基于MIDAS/GTS对某高速公路路堑高边坡二次开挖稳定性的研究

依托某高速公路二次开挖项目,在分析地勘资料的基础上,基于有限元MIDAS/GTS分别建立了既有边坡、二次开挖边坡及支护措施的有限元模型,首先对既有边坡的稳定性进行了分析,然后对应二次开挖施工工序分别分析了每个工序的安全系数、塑性区、应力及位移分布和变化规律,总结出了此类型高边坡滑裂面位置及破坏机理,研究成果可为同类型项目提供参考。     

二郎山公路隧道岩爆岩石力学试验研究

试验研究表明，二郎山公路隧道岩石（体）只有岩爆倾向性指数（Ｗｃｔ）和高地应力这两个内、外因条件均满足要求时才有可能发生岩爆活动；单轴压缩试验结果则表明，发生岩爆的岩石峰值后区变形段出现了非稳定的Ⅱ型破坏，这为岩爆预测提供了重要的科学依据。     

基于Midas/GTS的隧道变形控制措施和开挖方法研究

为了保证位于我国西北的某高地应力软岩隧道的安全施工,基于有限元软件Midas/GTS对隧道的变形控制措施和开挖方法进行了研究。通过分析掌子面挤出位移、围岩塑性区、支护结构受力以及围岩变形等指标对比了环形开挖预留核心土法和三台阶七步预留核心土法的两种隧道开挖工法。通过围岩塑性区分布、支护结构受力和围岩变形等指标对比分析了不同的喷射混凝土厚度(21、28、35 cm)和掌子面加固范围(90°、127°、180°)。根据研究结果提出最适合本隧道的施工方法:采用三台阶七步预留核心土法进行隧道开挖,喷射混凝土厚度为28 cm,预加固范围为180°。     

公路隧道入口接近段视线诱导系统优化研究

公路隧道入口断面与相邻道路断面不一致,使隧道入口接近段视距、视区过渡剧烈,导致车辆撞击隧道入口洞门、端墙等交通事故频发。为提高公路隧道入口接近段交通安全,通过对隧道入口视觉环境进行分析,提出了一种增设警示型线形诱导标的改善思路,并对隧道洞门环形块立面标记与不同间距的警示型线形诱导标进行组合设计,得出不同优化方案。然后采用3ds Max软件构建公路隧道仿真模型进行试验;利用D-Lab数据分析软件对视区进行兴趣区域划分,以被试者的平均注视时间和兴趣区域浏览率作为试验指标;最后使用SSPS软件统计分析试验数据。试验结果表明:对于限速80km/h的公路隧道,隧道入口洞门环形块立面标记+40m间距警示型线形诱导标的方案的远处行车道区域兴趣浏览率最大,在夜间和白天分别为47.8%和60.6%,有利于缓和视区的过渡,该方案适用于限速为80km/h的高速公路隧道入口接近段。     

公路隧道软弱围岩大变形段注浆加固施工方法探究

在隧道施工过程中,经常会遇到软弱地质围岩,若不采用有效的施工方法,隧道施工安全、质量和进度很难保证,也必将使施工单位蒙受不必要的经济损失。通过对宕迭二级公路改建工程采古隧道软岩大变形段小导管注浆加固施工技术成功应用,确保大变形段施工顺利完成取得了良好的环境效益、经济效益和社会效益。此方法的核心技术内容主要为通过分阶段隔跳法进行注浆,提高了围岩的整体性及稳定性,降低了变形速率、减小了变形量;采用软岩大变形小导管注浆加固施工技术,实现了注浆加固与掌子面及上台阶开挖施工与注浆加固平行作业,减少了施工干扰,施工进度稳步提高;初期支护完成后进行小导管注浆加固,解决了岩体坍塌、掉块伤人的难题。     

原位扩建隧道围岩变形及力学特性研究

隧道原位扩建需要将原有结构拆除后再进行隧道扩挖,形成大断面隧道.从原隧道的开挖形成小断面隧道到拆除原有结构再扩挖成大断面隧道,围岩经过多次扰动后,经受的应力状态错综复杂.以大帽山隧道原位扩建为例,介绍采用数值模拟手段建立新建4车道和原位扩建4车道隧道的力学计算模型,得出原位扩建隧道的围岩变形及力学特性,为该隧道的支护结...     

对软弱围岩隧道力学特性的探讨

文章结合关口垭隧道现场施工中出现的隧道围岩稳定性差,为探索泥质页岩的特征,现场采用了多种手段进行了量测,并对各项结果进行了综合分析,基本掌握了软岩的变形特征及支护结构的受力情况,同时成功地预报了隧道施工中出现的险情,防止了大塌方的发生,避免了较大的经济损失。     

