昔格达地层隧道围岩的失稳特征及变形控制工法

昔格达地层是一种分布于我国西南地区的河湖相沉积半成岩,具有水稳性差,遇水易泥化、崩解等特点,在隧道开挖中易出现坍塌、围岩大变形等灾害,对隧道安全施工产生不利影响. 基于此,依托攀西地区昔格达地层桐梓林、垭口以及盐边隧道工程,现场取样并进行围岩室内物理力学试验,同时建立不同含水率深浅埋昔格达地层隧道有限元模型,探究不同含水率下昔格达地层隧道围岩的失稳特征,并提出针对昔格达地层隧道施工变形控制工法. 研究结果表明:昔格达地层对水较为敏感,其中浅灰色页岩夹砂岩的物理力学性质受含水率影响最大;当围岩含水率在0～20%之间时,昔格达地层隧道围岩变形呈现递增,但变形较小,自稳性较好,当含水率在20%～25%时,隧道围岩变形增大明显,失稳潜力巨大;在大埋深、高含水率的条件下,隧道仰拱隆起累计变形和掌子面挤出累计变形急剧增大,在拱顶部位,掌子面挤出变形主要发生在上中台阶交界处;针对昔格达地层隧道围岩失稳变形特征,提出在无水和有水状态下的昔格达地层页岩夹砂岩、砂岩夹页岩隧道围岩施工工法.      

浅埋双连拱龙山隧道F3断层段施工对策

芜湖市凤鸣湖北路龙山隧道处于三条断裂带交汇处,其中F3断层影响最大。隧道覆盖层薄,开挖宽度大,属典型的大跨浅埋隧道。施工中采用三导坑工法及超前注浆固结围岩的辅助工法。该文重点介绍辅助工法的技术参数及施工要点。     

管棚支护体系与施工工法配合效果研究

依托某高速公路隧道工程,采用有限差分软件FLAC3D,以软弱破碎段围岩为研究对象,对各施工工法下(有无超前管棚预支护体系)围岩变形进行分析。研究结果表明:无论采用何种施工工法,超前管棚预支护体系均可有效抑制开挖过程中围岩破坏范围的发展。隧道拱顶沉降均始于掌子面前方一定范围,随着开挖的推进而增大,当掌子面通过目标断面2~3倍洞径后,地表沉降达到峰值并逐渐趋于稳定。在3种施工工法中,对围岩的控制效果,环形开挖留核心土法最好,单侧壁导坑法次之,三台阶临时仰拱最弱。     

郑万高铁苏家岩隧道软弱围岩加固及大断面开挖技术研究

软弱围岩隧道大断面开挖方法是利用中管棚、GFRP纤维锚杆等措施对隧道掌子面进行超前加固,使得掌子面达到稳定状态,然后按照大断面或全断面工法进行隧道开挖;辅助使用三臂凿岩台车进行钻孔爆破,提高作业效率,采用DCP防腐锚杆代替传统的组合中空锚杆,以更加充分的发挥锚杆的锚固作用。施工验证该施工方法可行及适用。     

某软岩大断面隧道微台阶法开挖围岩变形特性研究

为了提高大断面隧道施工安全性,以某软岩大断面隧道开挖支护为对象,利用FLAC 3D有限元分析软件,模拟分析了某大断面隧道在微台阶开挖法下隧道围岩变形特性,研究得到上台阶开挖完成后围岩塑性区分布情况、掌子面位移分布情况,对比下一进尺完成后得到围岩等效塑性区大小及位置变化情况;并通过在模型中布设相应监测点,分析开挖过程中的围岩位移变化情况,得到拱顶沉降、拱腰水平位移变化规律以及最大变形值,分析结果表明微台阶法在该软岩大断面隧道开挖过程对围岩变形的控制效果较好。     

