基于FLAC3D大断面浅埋偏压隧道开挖 方式数值分析

以V级软弱围岩杏花村偏压隧道工程为背景,应用有限差分软件FLAC3D对大断面偏压隧道进行开挖数值模拟,研究大断面浅埋偏压隧道中微台阶法与环形开挖预留核心土开挖的不同效果。结合杏花村三车道隧道施工实测数据,通过对比分析发现模拟结果与实际监测结果一致。FLAC3D准确模拟软弱围岩浅埋偏压隧道开挖,结果表明:在大断面偏压隧道开挖中,偏压侧位移较大,施工过程中,可采取在偏压侧设置挡土墙或加厚衬砌厚度的措施。通过对数值模拟中围岩应力状态、衬砌结构内力的比较,综合考虑后采取环形开挖预留核心土法进行大断面偏压隧道开挖,有较好的施工效果。     

不同结构面倾角对深埋隧道开挖方法的影响规律研究

某深埋公路隧道地质条件复杂,围岩软硬交替,且具有高地应力特点,施工过程中多处出现挤压掉快、支护结构扭曲等现象,对隧道施工安全造成严重威胁。结合隧道施工过程,利用有限差分软件FLAC3D对隧道围岩稳定性进行数值模拟分析,对比分析不同结构面倾角下全断面法和下导洞超前开挖法模拟计算结果。结果表明:结构面倾角对软弱围岩区位移和塑性区分布特征影响较大,坚硬围岩区影响较小;两种开挖方法下隧道周边位移和塑性区分布特征基本一致,所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供参考。     

斜穿过砂卵石层地质构造隧道开挖的三维数值模拟分析

以某地铁隧道浅埋暗挖法为研究对象,建立了斜穿过砂卵石地质构造隧道开挖的三维有限模型.通过模拟隧道开挖,分析了隧道在不同支护工况下的围岩应力、位移、塑性区.分析结果表明,在第一步开挖后围岩位移较小,第二步开挖后在砂卵石层最厚处的围岩位移急剧增大并在后续开挖过程中趋于稳定;开挖过程中砂卵石结构本身的性质使其承载力小,因此在其地质层处出现了塑性区;锚杆的支护作用提高了围岩的整体性能,减小了拱顶上部围岩的内应力;隧道开挖后的卸载作用使钢拱架承受上部围岩荷载且主要承受压应力.为防止隧道产生塌方开挖后应及时施做初期支护和二期衬砌.     

浅埋偏压隧道口的软弱围岩综合加固处治研究

以夹坑隧道浅埋偏压段隧道洞口施工为例,依据隧道地质条件,综合利用砂浆锚杆加小导管注浆加固边仰坡、反压护道处治偏压技术、地表注浆、大管棚超前预加固围岩、预留核心土多台阶开挖技术、隧道拱部加固采用超前小导管注浆、径向小导管注浆及临时施做仰拱支护等综合治理加固和超前支护技术措施,并且通过施工监控围岩和地表变形数据,动态反馈施工加固的效果。     

超浅埋偏压隧道洞口段施工变形控制

浅埋偏压隧道所处地质环境复杂,隧道围岩强度低、岩体破碎,地下水渗透,易导致围岩失稳。结合月麦岔隧道施工,通过数值模拟分析与现场监控量测,对浅埋偏压段施工围岩变形进行研究。结果得出:隧道开挖后,整个地层由于偏压作用发生了向右的变形,并且反压回填的锚固桩发生了一定的倾斜;隧道各塑性区未连通成片,山体基本处于稳定状态;隧道位移变形呈非对称分布,并且以沉降变形为主。经过衬砌弯矩最大的4个特征点的检算,可发现衬砌截面强度满足规范要求。研究表明:采取的施工方案及支护效果较为理想,变形及沉降量符合要求,可为解决浅埋偏压隧道洞口段施工变形控制问题提供参考。     

铜锣山隧道软弱破碎围岩受力与变形分析

三台阶法和双侧壁导坑法是浅埋大跨度隧道常采用的施工方法,2种方法对隧道结构的受力变形及工程进度影响不同。针对重庆铜锣山隧道进行施工方法的比选,采用岩体弹塑性D-P破坏准则,利用数值仿真方法研究了双侧壁导坑法和三台阶法2种施工方法下隧道围岩和支护结构位移和受力特征,并结合现场施工流程分析其进度安排。研究结果表明:铜锣山隧道采用三台阶法施工在控制围岩位移、塑性区范围和支护结构受力等方面能够满足安全要求,且三台阶法在施工进度、工程造价、工序安排等方面具有明显优势。研究成果在铜锣山隧道的应用能够为同类工程建设提供理论依据和实践经验。     

单线铁路隧道高地应力软岩破碎带大变形控制措施研究

为解决高地应力隧道软岩破碎带大变形的控制问题,以兰渝铁路某隧道为例,分析了软岩破碎带的变形特征,结合前期变形控制的经验,确定软岩破碎带的变形等级,采取保护围岩的施工理念,选择合理的支护参数,加强锁脚锚杆,施作锁固锚杆,使支护结构均匀受力,预留合理变形量并确定工序化注浆和横撑支护加强的时机,短台阶开挖、快速封闭和适时施作衬砌,建立大变形控制流程,有效控制了隧道软岩破碎带大变形.     