公路隧道衬砌注浆加固力学特性研究

为深入研究公路隧道衬砌注浆加固的力学特性,全面评价注浆加固效果,利用PYD-50平面应变三向加载地质力学模型试验装置,针对依托工程的衬砌背后不同部位存在空洞、软弱围岩4种不同工况开展了室内模型试验,研究各工况下隧道衬砌结构应力、围岩压力等力学特性;同时,利用数值模拟手段进行分析,并将其结果与模型试验结果进行相互验证。研究结果表明:当隧道衬砌背后存在空洞、软弱围岩情况时,衬砌结构应力、围岩压力分布极不均衡,不利于隧道整体稳定;采取注浆加固措施后,衬砌结构应力最大值减小幅度达16.7%~40%,部分特征方向上围岩压力增幅达11.4%~35.5%,且二者分布更加均衡。以上分析表明,注浆加固措施有效降低了衬砌结构应力集中现象,提高了衬砌结构整体稳定性,其病害防治效果良好。     

基于Midas/GTS的公路隧道爆破施工对地表高层建筑影响的研究

为了研究某城市公路隧道出口浅埋段爆破施工对附近既有高程剪力墙-框架住宅建筑物的影响,在分析其施工难点的基础上,基于有限元软件Midas/GTS建立三维有限元模型,通过在有限元模型中设置软弱夹层,研究了不同软弱夹层厚度(0～20 m)和倾角(0～60°)工况下,爆破施工对住宅楼不同楼层的影响及应力衰减规律。研究表明,随着软弱夹层厚度的增加,轴向拉应力衰减程度逐渐变大,而轴向压应力衰减程度逐渐变小;随着软弱夹层角度的不断变大,轴向压、卡应力衰减程度均变大。当炸药量为34. 3 kg时,爆破引起的住宅最大轴向压、拉应力分别为-0. 98和0. 882 MPa,可保证住宅楼的结构安全。     

浅谈某高速公路隧道软弱围岩段塌方原因及处理

文章分析了某高速公路隧道软弱围岩段塌方的发生原因、处理措施及施工过程的控制。处理过程中采用CRD法开挖及长大管棚钻进、超前小导管注浆加固等工艺,取得了较好的效果。     

不同应力场下软弱围岩公路隧道的力学特征试验

运用自行研制的用于地质力学模型试验的隧道开挖工具,系统地开展了基于先加载后开洞思路的不同应力场公路隧道模型试验,研究了开挖对不同应力场公路隧道围岩应力分布的影响,分析了不同初始应力场公路隧道结构的受力特点.试验结果表明:隧道开挖后,不同应力场洞周各部位径向压力松弛程度不同;施作衬砌之后,不同应力场洞周各部位径向压力回升程度也不同;除在拱顶、拱底方向围岩与衬砌接触压力随着侧压力系数的增大而略有减小外,其他各方向均随侧压力系数的增大而增大,且影响较明显;应力场对衬砌结构切向应力影响也很大.     

分岔隧道阶梯状变化段施工力学特性研究

分岔隧道是在我国交通建设中出现的一种新型结构隧道形式,通常是由明洞、大拱段、连拱段和小净距段等5部分组成,同时具备大跨度隧道、连拱隧道和小净距隧道的受力特点,施工过程中受力状态极为复杂。采用有限元计算软件对某分岔隧道施工过程进行建模分析,得出了隧道施工过程中围岩与隧道的变形、围岩的应力状态、初期支护喷射混凝土和锚杆的应力状态。通过对所得到的数值模拟结果进行分析,得出了施工过程中分岔隧道中夹围岩应力较大,应该对其进行加固处理;各分段交界面处应力集中明显,应当对其加强监测等结论。     

隧道浅埋软弱围岩进口段下穿公路施工技术研究

近几年来新建的隧道穿越既有隧道和其他建(构)筑物的现象逐年增多,为保护既有建(构)筑物的安全,对新建的隧道工程的施工提出了更高的要求。福建永宁高速公路虹桥隧道浅埋软弱围岩进口段下穿省道公路307线,为保证省道公路307线安全运行和虹桥隧道施工的安全,在虹桥隧道进口段施工过程中采用的大管棚超前支护、省道307线临时改路,以及隧道复合衬砌支护和监控量测等方法,使虹桥隧道顺利下穿省道307线。     

软弱围岩小净距公路隧道贯通段施工技术研究

依托108国道(南村～石门营段)改建工程南村隧道贯通施工为基础,介绍了针对于软弱围岩小净距隧道贯通段施工技术研究,通过有限元模拟,提出采用超前小导管,在隧道贯通体上方形成空间交叉的棚架结构,以增加隧道贯通段的围岩自稳能力.在传统隧道贯通施工的基础上,提出了四台阶CD法并取消临时中隔壁落底技术,加之同时采取减振爆破设计,减少了对周边围岩的爆破振动,最终实现了隧道的安全贯通,为特殊地质条件下的隧道贯通施工,积累了宝贵经验.     