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。     

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。     

大跨度绿泥石片岩隧道大变形机理与控制方法

依托宝鸡至汉中高速公路连城山隧道(双洞六车道),基于隧道变形和支护结构受力现场测试,分析了大跨度绿泥石片岩隧道大变形灾害特征和机理,总结了隧道大变形灾害综合控制方法,建立了大跨度绿泥石片岩隧道大变形分级标准,提出了各变形级别对应的支护参数。分析结果表明:大跨度绿泥石片岩隧道在开挖过程中以沉降变形为主,主要表现为拱部初期支护的整体沉降;在初期支护闭合后,主要表现为边墙的挤出变形和墙脚下沉引起的仰拱底鼓;大变形灾害主要表现为掌子面失稳垮塌、初期支护变形侵限破坏、锁脚锚管脱焊失效、二次衬砌开裂、边墙下沉以及仰拱回填隆起开裂;绿泥石片岩极其软弱、破碎及仰拱基底遇水软化,是造成隧道大变形灾害的根本原因;隧道开挖跨度大(最大开挖跨度为19.6 m)、断面扁平、拱脚地基承载力不足而缺乏有效约束,加剧了隧道支护变形侵限和失稳破坏;初期支护承载能力有限,围岩荷载不断传递至二次衬砌,是导致二次衬砌开裂的直接原因;围岩变形机制为拱部岩体黏聚力难以克服自重而产生不断向下的滑移和松动机制,以及墙脚和仰拱部位围岩低强度应力比引起的软岩塑性流动机制;通过采用“三台阶留核心土法+大预留+双层HK200b钢架分次支护+大直径锁脚锚管+围岩径向注浆+加深仰拱”的大变形灾害综合控制方法,同时对隧道大变形进行分级管理,有效避免了隧道大变形灾害的发生。      

浅埋偏压隧道洞口段病害处治及开挖施工技术

以广佛肇高速公路项目的黎壁山隧道为例,介绍了浅埋偏压段大变形病害的处治措施,分析了病害成因。经过方案比选,确定采用三台阶七步开挖工法,并通过缩短台阶长度和控制仰拱一次开挖榀数,加快支护系统闭合速度,确保了围岩稳定。根据浅埋偏压隧道变形特点,选择了有利于结构受力与围岩变形的开挖进尺和顺序,同时采取加强超前支护与初期支护、封闭掌子面、加密监控量测和做好防排水等措施,安全地穿越了病害段。后期验收结果表明,隧道结构工作良好,所得结论对解决类似工程问题具有一定借鉴意义。     

炭质泥岩隧道开挖变形控制技术研究

为解决炭质泥岩隧道施工变形问题,以其古顶炭质泥岩隧道施工为背景,总结该隧道大变形特征,如地表沉降大、初支变形大、开挖后围岩收敛变形大以及易发生掉块和塌方等特征,分析该隧道大变形的主要原因,包括地质偏压明显、围岩性质差、超前支护不理想和开挖扰动大等原因。针对变形原因,提出炭质泥岩隧道施工大变形控制措施,即合理的支护时间、预留变形量的控制、合理的支护刚度以及步步成环的施工工法等方案措施。实践证明,相关方案有利于控制炭质泥岩隧道施工大变形,对同类工程有重要指导意义。     

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。     

开挖方法影响下的深埋隧道形变压力计算方法

为了研究开挖方法对围岩形变压力的影响,采用理论分析、文献调研及现场测试方法明确了其对围岩形变压力的影响规律;根据相应变化规律,基于多元非线性回归方法,考虑围岩级别、隧道跨度及隧道开挖方法因素建立了围岩形变压力定量计算公式;对54座隧道的205个实测形变压力断面数据（108个大型机械化配套大断面开挖施工监测断面、97个常规分部开挖施工监测断面）进行分析.结果表明:采用大型机械化大断面开挖方法,隧道开挖后围岩稳定,所产生的围岩形变压力小;采用常规机械化分部法开挖方法,所产生的围岩形变压力大;围岩形变压力计算公式中开挖方法影响系数k_c的取值范围为1.00～1.15,且围岩级别越大,k_c取值越大,开挖方法对围岩所产生形变压力的影响越明显.      

