水下隧道大跨分岔结构设计与围岩稳定分析

长沙市营盘路湘江隧道主线与匝道分岔段为大跨扁坦结构,最大开挖跨度达21m,与单洞4车道相当,应作为特殊节点进行设计。通过调研与分析,从最小覆盖层厚度、净空断面、结构型式、支护参数等多方面分别对分岔隧道的最优设计方案进行论证,并采用地层一结构力学模型予以验证。研究表明,隧道东汉大跨结构最小覆岩厚度可按不小于12m进行控制;通过优化下半断面矢跨比可进行抗水压衬砌的内轮廓断面设计;江底隧道的抗水压支护结构体系应包含内、外2个层次;初步设计方案合理,技术先进。研究成果对于大型越江交通隧道工程具有参考意义。     

高速公路深覆土超大跨明挖隧道断面形式研究

为探索深覆土超大跨明挖隧道的合理断面形式及优化思路，以覆土厚5 m、单孔跨度31 m的广州新白云国际机场第二高速北段工程为依托，开展结构力学行为、技术经济、施工工艺等多方面分析。借助有限元法建模计算，明确直墙折板式断面总体最优，适用于高速公路深覆大跨隧道断面； 且通过探讨不同直墙折板尺寸对隧道结构内力的影响，得到折板最优尺寸(2 m×1.25 m)方案。同时设置不同断面高度与增设横隔梁等方式，提出在隧道顶覆土大于5 m区段断面抬高1.5 m的措施，并对超大跨的断面分析可知，难以通过加大隧道结构顶板厚度来满足深覆土承载要求，为此制定了在隧道顶设置空心板的结构设计方案。     

不同溶洞条件对大跨隧道开挖影响敏感性分析

该文以江西萍莲高速公路莲花隧道为工程背景,首先通过数值模拟软件建立大跨隧道在不同溶洞条件下的开挖模型,分析Ⅳ级围岩段某典型断面溶洞在不同位置、不同距离和不同扁平率3种条件下,大跨隧道开挖时地表沉降和拱顶沉降的发展变化规律,获取某典型断面隧道拱顶沉降和地表沉降的累积值,然后构建溶洞在3种水平条件下隧道围岩稳定性的正交试验模型,进行不同溶洞条件对大跨隧道开挖影响敏感性分析。研究结果表明:在不同溶洞条件下,溶洞位置是影响隧道开挖围岩稳定性的主要因素,其次是溶洞离隧道的距离和扁平率大小。     

新建隧道近距离上跨既有隧道方案分析与研究

本文通过新建隧道近距离上跨既有铁路隧道具体工程实践,分析了沿线既有建(构)筑物外部控制因素、工程地质及既有隧道支护结构等限制条件,提出了明挖隧道、暗挖隧道及明挖路基路堑等3种不同上跨方案。文章对明、暗挖隧道施工方案进行了数值模拟研究,通过对上下隧道重叠断面处铁路隧道拱顶随施工步变形曲线、铁路隧道变形曲率半径、不同施工步时铁路隧道纵向拱顶变形曲线等3方面的综合比较,并考虑该工程的环境保护要求、施工风险、工程造价及工期要求等具体情况,推荐采用更为合理可行的明挖隧道方案。     

不同地表倾角下台阶法施工对大断面隧道变形的影响分析

依托简浦高速公路长秋山大断面隧道工程,运用有限差分软件FLAC3D对该隧道采用三台阶工法的动态开挖进行了模拟,分析了不同地表倾角下台阶长度对隧道洞周位移的影响规律。结果表明:浅埋大断面公路隧道三台阶法施工,隧道洞周位移大小顺序为:仰拱隆起 拱顶沉降 水平收敛;不同地表倾角下,隧道拱顶沉降及仰拱隆起变化主要发生在台阶长度为4~6 m之间,说明短台阶或超短台阶法能够较好地控制隧道的洞周变形,更为适合软弱围岩大断面隧道的施工;台阶长度从10 m开始,隧道洞周位移逐渐收敛,可作为浅埋大断面隧道台阶法施工下洞周位移的"起始收敛点";隧道地表倾角对隧道洞周位移的变化影响较大,因此,实际施工中应根据地表的不同倾角,选择更为合理的台阶长度进行施工,确保软弱围岩大断面隧道的安全施工。     

大断面隧道应力集中系数的分析研究

基于弹塑性有限差分法原理,对某大断面隧道硐室在简单二维应力场下的应力集中系数进行了分析,并对硐室各控制点的应力集中系数随矢跨比的变化进行了讨论;模拟分析得出隧道Ⅴ级围岩下硐室的应力集中系数的变化情况,其中水平跨度最大处应力集中系数最大,仰拱连接处次之;而硐室各标志点处应力集中系数随矢跨比变化的敏感程度并不相同,其中拱脚附近变化较为敏感.     

