双连拱隧道内轮廓优化设计模型及其应用

从双连拱隧道结构设计的全局出发,提出了3种双连拱隧道单洞常用内轮廓形状(单心圆、坦三心圆及尖三心圆)的优化选型计算方法,建立了以路面以上开挖面积最小为目标函数,以满足限界、通风、受力等要求为约束条件的优化模型,并采用简易复形法对其进行了求解.运用建立的优化模型及编制的计算机程序对某工程实例进行了计算比较,结果合理,表明其可行性及有效性.     

浅埋偏压双连拱隧道围岩压力计算方法研究

由于双连拱隧道与单拱隧道在跨度、施工方法等方面的区别,对于双连拱隧道采用经验法或依据单拱隧道的荷载计算方法是不合理的.通过对双连拱隧道开挖平衡拱影响范围的分析,对双连拱隧道深浅埋分界深度的判别基准进行初步探讨,并由此对双连拱隧道荷载计算方法进行分析研究,建立双连拱隧道围岩压力荷载合理的计算方法.     

南岛河隧道施工的动态模拟

利用ANSYS软件建立平面弹塑性模型及三维线弹性模型对南岛河双连拱隧道的施工过程进行模拟,分析了围岩和支护结构的受力与变形变化规律,并分析了双连拱隧道施工过程中开挖面的空间变化规律、左右洞施工的相互影响关系以及中隔墙的变形和稳定性,为软岩双连拱隧道的设计与施工提供依据。     

公路隧道快速参数化建模及自动分析平台研究

为解决公路隧道有限元分析对工程人员的有限元软件使用能力和专业力学理论要求高、建模过程繁琐、耗时较长等问题，通过对公路隧道力学模型和设计施工特点等进行分析研究，建立公路隧道数值建模的通用数据结构；以Python语言为二次开发和界面设计工具，基于PyQt5和Matplotlib图形模块，搭建公路隧道快速参数化建模平台；以ABAQUS为核心计算平台，利用其强大的二次开发能力，研制集成前、后处理和计算分析于一体的公路隧道自动建模与分析平台，并通过三心圆公路隧道算例对研制的参数化建模与自动分析平台的完整性、可用性和正确性进行测试。研究结果表明： 该快速参数化建模与自动分析平台极大地简化了公路隧道的有限元建模分析流程，降低了工程人员的建模难度和使用代价。     

双连拱隧道水平收敛位移控制基准研究

本文结合宜（宾）水（富）高速公路鞋底坡双连拱隧道实际工程，利用数理统计和曲线回归分析的方法对隧道（Ⅲ类围岩）水平收敛位移的量测数据进行分析研究，得出对双连拱隧道的水平收敛位移时态曲线易采用双曲线函数或boltzman函数进行回归分析；在埋深小于65m，开挖宽度小于25m的条件下，建立了双连拱隧道水平收敛位移变化的控制基准；首次建立了双连拱隧道水平收敛位移的特征方程。围岩变形控制基准建立，为隧道的安全顺利施工提供了有力保障。     

溶岩地区双连拱隧道施工技术研究

广东省罗阳高速公路石主隧道为双连拱隧道,其位于溶岩发育区,地质情况复杂,施工难度大。以石主隧道为工程依托,介绍双连拱隧道在溶岩发育地质段的施工技术,总结溶岩地区双连拱隧道在施工过程中的综合超前地质预报、突泥涌水处理、中导坑及主洞溶洞处理等关键技术,为溶岩地区双连拱隧道设计和施工提供参考。     

连拱隧道施工工艺

双连拱隧道在结构上与单拱隧道有较大区别，近年来逐渐被应用于高等级公路中。如何在其施工过程中把握要点，吸取经验教训，逐渐熟悉并掌握其施工工艺有着非常重要的意义。通过介绍元磨及思小高速公路隧道施工过程中的工艺控制，就双连拱隧道的结构特点、中导洞及三导洞开挖方法、衬砌施工、特殊问题的处理等内容，提出了看法及建议。     

槐树坪隧道爆破振动监测与控制技术

槐树坪隧道为浅埋大跨双连拱隧道,隧道上方及周围建筑物较多,为确保隧道开挖爆破不对周围建筑产生不良影响,现场采用UBOX-20016振动信号自记仪对隧道爆破振动进行监测,根据监测结果,对爆破设计进行了优化,采取多打眼,少装药,微差起爆,楔形掏槽等技术控制爆破振动,并根据萨道夫斯基经验公式对隧道通过建筑物下方的最大装药量进行了计算。     

双连拱隧道结构在地铁折返段应用与计算分析

通过ANSYS程序采用弹塑性有限元模型及合理的计算参数,模拟分析地铁站前或站后折返线区间双连拱隧道分步施工过程中围岩体应力场和位移变形状况,以及支护衬砌结构的受力与变形规律.重点介绍了双连拱隧道结构设计与施工优化措施.     

