基于有限元的三台阶仰拱初支技术

为了解决大断面软岩隧道的软弱破碎围岩径向位移增速快,开挖后初期支护结构不能尽早发挥作用,极大可能导致围岩失稳、发生安全事故等问题,以新建蒙西—华中煤运通道马湾隧道为依托工程,以优化改进后的三台阶仰拱初支开挖法进行施工,并借助有限元软件建立隧道模型,对三台阶仰拱初支开挖法进行数值模拟分析。最终结果表明:按优化改进后的三台阶仰拱初支开挖法能实现仰拱初支紧跟、隧道初期支护整体尽早封闭成环,做到了开挖、支护工序衔接紧凑;隧道最大竖向变形为33. 2mm,拱顶沉降及周边收敛随开挖步的变化均处于施工安全范围内;拱腰初支最大拉应力为1. 08MPa,拱顶最大压应力为13. 8MPa,均符合施工要求,为大断面软岩隧道施工提供一种更安全的新方案。     

不同结构面倾角对深埋隧道开挖方法的影响规律研究

某深埋公路隧道地质条件复杂,围岩软硬交替,且具有高地应力特点,施工过程中多处出现挤压掉快、支护结构扭曲等现象,对隧道施工安全造成严重威胁。结合隧道施工过程,利用有限差分软件FLAC3D对隧道围岩稳定性进行数值模拟分析,对比分析不同结构面倾角下全断面法和下导洞超前开挖法模拟计算结果。结果表明:结构面倾角对软弱围岩区位移和塑性区分布特征影响较大,坚硬围岩区影响较小;两种开挖方法下隧道周边位移和塑性区分布特征基本一致,所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供参考。     

超大断面扁平结构隧道开挖方法数值模拟及优化研究

超大断面扁平结构隧道的受力特性和围岩应力分布情况复杂,施工难度大、安全隐患多,寻找一种合适的开挖方法尤为重要.结合某超大断面扁平结构公路隧道工程,提出3种不同开挖方法(三台阶七步法、双侧壁导坑法和双侧壁结合台阶法);运用MIDAS/GTS软件对各开挖方法进行了数值模拟,分别获得了3种方法开挖过程中隧道围岩位移、受力特点...     

软岩隧道开挖的数值模拟与研究

采用应力释放法对某软岩隧道开挖进行二维有限元模拟,可得到不同荷载释放系数下隧道开挖后软岩隧道的多个计算参数,以及洞周围岩位移释放量与围岩应力释放量的变化关系,从而为工程设计的精确性分析和施工的及时性提供合理的依据。     

软岩隧道开挖的数值模拟与研究

采用应力释放法对某软岩隧道开挖进行二维有限元模拟,计算参数．以及洞周围岩位移释放量与围岩应力释放量的变化关系,的依据。可得到不同荷载释放系数下隧道开挖后软岩隧道的多个从而为工程设计的精确性分析和施工的及时性提供合理     

软岩隧道开挖的数值模拟与研究

采用应力释放法对某软岩隧道开挖进行二维有限元模拟,可得到不同荷载释放系数下隧道开挖后软岩隧道的多个计算参数,以及洞周围岩位移释放量与围岩应力释放量的变化关系,从而为工程设计的精确性分析和工的及时性提供合理的依据.     

软岩隧道施工地质灾害形成机理研究

软岩隧道在施工过程中极易产生支护结构开裂、大变形、渗漏水、掉块、塌方等地质灾害,严重威胁施工人员和机械安全,造成巨大的经济损失。为深入研究软岩隧道施工地质灾害的形成机理,结合依托工程的实际情况,总结分析了其地质灾害的基本特性,并利用围岩单轴抗压性能试验分析了软岩隧道在地下水影响作用下的变化情况,同时利用数值模拟手段研究了软岩隧道围岩在初始状态及浸水状态下的竖向位移及塑性区分布情况,从而全面揭示了软岩隧道地质灾害的形成机理。研究成果为类似工程提供了理论指导。     

大断面公路隧道开挖工法适应性研究

文章结合成都天府国际机场高速公路龙泉山隧道工程,研究多线并行大断面隧道群的工法适应性。采用数值分析的手段,分别针对2车道隧道与3车道隧道两种工况,考察全断面法、台阶法、双侧壁导坑法等6种开挖工法的应用情况,通过围岩塑性区、围岩变形情况与初期支护结构受力特征等指标计算结果的横向对比,分析不同工法的应用特点,提出不同工况下开挖工法的选择建议。     

