兰州地铁浅埋大断面饱和黄土隧道施工力学特性研究

以兰州地铁一号线一期工程东岗站浅埋大断面区间隧道为例,考虑应力和渗流场共同作用,构建三维数值分析模型,对饱和黄土地层中大跨区间隧道双侧壁导坑法施工过程进行三维数值模拟分析,获得了孔隙水压力、围岩及初期支护应力、地表及洞壁位移、支护内力的分布特征,为饱和黄土地层中浅埋大断面区间隧道施工提供技术参考.     

大断面扩建隧道施工初期支护受力分析

运用ANSYS有限元软件对重庆渝州隧道原位扩建施工进行数值模拟,计算得到隧道地表沉降、扩建隧道初期支护弯矩及锚杆轴力;对比分析了计算结果与监控量测数据,得出原位扩建浅埋隧道的地表沉降影响范围,发现隧道扩挖后围岩内力的重分布对扩挖方向初期支护弯矩和系统锚杆轴力影响较大;指出在设计和施工时应该加强扩挖方向围岩及结构的支护和...     

基于有限元的隧道围岩位移场分析

结合东马各庄隧道隧道Ⅴ级围岩浅埋段工程实际,利用ANSYS有限元软件模拟分析了围岩位移场变化过程及初期支护结构的轴力和弯矩,确定了双侧壁导坑法的合理性,为工程实际提高了理论依据。     

管棚支护下CRD法施工对浅埋隧道上覆地层的影响研究

以杭州地铁三号线小和山站暗挖段隧道工程为背景,基于Pasternak弹性地基梁理论及数值模拟计算,研究了软弱破碎地层CRD法施工过程中管棚的挠度变化和地表沉降规律。研究表明,开挖面处管棚挠度最大,管棚挠度变化曲线呈“凹”型;管棚支护下地表沉降值约为无管棚支护的1/4;有管棚工况下,隧道上断面开挖时地表沉降速率远大于下断面开挖时。从理论与计算层面均证明了浅埋松软地层中管棚注浆加固技术的优越性。     

浅埋软弱围岩隧道施工技术

随着我国公路建设日新月异．隧道建设项目日益增多。在隧道施工建设中常会遇到浅埋地层松散软弱,破碎围岩带等不良地质段。由于浅埋地层埋藏较浅,大都是风化破碎的隧道围岩,受力复杂,导致围岩和支护应力分布和变形非常复杂．尤其是在地形起伏较大的丘陵地带,在隧道施工中．面临更为复杂的围岩应力分布和衬砌受力变形状况,增加了设计和施工难度。     

浅埋黄土隧道二次衬砌受力特性探析

以西北地区某隧道为工程背景,采用现场监测方法得到浅埋黄土隧道初期支护与二次衬砌之间的接触压力.浅埋黄土隧道二次衬砌受力特性的研究方法和结论对分析软弱地层衬砌结构的受力特性、建立更加科学合理的隧道设计方法具有一定的参考价值.     

陡倾软弱地层条件下隧道变形破坏机理及处治技术研究

陡倾软弱地层条件下隧道支护结构应力分布极不均衡,围岩稳定性差,施工过程中极易产生支护结构开裂、渗漏水、剥落、塌方等地质灾害,对施工安全造成极大威胁。为全面解决陡倾软弱地层隧道施工安全问题,结合典型依托工程,总结分析其工程特性,利用数值模拟研究其施工力学特性,揭示其地质灾害形成机理,并有针对性地提出围岩注浆加固、增设工字钢等处治措施,为类似地层条件下的隧道施工提供借鉴。     

浅埋富水地层防水型铁路隧道衬砌结构力学特性分析

运用荷载-结构法,计算分析了不同地下水位线对浅埋富水地层铁路隧道衬砌结构轴力、弯矩峰值大小及位置的影响。计算分析结果表明:随着地下水位的降低,衬砌结构轴力峰值不断减小;衬砌结构弯矩峰值呈现出不同程度的波浪形增大;轴力在衬砌横断面上呈“鸡蛋”式分布。当地下水高于拱顶时,隧道衬砌结构轴力和弯矩值都比较大,设计时应将水荷载作为浅埋富水地层隧道结构受力的主要荷载之一。     

苏州凤凰山连拱加小净距隧道计算

苏州市凤凰山隧道属于软弱围岩中浅埋大跨度连拱加小净距隧道,且隧道穿越凤凰山公墓区,隧道上方公墓密集,对隧道设计和施工技术要求很高。基于地层一结构法,用有限元对隧道施工过程进行模拟,重点分析了围岩位移场和应变场以及初期支护、锚杆和二次衬砌的受力,分析隧道横断面危险点,在设计中采取相应安全措施,并优化开挖工法,计算确定隧道爆破施工和机械开挖的埋深分界点。     

不良地质条件下公路隧道施工力学特性研究

为深入研究不良地质条件下隧道施工力学特性,提高隧道施工效率,保证施工安全,依托某高速公路隧道,利用现场监测、数值模拟手段研究施工过程中隧道支护结构接触压力、弯矩值、轴力值情况,并对其进行对比分析。研究结果表明:在偏压软弱地层条件下,围岩与初支间接触压力极易形成应力集中;二衬与初支间接触压力分布不均衡;右侧拱脚弯矩值较大,且分布范围较广;隧道衬砌轴力在拱顶和仰拱处均产生了应力集中。研究成果为类似工程提供了技术支持。     

