开挖工法对高地应力场软岩隧道围岩稳定性影响的模型试验研究

不同开挖工法对隧道围岩稳定性通常会产生不同程度的影响。文章依托蓝家岩公路隧道工程开展三维地质力学模型试验,研究三台阶法、上下台阶法、上下台阶预留核心土法对高地应力场软岩隧道围岩稳定性的影响规律。结果表明:(1)三种开挖工法下隧道拱顶沉降及拱脚收敛随开挖步的变化规律均可以分为超前变形、开挖变形和变形收敛等三个阶段,但在量值上均表现为,三台阶法最小,上下台阶预留核心土法次之,上下台阶法最大;(2)各测点初期支护与围岩之间的径向力均为压力,且围岩压力的分布特征相似,围岩压力的最大、最小值分别出现在墙脚、仰拱处,在量值上同样表现为,三台阶法最小,上下台阶预留核心土法次之,上下台阶法最大;(3)三台阶法在高地应力场软岩隧道施工中最有利于围岩稳定,且在一定程度上能满足施工进度的要求。     

高地应力软岩隧道变形控制设计与施工技术

高地应力软岩隧道施工中常常发生大变形地质灾害,给工程的安全施工和建设管理带来极大的困难。文章依托兰渝铁路高地应力软岩隧道,进行了高地应力软岩隧道围岩分级,制定了初期支护破坏准则,同时建立了地应力合理释放与有效约束之间的平衡。在高地应力软岩隧道设计与施工中,通过采取预留变形量、合理的初期支护、可靠的开挖工法、关键部位锚注加强、动态支护补强等5项技术措施,有效地控制了大变形的发生,达到了初期支护不破坏、不拆换的目的,保证了工程的安全快速建设。     

影响软岩隧道台阶法施工安全的关键因素

文章通过兰渝线铁路隧道台阶法现场施工方式及出现变形的观察与思考,分析造成掌子面滑塌、掌子面后方围岩及初期支护变形、甚至出现“关 门”塌方的原因,找出在台阶法施工时引起此类变形所涉及的地质、施工等方面的关键因素,阐述了台阶高度、长度与地质条件及开挖进尺与台阶高度、隧道超前支护参数的关系.针对隧道台阶法施工出现的变形类型,明确相应预防之对策,确保施工安全.     

红粘土与砂岩夹泥岩接触带隧道合理施工工法研究

针对红粘土与砂岩夹泥岩接触带围岩上软下硬、自稳能力差的特点,文章通过现场调研和分析,明确了隧道施工原则,并结合现场实际采用数值模拟计算方法优化了施工工法和支护参数,现场应用效果表明:在红粘土与砂岩夹泥岩接触带地层中施工,岩性分界面位置对隧道变形及结构应力影响明显,随着红粘土在隧道开挖断面的占比增大,隧道洞周位移及初期支护应力显著增大;采取调整台阶高度、取消预留核心土等措施优化施工工法后,最大变形值未超出允许值,初期支护最大压应力未达到材料破坏强度,围岩应力集中减弱,满足安全施工的要求;掘进速度明显提升,避免了岩性分界面位置处围岩易掉块、坍塌等问题。     

古濑隧道施工由CD工法变为三台阶法初期支护稳定性分析

本文以新建莆永高速公路古濑隧道工程施工为背景.对CD工法和三台阶工法下的初期支护结构内力及变形进行了有限元数值计算分析.分析结果认为:在特定隧道围岩条件下,初期支护结构所受内力在小于初期支护设计屈服强度条件下,施工方法将CD工法改为三台阶工法是可行的.     

提高复杂环境下软岩隧道钢拱架安装质量的措施探讨

在实际施工中,钢拱架的安装质量难以控制,钢拱架的连接、垂直度、高程控制、横向偏差等方面往往达不到质量要求,这会对钢拱架的受力结构带来较大影响,从而导致出现隧道初期支护发生变形以及开裂等严重的问题,增加了隧道施工风险。文章通过云南省昌保高速公路石花洞隧道初期支护钢拱架的安装施工,介绍了提高复杂环境下软岩隧道钢拱架安装质量的相关措施。     

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。     

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.     

