乌鞘岭特长隧道软弱围岩大变形特性研究

乌鞘岭特长隧道全长20050m,是我国目前正在修建的国内最长的单线铁路隧道.隧道施工中发生了严重的围岩大变形,主要表现为隧道中部岭脊地段F4～F7断层构成的"挤压构造带"在深埋高地应力条件下的软弱围岩大变形,拱顶最大下沉及侧壁最大水平收敛变形量均达1000mm以上,导致初期支护开裂破坏并严重侵入衬砌净空等,不得不将初期支护全部或部分拆除重做,再施作二次衬砌.文章对隧道区域工程地质环境、软弱围岩变形力学特性及初期支护破坏规律、围岩变形的影响因素等进行了分析研究,并讨论了隧道围岩加固、初期支护预留变形量与二次衬砌施作时机等问题.     

乌鞘岭特长隧道围岩监控量测设计与应用

文章重点介绍了以监控隧道稳定性为目的的围岩监控量测在乌鞘岭隧道工程中的应用.通过监控围岩和支护状态,并对量测数据进行分析,来调整支护参数及最大预留变形量,确定仰拱、二次衬砌的合理施作时间,制定相关施工方案和措施,判定施工方法是否有效,并根据实施效果作出评价.     

高地应力软岩大变形隧道二次衬砌施做时机研究

目前,新建铁路隧道大多采用新奥法中的复合式衬砌结构。对于稳定性较好的围岩,二次衬砌作为安全储备;而对于极软弱破碎围岩隧道,初期支护变形及变形速率均较大,很难在短时间内趋于稳定,因此二次衬砌必须适时及早施作,让二次衬砌分担部分荷载对安全有利,但这并不意味着二次衬砌施作时机越早越好,二次衬砌施作过早或过晚对隧道安全都是不利的。文章结合兰渝铁路高地应力软岩隧道的受力变形特点及对二次衬砌的施做时机进行了研究分析,提出了具体建议,并对其安全性进行了模拟计算。     

二次衬砌施作时机的弹粘塑性有限元分析

文章针对兰渝线软岩大变形隧道施工的实际情况,对变形速率达到2 mm/d时(此时二次衬砌的最大压应力达到20.25 MPa,最大拉应力为1.68 MPa)施作二次衬砌这一工况,采用弹粘塑性有限元法进行了隧道施工过程的模拟分析.分析结果表明,在变形速率为2 mm/d时施做C35钢筋混凝土二次衬砌以后,衬砌不至于产生强度破坏.此分析结果和计算方法可为二次衬砌施作时机的决策提供参考.     

乌鞘岭隧道F7断层施工监测与断层活动及隧道变形特性分析

乌鞘岭隧道F7断层长达817m,埋深340～600m,在施工中初期支护发生了连续大变形并被破坏,先后多次调整施工方案并加强了施工量测和结构压力、应力监测.文章介绍了该隧道监控量测的方法和结果,分析了F7断层活动特性和对施工的影响以及隧道围岩、初期支护、二次衬砌等变形特征,并针对大地应力及活动软弱围岩隧道的施工提出了几点建议.     

某高速公路隧道严重变形分析及处理

本文从地质构造、设计和施工等因素分析造成软弱破碎围岩隧道初期支护严重变形的原因，用渐近线和双曲正切函数推导测点最终位移量和各阶段位移速率，研究变形隧道的开挖及支护对策，探讨提前施作二次衬砌的充分必要性。     

永临结合的初期支护侵限处理方法

文章结合RAS RMEL隧道工程实例,介绍了国外铁路隧道软弱围岩大变形段初期支护的侵限处理方法.该施工方法是通过加强监控量测,及时发现支护结构变形量的增大情况,并立即进行支护的加强,如复喷混凝土、施作系统锚杆及锁脚锚杆等.当发生塑性变形的区域较大时,先采取在拱部安装临时钢管横撑,并及时施作仰拱封闭的处理措施,控制支护变形；后对待处理区进行加固,并根据设计图纸的要求跳槽开挖梯形槽,施作初期支护,然后再施作防水层；最后,用模板台车施作二次衬砌.实践证明,该永临结合的处理措施较一般处理措施具有施工简单、安全、节约成本等特点,尤其适用于地质条件较差和工期较紧的工程项目.     

