软弱围岩隧道不同施工方法数值分析研究

针对软弱围岩强度低,变形大,自稳性差等特点,以某铁路隧道为工程背景,采用数值模拟和现场监测相结合的方法对软弱围岩隧道不同施工方法下围岩的变形和受力进行分析研究,结果表明:隧道分别采用三台阶法、CD法和双侧壁导坑法开挖,围岩的变形规律基本相似,大致分为快速变形、缓慢变形和基本稳定3个阶段,且隧道掌子面空间效应的影响范围约为1.3～5倍的洞径;双侧壁导坑法开挖隧道相比三台阶法和CD法开挖隧道,围岩的变形速度较慢,变形量较小,围岩应力较低,其数值模拟计算结果与现场实测吻合度较好,双侧壁导坑法最适合软弱围岩隧道开挖。     

三车道大断面黄土隧道变形规律数值分析

依托唐家塬隧道实体工程,采用FLAC有限差分数值法对比分析了CD法和CRD法开挖引起的隧道位移变化规律。结果表明:CRD法相比CD法可有效减小隧道施工对围岩造成的扰动;CD法和CRD法开挖引起的拱顶沉降分别为83.11mm和71.06mm,引起的地层变形急剧增加范围分别为拱顶以上6m和4m,并且随地层的深度基本呈指数型变化;变形以竖向为主,水平收敛普遍小于拱顶下沉,数值计算与现场监测变形规律基本一致。     

芙蓉山隧道浅埋段变形控制的数值分析

广东韶关芙蓉山隧道浅埋段由于地质条件复杂,岩性差,且顶板厚度较薄,掘进初期多次发生坍塌、冒顶等险情.文中针对这一问题,采用三雏有限差分软件FLAC3D,基于上下台阶法和CD法对隧道开挖过程中的地表沉降、洞内围岩位移发展规律进行数值模拟计算.结果表明,CD法先行导洞开挖在施工中起到了减跨的作用,有效控制了围岩的变形发展,...     

基于有限差分方法的石林隧道施工方案比选

针对永宁高速公路石林隧道软岩大变形段在不同施工方法下围岩和隧道支护结构的力学问题,运用有限差分方法对CD法和三台阶开挖法进行了动态数值模拟,通过对比不同施工方法下围岩的应力场和位移场情况,为隧道开挖施工方法提供依据。     

不同开挖方法对软弱围岩隧道影响模拟研究

软岩隧道施工过程中,围岩变形较大,造成工程安全隐患。依托五峰隧道工程,通过有限元软件模拟台阶法、CD法和环形开挖预留核心土法在开挖软弱围岩隧道时的变形规律,结果表明,CD法开挖完成后产生最大竖向位移最小,初支受弯矩更均匀,最大竖向位移最小。因此,在软弱围岩进行隧道开挖时优先选用CD法,条件不满足时可选择环形开挖预留核心土法。     

弱膨胀土地区隧道施工工法及塌方原因研究

为探求适合弱膨胀土浅埋隧道的施工工法,基于在建三淅高速公路李家坪隧道工程,借助三维有限元软件分别模拟了弱膨胀土地区隧道环形开挖预留核心土法及CD法开挖过程中的围岩稳定性,对比研究了围岩的受力与变形情况。有限元计算结果表明:环形开挖预留核心土法施工对软弱围岩掌子面的变形能起到有效控制,但对于控制浅埋段隧道整体沉降效果不大;相对于环形开挖预留法,CD法开挖工作面小,且各工作面封闭成环时间短,各工作面支护有效限制了塑性区发展,尤其是在隧道拱顶处,CD法开挖比环形开挖预留法开挖扰动引起的塑性区范围小很多,CD法更适用于弱膨胀土地区隧道施工。此外,根据收敛约束法的理念,推导了膨胀土隧道围岩特征曲线,结果表明:膨胀性围岩对含水率变化非常敏感,尤其是围岩变形较小时,膨胀压力可以达到塑性形变压力的数倍。综合理论推导、数值模拟和现场监测数据,分析了李家坪隧道施工时产生塌方冒顶的原因。由于雨季施工使隧址区的弱膨胀土围岩含水量增大,吸水膨胀后释放应力,隧道自稳能力下降,加上薄弱的支护体系,是造成隧道塌方的主要原因。研究成果可为弱膨胀土地区隧道施工提供一定的参考依据和实践经验。     

珠海长湾隧道不同工法穿越岩层模拟分析

本文以长湾隧道工程为背景,采用有限元软件ABAQUS对CD法、CRD法和双侧壁导坑法3种工法穿越岩层进行了模拟,得到了3种工法施工过程中围岩位移场、应力场和塑性区规律。结果表明,CRD法对于隧道变形的控制明显好于双侧壁导坑法和CD法,开挖引起的全局最大应力值从大到小排序依次为CD法、双侧壁导坑法、CRD法,双侧壁导坑法引起的塑性区范围最小,CRD法次之,CD法最大。从位移场、应力场和塑性区范围可以看出,CRD法优于双侧壁导坑法优于CD法,故建议本工程中Ⅴ级围岩区选用CRD法,Ⅲ级围岩区选用CD法,Ⅳ级围岩区可以根据现场情况灵活选取3种方法中任意一种方法。     

金林隧道洞口浅埋段下穿村落施工工法选择与应用

为研究隧道洞口浅埋段下穿村落建筑物时不同施工方法下的影响,依托广东省云茂高速金林隧道工程,通过数值模拟计算和现场监测,对比分析了在环形开挖预留核心土法、CD法、台阶法3种工法下隧道围岩的拱顶下沉、周边收敛及地表沉降随施工步序的变化规律.结果表明:无论是洞内变形还是地表沉降,CD法的位移最小,环形开挖预留核心土法次之,台...     