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.     

富水糜棱岩大断面隧道Ⅵ级围岩变形控制技术

改建的成昆铁路秀宁隧道出口段(510 m)通过罗茨-易门大断裂,并下穿龙潭水库,隧道围岩为罕见的富水糜棱岩,围岩级别为VI级;富水糜棱岩开挖后呈流塑状,极易产生涌泥和溜坍,导致初期支护产生大变形。文章基于糜棱岩抗剪强度的水稳性试验研究,针对该段隧道工程提出了采用全断面超前预注浆并辅以大管棚控制围岩变形的支护方法,以及三台阶七步开挖法进行了数值模拟分析。分析结果与围岩变形监测结果均表明,全断面超前注浆可以有效堵水和挤水,实现富水糜棱岩地层的排水固结,提高围岩强度;大管棚超前支护及大拱脚三台阶七步开挖法可以有效控制围岩变形,保证施工安全。     

散岩堆积体中特大断面公路隧道洞口段合理施工工法研究

为研究散岩堆积体中隧道洞口段最适宜的开挖方式,文章以火凤山隧道(双线隧道)为工程背景,采用拉格朗日有限差分软件FLAC3D建立土体三维计算模型,对施工期隧道洞口段分别采用三台阶、三台阶预留核心土、三台阶七步法、CD法和CRD法共五种工法进行数值模拟开挖,分析不同施工工法下围岩应力分布及变形规律,提出适用于散岩堆积体地层条件下的隧道洞口段施工工法。研究结果表明:从隧道竖向位移分析得出,五种工法对应的最大位移分别为28.18cm、25.90cm、21.43cm、18.58cm、14.13cm;从围岩应力来看,五种工法围岩应力分布规律上并未出现明显区别,只是在量值上有一定差异;随着围岩的不断开挖,隧道埋深逐渐增大,隧道各特征点的最大位移值也不断增大;在掌子面前方一定范围内,即开挖断面还未达到监测断面的部分区域已经产生了一定的变形,但是变形较小;当开挖断面推进到监测断面时,随着开挖面的推进,拱顶下沉不断增大,其特点是初期下沉速率很大,而后随离开掌子面的距离变大,其速度逐渐减缓,并趋于稳定,围岩收敛先快速增长后逐渐平稳。     

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。     

小净距隧道施工技术及地表沉降的模拟与监测

结合永宁高速公路曾家顶小净距隧道施工实例,详细介绍了隧道进出口Ⅴ级围岩段的3台阶结合环形开挖留核心土的综合开挖工法、Ⅳ级围岩段的台阶法施工及光面控制爆破、中夹岩的加固等施工技术;并针对出口浅埋段进行的地表沉降数值模拟与现场监控量测.分析探讨了地表位移变形特征和开挖支护工法的合理性.所取得的经验和成果可为类似工程的设计、施工和进一步研究提供参考.     

公路隧道穿越软弱围岩的变形与控制方法

公路隧道穿越软弱围岩时,其施工难点往往是如何将围岩变形、初期支护拱顶下沉和水平收敛位移控制在允许范围内,处理不当将造成结构开裂、变形以及初期支护侵入二次衬砌甚至坍方等病害.从国内施工现状与存在的问题入手,分析了引起隧道大变形的原因,总结出控制隧道大变形的两大关键点:一是选择合适的施工方法,二是要采取有效控制沉降的措施.并重点针对拱部核心土台阶法提出了控制沉降的措施,包括施工原则贯彻始终、横断面开挖合理分步、控制施工进尺及台阶长度、施作锁脚锚杆和垫块、合理处理渗水和施工用水、减少地基扰动、清除虚碴、加强施工动态管理等几个方面.     

