隧道围岩与支护结构稳定可靠性分析方法研究

通过对高速公路隧道支护结构开展分析,明确其具有刚性支护结构、柔性支护结构、复合式支护结构三种类型。在此基础上,以具体工程为例,对隧道围岩与支护结构稳定可靠性进行了探究,同时论述了三级围岩、四级围岩、五级围岩结构技术交底,为关注这一类话题的人们提供参考。     

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．     

渔寮隧道围岩内部位移与支护结构受力分析

基于风化节理岩层中渔寮隧道的实测围岩应力,围岩变形以及支护结构受力等数据,结合解析公式计算以及数值模拟的结果,从围岩松动圈半径,支护结构变形与受力评价了围岩稳定性与支护效果。结果表明:渔寮隧道出口段围岩条件较好,最大围岩内部变形达7.71 mm,推测拱顶松动围圈岩厚度半径达3.1 m,拱腰、拱肩处松动圈围岩厚度大于4.0 m,锚杆轴力的分析反映出围岩松动范围内的锚杆受力较大;支护结构受力特征分析表明因隧道拱顶、仰拱处围岩变形较大而传递给支护结构的附加荷载导致其受力增加;数值计算结果显示不同工序打设的锚杆变形存在明显区别。基于围岩变形规律与支护结构受力分析结果,提出了相应的施工措施与支护结构优化意见。     

隧道初期支护施工变异及其力学效应初探

实际施做的隧道初期支护结构与设计是否相符,对施工和结构安全有重要影响。工程实践证实,由于开挖轮廓凹凸起伏及施工不到位,隧道初期支护结构普遍出现较大幅度的施工变异。数值模拟结果表明,在施工中常见的变异幅度可以显著改变支护结构的力学特性,使初期支护结构的实际安全状态与采用设计模型计算分析的结果发生偏差。根据上述结论,深入分析施工变异的力学效应,并在设计计算反演分析中采用实测结构模型。     

桩锚结构在深基坑支护中的应用

从沈阳恒隆中街广场基坑支护项目采用的桩-锚支护结构的特点出发,着重阐述桩-锚支护结构在深基坑设计中的应用,技术先进、经济合理的设计是理论与实践的最佳结合。     

深基坑开挖中桩锚支护研究

以实际工程为背景,阐述了桩锚支护结构的构成以及工作原理,通过有限元模拟计算支护结构的受力情况,结合监控量测数据,对支护参数的可靠性进行验证,进一步证实了桩锚结构与围岩的力学行为,研究成果将对以后类似工程项目具有知道意义。     

黄土地层地铁渡线段大断面隧道施工技术

依托西安地铁九号线一期工程田王—洪庆站渡线段,研究了黄土地层渡线段多种大断面的施工方案,提出了初支背后注浆、小净距中空对拉锚杆土体加固技术。永久支护土压力及喷混凝土应力与临时支护喷混凝土应力现场测试结果表明:(1)永久与临时支护结构最大拉压应力满足要求;(2)双侧壁导坑法结构施作后存在一个扰动期,待开挖面远离监测断面后结构受力趋于稳定,结构受力在所有导洞开挖支护完成后20～25 d达到稳定状态;(3)双侧壁导坑法结构受力较大部位主要集中在拱顶与墙脚部位,临时支护结构存在初期受拉后期受压的受力转换情况。研究成果可以为黄土地层大断面隧道施工提供技术支撑。     

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。     

隧道衬砌背后空洞对其支护结构力学性能的影响性研究

为深入研究隧道衬砌背后空洞对其支护结构力学性能的影响,依托某高速公路隧道,利用室内模型试验、数值模拟手段分别对其支护结构应力进行分析,并对两种手段的研究结果进行了对比分析。研究结果表明,当隧道拱顶、右侧拱腰部位衬砌背后存在空洞时,对应部位的支护结构最先出现裂缝,且产生较大的弯矩值及衬砌应力;隧道衬砌背后空洞将减弱其支护结构与围岩的相互作用,严重影响其力学特性。     

考虑隧道围岩蠕变的复合式衬砌受力规律

将锚杆作用力视为体力作用于围岩内, 将初期支护与锚杆锚固范围内的围岩视为围岩加固体, 建立了围岩力学模型, 基于统一强度理论分析了隧道蠕变条件下的围岩应力与变形规律, 推导了复合衬砌应力与变形表达式, 分析了隧道围岩蠕变过程中支护结构受力特点及不同初期支护强度下二次衬砌受力变化规律。分析结果表明: 当初期支护按照“初期支护应与围岩共同受力且能保证施工阶段安全”的原则进行设计时, 在围岩蠕变作用下, 锚杆与喷射混凝土最大受力分别为48、286kPa, 与开挖阶段相比分别增大了57.5%、13.7%, 且超过支护结构最大承载力, 说明在进行初期支护设计时, 仅满足隧道开挖过程中围岩稳定而不考虑蠕变产生的附加应力影响, 可能造成隧道运营过程中初期支护结构破坏, 不利于隧道稳定; 当二次衬砌厚度由300mm增大至500mm时, 二次衬砌最大受力增大了40.5%, 荷载分担比由25.2%增大至36.2%, 而增大初期支护强度后, 二次衬砌受力减小了14.5%, 荷载分担比由25.2%减小至22.3%, 说明二次衬砌荷载随初期支护强度增大而减小, 而随自身强度增大而增大, 应重视初期支护与二次衬砌支护强度的协调配置, 实现围岩压力的合理分配; 在软岩地质条件下, 应保证隧道施工过程中围岩稳定并避免围岩蠕变过程中发生结构破坏, 以实现初期支护与二次衬砌共同承担蠕变引起的附加应力。      

大跨连拱隧道初期支护与二次衬砌相互作用分析

大跨连拱隧道受结构和跨度的影响,其初期支护与二次衬砌各自承受不同的围岩压力.通过计算分析,二次衬砌所受荷载比初期支护大得多,而且在初期支护与二次衬砌间存在不均匀压力,二次衬砌是主要承载结构,设计和施工时要合理掌握二者间的荷载分配比例.     

