不等跨小净距隧道施工力学分析与应用

为研究不等跨小净距隧道施工时两隧道相互影响关系,基于大横琴山隧道,建立有限元模型,对各开挖步与不同围岩条件以及开挖顺序引起围岩位移、应力及支护结构轴力、弯矩变化进行分析,得到地表及特征线沉降位移、围岩主应力、支护结构特征点轴力及弯矩。结果表明:施工时大跨度断面隧道上部位移较大,同时其地表沉降极值位于隧道中间偏向大跨度隧道处;中夹岩柱在小跨度隧道侧的水平位移较大,因此在支护时,需要对小跨度隧道侧的中夹岩柱进行水平支护,以防止失稳;对比不同围岩条件变形受力特性,较弱围岩条件下施工时,需要进行不对称支护,同时先施工小跨度隧道较优。     

锦屏二级水电站特大断面隧洞围岩稳定性研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞施工为背景,对特大断面隧洞开挖围岩稳定性进行研究.依据围岩地质和断面形状与尺寸,结合隧道工程理论与方法,确定了监测断面并在各断面安装埋设了锚杆应力计、多点变位计和反射膜片,通过对TBM组装洞现场监测并对实测数据进行分析,得出了施工过程中围岩应力和位移及其变化规律.结果表明,围岩的应力和变形都在可以接受的范围内,处于稳定状态.说明施工方法、作业顺序和支护形式及其参数是合理的,能够保证在恶劣条件下开挖时围岩的稳定以及地下结构安全.     

隧道开挖过程的数值模拟与分析

结合安徽六潜某高速公路隧道,应用有限元软件ANSYS建立了隧道计算模型,采用弹塑性方法及Mohr-Coulomb屈服准则,对该隧道某断面分步开挖和支护进行模拟,得到了各个开挖阶段的位移、应力图、支护结构内力图以及开挖前和开挖后隧道围岩与支护结构的位移、应力变化规律。     

浅埋暗挖矩形隧道施工方案比选研究

针对某新建地铁浅埋暗挖矩形隧道的工程特点,采用FLAC3D软件对各导洞不同开挖顺序的施工方案进行数值模拟。通过对比分析地表沉降、隧道拱顶沉降、底板隆起位移、初期支护内力等指标,寻求区间隧道周边地层变形及结构受力的特点和规律,从而选出最优的施工方案。研究表明:矩形隧道断面6导洞(先中间后两边)非对称开挖顺序可有效控制地层变形和结构受力;地铁区间隧道地表沉降曲线呈现"凹槽"形状,在隧道横断面方向影响范围约为4倍开挖跨度,掌子面开挖过后监测断面处地表沉降量所占比例约为60%;隧道拱顶沉降和底板隆起位移大部分发生在掌子面位于监测点前后10 m范围内,各导洞开挖顺序对支护结构内力影响较小;工程应用实践表明采用推荐的6导洞施工方案是安全可行的。     

高地应力下大断面隧洞进口段施工技术研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞工程建设为背景,对高地应力下大断面隧洞进口段施工技术进行研究.在对引水隧洞和施工支洞的围岩地质、断面和施工条件等因素进行分析的基础上,运用隧道工程理论,结合锦屏水电站的施工要求,提出了先用工字钢型钢钢架分别在1#、2#施工支洞和引水洞洞口加强支护后开挖大断面引水隧洞的进洞方案,并给出了开挖方法和步骤.工程实践表明,给出的大断面隧洞进口段开挖方案、方法及作业顺序是合理的,施工方法是科学的,可以确保在复杂条件下大断面隧洞开挖时围岩的稳定以及支护与地下结构的安全.     

大断面小净距三孔并行隧道施工方案优化

以重庆新中梁山大断面小净距三孔并行隧道段为依托,采用FLAC 3D有限差分软件,首先对大断面主隧道不同施工方案进行了模拟,然后研究了大断面小净距三孔并行隧道在不同施工顺序下围岩位移与应力的变化情况,并与现场监测数据进行了对比分析。研究结果表明:中隔壁法在控制围岩变形和缩短施工工期上有较大优势,所以中间主隧道采用中隔壁法,左右辅助隧道采用上下台阶法施工;三孔并行隧道按左-右-中顺序开挖时主隧道围岩变形量以及各隧道拱顶主应力均小于其他3种开挖顺序。     

不同断面形式双洞隧道开挖顺序对地表沉降的影响

地铁暗挖区间通常采用双洞双线相同断面的隧道结构形式,而当某条线路局部存在渡线、停车线等情况时,该段区间需采取大断面的结构形式,即左右线隧道采用2种不同断面,施工方法也不尽相同。若大断面隧道采用双侧壁导坑法施工,小断面隧道采取CRD法施工,不同的开挖顺序对地表沉降的影响不同。结合北京地铁14号线东管头站—丽泽商务区站工程实例,利用有限元计算软件对施工过程模拟计算,将地表沉降计算结果与现场施工监测数据对比分析;验证模拟计算结果与实际工程影响的符合程度;得到双洞隧道不同开挖顺序对地表沉降的影响趋势,提出调整开挖顺序的合理化建议。该分析对实际工程中施工顺序的选择具有一定指导意义。     