超大断面小净距隧道应力场演化研究

近年,对于超大断面小净距隧道应力场演化过程问题,国内外学者都进行了深入研究,并取得了实质性成果。该文综合考虑济南市东南二环绕城高速公路大岭隧道进口净距较小、埋深较浅等特点,选取大岭隧道进口段作为研究对象,借助Ansys、Auto CAD等软件,基于有限差分软件FLAC3D,构建了大岭隧道进口段的三维模型,开展了超大断面小净距隧道全工序施工数值模拟工作,对比分析了超大断面小净距隧道分别采用CD法及台阶法施工过程中隧道围岩变形规律,探究了CD法施工过程中隧道围岩塑性区分布及应力演化情况。模拟结果表明:采用CD法和台阶法施工时,隧道开挖破坏了隧道原有应力分布状态,导致拱顶围岩均出现较大速率的位移沉降量。其中,采用CD法施工时隧道围岩整体变形相对较小,但是横撑的拆除引起隧道围岩变形、应力的突变,易出现塌方等事故,需加强支护。此外,综合考虑超大断面小净距隧道采用CD法施工过程中先行洞与后行洞之间的相互影响作用,研究了隧道围岩塑性区时空效应及其应力演变过程,研究结果可为超大断面小净距隧道施工及隧道围岩力学稳定性评价提供参考。     

基于MIDAS/GTS的某公路隧道入口段软弱岩石力学及变形特性研究

为了探索软弱围岩中公路隧道入口段的岩石力学和变形特性,本文选取某采取环形开挖预留核心土法施工的公路隧道入口段为例,借助于MIDAS/GTS有限元软件对围岩的力学和变形特性进行了研究,得到主要结论如下;首先,随着隧道开挖和支护的进行,洞口围岩竖向和水平向应力均持续增大,周围岩体的受开挖影响范围也逐渐增大,但对受影响最大的隧道拱脚位置围岩应力分析可见,开挖上半断面留核心土对围岩的干扰最大;其次,施工过程中围岩受力在其可承受范围内,但隧道拱脚和隧道左侧拱腰上部位置出现明显的应力集中现象;最后,隧道开挖破坏了原有围岩的稳定性,使得隧道两侧拱腰向隧道方向产生对称的的位移,拱顶产生向下的位移。     

围岩模糊信息分级模型在软岩隧道中的应用

针对软弱围岩隧道的施工,如何准确的进行围岩分级,对隧道的设计和安全施工意义重大。从国内外的应用来看,各种方法因为具有各自的适用性,很难保证结果的客观性与准确性。通过引入模糊数学方法,结合十漫高速公路软岩隧道的围岩特点,应用RMR分级系统的评分标准对岩石样品进行评分,进而建立围岩模糊信息分级模型,对围岩评分结果进行进一步的分析运算,从而使结果更具客观性。通过龚家垭隧道围岩样品实例验证,该法所得的结果与实际情况相差不大,具有较高的可信度。     

隧道工程裂隙围岩结构稳定可靠性研究综述

在裂隙岩体隧道工程修建领域，大体量塌方、渐进式围岩失稳、巨石垮落等地质灾害时有发生，虽然近几年针对隧道工程的勘察手段、理论模型、数值方法及评价体系研究等很多，但围岩稳定可靠性作为隧道等地下工程修建的“老大难”问题仍未得到解决。数据不完备的复杂地质系统与理论严密的力学模型之间严重脱节,已然成为确定性分析方法的“瓶颈”； 单一的分析手段或确定性计算方法均无法获取准确的评价结果。不同于纯粹的结构工程，有着比较明确的数学模型，裂隙岩体隧道工程修建最为显著的特点就是岩体结构的不确定性问题。从岩体结构的不确定性这一根本属性出发，分别在裂隙岩体结构信息提取与解译、隧道围岩整体稳定性分析、局部块体稳定可靠性分析以及隧道工程智能反馈与系统评估4个方面进行概述，并对存在的问题及发展趋势进行针对性总结与探究。     