隧道二次衬砌合理施作时机确定方法研究

隧道二次衬砌合理施作时机的确定关键在于分析评估围岩变形何时达到稳定状态,现场监控量测蕴含整个围岩发展演化过程的所有信息,是其应力、变形状态最直接的反映。文章构建了一种基于监控量测的隧道围岩变形状态动态综合评估模型,克服了传统综合评估方法仅在某一时间截面下进行静态评估的缺陷。该模型基于离差最大化原则对监控量测指标进行动态赋权,监测指标权重随其在评估时域内的稳定度而动态变化,时域内指标值离差越大赋予权重越大。同时,模型通过引入加速度修正系数概念,将监测指标变化速度状态和趋势进行融合考虑。并且模型引入了时间权重向量和时间度的概念,对采集的监测数据按不同时期合理地赋予不同时间权重(近期监测数据时间权重高于远期监测数据)。该模型的有效性通过在杭州紫之隧道设置试验段进行了验证,为确定隧道二次衬砌合理施作时机提供了一种新的可靠方法。     

崇遵高速公路凉风垭隧道严重变形分析

文章从地质构造、设计和施工等方面分析了造成软弱破碎围岩隧道初期支护严重变形的原因,用渐近线和双曲正切函数推导测点最终位移量和各阶段位移速率,研究变形隧道的开挖及支护对策,并探讨了提前施作二次衬砌的必要性.     

苏家湾隧道初期支护变形侵限处理措施及施工工艺的研究

文章针对苏家湾隧道发生的初期支护变形侵限的病害,通过对隧道洞身地质条件的分析,并利用有限元软件MIDAS-GTS对隧道初期支护结构及二次衬砌进行了验算,确定出控制隧道初期支护变形的支护参数;并提出施工前加强对隧道中线顶部地表的地形地貌调查,完善排水系统、隧道内加强支护系统、适当加大预留变形量,并加强监控量测等施工工艺和处理措施。     

哈达铺隧道直立板岩大变形分析及控制施工技术

兰渝铁路哈达铺隧道穿越炭质板岩和碳质叶岩(局部还有千枚岩)地层,且岩层走向基本与隧道轴线平行,存在较大的水平应力,施工中出现了较大的收敛变形。文章介绍了哈达铺隧道直立板岩段的大变形情况,从水平应力、地下水、地应力、隧道断面形式等方面分析变形的原因,提出了采用大刚度支护、二次衬砌紧跟、监控量测等控制措施。     

片岩隧道群衬砌开裂特征与机理分析

在对湖北省谷竹高速公路隧道二次衬砌完整性的调查过程中,发现片岩隧道普遍存在二次衬砌开裂现象。为了合理科学地治理开裂问题,文章通过对沿线48座隧道的调查分析,归纳和总结出该区段隧道二次衬砌开裂的6大特征:片岩隧道二次衬砌开裂现象普遍;开裂位置主要位于进、出口浅埋段;先行洞裂缝数量多于后行洞,开裂形式主要为斜向开裂;在发生大变形、塌方等地段二次衬砌容易开裂;开裂的时间一般在二次衬砌施作5个月后。在此基础上,通过室内试验与现场调查共同分析二次衬砌开裂的成因机理,并得出原因:片岩的强度低,遇水易软化;洞口处的浅埋段成拱性差;偏压现象普遍;仰拱不均匀沉降;岩石受地下水的影响及岩体的蠕变效应。最后,根据开裂原因提出相应的增加围岩级别、加强洞口施工及重视小净距中夹岩稳定设计等建议措施,为类似工程提供相关参考依据。     

广巴高速某隧道不同岩性围岩变形特征分析

通过对某隧道右线典型断面监控量测数据的回归分析,结合该隧道围岩性状的变化,阐述了泥岩和砂岩两种不同岩性围岩变形随时间变化的基本规律,并建立模型分析了其动态变形特征。根据该隧道围岩具有急剧变形和缓慢变形两个明显阶段的特点,在分析和评价围岩稳定性的基础上,预测了与实测结果基本吻合的二次衬砌的施作时间,并通过ANSYS进行了验证。结果表明,应力对岩体稳定时间的影响与模型稳定时间吻合。     

乔庄隧道穿越软弱围岩施工力学行为分析

文章以济邵高速公路乔庄隧道为例,应用有限元程序对软弱围岩段隧道实体建模,采用二维弹塑性地层-结构模型模拟隧道施工全过程,得到了初期支护和二次衬砌等支护构件的受力和围岩位移收敛状况;同时,通过比较表明,拱顶下沉和拱腰水平收敛以及支护受力现场实测值与理论计算数据两者变化规律基本吻合。由此说明,采用现场动态监控量测与有限元仿真模拟相结合的方法可为隧道衬砌设计和安全施工提供可靠的科学依据和技术指导。     

