流固耦合下的软弱围岩隧道施工工法优化研究

CRD法和双侧壁导坑法在无水条件下对隧道围岩稳定性有很好的控制效果,但是在流固耦合条件下的软弱围岩环境,两种工法对围岩稳定性的影响不同。以内蒙古金盆湾公路隧道为依托,采用差分软件FLAC3D,在流固耦合效应情况下,对深埋隧道进行两种工法开挖模拟,对隧道关键点进行监测,分析开挖过程中的渗流变化、拱顶沉降、地表沉降、应力分布和塑性区。计算结果表明:两种工法开挖后软弱围岩呈现大面积的X形剪切带。双侧壁导坑法对渗流场影响较小,拱顶位移和地表沉降为CRD法的63%左右,且在开挖过程中拱顶最大最小主应力较小,但在导坑钢架与初期支护连接处易出现较大拉应力集中,塑性区面积小于CRD法,综合表明更有利于围岩稳定性。     

珠海长湾隧道不同工法穿越岩层模拟分析

本文以长湾隧道工程为背景,采用有限元软件ABAQUS对CD法、CRD法和双侧壁导坑法3种工法穿越岩层进行了模拟,得到了3种工法施工过程中围岩位移场、应力场和塑性区规律。结果表明,CRD法对于隧道变形的控制明显好于双侧壁导坑法和CD法,开挖引起的全局最大应力值从大到小排序依次为CD法、双侧壁导坑法、CRD法,双侧壁导坑法引起的塑性区范围最小,CRD法次之,CD法最大。从位移场、应力场和塑性区范围可以看出,CRD法优于双侧壁导坑法优于CD法,故建议本工程中Ⅴ级围岩区选用CRD法,Ⅲ级围岩区选用CD法,Ⅳ级围岩区可以根据现场情况灵活选取3种方法中任意一种方法。     

大断面隧道洞口偏压段施工方法研究

针对大断面隧道洞口偏压段落施工时围岩稳定性差的工程问题,通过采用数值模拟手段,对比分析不同边坡条件下隧道开挖工法和开挖顺序对边坡稳定性的影响,结果表明:对于开挖偏压段大断面隧道不建议采用台阶法开挖,坡度较小时建议采用CRD法或CD法,坡度较大时建议采用双侧壁导坑法施工;分步开挖隧道时,应先开挖靠近边坡坡面侧的导洞。研究成果可以为大断面隧道洞口偏压段施工方法制定提供理论依据与参考。     

大断面隧道双侧壁导坑法数值建模及力学特性分析

依托广西百色达康隧道实际工程,简化隧道施工模型,通过FLAC 3D数值模拟软件构建了隧道施工动态三维模型,模拟了大断面隧道采用双侧壁导坑法施工流程,得到在不同施工步骤时隧道围岩应力、变形,以及隧道衬砌的轴力、弯矩变化情况,探究动态施工过程中围岩变形规律和支护结构受力变化规律,并且分析了隧道向前掘进时距掌子面不同距离的断面拱顶、拱底的变形量,分析了其变化规律,对双侧壁导坑法施工时超前支护与施工量测具有参考作用。数值分析结果表明,隧道开挖过程中隧道拱顶底达到竖直位移极值,左、右拱腰处产生水平位移极值;隧道开挖对前方围岩影响范围大约为隧道跨度;隧道衬砌轴力与弯矩最大值均出现在左侧导洞初期支护中期支护中部偏上,二衬拱脚两侧和隧道洞室顶部和仰拱处,所受内力较大。     

深埋大断面公路隧道开挖方法数值模拟分析

依托大连南部滨海大道东端桥隧建设工程,利用大型有限差分软件FLAC3D建立三维公路隧道模型,分别采用三台阶预留核心土法、导洞法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法模拟深埋大断面公路隧道的开挖过程,详细分析隧道开挖支护后围岩的位移场、应力场、锚杆轴力和塑性区分布。数值模拟结果表明:综合比较4种开挖方法,双侧壁导坑法开挖过程位移变化和锚杆受力最小,受力更加均匀,塑性区分布范围较小,更有利于维持围岩的稳定性。最终确定双侧壁导坑法为该工程较合理的开挖方法,为类似的大断面公路隧道的设计和施工提供了必要的参考依据。     