苏通GIL综合管廊工程盾构隧道管片结构安全性评估#br#

为了探明高水压作用下大断面盾构隧道管片结构的安全性,依托苏通GIL综合管廊工程项目,选择5个控制断面作为研究对象,利用多功能盾构隧道结构体加载装置,对管片结构开展原型加载试验; 基于混凝土结构偏心受压极限承载力理论,推导出管片结构的M-N承载力曲线,并提出管片结构的安全性评价指标。研究表明： 管片结构的弯矩呈现出“蝶状”分布,轴力呈现出“圆状”分布,最大正弯矩和最大轴力均出现在拱顶位置; 5个控制断面管片结构的试验内力均在承载力曲线包络范围内,管片结构均处于安全状态; 管片结构安全系数沿圆周分布不均,拱顶安全系数小于其他位置,管片结构的安全系数为2.12-2.91,设计满足安全性要求。     

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。     

基于离散元法的双侧壁导坑法核心土厚度及钢支撑作用研究

为了研究双侧壁导坑法核心土厚度对节理岩体超大断面隧道的稳定性影响，以在建的大罗山超大断面浅埋公路隧道为依托工程，运用离散元数值分析方法，通过改变钢支撑施加方案，分析了在3种核心土厚度下拱顶沉降、地表沉降、核心土剪切位移、支护结构内力的变化规律。研究结果表明：当核心土厚度L=6.8 m时为最佳开挖方案，此时钢支撑效果较好，同时建议对位于拱顶剪切滑移面下方的岩体进行超前支护。     

岩层倾角与隧道走向间关系对大断面隧道围岩稳定性的影响

针对大断面隧道拱顶围岩的稳定性,运用普氏理论确定大断面隧道拱顶围岩平衡拱高度,获得支护结构拱顶荷栽计算依据,通过分析隧道不同走向条件下岩层节理倾角护对顶平衡拱内层状围岩应力状态的影响,研究θ对隧道拱顶围岩稳定性的影响。结果显示,岩层呈水平产状时,隧道内拱顶围岩易发生掉块,隧道不同走向对隧道内应力重分布无差异性影响;岩层倾斜、隧道走向与岩层走向相同时,拱顶围岩的稳定性随口增大而减小;隧道走向与岩层走向垂直时,拱顸围岩的稳定性随口增大而增大;上三角组合节理条件下开挖隧道,拱顶裂隙呈闭合状态,褶曲轴面下固岩需加强支护;倒三角组合节理情况下,拱顶裂隙呈张开状态,拱顶易发生小型掉块。     

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。     

大跨小净距隧道合理开挖方法与支护参数对比研究

结合魁岐大跨小净距隧道工程实践,建立了大跨小净距隧道施工动态有限元分析程序,对不同围岩条件下隧道施工方案进行了数值模拟分析.分析中模拟了CRD法、双侧壁导坑法、弧形导坑预留核心土法、台阶法4种开挖方案,对拱顶下沉、水平收敛、地表沉降、中间岩柱应力和围岩稳定性等进行了对比分析,比选确定出不同围岩等级条件下大跨小净距隧道合...     

提篮式简支梁拱组合体系桥的稳定性研究

以长沙市圭塘河通道建设工程一座跨度为84 m的大跨提篮式简支梁拱组合体系桥为工程背景,分别采用屈曲分析和非线性仿真分析两种方法对提篮式简支梁拱组合体系桥的稳定性和失稳模态进行计算,结果表明:该类桥失稳主要为拱顶侧向变形,且在计入初始缺陷后结构稳定系数明显下降,非线性因素对于结构稳定性影响显著。随后又进行了倾角、横撑布置与矢跨比等因素对拱桥稳定性影响的探讨,结果表明:非保向力效应、内倾角、矢跨比与拱肋刚度对结构的稳定性有非常显著的影响;其中倾角以10°~20°为宜、矢跨比取1/3~1/4为宜。而关于横撑的分析结果表明取一形撑与米形撑更有利于拱桥的稳定性。     

山区大跨度网状吊杆系杆拱桥设计及关键参数影响分析

依托云南怒江渡口大桥工程,选取了吊杆倾角、拱肋内倾角、矢跨比3个结构参数,对网状吊杆拱桥受力性能进行研究。吊杆倾角对拱肋和系杆的应力有一定影响,且随着吊杆倾角的增大,拱肋压应力和系杆拉应力呈减小趋势;拱肋内倾角的增加对系杆应力影响较小,对拱肋应力有一定的影响,尤其是对拱脚上缘应力影响较大,随着吊杆倾角的增大,拱肋压应力除拱顶上缘应力外总体呈减小趋势;矢跨比的变化对结构的受力影响最为显著,随着矢跨比的增加,拱肋压应力和系杆拉应力,呈减小趋势。总的来说,随着吊杆倾角、拱肋内倾角以及矢跨比的增加,结构总体应力呈减小趋势。     