某大断面双线隧道围岩量测分析研究

围岩量测的目的旨在收集可反映施工过程中围岩动态的信息,据此判定隧道围岩的稳定状态,以及所定支护结构参数和施工的合理性。文章通过对某特长大断面双线隧道的拱顶下沉、水平收敛等监测数据的收集整理,并利用图表进行分析研究。结果表明:隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。基本变形规律为急剧变形—缓慢增长—基本稳定三个阶段,并且具有变形较均匀、收敛速度快、变形小、拱顶下沉较水平收敛变形大的特征,这是地质条件、施工技术、周围环境综合作用的结果。监控量测结果表明,隧道围岩自稳能力和支护结构较强。围岩变形分析动态反馈于施工中,取得了令人满意的结果。     

木寨岭隧道高地应力软岩大变形施工技术

木寨岭隧道施工中受到高地应力软岩地质的影响,初期支护多处出现大变形,破坏严重。为了保证顺利安全施工,采用了先柔后刚、先放后抗、多重支护、预留变形量、应力释放、提高二次衬砌刚度和超短台阶开挖等措施,有效控制了围岩大变形。文章主要介绍了木寨岭隧道的工程概况、施工中出现的大变形情况,以及控制大变形的各项措施和效果检验。     

震旦系混合岩隧道防塌防掉块几项关键技术

兰渝线黑山隧道震旦系混合岩地层占整条隧道长度93%,综合考虑其岩性的特性,结合施工现场地质状况,文章主要以Ⅳ级围岩为例,从爆破方案、支护措施、加强施工工艺、围岩监控量测、超前地质预报及仰拱二次衬砌方面,总结震旦系混合岩预防塌方掉块的几项关键技术。     

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形规律与控制技术

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形是影响隧道正常、安全施工的最主要因素,认识并掌握F7断层V～Ⅵ级围岩的变形规律,选择科学合理的开挖方法、施工工序和支护方式,控制围岩的大变形,实现软岩大变形条件下的安全、快速施工,是目前亟待解决的关键问题.文章通过理论计算分析、数值模拟与现场量测相结合的手段,分析了F7断层软岩的特性和变形规律以及围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间的接触压力的大小与分布等情况,提出了控制大变形的技术措施.现场的实际应用结果表明,围岩变形得到初步控制,隧道施工安全得以保证.     

白山隧道塌方处治技术及其监测结果分析

白山左线隧道施工中,针对塌方发展过程和塌方机理,实施了一套基于"地表排水、围岩注浆、衬砌增强、基底防降"的塌方综合治理方案。文章分析了方案实施后的地表沉降、拱顶下沉、拱腰和边墙水平收敛的位移变化规律,以及初期支护背后水压力、初期支护与围岩的接触应力、锚杆轴力、型钢拱架应力及二次衬砌混凝土应力的发展趋势。结果表明:在软弱围岩地段,拱墙二次衬砌的施作显著改善了初期支护与围岩的接触应力,有效地减小了地表沉降及隧洞周边位移;同时,拱墙二次衬砌能有效地分担锚杆和型钢拱架的的部分荷载,改善仰拱二次衬砌的受力状况;塌方综合治理方案效果较好,保障了该隧道剩余塌方段的安全施工。     

软岩大变形条件下围岩变形与围岩压力的关系研究

为获得软岩大变形条件下围岩变形与围岩压力之间的关系,为大变形让压设计提供依据,文章利用FLAC3D数值模拟软件,计算了某单线铁路隧道开挖后在无支护条件下洞周发生不同变形量后施作弹性支护结构的最大压应力,并以此间接反映围岩压力,得到围岩压力随围岩变形的释放关系曲线。将类似工程实例的监测数据与该关系曲线进行对比分析,结果表明:围岩压力随围岩变形的释放关系曲线分为陡降区、调整区和缓降区三部分;软岩大变形可分为收敛型和非收敛型两类,收敛型大变形隧道将可量测的洞周变形控制在15 cm(洞周半径的3%)以内是经济合理的,且施作常规系统锚杆效果最好;非收敛型大变形隧道可量测的洞周变形量超过63 cm(洞周半径的14%)时,围岩压力释放效果才进一步提高;通过大幅的洞周变形来减小围岩压力时,将导致塑性区的大幅增加,此时的系统锚杆作用微乎其微。