基于参数化建模思想的四心圆公路隧道洞形优化

合理的四心圆公路隧道断面形式有助于改善衬砌结构的受力状态,减少复合式衬砌的开裂病害,提高隧道结构的耐久性。该文通过Ansys软件APDL参数化编程平台,基于“曲率连续”的设计思想,构建了拱脚区局部洞形几何尺寸参数化建模方程,建立了锚杆加固区等效力学参数计算方法及数值模拟模型,揭示了四心圆公路隧道拱脚区域局部洞形参数设计对衬砌结构内力的影响规律,结合实际工程研究显示：隧道拱脚弧与中墙弧的半径和长度对于隧道复合式衬砌结构内力的影响较明显,增大拱脚弧半径对于抑制衬砌结构内塑性区发展的效果最为明显;为了减小衬砌结构的开裂风险,提出采用衬砌拉应力为控制目标进行局部形状优化思想,通过中墙弧圆心角θ₂、拱脚弧圆心角θ₃及中墙弧半径R₂对衬砌结构内力极值的敏感性及影响规律分析为皮家岭隧道洞形优化提供了理论依据。     

基于欧标体系公路隧道钢拱架的优化研究

基于欧标体系,以格鲁吉亚E60高速公路F 2标公路隧道项目为依托,对隧道中采用的钢拱架方案进行优化研究。首先,提出了优化后的设计方案;其次,采用欧标体系下的数值模拟计算方法,分析了不同工况条件下钢拱架的受力及变形特征。最后,针对优化后的钢拱架方案,采用现场监测数据验证优化方案的可行性。研究结果表明:优化后的方案具有钢架加工简便、施工操作方便、施工效率高的优点,且初期支护钢架刚度更加均匀和合理;单榀钢拱架和双拼钢拱架的最小安全系数值均位于拱部,两种结构受力特性基本一致,安全性都能满足要求,且单榀钢架更趋于安全;单榀钢拱架和双拼钢拱架的最大位移也位于拱部,两种结构变形特性规律一致;从现场监测的结果可以看出,采用单榀钢拱架方案支护后,围岩的收敛及拱顶下沉量均满足要求。     

香丽高速虎跳峡地下立交隧道设计与施工方法研究

香丽高速虎跳峡地下立交工程是香丽高速公路关键控制工程之一,为国内目前断面最大的山区地下立交隧道。该工程的超大断面隧道中间外凸处最大开挖跨度达28.96 m,拱顶呈扁平状,施工时易引起围岩松弛失稳、坍塌; 有无中墙连拱隧道结构复杂、受偏压影响较大,施工时易引起初期支护开裂。为满足快速施工及安全要求,对施工方法进行研究。将连拱隧道先行洞中侧拱脚设计成扩大式拱脚,2层支护结构改为3层。针对超大断面隧道围岩加强支护,注浆后采用二台阶预留核心土法开挖,相比最初采用的双侧壁导坑法,开挖效率提高近3倍,大幅提高施工速度。通过对监测数据进行分析,表明该施工方法有效可行,能够达到施工目的及要求。     

基于BP神经网络的阿拉套山隧道围岩物理力学参数反演分析

为研究高寒地区设置中心深埋水沟单线铁路隧道的围岩力学参数问题，以兰新铁路新建博州支线阿拉套山隧道为工程背景，基于FLAC3D数值模拟软件联合MATLAB中的神经网络工具箱构建BP神经网络算法，建立隧道开挖位移正演和反演模型，对围岩物理力学参数作反演分析。通过对中心水沟开挖前的拱顶和拱腰监测数据做拟合分析，发现隧道变形已趋于稳定，反演过程不需考虑中心水沟开挖对围岩的二次扰动。以水沟开挖前的拱顶沉降值和拱腰收敛值作为输入函数，以围岩的体积弹性模量K、剪切弹性模量G、黏聚力c、内摩擦角φ、重度γ作为输出函数训练神经网络模型，利用训练好的模型进行所需参数的反演分析。将反演参数代入FLAC3D正演模型计算后，提取中心水沟开挖前的拱顶沉降值和拱腰收敛值，与中心深埋水沟开挖前的实际监控量测值相比较为接近。结果证明，围岩物理力学参数的反演较为合理，对于变形的预测较为准确，可为隧道后期工程的施工和优化设计提供参考。     

上长坪连拱隧道无中导洞施工方法比选研究

目前国内外连拱隧道大多采用中导洞法施工，而对无中导洞施工研究相对较少，缺少相关工程经验，且未对无导洞法施工技术优缺点和适用范围做深入而系统的研究。本文研究的上长坪隧道为分离式隧道过渡到连拱隧道，因其与大桥衔接过渡，设计的中隔墙厚度不等厚，采用复合式薄直中墙，其结构设计新颖，在设计无法做变更及4个月完成504 m的工期要求下，为实施高难度操作的设计方案，采用竖直型钢喷射混凝土结构及斜向支撑成功解决了中墙二次衬砌浇筑的难题，其竖直型钢喷混结构浇筑在左右洞二次衬砌之间作为中隔墙的结构部分，成功开创了复合式薄中墙设计施工新工艺。同时，此工法有效解决了防水漏水问题及成本控制问题，为无中导洞施工方法增加了新的工艺类型，提供了Ⅳ级围岩隧道无中导洞施工新型案例。     