大断面黄土隧道初期支护与围岩相互作用机理研究

依托已修建并投入运营的郑西高速铁路,针对开挖面积达170m2的大断面黄土隧道,进行了不同钢架形式作用机理的研究,明确了型钢拱架和格栅拱架的适用条件;采用现场对比试验等研究手段,在浅埋老黄土隧道中分别设置了型钢钢架、格栅钢架对比试验段.试验结果表明,两种钢架初期支护变形相当;两种钢架的应力均在允许值范围之内,但格栅钢架应力较小;格栅钢架的围岩-初期支护接触压力分布较均匀;两种钢架组合支护在控制大断面黄土隧道拱顶下沉方面无明显差异,水平收敛基本相等.另外,基于混凝土早期强度试验,采用围岩-结构法,根据组合支护与围岩的特征曲线,研究分析了围岩与组合支护的相互作用机制,最终得出了格栅钢架在大断面黄土隧道中的适用条件,以及在不同围岩条件下初期支护的设计参数.     

高地应力软岩大变形隧道施工技术

两水隧道为双线铁路隧道,穿过志留系千枚岩地层,施工中多处出现大变形,反复出现初期支护侵限,安全风险高,施工难度极大.由于有针对性地采取了调整支护参数、加大变形预留量、自进式长锚杆锁脚、微台阶施工工艺等变形控制措施和施工技术,有效地控制了大变形.文章分析了两水隧道高地应力软岩特点和大变形特征,对高地应力软岩隧道施工进行了有益的探索.     

兰渝铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律及分级标准研究

软岩隧道在高地应力作用下产生挤压大变形是必然现象。为有效控制挤压大变形,文章结合兰渝铁路软岩隧道工程特性,基于均质地层圆形洞室弹塑性位移解析解和我国现行规范围岩参数,研究了软岩隧道挤压大变形的规律,并提出了大变形分级标准及相应防治措施。在Hoek提出的无支护条件下围岩挤压程度分级标准基础上,以兰渝铁路软岩隧道为工程背景,考虑支护抗力作用,提出了在设计阶段以相对变形和岩体强度应力比为分级指标,将挤压大变形分为三个等级,根据岩体强度应力比进行大变形预测;在施工阶段以变形量和变形速率为分级指标,提出了三级验证标准和变形管理基准以及设计和施工阶段相应防治措施。通过实践验证,隧道大变形得以控制。     

三台阶七步开挖法在离石隧道施工中的应用

结合太中银铁路离石隧道工程实例,从工法控制和现场管理出发,介绍了该隧道采用三台阶七步开挖法的旌工总则和技术特点、施工方法、施工组织以及施工控制要点和注意事项等内容,总结了三台阶七步开挖法在软岩土质(Ⅳ、Ⅴ级围岩)隧道施工中取得的成功经验.     

浅埋软弱破碎围岩隧道进洞施工技术研究

进洞一直是隧道施工的关键环节,而洞口工程的顺利完成是暗洞正常施工的前提。目前,采用超前管棚支护、超前小导管注浆等超前支护方式基本能够保证隧道顺利进洞,但是大部分隧道进洞后在洞口段均会出现初期支护沉降变形较大的现象。山西省高(平)-陵(川)高速公路郭家川2#隧道洞口段围岩极其软弱破碎,在隧道采用超前管棚支护顺利进洞后,为了防止洞口段初期支护再次出现较大的沉降变形,提出在洞口段采用联合支护的方案,即将洞口段初期支护的钢拱架与护拱连接,并加强初期支护钢拱架之间的纵向连接,实践证明此方案是切实有效的。分析对比表明,对于浅埋软弱破碎围岩隧道,联合支护方案能够有效地减小洞口段初期支护的变形量,保证隧道结构的稳定性,从而保证隧道安全、快速进洞。     

城市地下公路隧道浅埋暗挖施工方法优化及应用研究

文章以某城市地下公路浅埋暗挖隧道为研究对象,采用有限元方法对CRD法及中隔壁台阶法进行三维动态开挖数值模拟,对比分析两种工法隧道围岩与支护结构变形及受力特征,依据数值计算结果对中隔壁台阶法进行优化,结合现场应用情况及监测数据反馈信息,比较两种工法在施工安全、质量、进度及造价方面的优劣势。研究及工程实践表明:两种工法均满足围岩及支护结构稳定性的要求,中隔壁台阶法在施工进度及造价方面明显优于CRD法,实际应用中取得了较好的工程效益,能够对类似工程的建设提供借鉴与指导。