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片理化非均质大跨径隧道围岩稳定性分析与支护优化研究 总被引:1,自引:0,他引:1
以某高速公路大跨径隧道为例,应用有限元软件MIDAS/Gen模拟两种围岩条件下采用台阶法施工的隧道开挖支护情况.模拟结果表明对处于Ⅲ级与Ⅳ级之间的隧道围岩,当为片理化非均质岩体,且上台阶围岩质量比下台阶好时,水平和竖向位移较大区域均集中于隧道底部,且变形超过了规范允许值,宜采用Ⅳ(A)级围岩支护设计进行施工,但钢拱架间距可放稀至100 cm;当非均质岩体上下台阶围岩质量均较好时,其最大水平位移较小,竖向位移最大值发生在拱顶,且在相关规范允许范围内,可按Ⅳ(A)级围岩进行支护,但可取消仰拱,实现对支护设计的优化. 相似文献
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以莞惠城际铁路松山湖地下隧道(矿山法)施工为例,通过各综合围岩等级的工序分析、工法类比、稳定性与优势比较等,认为该隧道矿山法施工实际揭示围岩与设计工法存在一定的适应性问题,并提出以下建议: 1)Ⅵ级围岩隧道(第四、五、六类围岩)建议调整为三台阶七步法+拱部临时立柱法、Ⅵ级围岩隧道(第七、八类围岩)建议调整为三台阶七步法; 2)Ⅴ级围岩隧道(第二类围岩)建议调整为带临时仰拱台阶法或上下台阶法、Ⅴ级围岩隧道(第三、四、五类围岩)建议调整为上下台阶法; 3)Ⅳ级围岩隧道建议调整为上下台阶法; 4)其他未涉及的围岩情况,工法均不做调整。 相似文献
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《公路工程》2019,(1)
以重庆某高速公路隧道为研究对象,采用ANSYS有限元软件分析了台阶法和全断面开挖法两种开挖方式对高速公路隧道围岩稳定性的影响。研究表明,重庆某高速公路隧道的围岩是以页岩、泥岩和泥质砂岩等多种围岩材质共同构成的一个高速公路的地段,而其中对于围岩的分类主要是可以分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ这3类围岩,但是其中最能代表整个围岩路段的是IV类围岩。把该高速公路隧道的挖掘方式进行比较分析时,发现使用上下台阶正断面的挖掘方法可以最大程度地减少隧道围岩所移动的位移距离;进行施工前期支护时,对于隧道围岩的移动位移可以进行控制和制止,这样在进行隧道施工作业时稳定性得到保证。通过应力场对比,采用上下台阶正断面方式时,隧道围岩在整个开挖过程受到的扰动要小于全断面方式。在隧道各部位具有较小的塑性区范围应力集中。在初期支护施加后,可较好地改善应力集中现象。 相似文献
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神座特长隧道长约5.5 km,隧址区属高原寒温带半湿润季风气候,地形地质条件复杂,隧址区地层岩性主要为变砂岩、板岩,隧道进洞80 m后,洞内围岩开始进入更强的变质岩层中,出现千枚化,含水量较高,围岩基本达到饱和状态,发生泥化,在隧道初期支护完成后,现场监测发现隧道水平方向收敛严重。针对软岩隧道内出现的围岩遇水软化、泥化、洞内较大变形、局部坍塌等危害,根据现场施工过程中监测到的隧道内围岩变形程度及变形速率,结合高原地区施工方面的一些实际情况,参考多个项目工程实践经验,从多方面论证比选,在施工过程中对神座隧道支护参数做出动态调整,确保隧道施工及后期运营过程中的安全稳定。 相似文献
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《筑路机械与施工机械化》2017,(2)