软岩隧道不同开挖方法对围岩变形的影响

为分析软岩隧道的不同开挖方法对围岩的稳定性及变形规律的影响,以贵广铁路大岐山隧道为工程背景,利用MIDAS/GTS进行数值模拟,对围岩在使用台阶法和双侧壁导坑法开挖时的位移和应力变化进行分析。结果表明:采用双侧壁导坑法进行开挖的围岩变形及应力均小于台阶法,利用双侧壁导坑法进行软岩隧道的开挖较为安全。     

三车道大断面公路隧道软弱围岩施工技术

重庆外环玉峰山隧道施工时遭遇了煤窑采空区、大溶洞、松散围岩堆积区、富水段,施工中采取了三台阶预留核心土、CRD工法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法实现了安全通过。结合玉峰山隧道的工程实际,介绍了隧道通过大溶洞充填区和松散围岩堆积区所采用的开挖方法和辅助施工方法,总结了一些三车道大断面公路隧道软弱围岩的施工技术,以期能对类似工程有一定的借鉴作用。     

大跨度岩溶隧道施工工法比选

随着我国高速公路的发展,在岩溶地区修建隧道工程日益增多,选择合理施工工法是隧道施工安全稳定的重要一环。根据大跨度岩溶隧道中溶腔的发育程度、发育位置以及溶腔内充填物性质的不同,隧道需采用不同施工工法。以乐昌至广州高速公路段某大跨度岩溶隧道为例,采用有限元软件对其进行了三台阶法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法等3种施工工法的比选。最后得出结论：双侧壁导坑法在岩溶隧道施工中能有效的控制围岩塑性区的发展和洞周位移,并且能够有效改善围岩的受力状态,适当提高衬砌的应力水平,是较为合理的施工工法。可为岩溶地区高速公路隧道设计施工提供一定的参考。     

大跨隧道软弱围岩高效施工工艺

以对桐梓隧道出口段软弱围岩为研究对象,分别模拟双侧壁导坑法、CD法、台阶法3种开挖施工方法下围岩变形的不同特征及衬砌结构的工作状态,分析不同施工过程对围岩及支护的影响。结果表明:3种施工方法初期支护轴力从大到小分别为台阶法、CD法、双侧壁导坑法,弯矩最大值三者相当;台阶法施工隧道二次衬砌的最大主应力比CD法、双侧壁导坑法略小。     

某公路隧道浅埋大跨段施工工序优化分析

随着浅埋暗挖施工技术的日趋成熟及城市交通的愈发拥堵,连接各城区之间新建公路隧道工程多采用大跨暗挖方案,因此隧道浅埋段施工对围岩扰动控制影响分析至关重要。本文结合烟台五卒山隧道,采用FLAC3D选取两种适用的施工方法对该隧道浅埋段开展施工工序优化分析,分析不同施工方法对隧道围岩的扰动影响。分析表明双侧壁导坑法引起隧道的最大沉降位移比CRD工法增大约13.7%;双侧壁导坑法的最大水平收敛约为CRD工法的3.08倍;底部隆起值CRD工法略小;说明采用CRD工法对工程围岩扰动影响较小。研究结果可为相似地层条件下的类似隧道工程施工提供一定的指导。     

双洞八车道公路隧道施工方案研究

双洞八车道公路隧道最大跨度在23m左右,扁平率小于0．5,为超大断面隧道。通过对某双洞八车道公路隧道在几种围岩条件下多种施工开挖方案的有限元计算分析,得出双洞八车道公路隧道宜采用三心圆拱型断面和复合式支护衬砌,软弱围岩段宜采用双侧壁导坑法开挖,并通过相似模型实验研究,得到隧道围岩在施工中的位移发展,遵循台阶式发展过程并符合Hill函数变化规律,可对类似工程设计施工提供类比和指导。     

