高应力软岩隧道衬砌结构探讨

在高应力软岩段,围岩压力大、围岩变形具有明显的时间效应,高地应力软岩隧道的支护结构要能够适应、协调围岩的大变形,释放围岩的压力,同时保障结构本身能够持续不断提供支护阻力而又不出现开裂、塌方现象。以某高速公路高应力软岩段为例,隧道支护结构采用临时防护罩+刚性初期支护+二次衬砌的组合型式,并通过数值计算、现场监控量测等方式验证了方案的合理性,对类似工程的设计有一定的借鉴意义。     

高地应力软岩隧道支护时机及预留变形量研究

隧道的合理支护时机与预留变形量是制约施工工期和工程造价的重要因素。以湖北省宜巴高速公路峡口隧道为例,采用数值模拟方法,对隧道围岩的时空变形规律进行分析,研究高地应力软岩隧道的合理支护时机与预留变形量。结果表明:高地应力软岩隧道开挖过程中,围岩变形以与时间相关的蠕变变形为主,拱顶下沉蠕变变形量占总变形量的78%,水平收敛蠕变变形量占总变形量的71%。拱顶下沉量在15 d 后即可达到其总变形量的90%,水平收敛量在12 d 后达到其总变形量的90%。按照极限位移准则,二次衬砌的支护时间为隧道开挖15 d 后;按照变形速率准则,二次衬砌的支护时间为隧道开挖25 d 后;合理的支护时机应在隧道开挖后15 ~25 d。基于研究结果,峡口隧道设置的预留变形量设计为35 cm,通过对二次衬砌进行长期稳定性分析,验证了该预留变形量是合理的。     

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.     

木寨岭铁路隧道斜井大变形的控制技术探讨

为了寻找高地应力软岩隧道的大变形控制措施,对在建的兰渝铁路木寨岭隧道大战沟斜井薄层炭质板岩段进行了多种大变形控制方法的试验。试验说明：木寨岭隧道的大变形是不可避免的,但是可控的;超前小导坑、导洞和大钻孔进行应力释放对控制大变形是非常有效的,但就其进度而言,还有待完善;小幅增加初期支护刚度加套拱支护对大变形控制也是有效的...     

高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究

为探明高地应力层状软岩隧道的非对称变形破坏规律及其支护结构的非对称受力特性,结合碳质千枚岩力学特性与变形破坏机制的各向异性特性,对层状软岩隧道围岩的非对称变形破坏特征进行了分析. 在93座典型高地应力层状软岩隧道变形数据的基础上,系统性地分析了隧道拱顶沉降、水平收敛、最大变形量与地应力、岩体抗压强度、隧道埋深之间的关系. 研究结果表明:高地应力层状软岩隧道的变形量与最大地应力、岩体抗压强度、埋深的分布较为离散,在一定地应力、岩体强度或埋深条件下,隧道变形量既存在于高值区间,也存在于低值区间;隧道变形量随地应力的增大、岩体强度的降低、埋深的升高逐渐向高值区间靠拢,高地应力层状软岩隧道大变形是高地应力、软弱围岩、层理弱面耦合作用的结果;基于隧道最大变形量与隧道强度应力比的幂指数变化规律,提出了高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标.      

峡口高地应力软岩隧道施工技术

高地应力隧道施工技术是目前该领域关注的热点和难点问题。结合峡口复杂地质隧道高应力地段的施工实践,针对砂质粉砂质页岩、碳质页岩、砂质泥岩、炭泥岩等软岩地层,在高应力作用下的变形特征,采用综合超前预报技术、环向台阶法开挖、微振控制爆破技术以及多种支护技术组合,总结出一套相对有效的应对复杂地质高应力隧道施工技术措施。根据现场监控量测试验结果验证了本工程高地应力隧道设计的科学合理性,这对类似条件的隧道施工具有一定的参考价值。     

关角隧道大变形处理技术

关角隧道全长32.645 km,为目前国内在建的最长的单线铁路隧道。隧道通过区岩性极其复杂,沉积岩、岩浆岩、变质岩三大岩类均有出露,断裂构造极为发育,通过大小不等断层共17条,其中二郎洞断层束长达2 355 m,且具有一定的高地应力。受复杂地质的影响,关角隧道施工中发生了不同程度的大变形,最大变形达到了505 mm,现场对发生变形段采取了横撑、长锚杆、径向注浆、二次支护等措施进行加强,对未开段采取了加强初期支护、双层初期支护、调整初期支护曲率等措施来抑制变形并取得了成功。     

某隧道软岩大变形防治问题的探讨

修建中的某隧道位于高地应力区,局部地段地下水发育,易产生软岩大变形。在分析该隧道围岩发生大变形原因的基础上,从设计和施工两方面讨论了隧道大变形的防治措施,优化了支护参数,取得了良好的效果。     

软岩隧道开挖数值模拟分析

以某铁路隧道为工程背景,该隧道为软岩大变形隧道,且地下水极为丰富,隧道穿过软岩地层时,初期支护多次出现下沉、开裂,最后导致初期支护置换,施工进度极为缓慢。针对隧道在软岩地段时,研究隧道在渗流场—应力场耦合情况下,对隧道采用三台阶开挖方法进行模拟,验证施工工法的可行性。     

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.     

