爆破开挖时小净距隧道的合理间距研究

以黄衢南高速公路小净距隧道为工程依托,运用有限元的基本理论,采用ABAQUS软件对小净距隧道爆破开挖时相邻洞的影响进行了研究.重点分析了Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下考虑爆破因素时隧道的合理净距.分析的重点是隧道后行洞爆破开挖时先行洞产生的塑性变形的范围大小,当塑性区贯通时则认为所选用的净距不合理,或应采取措施.为小净距隧道净距优化及施工方法的选择提供参考.     

卵石层小净距隧道关键参数研究

针对卵石地层小净距隧道围岩整体性与稳定性差、施工中易坍塌、围岩相互扰动大的问题，通过FLAC 3D数值模拟和现场监测，对卵石层小净距隧道左右洞合理净距和先后行洞掌子面安全纵向间距进行了研究。得到如下结论： 1）当净距不大于6 m时，隧道地表沉降槽呈“V形”，沉降最大点位于中夹岩顶部；随着净距大于6 m，隧道拱顶部位地表沉降逐渐超过中夹岩顶部，地表沉降槽呈 “W形”。2）当2洞间净距不大于6 m（约1倍洞跨）时，2洞开挖后围岩压力叠加效应明显，极易发生失稳；当隧道净距大于18 m时，可按分离式隧道进行设计； 3）随着先后行洞间掌子面纵向距离的增加，后行洞施工对先行洞的影响逐渐减少，当纵向间距达到30 m（4.6倍洞跨）时，这种影响基本可以不予考虑。     

小净距隧道三维动态施工分析

结合湖北宜巴高速公路峡口隧道的施工,利用FLAC-3D软件对小净距隧道施工过程进行三维弹塑性模拟计算,重点分析采用台阶法和中导洞超前法施工时左右洞掌子面的距离对隧道围岩和支护的力学影响;得到了在掌子面掘进过程中,围岩和支护结构的受力及变形随纵向开挖进尺的变化规律,对小净距隧道在纵向影响因素作用下的施工力学特征有了初步认识,可为类似工程提供有益参考。     

小净距隧道洞周变形特征数值分析

采用二维弹塑性数值计算方法,对小净距隧道拱顶位移、水平收敛进行数值模拟计算,研究围岩级别、净距、开挖方法对隧道变形的影响,揭示小净距隧道洞周变形特征。研究结论可为小净距隧道的设计、施工提供一定的指导。     

基于三维有限元模型的小净距隧道施工力学分析

针对Ⅲ级围岩,利用弹塑性三维有限元模型分析了小净距隧道在不同净距下隧道围岩、中隔墙、锚杆及初衬的受力性状。结果表明,两洞围岩应力终值不同,后行洞施工会造成中隔墙应力集中,其应力集中系数随净距减小而增大,应力峰值点位由拱腰与墙脚趋于起拱线;后行洞开挖使先行洞侧围岩松动区扩大,引起中隔墙内锚杆轴向应力增加,对其他部位锚杆受力影响很小;后行洞施工增加先行洞衬砌环向压力,但不会增加衬砌环向负弯矩。对于Ⅲ级围岩,隧道的最小净距取0.5B是合适的,在此净距下,两洞掌子面间的最小间距约为0.5B。     

小净距隧道合理净距的模型试验研究

文章采用大比例(比尺1:20)物理相似模型试验,模拟了V、IV、III级围岩在30m埋深和不同净距(2～8m)隧道的开挖过程,研究了毛洞及不同加固支护状态下的地中位移、洞周位移增量、围岩压力随净距的变化规律,对比分析得到不同围岩级别下的小净距隧道的"合理"净距。研究结果表明:现行规范对小净距隧道净距的界定相对保守,且划分较单一。所谓小净距隧道的"合理"净距应综合考虑工法、支护参数、加固措施等多种因素,是在保证隧道开挖安全和经济等因素下的动态值。即是一个动态的范围值。     