城市道路垂直高边坡支护结构——景观锚桩板支护

在城市道路建设中，垂直高大边坡支护结构与景观绿化的有机融合一直未能满意地解决。在昆明市昆洛路改扩建工程中，本文作者提出并设计了一种融结构和景观绿化为一体的城市道路垂直高大边坡防护的新型结构一景观锚桩板支护。这是国内外第一次出现的新型支护，是设计理念上和结构形式上的创新。本文介绍了该新结构的设计理念、结构形式和特点、景观设计、与景观要求相结合的支护结构设计及计算等技术要点。     

摩尔库伦准则下层状围岩隧道支护应力的上限解

在摩尔库伦准则下,利用极限分析理论构建隧道支护反力塌落模型和机动速度场,通过推导支护结构内部能量耗散与外部功率方程,得出层状围岩隧道支护反力的上限解。     

钢管桩与土钉墙联合支护设计研究

本文主要介绍在高地下水位且排水困难、支护结构尺寸受限制、淤泥质砂层为主的复杂不良地质中,采用钢管排桩与钢管土钉联合支护方案的设计原理和应用实例。施工实践表明此支护结构具有施工方便迅速、节省造价、路面沉降小的优点。     

溶洞与隧道相交时支护背后回填层厚度分析

为解决隧道与溶洞相交时支护背后回填层厚度如何选取的问题,对长昆客运专线湖南段的部分岩溶隧道进行了分析研究,研究中采用荷载结构模型计算了拱顶、拱腰、侧墙等位置存在不同跨度的相交溶洞时,支护结构的受力情况及安全性,最终确立了不同工况下的初期支护背后回填层的厚度参数,为溶洞与隧道相交时支护背后回填方案的制定提供了依据。现场应用实际表明,溶洞与隧道相交时以荷载结构法确定的回填层厚度参数是有效的。     

公路隧道初期支护大幅变形的防治

初期支护是新奥法的主要承载结构，它是密贴于围岩的柔性结构与控制围岩变形的松弛，而二次衬砌是在围岩与初期支护变形基本稳定条件下修筑的，初期支护是二次初砌的基础，初期支护大量变形的整治和预防成为软弱围岩隧道掘进的关键。章针对初期支护大幅变形的危害，分析了芙蓉山隧道钢架加锚喷初期支护大幅变形的原因，提出了初期支护大幅变形成功的整治和预防的方法。     

软岩隧道拉锚结构数值分析与支护机理研究

为研究拉锚结构在软岩公路隧道的支护效果并推进其应用发展,针对两台阶法开挖的Ⅴ级围岩公路隧道,使用FLAC3D进行数值分析。根据拉锚结构构件连接方式,提出拉锚结构模拟方法并建立模型,对4种不同支护方法的隧道围岩位移、应力和支护结构受力特性进行了对比分析,总结拉锚支护的结构受力特性和支护机理。结果表明:拉锚支护在改善围岩应力状态、减少隧道位移和发挥支护结构效用3个方面均最优;拉锚支护能够明显改善拱腰处应力状态和变形情况;拉锚支护的锚杆所受轴力大于传统支护,其轴力大小分布从杆尾到杆端越来越大;拉锚支护的横向钢带在各点的应力均大于钢拱架,尤其在拱腰处。     

隧道进洞与边坡相互作用机理及控制

隧道进口开挖后,隧道结构与边坡工程相互作用。受上覆自然边坡地形及地质结构因素影响,对内(隧道衬砌)产生偏压作用,导致衬砌受力不均而裂缝;因内部开挖卸荷和应力松弛,上部边坡不同程度开裂或变形超限。研究针对某隧道进口段工程实际需求,基于围岩压力和隧道开挖后松动圈、塑性区及变形计算理论,分析了初期支护裂缝和坡体变形超限发生机理;从机理特征出发,通过支护结构特征曲线与围岩支护需求曲线相结合,针对性地提出了非均匀控制措施和相应的支护参数。现场监测验证表明,基于支护结构刚度思想建立的非均匀支护控制措施是合理的,可供类似工程参考借鉴。     

软弱围岩中隧道喷层支护的模型试验

喷混凝土结构是当前地下工程中一项新的支护结构型式。它与传统的模注混凝土比较,因支护结构能与围岩有较好的粘合,支护及时,因而在防止岩体的松弛和岩块的坍落,改变围岩的二次应力场,增强坑道围岩的稳定性方面都有较显著效果。因此近年来在我国日益广泛地在各种地下建筑中大量地、有成效地采     

模糊综合评判方法在深基坑土钉支护方案优选中的应用

土钉支护施工的一般原则和要求土钉支护作为一种挡土结构应满足规定的强度、稳定性、变形和耐久性等要求。当土钉支护用于城市建筑物密集地区的深基坑开挖时,控制与限制支护的变形就变得更为重要。深基坑开挖土钉支护的施工具有下列特点:施工过程中必须自始至终与现场的测试监控相结合,通过变形等测量数