浅埋偏压大断面隧道洞口段边坡稳定性分析

本文高速公路大断面隧道洞口段浅埋、偏压的特点,采用FLAC3D软件,计算不同工况下隧道开挖对洞口段边坡稳定性的影响,同时对隧道开挖工法的选择提出了合理意见。研究表明:边坡坡度是影响隧道洞口段边坡稳定性的一个重要因素,坡度越大,隧道开挖后围岩位移值也越大。隧道的开挖对边坡稳定性有较大影响,隧道开挖后边坡安全系数急剧减小,要避免在坡度大的边坡处开挖隧道。针对本隧道浅埋偏压大断面的特点,施工时不建议采用台阶法开挖,应采用双侧壁导坑法、CRD法与CD法这几种受力更为合理的工法,确保一次应力释放不会太大,保证施工安全。     

超大跨度公路隧道施工工法转换方案及工期分析

对国内隧道施工工法转换案例进行了调研与分析,发现目前国内隧道施工工法转换方法大多过于保守,不利于快速施工,并且对超大跨度公路隧道施工工法转换的研究甚少。以济南绕城高速老虎山超大跨度公路隧道为依托,对Ⅴ级围岩向Ⅳ级围岩过渡段从双侧壁导坑法施工向CRD法转换的方案进行了比选分析。选用双侧壁逐渐向中间靠拢、形成中隔壁的转换方案,安全完成了工法转换;对比分析该工法转化与传统工法转换方案的工期,得出所用的工法转换方案比传统方案节省工期22 d。     

基于应力比的偏压隧道施工工法及顺序研究

浅埋偏压隧道施工工法及开挖顺序的合理选择，直接影响隧道周边围岩及支护结构的安全性。以回头沟隧道浅埋偏压段右幅进口段为工程依托，运用MIDAS/GTS软件进行二维数值模拟，通过对台阶法、单侧壁导坑法、环形开挖留核心土法、CRD法等不同施工工法下控制点Von Mises应力比的对比分析，及单侧壁导坑法、CRD法等不同工法在不同开挖顺序下控制点Von Mises应力比的对比分析，研究Von Mises应力比是否可以作为比选施工工法和开挖顺序的指标。     

烟台山大跨度小间距隧道施工方法的选用分析

为了选取合适的施工方法,保证大跨度小净距隧道的施工安全,以市琅岐环岛路西北段烟台山隧道为工程背景,开展了隧道合理施工方法选用分析。通过Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法和Ⅳ级围岩采用中隔壁法施工,对施工过程中的拱顶沉降、水平收敛、地表沉降等进行了数据分析。结果表明:Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法和Ⅳ级围岩采用中隔壁法,隧道周边收敛、拱顶沉降和地表下沉均未超过限定值,说明选用的开挖方法合理。     

施工工法在翔安海底隧道中的应用研究

基于翔安隧道现场监测数据,并结合数值方法,对CD法、CRD法及双侧壁导坑法的应用情况进行了探讨.研究发现,在大跨度海底隧道修建过程中,施工工法对隧道结构的变形及受力具有重要的影响.应用双侧壁导坑法施工时隧道拱顶下沉量比CRD和CD法小,而CRD法施工引起的该值又比CD法小;在控制隧道结构水平收敛方面,CRD法效果最好,它所引起的隧道水平收敛量值明显低于双侧壁导坑法和CD法.在支护结构安全性方面,应用双侧壁导坑法施工时,隧道结构受力较好,结构安全系数较大,而采用CD法施工时,隧道边墙安全系数小于1.因此,在翔安隧道施工期间,双侧壁导坑法和CRD法为合理工法.     