西南山区软弱围岩小净距隧道施工关键技术

小净距隧道一般是指隧道左右洞中间岩层厚度相对较小的一种隧道。由于小净距隧道出现时间不长,施工难度较大,可借鉴施工经验不多,还处于研究和发展阶段,通过小净距隧道施工关键技术研究,对爆破振动控制、量测及中夹岩加固施工技术进行总结,为同类小净距隧道施工提供相应技术支撑和经验参考。     

弱节理小净距隧道合理净距及围岩稳定性研究

为了研究弱节理小净距隧道的合理净距及围岩的稳定性,以大荒沟小净距隧道工程为研究背景,基于量化GSI围岩评级系统,确定了弱节理隧道围岩力学参数;基于Hoek-Brown强度准则的应变软化模型,采用FLAC~(3D)软件模拟得到0.9B～1.7B净距条件下隧道中夹岩柱塑性区分布,分析了中夹岩柱的稳定性,确定了弱节理小净距隧道的最小合理净距。通过理论方法计算了小净距隧道围岩压力,进行支护结构设计。通过FLAC~(3D)软件分别对支护条件下小净距隧道采用二台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、CD法、CRD法、环形开挖预留核心土法进行数值模拟,分析不同工况下围岩拱顶位移及水平位移的分布特征,选择合理的施工方法,优化隧道开挖支护方案。研究结果表明:采用FLAC~(3D)数值模拟得到不同净距条件下中夹岩柱塑性区分布情况,能够确定隧道最小合理净距;采用FLAC~(3D)数值模拟分析不同开挖工况条件下围岩的变形规律,确定了环形开挖法为理想的施工方法;通过现场监测分析可知,选择1.5B净距及环形开挖预留核心土法施工较为合理,锚喷支护与中夹岩柱长锚杆共同作用,能对约束小净距隧道双洞开挖后中夹岩柱松动圈的发展起到重要作用。     

爆破荷载下高速公路小净距隧道的动力响应

以某高速公路小净距隧道为依托,对爆破荷载下相邻隧道的影响进行了数值分析。计算中,岩土本构模型为理想弹塑性模型,瑞雷阻尼的阻尼比取0.05,采用粘滞边界条件模拟动力计算边界条件。分析重点是后行洞爆破,对中夹岩振速的影响和对先行洞衬砌应力及振速的影响。结果显示,先行洞对后行洞爆破有放大作用,随着净距的增大,其放大作用呈衰减趋势。当两隧道净距越小,中夹岩振速越大,当隧道净距变小时,离爆源较近处中夹岩振速增加幅度较大。     

小净距隧道爆破开挖对相邻洞的影响研究

为提高小净距隧道先行洞在后行洞爆破开挖时的安全性,需要对先行洞在后行洞爆破荷载作用下的动力响应做理论研究.运用有限元的基本理论,采用ABAQUS软件对小净距隧道爆破开挖对相邻洞的影响进行了研究.重点研究了五级围岩条件下爆破对相邻洞的影响,分别就不同开挖步骤情况下既有隧道的振动速度和塑性区进行了分析.结果表明,当后行洞采...     

浅埋小净距隧道合理净距及围岩稳定性分析

以贵州盘兴高速公路司家寨小净距隧道工程为例,采用有限差分法对不同净距下的小净距隧道进行了数值模拟研究,对比分析其拱顶沉降、拱底竖向位移、中夹岩竖向位移及剪应变增量的变化规律,探讨Ⅴ级围岩下的隧道合理净距以及围岩稳定性。结果表明:净距较小时隧道左右洞开挖的应力叠加效应明显,随着净距的减小,计算的各数值明显增大,围岩特别是中夹岩极有可能发生屈服破坏甚至失稳;小净距隧道选择净矩D为10 m较为合适。隧道的最大变形出现在拱顶、拱底靠近中夹岩柱方向约20°左右位置,而中夹岩的最大变形主要出现在中岩体靠近开挖断面位置且处于上下分布。     

