偏压浅埋连拱隧道施工过程的三维数值模拟

针对一座浅埋偏压条件下的双连拱隧道,分别按三导洞先墙后拱法和中导洞法对其施工过程进行了三维弹塑性有限元模拟分析.计算结果揭示了该条件下双连拱隧道衬砌结构的受力和变形以及围岩的塑性区分布都具有明显的非对称特性,衬砌内侧的拱部和内外侧仰拱承受了较大的拉应力而成为结构的薄弱环节,中隔墙因在不对称水平推力作用下发生偏转成为影响衬砌结构稳定的关键因素,并在此基础上对提高结构的稳定性提出了建议.     

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。     

吴家庄双连拱隧道中导洞法施工技术

结合宛坪(南阳-西坪)高速公路吴家庄双向六车道大跨连拱隧道的工程实践,在过去成熟的双连拱隧道工法基础上,对传统的三导洞修建双连拱隧道施工工法进行了优化,在洞身Ⅳ级围岩地段取消侧导洞,采用中导洞法,正洞采用分部开挖法,节约了临时支护投入,简化了施工工序,在保证施工安全的前提下,加快了施工进度,可为类似工程的设计和施工提供借鉴。     

超浅埋大跨双连拱隧道三导洞+洞盖法施工变形特性分析

以厦门第二西通道(海沧隧道)超浅埋下穿兴湖路段双连拱隧道为依托,提出三导洞十洞盖法施工工法;采用数值模拟,研究施工工序对双连拱隧道中隔墙、边墙、初支及衬砌的变形影响规律.结果 表明:中隔墙及侧墙竖向位移在左右洞上台阶贯通后达最大值,当开挖预留核心土及中、下台阶时,中隔墙及侧墙均产生向上的隆起;开挖对中隔墙水平位移影响较...     

当家湾双连拱隧道施工中隔墙数值模拟分析

在连拱隧道施工中,中隔墙至关重要。中隔墙上方作用荷载大小,不仅关系着连拱隧道在施工期间结构的安全,还直接影响工程造价以及隧道建成后衬砌结构的长期安全性。文中以十漫高速公路当家湾双连拱隧道为工程背景,采用有限差分软件FLAC^3D,对双连拱隧道三导洞法各主要施工阶段中隔墙的应力和变形进行分析,研究中隔墙的稳定性。     

浅埋偏压黄土连拱隧道施工方案有限元数值模拟

双连拱公路隧道在平面线路、洞口位置的选择上较分离式隧道自由度大,在一些中短隧道建设中,往往采用双连拱隧道结构形式。结合山西省离石黄土连拱公路隧道,进行黄土连拱隧道的关键施工力学问题研究:正洞上下台阶法与侧壁导洞法施工方案比较研究;先左洞(靠山一侧)施工方案和先右洞施工方案的对比。计算结果表明对于偏压黄土连拱隧道应采用先开挖靠山一侧的侧壁导洞法进行施工。     

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。     

城市地铁双联拱暗挖隧道偏洞法施工技术

以深圳地铁5号线西丽-大学城区间(以下简称"西大区间")双联拱隧道偏洞法施工为例,介绍偏洞法的施工步序、施工方法、施工工艺,对施工中遇到的先行小偏洞开挖过程中地表沉降过大,隧道渗漏水较多、防水效果不理想,双联拱隧道衬砌方案的革新等问题进行了分析;并根据施工中的经验教训,阐述了处理措施,为类似工程施工提供借鉴和参考。     

分岔隧道施工三维数值仿真模拟研究

分岔隧道是一种新的隧道建设型式,它一般由四车道大拱隧道或连拱隧道逐渐过渡到上下行分离式双洞隧道,因此它同时具备标准间距的分离隧道、小净距隧道、连拱隧道以及四车道大拱隧道等多种结构型式隧道的特点.结构型式一般分为大跨衬砌段、双连拱衬砌段、加强衬砌段和一般衬砌段4种断面型式.作为一种新的隧道建设型式,目前国内尚不多见,缺乏可供参考的设计、施工经验.由于分岔隧道型式的特殊性和复杂性,施工难度和风险均较大,因此,研究施工围岩的稳定性有着非常重要的意义.本文基于连续介质模型,通过大型有限元软件ABAQUS,主要对施工过程进行数值仿真模拟,着重分析研究大拱与连拱过渡段和连拱以及小净距过渡段施工过程中的围岩变形和破坏特性,并得出结论,为设计施工提供参考依据.     