高地应力软岩大变形隧道施工技术阐述

高地应力软岩隧道施工具有风险大、变形大、工期长等多项特点,因此在具体施工中,要做好相应的分析工作,从而确保工程的合理施工。     

基于现场直剪试验和强度软化的围岩压力解析

高地应力、强挤压软岩隧道在开挖前,隧道设计线路范围内的原岩就已处在塑性状态,隧道开挖后对支护有影响的围岩处于不同的塑性区范围内.就此,考虑到岩体的力学性能通过现场试验能较为全面地反映,对两座隧道高地应力软岩段的现场直剪试验曲线进行分析,并进行室内常规三轴压缩试验,得到了适用于塑性软岩隧道的简化本构关系曲线和应变软化模型.在此基础上对圆形塑性软岩隧道支护后的围岩应力状态和位移状态进行分析,在考虑围岩强度参数■、■随应变软化的情况下,推导出了塑性软岩隧道的扰动区半径r_d和支护力p_i解析表达式,并建立了动态支护力p_i与动态隧道壁径向位移u之间的关系,研究成果可为高地应力、强挤压塑性软岩隧道的支护设计提供一定的参考.     

基于流固耦合的富水软岩地层隧道施工方法研究

以贵广铁路东科岭隧道进口段富水软岩为研究对象,通过采用流固耦合理论、数值模拟分析并结合施工技术分析,考虑降水前后CD法和三台阶预留核心土法,分析比较隧道施工引起的地表沉降、洞周位移和支护结构内力。降水前可以采用CD法施工,但是施工效率低下;采用降水井降水后施工三台阶预留核心土法可以满足施工稳定性要求,且省时省工。     

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。     

太中银铁路大断面黄土隧道施工技术

根据太中银铁路大断面黄土隧道地质特点,隧道开挖采用环形导坑预留核心土法和三台阶法,主要介绍了施工工序,同时介绍了隧道初期支护、二衬、施工防排水和沉降变形控制技术。为黄土隧道安全、快速施工提供了经验借鉴。     

软岩隧道开挖的数值模拟与研究

采用应力释放法对某软岩隧道开挖进行二维有限元模拟,可得到不同荷载释放系数下隧道开挖后软岩隧道的多个计算参数,以及洞周围岩位移释放量与围岩应力释放量的变化关系,从而为工程设计的精确性分析和施工的及时性提供合理的依据。     

软岩隧道开挖的数值模拟与研究

采用应力释放法对某软岩隧道开挖进行二维有限元模拟,计算参数．以及洞周围岩位移释放量与围岩应力释放量的变化关系,的依据。可得到不同荷载释放系数下隧道开挖后软岩隧道的多个从而为工程设计的精确性分析和施工的及时性提供合理     

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。      

后云台山隧道地应力测试分析与岩爆防治措施

高地应力是一种常见的隧道地质灾害,在施工前准确掌握隧道穿越段的工程地质状况及地应力状态至关重要。针对后云台山隧道施工中洞室围岩发生＂脆响＂及掌子面后方初期支护喷射混凝土开裂等表象,通过地应力测试分析,判断隧道穿越地段围岩属中等应力水平,预测洞室开挖过程中有发生弱岩爆甚至中等岩爆的可能,采取加强监控、优化支护参数及施工工艺和打设应力释放孔等措施,取得显著效果。     

挤压性软岩大变形隧道长短锚杆复合群锚技术

在成兰铁路成都至川主寺段隧道修建中,由于复杂多变的高地应力影响,出现软岩大变形问题。为解决这一工程难题,依托成兰线茂县隧道1号斜井,对隧道大变形控制进行系统研究。文章通过施工模拟计算发现锚杆能有效控制围岩变形,使作用在一支上的围岩压力减小,3m+8m长短复合群锚方案的最大锚杆轴力小于3m+6m和3m+10m长短结合锚杆方案的最大锚杆轴力。与加强钢架支护体系和钢架支护+长锚杆的现场试验数据比较,表明长短复合群锚的支护效果更佳,能使洞周各测点的变形值更小,围岩一支的接触压力更小且分布更均匀。