小净距隧道施工技术要点

以金旗山小净距隧道为例,介绍小净距隧道的超前支护、洞身开挖、中夹岩柱加固、锚喷支护、监控量测等关键工序的施工方法和技术要点,为小净距隧道设计与施工工程类比积累经验。     

考虑时间效应的深埋小净距隧道围岩压力分析

囿于地形地貌、地质条件、选线要求等条件的限制,公路工程中常采用小净距形式的隧道,小净距隧道围岩压力是其复合式衬砌结构设计中的关键问题,但目前关于小净距隧道初支与二衬围岩压力分布及其随时间变化规律的相关研究仍较为稀缺。以龙兴岭隧道为背景,在FLAC3D平台上对4洞小净距隧道的开挖支护过程展开了细致的数值模拟,重点关注了作用在初支与二衬上的围岩压力分布。进一步考虑围岩蠕变效应,探讨了小净距隧道复合式衬砌支护结构的围岩压力及其初支/二衬荷载分担比随时间的变化规律,并与现场监测结果相互验证。结果表明:复合式衬砌支护结构围岩压力总体上关于设计中线近似呈对称分布,小净距隧道主洞(后行洞)开挖扰动引起辅洞(先行洞)二衬上围岩压力略微增大;围岩蠕变作用下,初支围岩压力随时间呈下降趋势,二衬围岩压力随时间呈上升趋势,但二者之和基本保持不变;蠕变稳定后,主洞上台阶部分(拱顶至拱腰)的二衬荷载分担比约为25%～45%,主洞下台阶部分(仰拱至边墙)的二衬荷载分担比约为20%～35%。研究成果可为小净距隧道复合式衬砌结构的设计施工及后期运维提供参考依据。     

单跨5车道公路隧道过渡“3+2”小净距隧道施工力学研究

厦门芦澳路与海沧疏港通道交叉处拟建一座地下互通式立交隧道,隧道分岔处由单洞5车道大跨段直接过渡至主洞3车道及匝道2车道的"3+2"小净距段,采取直接过渡的方式不设置连拱段,最大开挖跨度达到30.46m,最大开挖面积达450.41m~2。分岔隧道由大跨段直接过渡到小净距段决定了施工过程中非常复杂的工序转化,施工力学机制难以把控,分岔隧道围岩应力受隧道净距和断面形式的影响,分岔隧道的施工与支护结构设计面临诸多难题。通过三轴试验结合数值分析的方法对大跨段与小净距段交界处以及小净距隧道的施工力学进行研究,得出如下结论:1)现场取得的花岗岩试样属于弹脆性岩石,岩石处于三向受力状态时岩石强度和稳定性远大于双向受力状态,花岗岩试样弹性模量与围压呈正相关,结合Hoek-Brown强度准则以及Mohr-Coulomb强度准则对三轴试验结果进行修正得到现场岩体的物理力学参数。2)分岔隧道大跨段过渡至小净距段施工时,应及时对大跨段与小净距段交界面处围岩进行封闭,建议采用高性能喷射混凝土和工字钢支护,保证围岩尽快处于三向受力状态。3)小净距段隧道开挖对大跨段末端断面位移的影响主要是竖直方向,同时也会引起大跨段隧道末端初期支护不同程度的内力变化,其中左右拱脚处内力变化最为剧烈。主洞隧道施工对大跨段隧道内力和位移影响范围为掌子面后16m,匝道则为掌子面后12m。4)小净距段施工时,主洞和匝道隧道最佳纵向开挖间距为16m;当主匝隧道净距大于6m时,可作为独立单洞进行设计和施工。     