基于线性诱导的公路隧道入口区域交通安全优化研究

为达到驾驶人早发现隧道洞门、早适应环境变化、早决策驾驶行为的目的,通过分析隧道入口区域行车环境下的视距视区与交通安全问题,借鉴常见的线条形视线诱导设施（如反光环、反光条、弹性交通柱等）,构建隧道线性诱导系统,并提出基于线性诱导的隧道入口区域改善方法。另外,通过室内模拟试验,采集白天与夜间环境下注视点的位置数据;将注视区域分为5类,并分析注视点在各区域的视觉转移特性,评价隧道入口区域改善前后的效果。结果表明： 1）隧道线性诱导系统具备形式多样、较大尺寸、可以勾勒轮廓、发光分散等特点,同时可以以低成本提升隧道光环境的安全性。2）隧道入口区域改善前,驾驶人的注视点以较大概率出现在前方近处。3）改善后,驾驶人的注视点以较大的概率出现在前方远处,表明改善方案使得驾驶人的视距充足;改善后注视点在主要分布区域的注视概率变动比改善前更为缓和,表明驾驶人的视区变化得到缓解。     

大连某近接市政隧道施工力学行为及变形控制技术研究

近接市政隧道施工围岩扰动次数多,应力重分布复杂,相互影响较大,施工安全受控因素多。结合大连南部滨海大道东端桥隧建设工程近接既有白云隧道的工程实际情况,利用数值分析和现场监测,对近接隧道施工力学行为及变形控制技术进行了研究。根据数值模拟得到的围岩应力、变形大小及塑性区范围,提出了工程控制措施方案,在此基础上,对施工过程新建隧道支护结构变形及既有白云隧道外观进行了监控量测。监测结果显示:隧道施工引起的隧道拱顶沉降和洞周收敛变形量相对较小,提出的控制措施有效地确保了该近接隧道施工安全。     

软弱围岩隧道的受力和变形研究

以山东某高速公路隧道的工程实例为依托,根据新奥法修筑隧道的特点,采用收敛仪、激光断面仪对拱顶下沉和周围收敛位移进行了动态监控量测,结合当地的地质条件和理论分析,运用Origin数据处理软件对该公路隧道的实测数据分别进行三种不同的曲线函数的回归分析,通过分析得出:拱顶下沉和周边位移收敛量采用指数函数进行拟合效果最佳,确定了拱顶下沉和周边收敛的变化规律和最终值,并提出了二衬施作的合理时间,最后通过拱顶下沉和周边收敛的沉降速率评价了该断面围岩的稳定性。该结论表明了隧道施工过程中进行监控量测的必要性,该方法为提高该类似软弱围岩隧道结构物的使用安全性和可靠度提供必要的基础信息,为类似工程提供参考和指导性建议。     

特大断面城市道路隧道力学特性与变形规律研究

为了研究特大断面城市道路隧道施工过程中力学特性和变形规律,依托重庆火凤山隧道工程,采用现场监测和数值模拟方法对特大断面城市道路隧道支护结构力学特性及其位移规律开展了研究。研究结果表明：采用分部开挖的方法,围岩位移稳定需要的时间较长,仰拱与拱顶处的最大主应力值相对较大,而拱腰区域初期支护的最小主应力相对较大;隧道竖向相对变形值较水平方向相对变形值更大,约相差3～5倍,且这种差异随隧道断面形状的增大而增加;隧道上部围岩压力约为下部的1.44～2.16倍,呈现上部大下部小的分布规律。     

软弱地层中浅埋隧道不同工法开挖的力学特性研究

为确定软弱地层中浅埋隧道开挖时围岩的力学特性,以穿越饱和砂土地层的某城际高铁隧道为依托,采用数值模拟和现场试验手段,研究不同工法下围岩位移、地表沉降、初期支护受力情况的变化规律,并通过现场测试数据进行验证。结果表明:由于开挖过程中设置了中隔壁等临时支护,CD法能更有效控制变形的发展,因此洞内围岩位移、地表沉降、初支结构的应力、内力均比台阶预留核心土法小;现场监控量测成果与CD法数值模拟数据在规律上较为符合,CD法应用于饱和砂层中,引起的围岩位移、地表沉降、支护结构内力等均在安全值范围内,能保证浅埋隧道的施工安全。     

隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特征及其锚固机制研究

介绍围岩大变形的工程实例、隧道围岩挤压性大变形的定义及其工程特征。系统总结国际上隧道围岩挤压性大变形的3种预测方法,即： 经验法、半经验半理论法和试验判定法。将Hoek（1999）对围岩挤压大变形的预测和判定方法（半经验半理论法）应用于乌鞘岭隧道岭脊段F7断层带开挖施工中的围岩稳定性判别,并对这种预测方法进行了可靠性评价,认为有支护情况下比无支护情况下变形预测失效概率要小得多,也就是说毛洞围岩变形收敛率的大小更难以掌控。介绍作者团队对隧道围岩挤压性大变形问题按三维非线性流变的理论分析、相应专用软件的研制;并将理论研究计算成果与现场实测数据进行对比,结果按大变形三维问题的计算值比按小变形二维平面问题的计算值更接近工程实际;同时,指出了有待进一步深化研讨的若干问题。最后,提出了管控/约束隧道围岩大变形持续发展的锚固技术措施--一种新型大尺度让压锚杆/预应力长锚索,分析其机制和优势,介绍其构造类型,并提出下一步的研究思路。该方法已在几处工地不同程度地成功实施,取得了应有的经济效益和技术成果。