黄铁矿岩石微生物风化作用的试验研究

岩石风化会造成岩体结构改变和物理力学性质恶化,造成工程失效和地质灾害。岩石风化尽管受到了岩土工程学家的关注,但对岩石生物-化学作用仍是需要关注的重要内容,特别是对富含硫化物的黑色岩石和煤系地层。以黄铁矿岩石为研究对象,通过微生物风化作用试验研究结果表明:微生物作用可使黄铁矿岩石的风化速率提高1个数量级,形成酸度更低,腐蚀性更强的水环境;在微生物作用下,黄铁矿硫化物等会加速风化,造成岩体结构破坏;黄铁矿风化形成的酸性水环境会腐蚀长石等岩石骨架矿物,恶化岩体完整性,降低岩体强度,从而导致很多工程事故和地质灾害     

澧水特大桥危岩稳定性分析及施工监测研究

张家界至花垣高速公路是位于湖南省西部山区.在这些地区修建高速公路时,往往会遇到一些特殊问题,如澧水特大桥花垣岸危岩体的稳定性问题.勘查发现,在大桥附近共有5处危岩体,其中以W7危岩体稳定性最差.首先,对W7危岩体进行稳定性分析后发现其处于极限平衡状态,大桥施工期间,特别是在锚碇和索塔基坑开完期间,爆破作业可能会导致危岩体失稳.然后,对W7危岩体进行实施监测,监测结果表明：爆破施工对危岩体裂缝宽度的影响非常微小,不会对其稳定性产生过大影响.     

云母类中高级变质岩风化料的压实性能研究

在分析云母类中高级变质岩风化料组成特性和级配的基础上,通过试验得到了云母类中高级变质岩风化料的击实特性、水稳定性、强度特性和必须通过改性才能提高此类风化料承载力的结论。通过在风化料中掺入粘土的对比试验,研究风化料加入掺加剂后的水稳定性和强度增长机理,得出掺入粘土后风化料最佳含水量、最大干密度、强度的变化趋势和程度。上述研究成果,对此类风化料填筑路基的设计和施工控制方法,提供了理论和试验依据。     

横向承载嵌岩桩的数值分析及设计探讨

嵌岩桩的横向承载性状一直受到工程界的关注,嵌固深度是影响嵌岩桩横向承载能力的主要因素之一。本文在建立数值模型并取得与模型试验结果有较好吻合的前提下,分析并拟合了最小嵌固深度与水平荷载和模量系数之间的关系式,得出了利用数值分析得到的位移比率曲线可判断桩的极限荷载的结论,同时对最小嵌固深度及其计算式的作用进行了讨论。     

悬索桥新型岩孔锚技术特点及其应用前景

介绍悬索桥新型岩孔锚构造与特点,并结合设计实例说明岩孔锚相对于传统重力式嵌岩锚、岩洞锚的优越性。     

土岩复合地层吊脚桩支护结构力学分析与优化设计

为了更加安全经济地进行土岩复合地层中基坑工程设计,针对上土下岩复合地层中吊脚桩基坑支护结构的受力及变形特性进行研究。采用二维数值分析方法,建立土岩复合地层条件下吊脚桩支护基坑开挖模型,分别分析基坑开挖过程中吊脚桩支护结构内力、变形的发展过程,以及土岩弹性模量比RE、吊脚桩嵌岩深度t、岩肩宽度b与桩体受力、变形之间的相关关系。结果表明： 1）随着基坑开挖深度逐渐增大,桩身侧移增大且桩身最大侧移发生位置逐渐下移,最大下移幅度为土层厚度的17.5%; 2）当基坑开挖至土岩交界面时,吊脚桩桩身内力达到最大值,下部岩层的开挖使得桩身最大负弯矩减小27.5%; 3）当岩层弹性模量介于600 MPa和4 800 MPa之间时,最优设计嵌岩深度为1.5 m,最优设计岩肩宽度为1.5~2.0 m。     

基于Fisher判别分析法岩质边坡稳定性评价

基于岩石边坡稳定性评价方法CSMR体系,建立了边坡稳定性评价的判别分析模型,选用岩体质量、结构面特征、边坡几何条件等方面的综合指标作为判别分析模型的判别因子,以多个岩石边坡工程的稳定状况样本数据进行学习训练,建立了相应的线性判别函数对待判样本进行了预测。分析结果表明,判别分析模型评价边坡稳定性准确度高、误判率低,能够反映CSMR体系各参数对边坡稳定安全系数的影响程度,是一种有效的边坡稳定性评价方法。     

大跨度地下厂房岩锚梁结构施工过程受力与变形计算和监测分析

重庆乌江彭水水电站地下厂房纵轴线与薄层、陡倾角灰岩、夹软弱页岩层走向呈0°交角布置,岩性自稳时间短、卸荷变形快,对布置在高边墙上的锚梁结构的安全极为不利。针对岩体加载和卸荷过程中的力学性质的本质区别,为分析岩体卸荷规律对布置在洞室高边墙上梁体结构安全的影响,掌控岩锚梁结构的安全度,施工中选取厂房区域的典型地段作为计算剖面,采用有限差分法模拟地下厂房的开挖、加固和岩锚吊车梁的建造及运行状态,重点分析主厂房围岩与支护及岩锚吊车梁的变形及受力状态。通过受力计算分析以指导施工,借助安全监测数据分析,表明梁体结构安全可靠。