富春江通航隧道建筑限界及内轮廓设计研究

基于目前国内外对大断面通航隧道的设计和施工尚无可参照的标准规范,以富春江七里泷航道通航隧道工程项目为依托,分析满足隧道水下断面形状要求、水上部分建筑界限要求以及通航隧道安全保障的措施要求,并结合围岩及隧道结构的受力特点,应用最优化方法及相关分析计算,对隧道内轮廓进行优化设计,提出了满足Ⅳ级单线航道的大断面通航隧道断面,综合经济性及结构受力角度合理性考虑推荐采用曲墙式断面。     

大断面隧道三岔口段施工技术及围岩变形规律

隧道斜井进入主洞三岔口段断面大、受力复杂、施工难度大,是长大隧道施工的关键。三岔口将隧道分为多个施工作业段同时施工,缩短了工程的工期,加快了隧道的整体施工进度。某山岭隧道斜井进入主洞处三岔口采用台阶扩挖法。斜井末端采用上下台阶,从上台阶向上挑挖4.2 m确定导洞高度,继续向前扩挖至对侧主洞边墙轮廓线完成导洞施工。主洞采用三台阶法,按照上台阶5.3 m、中台阶3.59 m、下台阶3.31 m依次向进口和出口方向开挖。三岔口段主洞断面面积92.1 m~2,为大断面隧道。大断面隧道的跨高比大,导致围岩和支护的稳定性变差,所以主洞在施工过程中应加强支护来保持隧道的稳定。利用ABAQUS有限元软件对隧道进行了数值分析,并直观地模拟了隧道开挖后围岩的应力分布,为隧道的施工提供合理依据。锚杆、钢筋网、衬砌、格栅和钢架根据不同的围岩等级按相应的要求进行了施工。通过对围岩及支护微小变形的监测,掌控了在开挖过程中围岩的稳定程度和支护结构的力学动态信息。对监控量测数据进行了回归分析,以较好地反映围岩变化规律,并分析各阶段的位移速率,预测最终位移值。监控量测数据表明:拱顶下沉和周边收敛的累计变形范围为8～14 mm。     

宝兰铁路苏家川大断面黄土隧道三台阶施工变形控制技术

为研究第三纪砂质黄土条件下的大断面隧道施工变形控制技术,以宝兰铁路大断面黄土隧道施工为依托,通过midas数值模拟软件对比分析不同仰拱封闭距离引起拱顶沉降实测数据,阐述大断面黄土隧道施工变形规律,以确定其合理的仰拱封闭距离为35 m;采用三台阶临时仰拱法,合理控制开挖步距:上台阶为0.6 m,中台阶和下台阶为1.2 m;辅以注浆小导管超前支护和锁脚锚杆加固等技术措施,达到了很好的变形控制效果,最大沉降控制为50~160 mm;通过分析不同隧道断面净空变形规律,总结第三纪砂质黄土地质条件下,大断面黄土隧道施工预留变形量可取120~160 mm。     

横琴隧道主洞与匝道施工相互影响研究

为分析分叉隧道中主洞与匝道施工的相互影响,以珠海横琴隧道为工程背景,采用数值模拟方法,对主洞与匝道4个不同净距断面进行模拟分析,得出各断面隧道的围岩位移、主应力及支护结构轴力、弯矩。结果表明,随着两隧道净距的减小,匝道与主线的拱顶位移增大;后行洞开挖对先行洞有一定影响,先行洞拱顶位移变大,内侧边墙向洞内收敛,外侧边墙略向外扩张;两隧道净距越来越小时,中夹岩柱的应力集中现象越来越明显,稳定性越来越差,先行洞内侧支护结构的轴力及弯矩减小越明显。     

大断面公路隧道CRD法施工影响下围岩变形规律研究

以山东滨莱高速双向8车道公路大断面乐疃隧道为依托工程,采用ABAQUS软件对CRD法施工过程中围岩变形规律进行了研究,并结合现场监测结果进行对比分析。研究结果表明:1)CRD法施工过程中,地表沉降呈现出阶梯状增大规律;2)随着开挖的进行,地表沉降最大值点不断移动,全断面开挖完成后,最终地表沉降曲线呈正态分布;3)隧道开挖对地表的影响范围在隧道中心线两侧40 m左右,约为2倍隧道跨度,在该影响范围内,应加强监测;4)通过统计53个实测断面监测数据,得到浅埋段地表下沉及拱顶下沉监测值分布具有一定相似性,在类似的工程条件下,建议拱顶沉降值宜控制在30 mm、周边收敛控制在20 mm。     

基于正交设计的大断面隧道分部开挖步距敏感性研究

为了研究大断面分部开挖法隧道分部开挖步距敏感性,基于正交设计原理,通过AQAQUS有限元软件建立三维动态开挖支护数值模型,对三种大断面隧道分部开挖法:中隔壁台阶法、CRD法及CD法进行了不同开挖步距下的计算,对比研究各工况下大断面隧道施工过程中拱顶沉降、地表位移及支护结构应力变化规律,揭示不同开挖步距对大断面隧道围岩与支护结构的变形及受力状态影响规律,同时对大断面隧道分部开挖步距的选择提出参考意见。