大断面浅埋土质隧道施工工法优化分析

为探明大断面浅埋土质隧道在不同施工工法开挖下的变形及支护力学响应特征,寻求适用的工法,以宁安铁路钟鸣1号隧道工程为依托,采取现场试验与数值模拟相结合的方法,研究该类隧道在3种不同工法下的洞周及地表变形、围岩塑性区分布范围、初期支护及二次衬砌内力变化规律。研究结果表明：大断面浅埋土质隧道围岩变形有明显的空间效应,开挖面处预收敛变形所占比例约40%-50%;CRD法与六步CD法施工在控制洞周及地表变形方面明显优于三台阶临时仰拱法,且开挖产生的围岩塑性区分布范围小,两者均能满足围岩及支护稳定性的要求,而CRD法较六步CD法施工工期稍长、造价稍高,因此六步CD法为该类地层隧道施工的优选工法。     

超大断面扁平结构隧道开挖方法数值模拟及优化研究

超大断面扁平结构隧道的受力特性和围岩应力分布情况复杂,施工难度大、安全隐患多,寻找一种合适的开挖方法尤为重要。结合某超大断面扁平结构公路隧道工程实际,提出三种不同开挖方法(三台阶七步法、双侧壁导坑法和双侧壁结合台阶法),运用MIDAS/GTS软件对各开挖方法进行数值模拟,分别获得了三种方法开挖过程中隧道围岩位移和受力特点及其分布规律,并进行比对分析,优选结果表明,双侧壁结合台阶法是适合该超大断面扁平结构隧道的最优开挖方法,该方法在现场生产应用取得了良好效果,确保了隧道施工安全,可为类似工程施工提供参考。     

基于现场直剪试验和强度软化的围岩压力解析

高地应力、强挤压软岩隧道在开挖前,隧道设计线路范围内的原岩就已处在塑性状态,隧道开挖后对支护有影响的围岩处于不同的塑性区范围内.就此,考虑到岩体的力学性能通过现场试验能较为全面地反映,对两座隧道高地应力软岩段的现场直剪试验曲线进行分析,并进行室内常规三轴压缩试验,得到了适用于塑性软岩隧道的简化本构关系曲线和应变软化模型.在此基础上对圆形塑性软岩隧道支护后的围岩应力状态和位移状态进行分析,在考虑围岩强度参数■、■随应变软化的情况下,推导出了塑性软岩隧道的扰动区半径r_d和支护力p_i解析表达式,并建立了动态支护力p_i与动态隧道壁径向位移u之间的关系,研究成果可为高地应力、强挤压塑性软岩隧道的支护设计提供一定的参考.     

基于ADINA的隧道开挖变形分析

采用大型非线性有限元分析软件AD INA对隧道开挖变形进行数值模拟,建立二维有限元分析模型;采用AD INA自带的单元生死功能动态模拟开挖支护过程,对比全断面开挖法与上下台阶法开挖两种施工方法,分析两种方法对隧道围岩变形的影响,结论是两种方法产生的变形均向洞内收缩,拱顶Z向位移变化较为接近,两邦Y向位移是全断面法大于上下台阶法;此外,对锚杆的位移变化进行了分析,进一步说明两种施工方法对洞周围岩变形的影响,此时锚杆均受拉,起悬吊作用。     

不同开挖方案下隧道围岩稳定性及变性特征分析

不同的开挖进尺会引起隧道相应的围岩位移变化,围岩位移超过容许值将会影响隧道的安全性。以长茂山双车道浅埋隧道为例,采用有限元软件ABAQUS对台阶法不同开挖进尺条件下的隧道施工进行三维数值模拟,从位移及应力两方面来分析台阶法不同开挖进尺的围岩变化规律。研究表明:围岩位移变化主要在拱顶及拱顶附近且侧拱两侧位移曲线呈对称分布;围岩的最大位移变形量随开挖循环进尺增大而相应增大,当开挖进尺增大到6 m后,围岩发生最大位移增长滞缓;围岩竖向位移和拱顶应力随开挖进尺变化的规律可以采用Logistic增长函数进行拟合;提出了循环开挖进尺为4 m的合理施工方法。     

破碎围岩偏压隧道合理施工方法研究

破碎围岩段偏压隧道施工时,较多采用双侧壁导坑法,预留核心土对在开挖过程中隧道的围岩变形和支护受力有很大影响,对隧道围岩稳定性起着至关重要的作用.针对重庆境内的某浅埋偏压隧道在施工中的合理工法和安全性保证问题,系统比较分析了上下台阶法施工和预留核心土施工对隧道围岩的应力场、位移场、塑性区和支护结构内力影响.通过计算结果表明,预留核心土施工具有明显的优点,其不但减小了隧道围岩的净空位移,控制了塑性区的发展,而且改善了支护结构的受力,使其更加趋于均匀合理.研究成果与现场施工实际相吻合,为偏压破碎围岩隧道开挖实践提供了理论分析依据.     

