高速铁路深埋黄土隧道变形模式及锚杆作用机理研究

以郑西铁路客运专线函谷关隧道工程为依托,通过理论分析和现场1：1原型试验相结合,综合分析确定高速铁路大断面深埋黄土隧道围岩内变形模式以及基于此变形模式的锚杆作用机理和作用效果。研究结果表明：拱顶部围岩内位移衰减缓慢,不同深度处围岩相对位移值很小,出现整体下沉现象;边墙部围岩位移衰减较快,不同距离处围岩相对位移值较大;围岩内不同部位变形模式是影响锚杆受力的关键性因素,拱部锚杆受力很小,边墙锚杆受力较大;建议隧道拱部130°范围内可不设置锚杆,该范围以下至墙角设置全长粘结型系统锚杆。研究结果有效地指导了现场设计与施工,同时也为类似工程提供参考依据。     

大跨度隧道非均质围岩地段应力监测分析

依托某大跨径三车道公路隧道,选取Ⅳ级破碎围岩段,对围岩压力、锚杆轴力、周边收敛进行现场监控量测,结果显示最大钢拱架围岩压力为30 kN、最大锚杆轴力为90 kN,表明在初期支护结构中,锚杆、钢拱架和围岩自身都起到了较好的协调变形、共同支撑围岩压力的作用;当监测断面距离掌子面20～25 m时,绝大部分压力盒测得的围岩压力在初始阶段增长较快,之后逐渐趋于平缓;同一测试断面,围岩较完整、稳固一侧的钢拱架围岩压力较小,围岩稳固性差一侧的钢拱架围岩压力较大,表明该断面围岩水平位移主要来自围岩稳固性差的一侧;左侧测力锚杆、拱顶测力锚杆的全部测点均处于受压状态,而岩性相对较软的右侧测力锚杆除接近隧道洞壁处的测点受压外,其他3个测点均受拉,这对隧道稳定性是不利的;短掘短支,释放地压与控制围岩变形,采用台阶法施工大跨度公路隧道是可行的.     

涨壳式预应力中空锚杆在机械化开挖大断面隧道中的施工应用研究

为了解决软弱围岩隧道机械化开挖后快速支护的难题，采用三臂凿岩台车、风动扳手等配套机具施作涨壳式预应力中空锚杆对围岩进行快速支护。通过在郑万高铁高家坪隧道软弱围岩段大断面机械化施工条件下涨壳式预应力中空锚杆的应用研究，总结出涨壳式预应力中空锚杆工作原理、工艺流程，通过注浆试验对比分析，提出适合的隧道锚杆注浆比例，并结合锚杆轴力监测和地层位移监测结果，表明该锚杆具有快速约束围岩、形成应力拱、减少围岩松动圈、保证围岩稳定的优势，能够有效保障隧道机械化施工的安全，并提高隧道机械化施工效率。     

软弱围岩结构面产状对隧道施工的影响分析及处理措施

结合工程实例,通过对软弱围岩隧道施工过程的监控量测数据分析以及数值模拟分析,研究了软弱围岩中结构面产状对隧道施工的不利影响,即使在大倾角的情况下,受软弱围岩岩石抗压强度低、胶结程度差等不利影响,隧道开挖受到地质构造的非对称围岩压力,在隧道拱腰易造成大变形及侵限的危害;结合隧道大变形及侵限的原因分析,对隧道的支护参数、开挖方法、施工工序等制订专项处理措施,对锁脚锚杆的施工工艺进行优化,经工程实践证明,处治效果良好。结合工程实践和分析,对隧道勘察及围岩划分、施工超前地质预报、动态设计及施工注意事项提出建议,对类似地质条件下的隧道勘察设计及施工具有一定借鉴作用。     

粉细沙地层隧道双导洞超前法施工现场监测分析

桃树坪隧道是兰渝铁路线建设的重点隧道,在富水粉细沙地层条件下施工极易引起流水涌砂和沉降过大等工程问题。以桃树坪隧道3号斜井的施工技术和监测方法为出发点,把隧道施工中围岩压力,初期支护与二次衬砌接触压力和锚杆轴力的监测工作作为重点,以此来分析和研究粉细砂地层隧道施工时围岩的稳定性,变化规律等特点。施工经验及分析结果表明:(1)初支对于围岩变形有很好的遏制作用,虽然监测断面各个测点的围岩压力差别较大,但最终都慢慢趋于稳定状态;(2)应力监测的分析结果的变化规律具有相似性,都以"急剧变大→缓慢变化→趋于稳定"的过程来变化;(3)通过锚杆轴力的分布,以及对锚杆受力的分析,证明了隧道施工中选用的锚杆的支护参数是有效合理的;(4)采用的底部双洞先行法的施工工法是可行的,对于围岩的稳定性有较好的效果。     

隧道工程中的锚杆质量检测

锚杆作为喷锚支护中的组成部分,是隧道施工过程中维护围岩稳定、保证施工安全的重要因素之一.对目前锚杆锚固质量的常规检测方法进行阐述,提出现场检测过程中遇到的实际问题和弊端,并通过对一些工程实例的分析,与同行们一起探讨锚杆质量检测特别是无损检测的判断和分析方法.     