高速公路隧道施工全过程三维弹塑性数值模拟

为了获得开挖过程中隧道结构体应力、应变和位移规律，以渝黔二期笔架山隧道北端洞口段实态建模，采用有限元程序对施工全过程进行了三维弹塑性数值模拟，并与现场实测数据进行了比较．研究结果表明，开挖对围岩影响较大的范围在开挖面四周5m以内，且上台阶开挖的影响大于下台阶开挖；围岩沉降和水平位移在开挖前已完成1／3；围岩塑性区位于开挖面前1．5m范围内，锚杆主要受本施工段上台阶开挖的影响．     

杨河隧道的变形控制标准与支护措施的关系

杨河隧道地质构造复杂,洞身出现长段落炭质片岩,岩体自身强度弱、稳定性差,遇水化泥,极易坍塌。隧道掘进后,围岩变形严重,导致初期支护钢拱架扭曲、坍塌,安全控制及施工难度大。根据实测变形时态曲线和围岩压力时态曲线,应用蠕变模型反演了岩石流变参数,分析了隧道炭质片岩地段施工大变形的机理和特征;提出了炭质片岩分级标准对应的防治措施。研究取得了复杂炭质片岩条件下软弱围岩大变形控制技术突破,形成了复杂炭质片岩条件下控制隧道大变形的快速施工方法。     

孙家崖偏压-滑坡隧道围岩变形和受力特征分析

新奥法施工的核心思想是把隧道围岩和支护结构作为一个完整的支护体系来考虑,监控量测是新奥法施工不可缺少的环节.以奉(节)巫(溪)高速公路孙家崖隧道为工程背景,基于该隧道浅埋、偏压、隧道洞口段穿越滑坡体等工程特点,通过现场监测隧道内围岩变形和围岩应力,结合左右线施工方法分析得出,该隧道左右线围岩的变形规律;围岩压力的分布规律;围岩变形与压力的关系;隧道与滑坡体之间的相对稳定关系.研究过程为该隧道的信息化施工提供了保证,同时研究成果也可为设计和分析研究其它同类工程提供参考.     

大断面黄土隧道加宽过渡段变形特性三维数值分析

针对三车道公路隧道加宽段空间跨度大,加宽过渡段设计难度大的难题。以某三车道黄土隧道为依托,采用三维有限元仿真的方法,对加宽过渡段的支护结构和围岩的变形规律进行了研究。研究结果表明：加宽过渡段处初支结构的变形呈现不对称性。距过渡段10 m范围以外加宽段围岩变形趋于对称。加宽段施工对正常段的围岩变形影响较小,对加宽段围岩的影响范围约为10 m。故在三车道公路隧道的加宽段施工过程中,除加强支护外,距离过渡断面的前10 m加宽段施工应提高监控量测频率。     

草帽山隧道围岩支护模拟分析

详述了草帽山隧道的工程概况和主体设计,基于大量的施工现场跟踪调研资料,研究草帽山隧道围岩变形的原因;在分析隧道整体详细情况的基础上,运用隧道工程现代支护最新成果和施工方法,结合数值模拟方法和数学模糊理论,从围岩变形稳定性的理论、支护方法模拟出最适用于草帽山隧道的支护方法,为现场施工提供了有力的理论支持。     

Model test for dynamic construction mechanical effect of large-span loess tunnel

It has been a focus of debate for a large time on construction methods for large-span loess tunnel. Reasonable construction method has much effect on stability of tunnel and construction schedule. Deformation and failure of surrounding rock are quite complex. Associating with the large-span loess tunnel of Zhengzhou—Xi’an high-speed passenger rail line in China, large scale model test with geometric proportion 1:20 is applied to study on dynamic mechanical behavior of various construction methods. They include full-face excavation with support and no support, and benching method with support. It is found that pre-deformation and stress accumulation take place ahead of working face. The effects of three construction methods are further studied, particularly in terms of tunnel displacement and stress changes. It is revealed that benching method transfers load to an unexcavated area, limits horizontal deformation, reduces stress concentration effectively, lengthens the distance between location of peak for stress concentration and working face, and consequently increases stability. The model test results not only supply theoretical foundation for determination of reasonable construction method, but also can act as reference for similar tunnel and underground engineering construction.