层次分析法在隧道断面多目标优化中的应用

利用有限差分软件对不同矢跨比的隧道开挖后的应力分布、应力集中、洞周位移、拱顶下沉和塑性区面积进行数值模拟分析。运用层次分析法,对影响隧道断面的各因素进行分析和调整,建立层次关系,构造阶层结构,给出层次分析法的算法流程,应用于四个不同矢跨比的隧道断面,以开挖面积、洞周水平收敛位移、拱顶下沉位移量、开挖后围岩塑性区面积和应力集中系数为指标,在满足隧道建筑限界的前提下,选择最优断面形状。     

侵入岩蚀变带软岩隧道大变形规律与稳定性研究

以安定隧道为工程背景,采用三维离散元方法对侵入蚀变岩破碎软弱围岩段隧道开挖大变形进行了数值模拟计算,分析了开挖进尺、台阶长度、台阶高度、裂隙密度等对隧道变形的影响规律,确定了台阶法施工时开挖参数的合理范围：开挖进尺为0.5～1.0 m、台阶长度为4～6 m、台阶高度为0.3H～0.4H。通过芬纳公式和卡斯特耐方程对隧道极限容许位移公式进行了修正,实践证明改进后的方法对隧道围岩稳定性判别更合理。     

基于FLAC3D大断面浅埋偏压隧道开挖 方式数值分析

以V级软弱围岩杏花村偏压隧道工程为背景,应用有限差分软件FLAC3D对大断面偏压隧道进行开挖数值模拟,研究大断面浅埋偏压隧道中微台阶法与环形开挖预留核心土开挖的不同效果。结合杏花村三车道隧道施工实测数据,通过对比分析发现模拟结果与实际监测结果一致。FLAC3D准确模拟软弱围岩浅埋偏压隧道开挖,结果表明:在大断面偏压隧道开挖中,偏压侧位移较大,施工过程中,可采取在偏压侧设置挡土墙或加厚衬砌厚度的措施。通过对数值模拟中围岩应力状态、衬砌结构内力的比较,综合考虑后采取环形开挖预留核心土法进行大断面偏压隧道开挖,有较好的施工效果。     

斜穿过砂卵石层地质构造隧道开挖的三维数值模拟分析

以某地铁隧道浅埋暗挖法为研究对象,建立了斜穿过砂卵石地质构造隧道开挖的三维有限模型.通过模拟隧道开挖,分析了隧道在不同支护工况下的围岩应力、位移、塑性区.分析结果表明,在第一步开挖后围岩位移较小,第二步开挖后在砂卵石层最厚处的围岩位移急剧增大并在后续开挖过程中趋于稳定;开挖过程中砂卵石结构本身的性质使其承载力小,因此在其地质层处出现了塑性区;锚杆的支护作用提高了围岩的整体性能,减小了拱顶上部围岩的内应力;隧道开挖后的卸载作用使钢拱架承受上部围岩荷载且主要承受压应力.为防止隧道产生塌方开挖后应及时施做初期支护和二期衬砌.     

基于卸荷减跨理论下隧道开挖技术的研究

基于卸荷减跨理论,从减少隧道荷载、降低开挖跨度的角度出发,探讨了在减跨条件下的双侧壁导坑法施工的围岩压力。同时对双侧壁导坑法(减跨)、三台阶法施工法(不减跨)进行了数值模拟,并对其施工过程进行了研究,得到了不同施工步骤所对应的应力变化规律、位移规律、影响范围等。通过对比分析,发现通过减跨以后,隧道围岩应力、变形大幅度减小,塑性区的分布范围及大小都减小,对隧道施工安全很有利。     

隧道施工数值模拟与监控

以某公路隧道施工为背景,对隧道台阶法开挖方式进行了施工数值模拟和现场监测监控,分析开挖过程中的围岩应力的变化情况,并将模拟结果与现场监测结果进行比较.结果表明：钢弦式传感器可用于围岩应力监测;开挖下台阶时,围岩的应力变化剧烈,下台阶远离监测断面后,监测点的应力变化趋于平稳;通过对监测数据的拟合,在开挖145 d后围岩已经趋于稳定,可以施作二次衬砌.