针对围岩失稳阈值的不确定性,通过有限元软件模拟隧道开挖过程,基于突变理论研究不同开挖步对应掌子面的变形规律,结合二分法使用曲线拟合法分析围岩失稳阈值,预判围岩失稳时机。结果表明:Ⅳ类围岩隧道宜采用台阶法边开挖边支护施工,拱顶沉降为隧道开挖主要风险控制点;突变理论能够动态把握围岩变形,模拟工况台阶法有支护、无支护、全断面法施工围岩变形突变分别发生在开挖70、56、60m位置。 相似文献
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九绵高速青龙桥隧道进口段围岩主要为炭质板岩夹薄层灰岩,岩体极破碎。基于CD法施工存在工效较低的问题,施工单位提出三台阶法施工以加快施工进度。隧道施工过程中,中台阶开挖完成后,部分区段初期支护水平方向收敛异常,局部有拱顶掉块现象,对隧道结构安全和洞内施工安全影响极大。针对现场情况,采用数值模拟方式分析施工存在的问题,同时对增设临时仰拱、加强缩脚锚杆等措施进行模拟,分析支护结构变形规律。通过现场实测数据验证,建议采用三台阶法施工时增设临时仰拱和加强缩脚锚杆。研究成果为该项目后续区段施工提供了有效解决方案,可为类似项目提供参考和借鉴。 相似文献
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以成兰铁路平安隧道软岩段施工为背景,采用数值模拟、理论计算和现场试验等方法对全断面(含仰拱)法和台阶法施工时的围岩变形、初期支护受力及施工组织等方面进行比较分析,结果表明: 上下台阶法相比全断面(含仰拱)法开挖围岩要稳定,但全断面(含仰拱)法开挖累计变形量更小; 2种方法开挖产生的剪切、拉伸破坏区的范围大小相近,均能满足结构安全的需要,而全断面(含仰拱)法的施工质量比上下台阶法易于控制; 全断面(含仰拱)法在人员投入和施工进度等方面明显优于上下台阶法。 相似文献
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在确保特大断面隧道施工安全可靠的情况下降低施工成本,依托新白石岩隧道工程,对三台阶法和CD法两种开挖方法进行非线性施工阶段对比分析,对两种方法开挖过程中的围岩及支护的变形、应力、围岩塑性区等进行对比分析,指出了风险性较大的开挖步。根据分析结果选择开挖过程中围岩塑性区较小的CD法施工,并结合现场施工监测得出三台阶法施工便捷性高,但围岩塑性区大,稳定性低;CD法开挖隧道,围岩整体稳定性较好,围岩塑性区小,但中隔壁承担的围岩压力大,变形大,容易失稳,加设临时仰拱等措施可减小中隔壁水平变形。 相似文献
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为分析铁路隧道软弱围岩大断面机械化施工经济性的影响因素,以及各因素的影响程度,依据郑万高铁软弱围岩大断面机械化施工和普通机械化施工(台阶法)2套设计图的工程量,结合现行铁路造价标准与部分软弱围岩大断面机械化配套工艺单价分析,编制3套概算方案从工程量优化和工艺工法变化2个方面进行对比研究。研究结果表明: 1)影响大断面机械化施工经济性的主要因素是超前加固; 2)Ⅳa、Ⅳb、Ⅴa级围岩大断面机械化施工较普通机械化施工延米概算指标分别增长了-9.41%、10.81%和6.24%; 3)Ⅳ、Ⅴ级围岩大断面机械化施工较普通机械化施工月进尺分别提高了9.33%和22.22%,体现出一定的综合经济性。 相似文献