特大断面隧道平交段稳定性分析及安全控制

平面交叉段隧道结构由于支隧道的存在,使得平交段结构受力复杂,围岩应力集中程度高等,给施工增加了很大难度。为了解特大断面平交段隧道的稳定情况以及施工中安全控制事项,以四川省某水电站场内交通工程的一处特大断面隧道平交段进行建模数值分析。结果表明,隧道平交口的施工是整个隧道施工过程中的关键;支隧道开挖后对主隧道围岩的影响主要...     

软弱围岩地段隧道病害整治方案

蛟岭隧道穿越软弱围岩不良地质地层,经地下水侵蚀软化等诸多因素的影响,围岩承载力降低。已开挖初支段外荷载增大,内力失衡,结构失稳,诱发了多种病害,导致该段洞身初支整体沉降和周边位移。文章针对施工过程中出现的病害,对其产生的原因进行了分析,并提出了相应的整治措施,对类似工程的施工具有借鉴意义。     

WTD系统锚杆在超大断面隧道中的应用

对阳宗隧道锚杆设计、施工、检测及力学状态进行了分析，阐述了锚杆在隧道施工中加固围岩的重要性。     

大步山隧道初支与防排水施工

通过对漳诏高速公路大步山隧道Ⅱ类围岩初支与防排水施工过程中新技术、新材料和新工艺介绍，提出了隧道初支与防排水的新观念和采用的新做法．对类似隧道围岩施工具有一定的借鉴意义。     

软岩隧道超前预加固布置优化与地层力学响应

掌子面超前预加固是软弱围岩隧道施工的关键环节，以既有隧道为工程依托，采用有限元三维数值模拟对软弱围岩隧道不同超前玻璃纤维锚杆支护形式进行研究，对锚杆的空间布置及其与地层的力学响应进行分析。研究结果显示：综合加固效果与工程材料用量，0.4 bolts/m²是掌子面超前锚杆布置的最佳密度；对于掌子面超前锚杆的局部加密效果，开挖面下部加密能够有效控制后方岩土体变形，但结合地层力学响应，掌子面中部加密的效果最佳。     

古夫隧道软弱围岩普通型机械化配套试验性施工技术

为提高隧道软弱围岩施工安全性和加快施工进度,依托古夫隧道出口段工程,首先通过超前地质预报、监控量测、应力应变测试等判断围岩及掌子面稳定性; 然后通过超前支护、低预应力涨壳式锚杆加固围岩,提高围岩自稳能力; 最后采用普通型机械化配套大断面法施工,对围岩的拱顶沉降、周边收敛、应力应变等进行监测,通过数据分析结果指导现场施工。研究结果表明： 1)隧道软弱围岩普通型机械化配套试验性施工技术可以有效地加快施工进度,保证施工安全; 2)信息化管理可以通过数据分析结果指导现场施工,大大提升隧道施工的管理水平。     

地下水对深埋软弱围岩隧道初期支护结构破坏及其控制措施研究

针对隧道施工期间砂质板岩、炭质千枚岩及绿泥石片岩等软弱围岩在地下水作用下发生软化、剥落、坍塌,继而引发支护变形侵限、喷射混凝土软化剥落、钢架扭曲失稳等灾害,以木寨岭公路隧道2号为依托工程,通过现场试验、监控量测等手段,分析地下水对深埋软弱围岩隧道初期支护结构失稳及破坏的影响,并提出了在地下水富集区,采用高强预应力锚索支护体系代替传统约束锚杆、环向注浆锚杆以及超前小导管注浆加固围岩的支护方法,降低了混凝土注浆压力及施工难度,避免因锚杆注浆不到位形成渗流通道而影响开挖围岩及初期支护强度,并通过采用高强预应力锚索加固措施,从而提高围岩自承能力及初期支护稳定性。     

