大断面公路隧道施工方案的比选与应用

目前我国高速公路特长隧道均设置了紧急停车带,但紧急停车带施工难度较大,安全风险较高。结合ZH高速公路花石崖隧道紧急停车带施工,通过三个施工方案的比选、论证,确定了在本隧道地质围岩等条件下,采用三台阶七步法开挖,并对方案实施情况进行阐述,期望对同类隧道紧急停车带施工提供借鉴。     

基于有限元的三台阶仰拱初支技术

为了解决大断面软岩隧道的软弱破碎围岩径向位移增速快,开挖后初期支护结构不能尽早发挥作用,极大可能导致围岩失稳、发生安全事故等问题,以新建蒙西—华中煤运通道马湾隧道为依托工程,以优化改进后的三台阶仰拱初支开挖法进行施工,并借助有限元软件建立隧道模型,对三台阶仰拱初支开挖法进行数值模拟分析。最终结果表明:按优化改进后的三台阶仰拱初支开挖法能实现仰拱初支紧跟、隧道初期支护整体尽早封闭成环,做到了开挖、支护工序衔接紧凑;隧道最大竖向变形为33. 2mm,拱顶沉降及周边收敛随开挖步的变化均处于施工安全范围内;拱腰初支最大拉应力为1. 08MPa,拱顶最大压应力为13. 8MPa,均符合施工要求,为大断面软岩隧道施工提供一种更安全的新方案。     

超大断面扁平结构隧道开挖方法数值模拟及优化研究

超大断面扁平结构隧道的受力特性和围岩应力分布情况复杂,施工难度大、安全隐患多,寻找一种合适的开挖方法尤为重要.结合某超大断面扁平结构公路隧道工程,提出3种不同开挖方法(三台阶七步法、双侧壁导坑法和双侧壁结合台阶法);运用MIDAS/GTS软件对各开挖方法进行了数值模拟,分别获得了3种方法开挖过程中隧道围岩位移、受力特点...     

双连拱隧道施工力学数值模拟与施工方法比选

针对广惠高速公路小金口双连拱隧道在不同施工方法下围岩和隧道支护结构的力学问题,运用有限元的方对三导坑开挖法和上下台阶开挖法进行了动态数值模拟,首次建立了在不同施工工序下围岩的应力场、位移场,进而这两种施工方法进行了比较,得出采用上下台阶法开挖的方案较优。所建立的双连拱隧道支护结构体系内力(轴力和矩)模型,对双连拱隧道的设计和施工具有重大的指导意义。     

高地应力软岩隧道仰拱施作方法研究

为研究不同的仰拱施作方法对高地应力软岩隧道稳定性的影响,根据时速为200 km/h的双线铁路隧道的标准设计图建立有限元模型,基于三台阶七步开挖法研究了四种不同的仰拱施作方法.分析了不同仰拱施作方法下隧道的拱顶、边墙及仰拱的变形和应力,进一步讨论了初期支护的安全稳定性.研究结果表明:高地应力软岩隧道三台阶七步开挖法中下台阶核心土带仰拱一次开挖,仰拱先填充碎石土后换填混凝土的施作方法最优,该方法能有效控制围岩变形,建议高地应力软岩隧道施工中采用该法;传统的仰拱施作法因初期支护封闭滞后等问题,围岩变形较大;下台阶核心土带仰拱一次开挖,仰拱中部填充碎石土的施作方法不可行,左、右边墙安全系数小于2,不满足规范要求.     

超大断面扁平结构隧道开挖方法数值模拟及优化研究

超大断面扁平结构隧道的受力特性和围岩应力分布情况复杂,施工难度大、安全隐患多,寻找一种合适的开挖方法尤为重要。结合某超大断面扁平结构公路隧道工程实际,提出三种不同开挖方法(三台阶七步法、双侧壁导坑法和双侧壁结合台阶法),运用MIDAS/GTS软件对各开挖方法进行数值模拟,分别获得了三种方法开挖过程中隧道围岩位移和受力特点及其分布规律,并进行比对分析,优选结果表明,双侧壁结合台阶法是适合该超大断面扁平结构隧道的最优开挖方法,该方法在现场生产应用取得了良好效果,确保了隧道施工安全,可为类似工程施工提供参考。     

不同开挖方案下隧道围岩稳定性及变性特征分析

不同的开挖进尺会引起隧道相应的围岩位移变化,围岩位移超过容许值将会影响隧道的安全性。以长茂山双车道浅埋隧道为例,采用有限元软件ABAQUS对台阶法不同开挖进尺条件下的隧道施工进行三维数值模拟,从位移及应力两方面来分析台阶法不同开挖进尺的围岩变化规律。研究表明:围岩位移变化主要在拱顶及拱顶附近且侧拱两侧位移曲线呈对称分布;围岩的最大位移变形量随开挖循环进尺增大而相应增大,当开挖进尺增大到6 m后,围岩发生最大位移增长滞缓;围岩竖向位移和拱顶应力随开挖进尺变化的规律可以采用Logistic增长函数进行拟合;提出了循环开挖进尺为4 m的合理施工方法。     

