在空洞模型预埋位置处布置一带有与身直径大小相近的圆形空洞的木板再拔出洞模有效防止拔出过 对其他位土体破坏3、在加载 方向，但覆土厚度减小，即洞室的埋深减小，洞室埋深为30cm的工况；项目签字：2011年 月22011年11月3见学院签字：鸿2011年11月6教务处签字 交通大大学生创新性实验计划项目结题总结报 项目 土木建筑土木工 09 2012年3月5交通大学教务处制200002011520123一、项目主要完成成男男土建学 土木工男 男土建学 土木工 男土建学 土木工 男土建学 土木工 男土建学 土木工 职务土建学院隧道工程二、研究工作总1模型实验相似材料的选择 以模型实验作为研 ，研究方法具有创新性 原方案的加载系统为通囊加载的系统在进过三次试验之后发现该系统中气囊三、课题取得的主要序成果名主要完成 机、模型 、获奖等12男3四、指导教师对项目评6组大型模型试验，成，在试验过遇到了不少，如出现了加在气囊多次破坏和传感器损坏等问题，试验过，该组同学认真踏实，具