扩建小净距公路隧道施工力学分析

利用有限元模型分析了扩建小净距隧道在不同净距下隧道围岩、中夹岩柱、锚杆及初衬的受力特征。研究结果表明:扩建小净距隧道围岩的屈服区主要集中在拱脚部位,拱脚部位的隧道支护结构应有所加强,当净距大于1/2 B时,中夹岩柱受力状态受净距的影响很小;隧道外侧锚杆轴力约为内侧锚杆轴力的4～5倍。     

软弱破碎地层偏压小净距隧道群施工力学响应研究

软弱围岩条件下,偏压小净距隧道群施工极易诱发围岩失稳,造成施工安全事故。 以大山隧道工程为依托,基于有限元分析软件 ABAQUS建立数值模型,研究地层条件、隧道净距以及隧道埋深等因素对软弱围岩条件下偏压小净距隧道群施工的影响,分析施工诱发的围岩变形规律及其受力特点。研究表明:由于地层偏压的影响,小净距隧道施工引起的围岩变形规律具有显著的非对称性特点;在竖向位移和水平位移叠加的情况下,左右两侧机动车隧道顶部呈现更大范围W形沉降槽;围岩条件越差,隧道埋深越小,净距越小,隧道施工诱发的围岩变形越大;围岩的力学性质直接影响衬砌结构的受力状态,靠近中夹岩处的衬砌结构受力状态更不利。     

偏压角度变化对小净距隧道围岩稳定性影响研究

依托某小净距隧道工程,借助Abaqus有限元软件建立三维隧道模型,研究不同隧道围岩偏压角度下围岩塑性区、围岩应力、位移变化规律,结果表明:当偏压角度大于40°时,中夹岩柱最易发生塑性区中心贯通而破坏,需采取有效加固措施对其进行处理;相比隧道深埋侧,偏压角度变化对浅埋侧隧道围岩稳定影响更为显著,对中夹岩柱影响最大.基于偏压角度变化对隧道围岩稳定性的影响,提出了偏压小净距隧道分类标准,当偏压角度小于10°时,隧道处于弱偏压状态;偏压角度为10°～40°时;隧道处于偏压逐渐增长状态;偏压角度超过40°时,为陡坡偏压状态.     

底部岩溶小净距隧道施工力学特性研究

以某底部含有溶洞的小净距隧道为例,运用有限元软件ABAQUS对隧道采用单侧壁导坑法施工过程中围岩的塑性区、洞周位移以及围岩应力的变化情况进行了数值分析研究并得出结论:对于底部岩溶小净距隧道,先行洞的施工对后行洞塑性区的发展影响不明显,溶洞对隧道拱顶下沉和仰拱隆起量影响较为明显,并且对先行洞洞周收敛值的影响较后行洞大。隧道施工过程中洞周围岩以及中夹岩柱一般处于压应力状态,受力状态较为理想。在施工过程中应重点关注隧道塑性区的发展以及洞周位移值的监控量测。     

浅谈九曲小净距隧道的施工

小净距隧道由于隧道净距小．施工时双洞相互影响较大,对隧道围岩特别是中夹岩岩体稳定性有很大的影响。因此,探讨安全、合理、经济的高速公路小净距隧道施工方法十分必要。以九曲小净距隧道为例．介绍小净距隧道的超前支护、洞身开挖、中央岩柱加固、锚喷支护、监控量测等关键工序的施工方法和技术要点。     

基于小净距隧道开挖方法的中夹岩柱稳定性分析

小净距隧道是继分离式隧道、连拱隧道后出现的一种适应性较强的新型隧道形式。采用数值模拟方法,对不同开挖方法在不同净距条件下的中夹岩柱的应力变化进行分析,从而为不同净距条件下宜采取的开挖方法提出合理建议,具有一定的工程参考价值。     