偏压浅埋隧道洞口施工技术探讨

偏压浅埋隧道由于施工工序的复杂性和围岩应力分布不均匀性,施工技术难度较大。为保证施工工期和施工安全,采用进洞口围岩预加固、台阶法预留核心土开挖、洞内围岩超前加固等技术,实现了安全进洞,节约了项目开支。     

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。     

双侧壁导坑法施工的大断面隧道的稳定性分析

以沙湾大断面隧道为研究背景,应用ANSYS有限元软件,采用释放荷载法,研究支护封闭的快慢对双侧壁导坑法施工的隧道稳定性的影响。通过对拱顶沉降、边墙中点水平位移、围岩塑形区及初衬应力的分析,得到了支护封闭时间对隧道受力和位移状态的影响,施工中应尽量缩短各开挖面的距离,使支护尽快封闭,有利于隧道稳定。为了进一步改善隧道的受力状态,模拟分析了加固部分围岩后的状态。结果表明加固侧壁导坑临时支护与初衬接触处的围岩能较好的改善隧道的受力条件。在临时钢架支护下端与初衬的接触点附近出现了应力集中现象,受到了很大的拉应力,在设计施工中应引起重视。     

层状围岩隧道受力特征分析及支护参数确定

当隧道在层状围岩中通过时,根据隧道轴线方向与岩层的空间关系不同,往往引起偏压等问题,从而使支护受偏压荷载。目前《公路隧道设计规范》中建议的隧道复合式衬砌设计参数主要针对普遍地质情况,而对于层状岩体中的公路隧道支护参数没有具体规定。采用数值分析的方法,建立相应的计算模型,系统分析了不同倾角情况及隧道轴线与岩层走向不同夹角下层状岩体隧道的受力特征,提出了不对称支护参数设计理念,并初步确定了不同岩层倾角下隧道的支护参数。     

粉质黏土隧道支护体系力学特性试验研究

隧道穿越稳定性较差且构造节理发育的粉质黏土的施工过程中支护体系力学特性较为复杂,通过开展杨家岭1#隧道粉质黏土段支护体系现场试验,研究粉质黏土段隧道初期支护中的围岩压力、钢架应力、喷混凝土应力及支护变形规律。结果表明：由于隧道左右两侧地质条件的不同（即粉质黏土的不均匀性）,初支上的围岩压力存在一定偏压情况,且围岩压力较大;喷混凝土应力及钢架应力值均较大,说明该段粉质黏土隧道围岩的稳定性较差,若初支仅考虑对围岩的封闭作用采用较小的喷混凝土厚度且不施作钢架,隧道的施工和结构安全存在较大风险;对于本工程,虽然偏压会对衬砌受力形成一定的不利因素,但是变更后的初期支护能够保证施工期间的安全。     

隧道结构工程流变问题的有限元分析

本文通过有限元计算,分析了当围岩具有流变特性时,隧道结构的力学行为,讨论了初始地应力场、支护时间等因素对洞周位移及衬砌应力的影响,得出了一些有益的结论。     

变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析法

目前浅埋偏压隧道围岩压力主要采用隧规计算方法，而对于左右洞隧道洞门不在同一里程，一侧需要开挖路基边坡，使隧道从自然放坡状态转为邻路基变坡状态的工况，隧规不适用于计算其围岩压力. 依托安徽某高速公路，运用极限平衡原理推导了邻路基变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析解. 计算结果表明:由于变坡的存在，深埋侧修正算法计算竖向围岩压力小于规范法，相对误差为15.98%，水平围岩压力保持不变；浅埋侧修正算法计算竖向围岩压力及水平压力均小于规范法，其竖向压力相对误差为24.93%，水平压力相对误差为5.50%，变坡的存在对浅埋侧影响较大；对比围岩竖向及水平偏压率，有变坡围岩偏压率更大；围岩位移、应力及等效应力，有变坡约为无变坡的1～5倍，围岩及结构更加偏于不安全.      

簸箕岭小净距隧道浅埋偏压洞口段施工技术

以簸箕岭隧道施工为背景，着重阐述了采用浅埋地表注浆加固处理、超前管棚支护、单侧壁导坑开挖等施工技术进行小净距浅埋偏压隧道施工，实践表明，这些方法对控制浅埋偏压隧道洞口地表及拱顶下沉、山体偏压对隧道造成的偏移等效果十分显著，对类似隧道施工具有一定的借鉴意义。     

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。     

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。     

隧道施工中周边位移监控量测与分析

隧道施工监控是隧道新奥法施工中重要的组成部分,如何分析、处理监测信息并判断围岩和隧道支护结构的工作状态,对优化设计和保障施工安全有重要作用。本文以安基山隧道工程为依托,通过位移收敛监控量测以及时了解隧道开挖后的围岩变化情况,及时预见事故和险情,根据围岩位移收敛速率曲线形态特征推断围岩稳定程度,为二次衬砌的施作时间提供依据。     

浅埋偏压大断面隧道掘进工艺的改进及应用

在浅埋偏压特大断面隧道施工进洞过程中,对双侧壁导坑法进行优化改进,利用临时斜撑,对拉锚杆加固核心土。结合隧道施工监控量测,视围岩的变形稳定情况,确定开挖进尺,适时拆除临时支撑。随着该隧道施工进洞安全有序推进,改进后的双侧壁导坑法在龙头山特大断面隧道施工进洞过程中得到成功实践应用。     

深埋隧道穿煤段围岩变形特征研究

根据某隧道穿煤段（C2煤层）的工程实例,结合围岩位移、围岩内位形、锚杆轴力和钢拱架压力等现场监测,而进行的有关隧道穿过煤段围岩-支护结构的变形特征的分析结果表明：围岩位移变形分为急剧增长、缓慢增长和趋于稳定三个阶段：受高应力与岩体结构的影响,拱顶下沉为水平收敛的3倍,且初期下沉快,下沉时间长;围岩浅部较深部变形快且大．松动圈半径为2．5m～3．0m。该研究结果为深埋隧道穿越煤段设计和施工提供了重要的科学依据。