无中导洞连拱隧道施工方案优化分析

本文以云南香丽高速上长坪隧道为研究背景,利用有限元软件对无中导洞连拱隧道施工方案及施工工序进行二维计算分析。通过对不同工况隧道开挖后地表和拱顶沉降、围岩应力以及支护结构内力进行对比分析,结果表明:对于不同工法而言,左洞采用两台阶预留核心土,右洞采用CRD法开挖,地表沉降相对于其它工况而言最大能减小19. 86%,隧道拱顶沉降、仰拱隆起也比其它工况要小;对于不同开挖工序而言,先开挖远离既有洞部位,围岩位移控制效果明显;不同工法开挖,围岩应力、支护结构内力以及围岩塑性区变化差别在10%以内;连拱隧道左洞开挖完后,右洞的第一步开挖的位置对后续围岩位移的控制有很重要的影响。     

浅埋暗挖黄土隧道施工过程数值模拟分析

采用有限元数值分析方法对新宝塔山隧道浅埋段施工过程进行模拟,得到开挖过程中每一步围岩的位移场、应力场、塑性区的变化以及支护结构的内力.通过对计算结果的分析对隧道施工过程中围岩的状态进行预测,进而指导施工方案、支护方法、开挖顺序的确定,同时通过对支护结构内力的分析判断其设计参数是否合理可行.分析结果表明:隧道开挖过程地面沉降量较大,拱脚会出现较大塑性区,支护结构内力均较小,支护结构设计参数选择是合理的.     

多目标规划理论在新建隧道开挖顺序中的应用

研究目的:对于多分区断面隧道开挖,不同的开挖顺序有着不同的应力释放、叠加路径,从而导致不同的结果,尤其在接近施工时,开挖引起地层的变化将直接影响到既有结构的位移和变形.因此,对多分区断面隧道开挖顺序的研究就显得尤为重要.本文以北京地铁10号线国贸站-双井站区间暗挖下穿既有地铁1号线为实例,介绍多目标规划理论在新建隧道开挖顺序优化问题中的应用.研究结果:通过采用多目标规划理论对开挖顺序进行计算优化,并在施工中依靠多项合理技术措施,北京地铁10号线国贸站-双井站区间下穿地铁1号线的既有线沉降得到了有效的控制,最大沉降值为4.83 mm,小于5 mm的极限值,确保了施工安全和既有地铁的正常运营.     

断面非对称小净距黄土地铁隧道施工顺序模拟对比研究

西安地铁5号线兴庆路站至青龙寺站区间隧道在兴庆路站站后设置停车线,为同时满足左线停车和双线正常行车的功能需求,拟选用左线(大断面)双侧壁导坑法和右线(小断面)台阶法的施工方案进行施工。针对该地铁隧道不同施工顺序采用二维动态有限元数值模拟,通过分析施工引起的拱顶沉降、拱腰收敛、地表变形、衬砌内力和中间土体应力特征及规律,得出大小断面地铁隧道先后施工相互影响的规律性成果:不同施工顺序对拱顶沉降和地表变形影响相差不大,而先行小断面隧道采用台阶法施工完成后对隧道拱腰收敛、衬砌内力及中间土体应力的影响较先行大断面施工的影响小,采用先施工小断面隧道的施工顺序更为合理。     

多目标规划理论在新建隧道开挖顺序中的应用

研究目的：对于多分区断面隧道开挖，不同的开挖顺序有着不同的应力释放、叠加路径，从而导致不同的结果，尤其在接近施工时，开挖引起地层的变化将直接影响到既有结构的位移和变形。因此，对多分区断面隧道开挖顺序的研究就显得尤为重要。本文以北京地铁10号线国贸站一双井站区间暗挖下穿既有地铁1号线为实例，介绍多目标规划理论在新建隧道开挖顺序优化问题中的应用。研究结果：通过采用多目标规划理论对开挖顺序进行计算优化，并在施工中依靠多项合理技术措施，北京地铁10号线国贸站一双井站区间下穿地铁1号线的既有线沉降得到了有效的控制，最大沉降值为4．83mm，小于5mm的极限值，确保了施工安全和既有地铁的正常运营。     

高地应力下特大隧洞开挖支护形式及其参数研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞中TBM组装洞的施工为背景,对特大断面隧洞开挖支护形式及其参数进行研究.通过对组装洞的围岩地质、断面形状及几何尺寸、施工方法及作业顺序进行分析,运用隧洞施工理论,提出了特大断面TBM组装洞室、为开挖必须增加的横通道等较为薄弱的位置和环节的支护方案,给出了包括锚杆布置、喷射混凝土、钢筋网、衬砌、配筋设计等支护参数.工程施工结果表明,优化后的开挖支护形式及其参数能够保证高地应力条件下特大断面隧洞开挖时围岩的稳定和地下结构的安全.     