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台阶法施工的隧道工程,上台阶的开挖支护是关键工序,其施工效率影响整个隧道施工的进度。因此,以黔张常铁路吴家边隧道为依托,基于现场测试结果,对Ⅳ级围岩隧道上台阶的开挖进尺和初期支护时机进行了探讨,重点研究了不同开挖进尺和初期支护时机工况下围岩压力的变化特征、初期支护的内力演变特征及其安全性。通过研究得到:Ⅳ级围岩地段上台阶开挖进尺最长可到6 m,再进行相应的支护体系施作,可提高机械设备的工作效率,加快施工进度;支护结构在刚度相同的情况下,结构内力按时间分配;二次衬砌基本不承担围岩压力,只是作为安全储备。 相似文献
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围绕浅埋大断面公路隧道渐近破坏过程与机制,以大永高速公路甸头隧道下穿大西二级公路工程为背景,开展了室内相似模型试验与现场监测分析。针对不同围岩级别条件(Ⅳ3,Ⅴ1和Ⅴ2),分析了隧道毛洞开挖过程中围岩应力和位移变化规律,提出了基于变形差率的隧道施工安全控制指标,隧道施工现场监测验证了该指标的科学性,保障了隧道施工安全。研究结果表明:①隧道的破坏首先发生在拱顶位置,随着隧道的不同分部的开挖,破坏区向拱肩和地表扩展;围岩级别为Ⅳ3时,隧道开挖后围岩形成一定厚度的塌落拱,塌落拱高度约为0.67M(M为隧道最大跨度);围岩级别为Ⅴ1和Ⅴ2时,隧道开挖将引起围岩坍塌,形成塌方等较严重事故。②隧道开挖过程中,在开挖卸荷作用下,隧道产生不同程度的收敛与沉降,Ⅳ3比Ⅴ1,Ⅴ1比Ⅴ2,Ⅳ3比Ⅴ2最大地表变形分别减少了63.0%、20.0%和70.4%;隧道开挖应力变化方面,Ⅴ1比Ⅳ3,Ⅴ2比Ⅴ1,Ⅴ2比Ⅳ3最大应力变化量分别减少了43.5%、23.0%和56.5%,且Ⅳ3,Ⅴ1和Ⅴ2围岩级别下隧道开挖过程应力和变形影响范围逐个增大。③采用模型试验手段,通过计算典型测点沉降差与测点距离的比值——变形差率,分别探讨Ⅴ2,Ⅴ1和Ⅳ3围岩级别的浅埋隧道施工安全控制标准。隧道施工现场监测结果表明,对于Ⅴ1级围岩浅埋隧道,当隧道地表横向和纵向变形差率均小于10 mm·m-1,可防止公路地表裂缝的产生。研究成果对于浅埋大断面公路隧道施工与安全控制具有重要意义。 相似文献
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为探明昔格达地层隧道开挖过程中初期支护背后空隙注浆的时机以及预留变形量的大小,以成昆复线铁路昔格达地层隧道为背景,采用现场实测与统计分析的方法对昔格达地层隧道围岩和初期支护的变形规律以及预留变形量进行深入分析。研究结果表明:1)昔格达地层隧道上台阶开挖后初期支护与围岩间存在初始空隙,拱顶围岩与初期支护间的差异沉降为1~2 mm,受地质、埋深及施工等因素影响,中台阶开挖较易引起隧道塌方,建议中台阶开挖前对拱部初期支护背后的空隙进行注浆回填。2)昔格达地层隧道预留变形量可根据掌子面施工揭示围岩情况调整,若施工揭示的昔格达组以页岩为主,建议预留变形量设置为24~30 mm;若施工揭示的昔格达组以砂岩为主,建议预留变形量设置为118~123 mm。 相似文献
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中和村隧道工程地质情况复杂,施工难度大,围岩级别为Ⅴ级,以全~强风化泥岩为主,隧道周边岩体自稳能力弱,需提前施作超前支护,初期支护须及时支护,以免产生过大的塑性变形,从而影响二次衬砌的正常施工,甚至出现工程事故。大变形软岩隧道的围岩变形规律与普通硬岩隧道的变形规律大不相同,而在变形-空间-时间效应复杂多变的情况下,隧道二次衬砌最佳支护时机的选择非常重要。该文通过对围岩蠕变特性的理论-位移公式计算和现场监控量测数据的回归分析,得出了该隧道围岩变形规律和二次衬砌最佳支护时机的参考范围。 相似文献