浅埋连拱隧道的施工工序比选及优化研究

针对省某浅埋偏压公路连拱隧道,采用数值模拟的手段,研究对比在不同施工工序下,连拱隧道的支护结构最大压应力、隧道拱顶沉降以及围岩最大压力,从而比选出该隧道的最优施工工序。研究表明:分台阶法要优于全断面法,其围岩压力、支护内力等都较小,并且效率更高、造价更低;采用先开挖浅埋侧隧道的施工顺序跟采用先开挖深埋侧的施工顺序相比,前者的支护应力及围岩应力都较后者小,先开挖浅埋侧隧道更优。采用比选出的最优施工工序,隧道实际施工中无异常情况,施工效果较好。研究对于浅埋偏压连拱隧道的施工工序比选及优化具有参考作用。     

超浅埋偏压隧道洞口段施工变形控制

浅埋偏压隧道所处地质环境复杂,隧道围岩强度低、岩体破碎,地下水渗透,易导致围岩失稳。结合月麦岔隧道施工,通过数值模拟分析与现场监控量测,对浅埋偏压段施工围岩变形进行研究。结果得出:隧道开挖后,整个地层由于偏压作用发生了向右的变形,并且反压回填的锚固桩发生了一定的倾斜;隧道各塑性区未连通成片,山体基本处于稳定状态;隧道位移变形呈非对称分布,并且以沉降变形为主。经过衬砌弯矩最大的4个特征点的检算,可发现衬砌截面强度满足规范要求。研究表明:采取的施工方案及支护效果较为理想,变形及沉降量符合要求,可为解决浅埋偏压隧道洞口段施工变形控制问题提供参考。     

上软下硬地层支护与围岩不密贴数值研究

隧道工程中支护与围岩不密贴现象较为普遍。目前对隧道的数值研究大都假定支护与围岩密贴,且不考虑接触面影响。该假定会使得计算结果产生一定的误差。针对这类问题,运用FLAC5.0有限差分软件,以上软下硬地层中浅埋隧道为例,采用接触面单元对支护与围岩不密贴现象进行模拟计算,研究其对隧道稳定性的影响。计算结果表明,采用接触面单元模拟支护与围岩接触,更符合工程实际;当支护与围岩存在间隙时,围岩位移增大较大,支护内力变化不大,能为设计与施工提供更好的指导。     

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。     

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。     

浅埋软弱大断面隧道围岩与支护结构协调变形研究

浅埋软弱地层大断面隧道围岩变形常面临持续时间长、变形量大等问题,明确支护结构与围岩间的变形协调关系是避免大变形对工程带来不良影响的关键。探讨了软弱围岩中修建大断面隧道时所面临的难题和挑战,提出了围岩与支护结构协调变形假定。研究结果显示隧道结构的协调变形及结构挠曲变形是造成大变形的主因;台阶法引起的大变形包括整体沉降与支护挠曲变形,初期支护上台阶部位主要为下沉,而侧墙部位表现为挠曲;分部开挖变形主要是整体沉降,支护结构挠曲变形效应相对微弱。基于上述研究成果提出大变形防治措施,克服了传统预留变形量的局限性,取得了良好的效果。     

公路隧道穿越软弱破碎围岩段力学特性研究

为深入研究公路隧道穿越软弱破碎围岩段施工过程中的力学特性,依托某高速公路隧道,利用数值模拟手段分别对软弱破碎围岩段上下台阶法、双侧壁导坑法两种工况下支护结构应力情况进行了研究,通过对比分析可知,采用双侧壁导坑法开挖软弱破碎围岩段隧道时,其支护结构应力普遍小于上下台阶法开挖,由此可见双侧壁导坑法有效提高了软弱破碎围岩隧道的整体稳定性,力学性能更优。     

含孤石软弱围岩隧道施工技术研究

以某含孤石Ⅵ级围岩单线铁路隧道为例,通过现场实测和数值计算对孤石对初期支护影响的基本规律进行了研究,并以此为基础提出针对此类地层的隧道施工方法。研究表明:软弱地层中距隧道较近的孤石会引起初期支护局部应力集中和围岩压力分布不均;就含孤石Ⅵ级围岩单线铁路隧道而言,半径超过0.5m、至隧道距离小于1.5m的拱顶、拱腰孤石会使与孤石临近部位的初期支护的弯矩、剪力明显增大;含孤石软弱围岩隧道宜选用交叉中隔壁等临时支撑较强的工法施工。     

软弱围岩浅埋隧道二衬结构设计探讨

在软弱围岩浅埋地段（特别是洞口段）,为了确保隧道施工安全,通常采用较强的超前支护措施,比如超前大管棚支护、超前小导管注浆等,这些超前工法极大地提高了地层围岩参数,改善了隧道稳定性。但设计中这些地段的二次衬砌结构配筋偏多,材料性能得不到有效利用。结合工程实际,借助数值模拟手段,分析了某隧道衬砌的受力特点并对内力进行检算,发现二次衬砌各截面均有较高的安全储备,墙脚是二衬配筋的控制部位。因此提出降低钢筋直径、增加钢筋间距,适当加长仰拱与边墙部位搭接钢筋的长度等措施,最终可以既减小全断面配筋面积、又充分发挥钢筋的作用效果,数值模拟验证了这一措施具有可行性。     

浅埋软弱围岩隧道大变形施工控制技术研究

针对浅埋软弱围岩隧道初期支护大变形问题,结合昌宁高速川风凹隧道工程实际,分析了隧道大变形发生的原因机理,提出了包含地质情况探测、地表塌陷注浆回填、继续变形控制、洞内管棚注浆加固、三台阶临时仰拱法开挖和强支护的系统施工治理技术。