高地应力下TBM转渣系统及其施工技术研究

通过对隧洞围岩地质状况、断面形状及几何尺寸、施工条件等多方面进行综合分析,运用隧道理论,结合锦屏二级水电站引水隧洞实际情况,确定了适合于高地应力下特大断面TBM转渣系统布置及设计方案,给出了施工台车的结构与尺寸,提出了转渣系统的开挖施工技术和相适应的支护结构及参数.结果表明,转渣系统能够满足TBM出渣需要,转渣系统开挖技术和支护结构及其参数可确保开挖过程中和开挖后围岩稳定.     

新宝塔山隧道台阶法施工数值模拟分析

采用有限元数值分析方法,对新宝塔山隧道的Ⅳ级围岩段台阶法动态施工过程进行模拟分析,得到每一步开挖过程围岩的位移场和应力场以及支护结构的内力,通过数值计算结果可以对隧道施工过程中围岩的状态进行预测,进而指导施工方案及开挖顺序的确定,同时通过对支护结构内力的分析判断其设计参数是否合理可行。分析和实测结果表明:新宝塔山隧道的Ⅳ级围岩段采用台阶法施工过程中围岩基本稳定,支护结构设计参数选择是合理可行的。     

浅埋偏压小净距隧道施工力学数值分析

地形偏压、地质偏压和施工偏压是造成隧道偏压的三种主要原因.在隧道结构地形偏压及地质偏压已经确定的情况下,尽可能地采用合理的施工方法和施工顺序,通过施工来减小地形偏压及地质偏压在施工中以及施工结束后对结构内力的影响,具有相当的工程意义和现实意义.以某浅埋偏压小净距隧道为工程背景,利用有限差分软件,对浅埋偏压小净距隧道的施工方法和施工顺序进行数值仿真模拟,分析不同开挖顺序时的围岩位移、应力、地表位移以及塑性区的变化.各工法数值结果对比分析表明,从围岩塑性区、洞周位移、地表位移及围岩应力因素考虑,双侧壁导坑法更适于浅埋偏压小净距隧道施工.     

高地应力大断面特长水工隧洞灌浆施工技术

在建锦屏二级水电站4条引水隧洞群穿越锦屏山主峰山体,最大埋深2525m,最高地应力值69．94MPa,隧洞施工过程中在高地应力区将出现大的涌漏水,危及隧洞的施工安全。通过对锦屏隧洞围岩地质、断面条件、工程重点与难点等因素分析,结合隧洞开挖及支护理论,并对隧洞开挖过程中的灌浆技术进行了分析和研究,确定了锦屏高地应力条件下大断面特长水工隧洞灌浆施工中制浆系统和与围岩条件相适应的灌浆参数,分析了符合施工顺序及施工过程的施工工艺。采用这种灌浆技术,保证了长大隧洞开挖围岩稳定和地下结构的安全。     

施工通道与站台隧道三岔口段施工方法及力学行为研究

针对软弱围岩双线地铁车站隧道横通道与主线隧道开挖断面差距大,交叉区域围岩受多次扰动易出现应力集中,隧道三岔口段施工风险较大,易出现安全事故等问题,以青秀山地铁车站为依托,利用MIDAS-GTS对隧道连接处施工方法及受力特征进行模拟分析.着重对比大包法和小包法施工引起的围岩位移、应力分布及塑性区范围,并进一步对小包法施工全过程进行动态力学行为研究.研究结果表明:小包法所引起的围岩位移、重分布应力、塑性区范围均小于大包法,且施工工期相比大包法更短;小包法施工过程对围岩影响主要位于三岔口隧道交叉处,拱顶部分区域出现拉应力,拱脚处压应力集中,且施工过程中围岩应力体系转换频繁,选取合适的支护方法可有效控制围岩变形.     

锦屏二级水电站特大洞室控制爆破施工技术研究

以锦屏二级水电站特大断面隧洞工程建设为背景,依据隧洞围岩地质、隧洞断面形状与尺寸、施工方法和施工步骤,运用隧道工程理论与施工方法,结合工程实际,提出了高地应力下特大隧洞控制爆破必须具备的要求,确定了隧洞开挖控制爆破方案及其参数,给出了"短进尺、弱爆破、强支护"的降振及作业原则.结果表明,按研究出的隧洞控制爆破技术方案进行高地应力条件下特大断面隧洞施工,能够保证隧洞轮廓瓦岩面开挖质量要求,同时也能保证隧洞围岩稳定和地下结构安全.     

高地应力下高强预应力锚杆快速施工技术研究

在超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站大断面隧洞的施工中,仅采用普通支护技术不能满足支护及工期的要求。通过对隧洞围岩地质、断面条件、TBM吊装特殊要求的分析,结合隧洞开挖及支护理论,提出了涨壳式高强度预应力中空注浆锚杆的快速支护施工方法及其锚杆布置形式及参数。实践表明,高强度应力锚杆快速施工技术可保证高地应力条件下特大断面隧洞开挖围岩稳定和地下结构的安全,同时可满足较为紧张的工程建设工期的需要。