小净距大断面隧道合理净距研究

小净距大断面隧道开挖跨度大,扁平率低,双洞相互影响显著,在施工过程中其施工力学性态及受力机理较普通隧道更为复杂。依托朝阳寺隧道下穿渝邻高速段工程,分析了围岩及支护结构的变形特性,引入屈服接近度概念对其受力进行评价,探讨了隧道不同近接施工力学变化规律,结果表明其较为合理的净距为1D～1.2D。通过强度折减法计算对比研究,结论与前述一致,由此提出一种新的适用于小净距大断面隧道净距选取原则。研究成果可为类似隧道设计及施工提供经验参考。     

基于ANSYS确定小净距隧道合理净距的数值模拟

随着小净距隧道在工程实际中的应用,小净距隧道合理净距的确定成为工程所要解决的首要问题,应用二维弹塑性有限元方法,针对丹东大荒沟隧道的工程实例,对不同净距下小净距隧道围岩的位移、应力、塑性区进行模拟分析,并应用有限元强度折减法确定出不同净距下隧道的安全系数,最后通过隧道中心岩柱的塑性区是否贯通和安全系数的突变来确定小净距隧道的合理净距。     

FLAC3D在大荒沟隧道最小净距确定中的应用

FLAC软件可广泛地应用于岩土工程的设计与计算,以鹤大高速公路桓仁新开岭至丹东古城子段大荒沟隧道为工程背景,应用FLAC3D软件对大荒沟隧道的最小净距进行了模拟与确定。通过对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩下不同净距的浅埋隧道进行数值模拟,得出了不同围岩级别下的小净距隧道在施工过程中围岩的变形规律和变性规律之间的相似性。通过对中间岩柱的变形与塑性区破坏规律分析,得出了最小净距的工程设计参考值。为小净距隧道的发展和施工设计提供了较确切的参考数据和理论依据。     

某小净距隧道施工开挖数值模拟分析

某隧道为独立双洞单向行车各3车道隧道,该隧道与另外一公路连接段工程A、B线匝道隧道构成立体交叉,两隧道二次衬砌的最小净距仅190cm。根据施工顺序讨论后建连接道隧道对既有隧道的影响。通过扰动周围的土体,使周围土体的应力-应变发生新变化规律,从而掌握小净距隧道围岩和支护结构的稳定和安全程度。研究结果对立体交叉小净距结构的应力-应变规律具有作用。     

柱式桥墩盖梁内力计算方法探讨

笔者阐述了两种不同计算图式下盖梁内力计算方法,并进行了对比分析.分析表明,当考虑立柱刚度影响时,盖梁内力将进行二次分配,致使跨中正弯矩减小、支点负弯矩增大(称之为“刚架效应”),随着立柱与盖梁的线刚度比的增大,此种效应越显著.当立柱与盖梁的线刚度比较小时,可采用简化的双悬臂简支梁(连续梁)图式,但在支点截面应作适当的加强处理;而对于重要桥梁或立柱与盖梁的线刚度比较大的桥梁,宜采用双悬臂刚架结构图式进行计算.     

柱式桥墩盖梁内力计算方法探讨

笔者阐述了两种不同计算图式下盖梁内力计算方法,并进行了对比分析.分析表明,当考虑立柱刚度影响时,盖梁内力将进行二次分配,致使跨中正弯矩减小、支点负弯矩增大(称之为“刚架效应”),随着立柱与盖梁的线刚度比的增大,此种效应越显著.当立柱与盖梁的线刚度比较小时,可采用简化的双悬臂简支梁(连续梁)图式,但在支点截面应作适当的加强处理;而对于重要桥梁或立柱与盖梁的线刚度比较大的桥梁,宜采用双悬臂刚架结构图式进行计算.     

滚石对棚洞结构的冲击动力分析

以棚洞结构为原型,对滚石冲击作用下棚洞的接触力、位移、损伤与能量进行了研究。将滚石简化为刚性球体,围岩和土体为理想弹塑性材料,混凝土为弹塑性材料,通过ABAQUS有限元,模拟了不同速度与冲击角度下滚石冲击荷载对棚洞结构的动力响应。分析结果表明:在冲击角不变时,滚石速度越大产生的位移越大,在速度不变时,滚石的冲击角越小产生的位移越大;混凝土防护结构损伤最严重的地方发生在与滚石接触的区域,其次在斜腿柱上端和同柱子连接的横梁处,在实际工程中应加强柱子上端与横梁连接处的强度;棚洞主要通过混凝土防护结构来吸收和消耗冲击能,土垫层吸收和消耗冲击能很有限,为了缓解滚石冲击对混凝土防护结构的破坏,可在棚洞支座处增设耗能减震器。     