软弱地质小净距隧道围岩压力计算方法及受力特征研究

为研究软弱地质小净距隧道围岩压力计算方法及不同隧道净距和埋深对围岩压力的影响规律,引用三塌落拱理论,确立深浅埋隧道分界深度,基于公路隧道设计规范,建立隧道荷载计算模型,推导出围岩压力理论计算公式,并讨论不同的隧道净距和埋深对隧道内外侧围岩压力的影响规律。最后,结合工程实例,针对受力薄弱的中夹岩柱部位提出有效的加固措施。结论如下:1)极浅埋和浅埋小净距隧道围岩压力采用规范法中的全土柱和谢家烋理论公式,深埋隧道采用修正后的比尔鲍曼计算方法更为安全合理;2)小净距隧道施工过程偏压特性显著,围岩压力与埋深近似呈线性关系;3)左右洞室施工相互影响随净距增大而呈现减弱趋势,当净距大于1倍洞跨时,围岩压力可按单洞计算;4)中夹岩柱是软弱地质小净距隧道受力的关键、薄弱部位,采用中空注浆锚杆并合理确定锚杆长度,能有效抑制中夹岩柱塑性应变发展,提高围岩抗拉及抗剪强度。     

坝光隧道小净距段的施工技术

该文以采用矿山法施工小净距隧道技术为研究目标,分析了小净距隧道施工的技术难点和关键点,总结了小净距隧道施工方法、技术思路和施工技术措施,介绍了深圳葵坝路坝光小净距隧道工程实例。认为,小净距隧道施工应采用综合性技术和措施,提高隧道支护结构的强度、刚度和整体性,减少和控制两条隧道开挖时的相互影响,合理地利用围岩自承能力,保证围岩与支护结构共同作用。     

小净距隧道支护反力的极限分析

介绍了极限分析上限法的基本原理和求解步骤,通过极限分上限法推导出求解小净距隧道支护反力的基本公式,采用Matlab数值软件对小净距隧道的支护反力进行了计算分析,并与前人计算结果进行比较.比较分析表明本文结果是完全正确可行的.研究解破裂角与净距之间的关系,结果表明双洞隧道支护反力的净距范围为在0.96D～2.73D之间.     

小净距隧道围岩稳定性控制技术研究

小净距隧道围岩稳定性是小净距隧道工程的基本问题之一。通过对小净距隧道围岩变形、应力以及塑性区分布特点进行系统研究,总结分析了小净距隧道围岩稳定性特点,基于此对小净距隧道围岩稳定性控制技术进行了探讨,提出了小净距隧道围岩稳定性控制技术应从充分发挥围岩自承能力、加强中夹岩墙加固措施以及减小围岩扰动等3个方面进行考虑,并对中夹岩墙合理加固参数的确定进行了研究。研究成果可为小净距隧道的设计和施工提供参考。     

软弱围岩浅埋小净距隧道合理净距影响因素探讨

考虑不同跨度、埋深、高度和初始地应力等条件对软弱围岩浅埋小净距隧道进行数值模拟,以中间岩柱塑性区是否贯通为判别标准,对小净距隧道合理净距影响因素进行分析。结果表明:小净距隧道合理净距随着隧道埋深加大而逐步增大,随围岩侧压力系数减小而增大,相同埋深、相同跨度的小净距隧道,其合理净距随隧道高度增大而增大,而偏压对合理净距的影响不明显,此外不同条件下的围岩初始应力场和重分布应力场的差异导致围岩破裂角改变,设计计算围岩压力也会随之改变,进行小净距隧道设计优化或变更时应当考虑这些因素的影响。     

小净距隧道中夹岩柱应力、应变特性及合理净距数值模拟分析

文中结合某高速公路小净距隧道工程项目,采用FLAC3D数值模拟分析不同净距下该IV级浅埋偏压小净距隧道中夹岩柱应力、应变特性,探讨小净距隧道加固处理前后合理设计净距。结果表明,加固处理前净距10 m时中夹岩柱水平和竖向应力、应变及左右隧道拱顶处竖向变形和周边收敛较净距为6,8,12,14,16 m时逐渐趋于稳定,可取净距10 m作为加固处理前最佳合理净距指导隧道的设计。加固处理后中夹岩柱承受附加应力能力得到了提升,抑制隧道的中夹岩柱变形,此时净距8 m时中夹岩柱竖向应力、应变及拱顶处竖向变形较净距6,10 m趋于稳定,可取净距8 m作为加固处理后该小净距隧道的最佳合理净距。