隧道围岩分级研究进展综述

隧道围岩稳定性分级是隧道工程中的一项基础性工作,也是支护结构设计与施工的重要依据。随着隧道工程建设规模的不断增长、施工难度的持续增大,为确保施工安全、保障施工质量、节省工程造价,对隧道围岩分级的精细化要求也不断提高。以围岩分级指标为主线,系统梳理了自20世纪初至今境内外隧道围岩分级典型方法的产生及发展历程,并结合当前工程技术的发展现状从物探手段的应用、监控量测数据反馈分析、特殊地质条件精细分级、智能算法在围岩分级中的应用、施工阶段快速围岩级别判定等5个方面对隧道围岩分级的研究趋势做出了展望。     

堆积体隧道围岩及支衬体系空间力学特性

为研究堆积体隧道围岩和支衬体系受力空间变化规律,采用三维弹塑性有限元法模拟隧道施工过程,得到了洞室周边围岩和支护结构应力随掌子面开挖的变化过程。结果表明,隧道开挖对不同部位围岩扰动大小存在较大差异,扰动后拱部围岩应力强度较小,拱脚和边墙围岩应力强度最大,仰拱围岩应力波动较大但量值总体偏小;管棚在隧道开挖前后受力状态发生明显改变,支护和衬砌过程中有微小波动;拱部系统锚杆对于维持围岩临时稳定发挥了一定作用,但其作为永久支护对围岩长期稳定作用不大,锁脚锚杆在下台阶开挖以及隧道长期稳定方面均发挥了重要作用;初支拱部受拉、边墙和拱脚受压显著,其中拱腰、拱脚分别为拉、压控制性截面;与钢筋混凝土强度相比,二衬受力较小,具有较大的强度储备。     

风积沙隧道施工步距荷载释放与沉降控制研究

为确定在水平旋喷桩加固体的作用下,隧道施工步距对抑制围岩变形、控制地表沉降的影响,对风积沙隧道进行三维数值模拟分析,通过计算分析隧道开挖的荷载释放来确定各施工步骤对围岩变形控制的影响,据此进行了不同上中台阶间距和二衬施做长度的比较分析,为工程实践提供有效依据,优化施工步距.计算模拟结果表明,在隧道施工过程中,超前支护和上台阶的开挖对控制沉降有着至关重要的作用,采用上台阶超前5m、二衬紧跟初支每环模筑长度为5m的施工方案,能相对较好地控制围岩变形及塑性区的发展,增强围岩稳定性.     

公路隧道软弱围岩大变形处治对策

公路隧道围岩大变形是工程中常见的工程地质问题,给工程建设带来了极大的困扰。为了研究隧道围岩大变形易造成开挖面失稳坍塌、冒顶、侵界等工程问题,以某隧道在断层破碎带处发生大变形处治过程为案例,系统归纳总结了解决类似软弱围岩大变形的工作流程及处治措施。工作流程包括:原因分析处治措施效果评价;在施工过程中通过发挥信息化施工的作用、适当加大预留变形量、合理设置支护参数、临时补强隧道衬砌、及时变更施工工法、设置超前预支护、增加长锚杆、加强防排水等综合措施,可有效控制公路隧道软弱围岩大变形。     

软岩偏压隧道开挖支护力学特点分析

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施工动态模拟,研究大断面浅埋偏压隧道开挖过程中力学特点,通过与实际监测结果对比分析,结果基本一致。FLAC3D准确模拟了软弱围岩浅埋偏压隧道开挖情况,结果表明,大断面偏压隧道开挖中,偏压侧位移较大;通过围岩应力状态、衬砌结构内力比较,综合分析了大断面偏压隧道开挖力学特点,结合锚杆支护的数值分析,总结了实际工程中支护方案拟定方法及偏压隧道开挖施工注意部位。     

内蒙地区黄土隧道大变形控制研究

以内蒙地区窑沟黄土隧道为工程依托,通过对施工过程中该隧道围岩变形的监控量测,了解隧道开挖过程中黄土隧道围岩变形的规律:拱部沉降的量值远大于净空收敛的量值,进而明确黄土隧道大变形的控制应以拱部沉降为主。运用有限元分析确定黄土隧道施工过程中控制隧道大变形的途径:初期支护的及时跟进能显著降低黄土隧道围岩的变形;桩处理隧道黄土地基可以有效地降低围岩变形;系统锚杆的施作对围岩变形基本没有影响。     

留村隧道软岩施工技术

以留村隧道为工程背景,借助有限元软件ANSYS建立留村1号隧道软岩段施工过程的三维计算模型,对软岩地层隧道围岩变形、应力和塑性区做了分析研究。结果表明:随着隧道的开挖,核心土部分由于没有支护措施,产生了较大的塑性区;而隧道周围存在较小塑性区的主要原因是由于初期支护以及锚杆和超前小导管的作用限制了围岩塑性区的扩展。