车行横洞对隧道正洞衬砌结构裂缝的影响分析

青海大酉山隧道在建造过程中衬砌结构出现了较多的裂缝,尤其在车行横洞与主洞交叉段衬砌结构裂缝更为明显,为了破解车行横洞施工与交叉段衬砌结构裂隙的关联性,利用数值计算方法建立了有限元三维计算模型,对车行横洞施工过程中大酉山隧道主洞衬砌的变形与应力状态的影响变化进行了仿真计算,对隧道交叉区段各关键部位的计算数据进行跟踪记录与分析。通过对交叉段各关键部位位移、应力的分析表明:车行横洞不同区段的施工对主洞衬砌结构的位移及受力的影响各有不同,其中,在车行横洞最初的11m范围内其施工对主洞的影响最为显著,随后11m以外范围施工的影响逐步减弱;车行横洞对隧道正洞衬砌结构的影响最为显著的部位为拱顶与仰拱,其中拱顶的位移最大达1.7cm。     

人工填土层中四连拱暗挖隧道设计

人工填土层有土质疏松、稳定性差、无法形成自然应力拱等特点,导致隧道暗挖修建时易出现支护体系受力较大、地面沉降过大甚至塌方等问题。以北京地铁某停车线工程在人工填土层中修建暗挖四连拱隧道为例,采用理论分析结合有限元数值仿真模拟,从支护体系受力、地面沉降、风险控制、施工工期等方面对"导洞法"、"侧洞法"及两者相结合的"导洞+侧洞法"进行比选,得出采用"侧洞法"施工为本工程最优方案。"侧洞法"能有效避免中隔墙的水平位移问题,控制沉降较好,且二次衬砌能尽早封闭成环,减小初期支护受力过大的风险,并在施工中取得成功。     

综合监测手段在营运高速公路隧道质量评估中的应用

监测是评估在建、营运公路隧道质量的重要方法,然而单一的监测方法只能反映隧道断面某一参数的变化特征,鉴于公路隧道断面大、结构受力的复杂性,采用综合监测方法对全面掌握衬砌的力学特征具有重要意义。以广昆高速公路CLD隧道LK124+510^+522区段为例,对该模衬砌的断面变形、二衬应力应变和衬砌裂缝宽度参数进行监测,以客观有效地评价该隧道的稳定性,为隧道养护工作提供指导。     

地铁浅埋隧道双侧壁导坑法预留核心岩柱施工技术

为解决地铁暗挖大跨度双侧壁导坑法施工中,开挖断面较大,后续施工拆撑危险系数较大,二次衬砌模板支架搭设加固难度大的难题,以青岛地铁3号线太平角公园站-延安三路站区间存车线为例,采用预留核心岩柱、新旧施工技术方案对比方法,在施工过程中加强施工现场监控量测,并指导施工。主要结论如下:1)与常规双侧壁导坑法全部开挖完成后统一进行二次衬砌相比,拆撑工作量小,安全系数高,施工效率高;2)通过监测数据得知地表沉降变化值较小,对地表影响较小,适合城市地铁施工。     

考虑注浆加固作用的非圆形隧道应力和变形解析解

为了得到考虑注浆加固作用的非圆形隧道应力和变形解析解,基于复变函数理论引入一种新的考虑注浆加固作用的非圆形隧道应力和变形的求解方法。首先,为克服非圆形隧道断面、注浆圈几何形状和考虑衬砌支护造成的计算困难问题,引入了保角变换及复变函数幂级数解法。通过采用最优化解法确定保角变换中各项系数,得到计算模型映射函数。其次,通过幂级数复变函数法和弹性力学连续性条件克服隧道衬砌以及围岩注浆圈带来的多连通域问题,确定应力函数各项系数。随后,将得到的应力函数代入应力、位移方程求解考虑注浆加固作用的非圆形隧道应力和变形值。最后,将新方法所得结果分别与未考虑注浆作用的非圆形隧道应力及位移解和数值模拟计算结果进行对比分析。研究结果表明：注浆后注浆圈环刚度增大,整体性提升;衬砌变形减小,衬砌受到的围岩压力减小;围岩注浆有效改善了衬砌受力状态,使衬砌拱顶下沉减小约21.8%,拱底隆起减小约18.1%,拱脚附近法向应力减小约19.9%,环向应力减小约8.9%;围岩注浆可以有效加固岩体,封闭隧道周边岩体裂隙,改善衬砌受力状态,提高隧道抵抗变形和破坏的能力;解析解与数值解吻合较好,所得规律符合工程实际规律。研究结果可为考虑注浆加固作用下的非圆形隧道开挖问题提供一种新的快速、准确的计算方法,并为考虑注浆加固作用的非圆形隧道数值计算和安全运行提供参考依据。     

浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形现场监测试验研究

结合浅埋大断面大跨度隧道工程实践,对浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形进行现场监测试验,分析隧道施工全过程及在不同开挖工序下的施工变形特点。研究结果表明：1)左、右洞上台阶开挖引起先行隧道变形较大,引起的后行左洞变形较其它工序要大;2)后行隧道施工对先行隧道变形影响较大;3)右洞上台阶开挖对右洞变形的纵向影响范围为隧道跨度的1/4,右洞下台阶及左洞上台阶开挖对右洞变形影响范围为隧道跨度的1/3,左洞上台阶开挖对左洞变形影响范围为隧道跨度的1/3;4)对于浅埋大断面大跨度连拱隧道,应及早施作二次衬砌,以控制隧道变形。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

高地热环境隧道衬砌结构受力特征模型试验研究

随着我国交通事业的发展,深埋高地热条件下的长大隧道越来越多。地热温度不仅对衬砌结构的受力特征有影响,而且会影响隧道结构的耐久性,但目前国内对高地热环境下隧道力学行为的研究有限。针对以上问题,以拟建的高地热环境下的高黎贡山隧道为工程背景,采用室内相似模型试验,通过逐步改变温度的方式,得到不同温度下隧道衬砌结构各部分受力特征和变化趋势： 1）在地热温度作用下,隧道衬砌结构产生内力重分布,即在一定温度范围内,轴力基本随温度呈线性增长;弯矩总体上变化不明显,拱项部位弯矩随温度升高呈降低趋势,其他部分则呈相反变化趋势。2）衬砌结构的拱脚位置受温度影响最明显,应作为设计与施工时的重要控制部位。3）在温度荷载作用下,支护结构的整体安全储备（安全系数）明显降低。     

兰渝铁路两水隧道高地应力软岩大变形控制技术

兰渝铁路两水隧道地质条件极为复杂,洞身围岩为千枚岩及炭质千枚岩,属极软岩,受高地应力影响,施工时发生了挤压性大变形,变形和破坏极为严重。以现场测试和理论分析为手段,结合隧道变形特征,探索和研究了适合两水隧道的软岩变形控制技术,并得出以下结论:1)软岩隧道的变形特性及稳定性(塑性区)取决于地应力、围岩的力学特性、开挖断面等,且与围岩的支护条件密切相关;2)通过采用加大预留变形量、加大支护刚度、多重支护,优化施工方法、适时施作二次衬砌等手段有效地控制了大变形,较好地解决了两水隧道高地应力软岩施工问题。在此基础上,提出了软岩隧道大变形分级标准及其对应的支护参数。     

高地应力条件下深埋隧道开挖方式数值优选及工程应用

针对高地应力条件下隧道全断面施工过程中出现的挤压掉块、支护结构扭曲破坏等现象,拟采取上下台阶法或下导洞超前开挖法进行施工,现利用有限差分软件FLAC3D模拟分析了全断面法、下导洞超前开挖法、上下台阶法3种开挖方案,对比分析位移场、塑性区和应力场的分布特征,结果表明： 综合考虑位移场、塑性区及应力场分布等关键特征,推荐采用上下台阶法进行现场施工,采用该方法施工后开挖面稳定性得到明显改善,且现场监测数据与数值计算结果较为吻合。     

超浅埋偏压小净距隧道的施工力学行为分析

浅埋偏压隧道是山岭隧道中常见的一种隧道类型,隧道受偏压影响衬砌结构受力复杂,山坡岩体稳定性差,施工难度极大。以广乐高速大源一号隧道为工程背景,针对双洞并行隧道复杂的受力状态,采用有限元方法对超浅埋偏压小净距隧道进行了考虑施工顺序的数值模拟,对隧道衬砌结构的受力及变形进行了分析,对围岩的加固处理方式对衬砌结构造成的影响进行了计算分析。结果表明:对浅埋偏压小净距隧道,先施工埋深较浅一侧的洞室可使得衬砌结构所受到的内力较小;对大源一号隧道采取灌浆等措施可有效减小衬砌结构所受到的内力。     

爆破荷载作用下双洞大跨公路隧道之间的相互影响研究

双洞近距公路隧道之间的相互影响对公路隧道的稳定性有着很重要的作用,特别是随着公路隧道向大跨方向的发展,使得近距公路隧道的相互影响更加明显和重要。由于现阶段一般公路隧道的修建仍然采用爆破法施工,这使得大跨公路隧道在爆破时程荷载作用下,爆破施工隧道对邻近隧道的影响明显区别于在静力作用下的影响。采用m idas GTS有限元软件,对在重力和爆破荷载共同作用下的大跨双洞公里隧道进行了动态荷载作用下的相互影响研究,得出采用爆破施工的条件下,在不同布置情况下的双洞大跨公路隧道的相互影响特征,得出隧道围岩和邻近隧道衬砌中的位移和震速随时间的变化情况。