不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法

针对软弱围岩条件下大跨度多连拱隧道施工过程中荷载转换和施工工序复杂，施工风险高等问题，介绍观音岩四连拱隧道设计施工方法，提出“先主后辅”的施工工序，并应用数值模拟及现场监测手段，分析四连拱隧道多洞施工、主辅洞开挖相互扰动下，围岩与结构的反应、现场施工工序的可行性以及支护结构的安全性。结果表明： 1）采用先开挖主洞后开挖辅洞的施工工序是安全可行的； 2）多连拱隧道施工，洞室受到的开挖扰动次数越多，结构受力越复杂，建设过程需重点关注先行洞室受到后行洞室施工扰动带来的安全风险； 3）相邻洞室间的施工扰动影响要远大于不相邻洞室。现场实施效果表明，隧道施工过程中围岩变形稳定、支护结构安全，不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法可行。     

不同埋深铁路隧道仰拱受力特征研究

以董志塬区银西高铁黄土隧道为例,对不同埋深条件下隧道仰拱的基底接触压力和钢拱架应力随时间的变化规律、空间分布特征及其差异性进行了对比研究。研究结果表明,浅埋隧道基底接触压力变化时间较深埋隧道略长;不同埋深隧道仰拱处最小基底接触压力均出现在拱底中心处,最大基底接触压力均出现在拱脚处,且同一部位浅埋隧道基底接触压力明显大于深埋隧道基底接触压力;在仰拱的同一部位处,深埋隧道钢拱架应力明显大于浅埋隧道钢拱架应力;仰拱部位钢拱架承受压应力为主,浅埋黄土隧道仰拱部位的钢拱架最大压应力出现在拱底中心,可达约12MPa;而深埋隧道拱脚部位的钢拱架压应力最大,可达26~33MPa。研究结果可为黄土隧道仰拱设计优化与施工提供参考。     

复合式连拱隧道曲中墙施工力学行为时空演化规律

为解决连拱隧道开挖过程中曲中墙安全承载问题，依托浙江省某在建复合式曲中墙连拱隧道，采用数值计算及现场监测手段对施工阶段曲中墙力学演化规律及偏压机制进行分析，并从设计、施工层面分别就曲中墙厚度及主洞施工步距对曲中墙应力及偏压影响规律进行研究。研究结果表明： 1）连拱隧道主洞上台阶开挖对曲中墙应力分布影响显著，此阶段应力增量约占应力终值的50%，曲中墙以承受竖向应力为主，横断面最小截面为受力最不利位置。2）连拱隧道非对称开挖造成曲中墙承受偏压荷载，导致曲中墙发生向先行洞一侧偏转，偏转现象在先行洞开挖过渡至后行洞开挖阶段尤为显著。3）曲中墙厚度对其应力分布、偏转效应影响显著，曲中墙厚度的减小降低了结构承载能力； 当曲中墙厚度为1.3 m时，曲中墙墙身应力急剧增大，曲中墙可能发生压溃失稳。4）主洞施工步距对曲中墙应力分布影响较大，但不改变曲中墙应力终值； 随着主洞施工步距增大，曲中墙偏压弯矩越大，偏转效应持续时间越长。     

连拱隧道改扩建方案探讨与研究

以安徽省内某高速公路中双向4车道连拱隧道改扩建项目为依托，提出了10种连拱隧道改建方案，并从行车安全性、对既有工程的充分利用、交通组织易于识别等多角度对方案进行定性分析。根据定性分析结果选出3种较优方案，对3种较优方案从工程造价、施工难度、占压矿产等方面进行定量比选分析，并对隧道原位扩挖2种方案采用数值模拟方法建模分析，通过模拟结果得出： 1）大断面隧道改扩建中采取较强的支护可有效控制隧道变形； 2）方案1和方案2施工引起隧道位移和应力均可控，2种最大轴力值相差不大，但方案2位移控制效果更好； 3）大跨度隧道在改扩建或新建过程中，需注意隧道拱顶沉降和拱底隆起，其中拱底隆起问题更为突出。     

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题，提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路，并基于时速350 km双线铁路隧道，采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有： 1）提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式，综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等，确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数； 2）提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数； 3）为保证拱部管片的顺利安装，“L”型榫接头应考虑一定的施工误差，同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间，后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道，总体实施效果较好。     

大跨双连拱黄土隧道力学效应研究

为避免黄土地区大跨双连拱隧道因自身结构特殊,地质特性多变,力学效应复杂,在施工过程中产生坍塌等安全事故,需在设计阶段结合水文地质、结构形式、荷载条件分析研究,施工过程严格控制技术参数及施工工艺。文中以某座双连拱黄土隧道为工程实例,依据其实际情况进行有限元分析,通过全施工过程模拟及结构验算,分析隧道结构力学效应。且在施工过程中,全程监控量测,动态控制,保证了隧道工程质量与安全。