大断面黄土隧道初期支护合理施作时机

支护结构的合理设计是大断面黄土隧道设计的关键环节,结合在建铁路黄土隧道,采用数值模拟,分析大断面黄土隧道在不同初期支护时机情况下,支护结构、围岩受力状态和力学行为的变化情况．以控制围岩变形为核心,对大断面黄土隧道施工中,初支施作时机的选择给出了合理的建议．通过现场监测手段,得到了黄土隧道初期支护受力规律：黄土具有明显的流变特性,支护结构的受力很大一部分来自围岩流变产生的附加荷载;支护结构受力在空间分布上并不均匀对称,这些在设计中都应加以考虑．     

基于连续介质模型的海底隧道支护结构受力特征

在含水地层中开挖隧道,地下水的存在一方面会影响隧道周边地层的力学参数,另一方面也会在围岩中产生渗流体积力,进而影响地层的应力和位移．对于埋深较浅而水压力较高的海底隧道而言,支护结构除承受围岩压力外,还要承受很高的水压力．支护结构的受力特征受隧道围岩和支护结构间接触面剪应力、隧道项板厚度、水深、围岩侧压力系数以及支护结构的厚度和刚度等因素的影响,而经典隧道支护结构内力弹塑性解假设的边界条件与实际情况相差很大．文中阐述了弹性力学应力函数法推导支护结构内力的解析解,并采用数值分析方法研究了海底隧道支护结构的受力特征．通过FLAC3D程序验算了厦门翔安海底隧道V级围岩海域段支护结构的内力,比较分析了断面形状对支护结构受力的影响．     

大断面高速公路隧道复合式衬砌结构受力监测分析

以云南昆石高速公路某3车道大断面隧道为实例,对其典型断面洞室复合式衬砌结构各施工阶段的受力特性进行跟踪监测,详细分析了锚杆轴力、围岩压力、钢拱架内力、二次衬砌混凝土结构的受力状况,研究结果表明:受围岩体结构不均匀性的影响,其Ⅴ级围岩复合式衬砌结构的总体受力状况较为复杂,存在着一定的偏压现象,实测围岩压力远小于理论计算值,原施工图预设计的部分支护结构参数可以再作适当的优化调整。     

基于悬臂梁流变试验的倾倒变形力学特性分析

弯曲倾倒变形本质是岩层所发生的弯曲流变变形，为了阐明其时效特点与力学特性，首先对反倾层状斜坡进行受力分析，将岩层某点的受力简化为自重应力与水平侧应力；其次在该受力条件下，进行了悬臂梁弯曲流变试验，将岩层悬臂式弯曲流变模型概化为4个阶段:瞬时变形阶段、衰减蠕变阶段、稳态蠕变阶段、加速蠕变阶段. 基于上述的试验和分析，推导出悬臂梁弯曲流变的本构方程；并选取岩梁发生倾倒变形时极限位置处应变为0，对本构方程进行求解得出倾倒变形发育的极限深度；以悬臂梁倾倒折断时应变加速度等于稳态蠕变的上限加速度为求解条件，得出岩梁的倾倒折断深度.      

铁路隧道洞口合理抗震设防长度

为确定隧道洞口段衬砌的合理设防长度,使隧道结构抗减震性能达到最优,以单线140 km/h、跨度6.4 m的铁路隧道为例,采用数值模拟方法,建立了隧道洞口段的动力分析模型;分析了围岩条件、衬砌物理力学参数等因素对地震作用下隧道洞口段衬砌内力响应的影响,讨论了围岩加速度响应和衬砌结构内力响应规律.数值模拟结果表明:距离超过洞口段3倍隧道跨度后,衬砌结构内力响应明显减小;振动台试验结果表明:洞口段抗震设防长度为3倍隧道跨度时,减震效果显著,验证了抗震设防长度的合理性.