大跨地铁隧道组合工法穿越断层时的围岩变形控制分析

以深圳轨道交通2号线新莲区间隧道为工程背景，针对大跨地铁隧道穿越断层的围岩变形与控制问题，采用FLAC3D数值模拟，分析双侧壁导坑工法与CD工法不同组合穿越断层的围岩变形规律与注浆控制效果。结果表明： 1）隧道穿越断层破碎带时，Ⅳ、Ⅴ级围岩交界并与断层相交的拱顶处以及Ⅴ级围岩与断层相交的拱腰处的围岩位移最大，是变形控制的关键部位； 2）双侧壁导坑法穿越断层对大跨地铁隧道的围岩变形控制较好，工程实际工法组合下围岩变形的最大影响范围为12.4 m，围岩位移控制较好，工法组合合理有效； 3）注浆加固对断层破碎带处围岩变形模式的影响与控制作用明显，注浆后围岩变形区域由未注浆的“枣核形”变为较均匀的“椭圆形”； 4）提出位移控制率均值的概念，以定量描述围岩的注浆效果，隧道穿越断层时3 m厚度注浆的围岩位移控制率均值达51%，围岩变形控制效果较优。     

一种改进的位移释放率计算方法及其在Ⅴ级围岩中的应用

为了探究高地应力作用下Ⅴ级围岩的开挖卸载效应，针对隧道开挖过程中实时位移释放率难以计算这一问题，提出一种改进的位移释放率计算方法，对不同工法作用下Ⅴ级围岩的变形规律进行数值分析和模型试验研究。首先基于正交试验原理，以黄土、砂、石膏、水泥、水为原材料配置得到Ⅴ级围岩相似材料；然后以自行设计的模型试验箱为载体，对配制出的相似材料进行平行试验，以保证每组材料在改变一种原材料基础上其余材料均不变，从而得到各组材料的应变-时间变化曲线；最后利用改进的位移释放率计算方法，结合模型试验过程实时监测数据，得到Ⅴ级围岩不同开挖工法下的位移释放率变化曲线，并与数值分析结果进行对比验证。研究结果表明：配制出的围岩相似材料在物理力学性能上均能很好地满足试验需要且具有经济环保等优点；平行试验下，各组材料均对开挖卸载产生影响且石膏产生的影响最大；模型试验结果表明，开挖前期台阶法位移释放率最大，随着开挖的进行双侧壁导坑法位移释放率逐渐增大直至最大，模型试验所得位移释放率在数值上虽与数值模拟结果略有区别但整体趋势保持一致，两者均显示隧道开挖过程中CRD法的位移释放率最小且开挖后期位移释放率逐渐趋于平稳，故建议在该高地应力Ⅴ级围岩段隧道施工时全程采用CRD法。     

回头沟隧道洞口浅埋偏压段开挖方法比选研究

以回头沟隧道工程洞口段为例,针对偏压隧道常用施工方法,对台阶法、环形开挖留核心土法、CRD法、单侧壁导坑法等开挖方法进行模拟分析,从控制围岩变形以及围岩塑性区范围,减小围岩应力集中方面分析,单侧壁导坑法优于其他三种方法,但结合隧道工程条件,从施工工序,施工工期方面分析,在实际施工时可以采用台阶法进行开挖。     

不同开挖工法对公路隧道稳定性的影响分析

湖北省的某隧道长为1 500 m,位于软弱围岩中。为了研究不同开挖工法对其稳定性的影响,基于该隧道地质资料,利用有限元软件FLAC3D分别模拟了CD法、CRD法、台阶法和双侧壁导坑法4种工法。在考虑渗流作用的影响下,对各工法施工引起的最终沉降值、地表沉降值、拱顶沉降值及塑性区分布规律进行了研究,最后通过对比各工法所对应上述指标,综合考虑施工安全及经济性等因素,推荐双侧壁导坑法作为该隧道的施工方法。