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。     

基于ADINA的隧道开挖变形分析

采用大型非线性有限元分析软件AD INA对隧道开挖变形进行数值模拟,建立二维有限元分析模型;采用AD INA自带的单元生死功能动态模拟开挖支护过程,对比全断面开挖法与上下台阶法开挖两种施工方法,分析两种方法对隧道围岩变形的影响,结论是两种方法产生的变形均向洞内收缩,拱顶Z向位移变化较为接近,两邦Y向位移是全断面法大于上下台阶法;此外,对锚杆的位移变化进行了分析,进一步说明两种施工方法对洞周围岩变形的影响,此时锚杆均受拉,起悬吊作用。     

大断面浅埋黄土隧道施工参数研究

针对大西客专某大断面浅埋黄土隧道,基于有限元Plaxis-3D分析软件,采用莫尔-库伦模型,对隧道三台阶七步开挖工法进行了施工参数数值模拟。研究了隧道开挖中不同开挖循环进尺、不同台阶长度、不同分块大小施工对隧道变形及稳定性影响。研究结果显示：开挖循环进尺为1 m时,开挖步最大累积变形为30 mm;台阶长度为5 m时,隧道相对收敛为74 mm;上台阶高度为3 m时,隧道相对收敛为76 mm。此开挖参数可以有效地控制隧道变形,保证隧道围岩稳定。     

大断面公路隧道开挖工法适应性研究

文章结合成都天府国际机场高速公路龙泉山隧道工程,研究多线并行大断面隧道群的工法适应性。采用数值分析的手段,分别针对2车道隧道与3车道隧道两种工况,考察全断面法、台阶法、双侧壁导坑法等6种开挖工法的应用情况,通过围岩塑性区、围岩变形情况与初期支护结构受力特征等指标计算结果的横向对比,分析不同工法的应用特点,提出不同工况下开挖工法的选择建议。     

浅埋偏压隧道开挖顺序数值分析

利用平面数值模拟方法,以某浅埋偏压的公路隧道施工为背景,对隧道左右洞开挖顺序进行施工数值模拟,分析开挖过程中围岩应力的变化情况,找到两种开挖方式在整个开挖过程中最容易产生破坏的施工步骤,得出浅埋偏压隧道先开挖深埋侧可避免出现较危险的施工状态这一结论,对研究类似工程的施工具有一定的指导意义。     

基于不同应力释放作用下小线间距隧道开挖地表沉降规律的研究

隧道开挖常常伴随着开挖面周围岩体应力的释放,而应力释放的大小与开挖面的大小、岩体的性质、地下水的埋深等多个因素密切相关。因此,在进行隧道开挖数值模拟计算时,初步估计开挖面岩体应力释放大小显得尤为重要。基于此,并结合工程实例,研究了不同应力释放下小线间距隧道开挖地表沉降规律,并与实测沉降数据相结合加以分析。结果表明,开挖面应力释放为60%时,数值模拟结果与实测结果较为接近,更能合理反映工程实际。     

公路类圆形隧道应力分布的时变反分析

隧道开挖过程中,隧洞围岩的应力应变场是时间和空间的函数.由应变构建的时变本构模型,运用位移反演方法,依据各步开挖后拱顶及水平收敛和深部测线量测位移,对隧道开挖引起的时变应变分布进行辨识.通过构造应变分布函数直接反演洞周应力分布的时变过程,尝试用增量法实现动载荷动态分布参数的反分析.     

基于FLAC的隧道三台阶七步开挖力学行为研究

基于拉格朗日有限差分法,通过建立隧道的三维模型,并施加位移边界条件,采用三台阶七步开挖法进行数值模拟,得到了一系列的相关数据。     

软弱围岩小净距公路隧道施工技术分析研究

通过对各工法的优缺点及适用性的比较,给出了道冠山隧道小净距段所用工法及其具体施工工艺,及各开挖步对应掌子面间的距离控制要求,并在对超前小导管注浆、预应力对拉锚杆、局部加长系统锚杆等小净距隧道中间岩柱常用加固方法进行比选,以确定道冠山隧道小净距段中间岩柱的加固方案。     

双侧壁导坑与 CD 法对超大断面隧道开挖影响分析

随着高等级公路的大量建设,超大断面隧道不断涌现。目前对超大断面隧道力学性质与支护结构机理及其施工方法的研究仍然不足。以郑州市中原路西延线韩门超大断面隧道为工程依托,采用有限元分析方法,对超大断面隧道开挖过程进行有限元模拟,揭示双侧壁导坑法与CD法开挖方式下隧道围岩的变形规律、应力分布特征等,为超大断面隧道设计和施工提供理论依据,并通过现场监测予以验证。揭示大断面隧道开挖变形机理,优化施工技术,以指导超大断面隧道设计和施工。     

长冲隧道进口段开挖方法的优化分析

根据隧址区工程地质特征,建立了长冲隧道进口段的有限元模型;模拟了台阶分部法和CD工法开挖隧道的过程,通过对围岩的位移和应力特征、屈服接近度和支护结构受力特征的分析,从施工工序和施工力学角度对两种开挖方法进行了比较,结果表明设计推荐采用的CD工法较台阶分部法没有明显的优势。     

长冲隧道进口段开挖方法的优化分析

根据隧址区工程地质特征,建立了长冲隧道进口段的有限元模型;模拟了台阶分部法和CD工法开挖隧道的过程,通过对围岩的位移和应力特征、屈服接近度和支护结构受力特征的分析,从施工工序和施工力学角度对两种开挖方法进行了比较,结果表明设计推荐采用的CD工法较台阶分部法没有明显的优势。