水平砂泥岩隧道锚杆支护变形和受力特性研究

为了分析水平砂泥岩隧道锚杆支护效果,以段家坪隧道为例,通过数值模拟和现场监测,对隧道拱顶沉降、锚杆轴力和初期支护与围岩接触压力进行研究。结果表明:锚杆长度达到3 m,锚杆间距达到1.5 m后,继续增加锚杆长度和减少锚杆间距对于隧道拱顶沉降的控制作用不再明显;隧道拱部锚杆轴力较大,隧道拱腰和拱脚处锚杆受力较小;随着水平砂泥岩隧道围岩强度的降低,拱部锚杆轴力不断增大。围岩强度越低,锚杆能够更好发挥控制围岩变形的作用。     

泥岩夹砂岩顺层大跨度隧道力学特征研究

当大跨度隧道穿越泥岩夹砂岩地层时,易产生由偏压问题导致的病害。为研究泥岩夹砂岩顺层隧道的偏压特征及影响因素,以郑万高铁重庆段小三峡隧道工程为依托,采用现场量测与数值模拟相结合的方法,对砂岩顺层倾角、间距及地下水等因素对大跨度顺层隧道力学特征的影响开展了研究。结果表明:1)相较于均质泥岩地层,泥岩夹砂岩顺层大跨度隧道开挖后,隧道周边围岩位移及塑性区均呈现非对称性,顺层法线方向围岩位移大于顺层方向;2)顺层隧道的最不利倾角为45°,当砂岩顺层间距超过3m时,顺层对隧道力学特征的影响逐渐减小;3)含有地下水的泥岩夹砂岩地层,隧道围岩位移、泥岩塑性区及砂岩顺层塑性区范围均有所增大,围岩稳定性降低,且会加剧顺层隧道的偏压程度。     

四面山隧道开挖施工技术研究

对重庆江津至贵州习水高速公路(重庆境)工程中的四面山隧道开挖施工技术进行研究。隧道为分离式和一般小净距组合式隧道,穿越地层为砂岩、泥岩护层,围岩差,主要为Ⅳ级和Ⅴ级围岩。隧道洞身深埋段Ⅳ、Ⅴ级围岩采用环形导坑预留核心土法开挖,当Ⅴ级围岩采用环形导坑预留核心土法成洞困难时,可采用CD法开挖,确保隧道贯通的安全性与经济性,为今后相同条件下隧道贯通技术方法提供参考。     

泥岩隧道变形监控量测分析

泥岩隧道因开挖卸荷作用引起围岩较大变形,对施工质量控制和安全生产带来严重威胁。为探究泥岩隧道开挖卸荷后的变形特性规律,通过开展施工现场监测试验,获取隧道拱顶、拱肩和拱腰监控变形值,研究分析围岩随时间的变形效应。结果表明:泥岩隧道沉降值和水平收敛值分别随着监测时间的变化呈现出三阶段变化趋势,具体表现为快速增长阶段、缓慢增长阶段和趋于稳定阶段;隧道拱顶沉降值较拱肩和拱腰沉降值大,沉降值随着拱顶、拱肩和拱腰沉降速率的稳定而最终趋向于定值;隧道拱肩水平收敛值较拱腰水平收敛值大,隧道的水平收敛速率值最终趋于定值;隧道沉降和水平收敛的比值变化范围较小,两者具有较好的相关性。受偏压作用是引起泥岩隧道围岩左右侧的不均匀沉降的根本原因,隧道结构设计、选型及支护施作中应引起重视。研究结果可为类似泥岩隧道的修建与变形监测提供一定的参考依据。     

甘肃天水地区新近系泥岩工程特性试验研究

宝(鸡)兰(州)客运专线渭河隧道在甘肃天水地区藉河河谷区长距离穿越新近系泥岩,岩层强度低、稳定性差,且河水下渗对隧道的施工和运营影响极大。为提出合理的隧道施工对策,采用室内试验方法,针对甘肃天水地区新近系泥岩的抗压强度、压缩变形、膨胀性、崩解性以及渗透性开展全面试验。试验结果表明:1)新近系泥岩属于极软岩,不具有膨胀性,但吸水后显现出一定的崩解性;2)新近系泥岩渗透系数很小,属于微透水岩层,隔水效果较好。隧道施工过程中建议采用非爆破的方法进行开挖并严格控制地层位移,遵循"强支护、早封闭"的原则,尽量避免施工用水浸泡围岩。     

泥岩隧道仰拱病害处治及预防

泥岩是隧道施工中最常见的一种围岩,泥岩遇水软化,承载力降低,是诱发隧道仰拱病害的主要原因,本文以某隧道仰拱病害处治为例,总结出了泥岩隧道仰拱病害事后处治方案及病害事前预防措施,对类似地质环境隧道的设计和施工具有一定的指导和借鉴意义。     

基于流固耦合的富水粉细砂隧道工作面失稳过程研究

基于流固耦合数值算法，以中老铁路太达村富水粉细砂隧道为依托，从隧道掌子面挤出位移和围岩塑性区的演变情况入手，分析隧道在由泥岩向富水粉细砂段施工过程中掌子面的失稳过程。结果表明：隧道掌子面在由泥岩向富水粉细砂段围岩开挖过程中，掌子面的挤出位移和塑性区体积都将发生突变；由于富水粉细砂围岩强度较低、抗扰动能力较弱，在隧道掘进至富水粉细砂段围岩前，掌子面失稳就可能发生；结合各种加固措施及富水粉细砂围岩的特点，提出相应的围岩预加固对策。     

天(水)定(西)高速关子隧道防排水设计

黄土隧道与普通岩质隧道防排水设计有较大差别,关子隧道穿越地层围岩为黄土、泥岩和砂砾岩,通过对不同围岩段防排水分类设计和协调统一,以求达到隧道防排水系统排导通畅、防水效果可靠、结构耐久、不留后患。     

红层泥岩隧道围岩变形规律

为了解红层泥岩公路隧道围岩变形规律，对在建项目静宁隧道围岩变形进行了连续监控量测。数据分析结果表明：施工过程中红层泥岩变形过程一般遵循缓慢变形期一基本稳定期规律，具流变特性而无脆性变化特征，为隧道安全施工提供了依据，也为相近地质条件的公路隧道设计和施工提供了借鉴。     

公路隧道围岩分级的物元可拓模型及其应用

基于物元可拓基本理论,建立了公路隧道围岩分级的物元可拓模型,分析了该模型用于公路隧道围岩分级的可行性。利用建立的公路隧道围岩分级的物元可拓模型,根据鸡场坪公路隧道的工程实际,选取了影响该隧道围岩稳定性的4个主要因素,对该隧道具有代表性的4段围岩进行了质量分级,得到的分级结果与实际情况相符,证明了物元可拓理论在公路隧道围岩分级中应用的有效性。     

水平泥岩砂岩互层隧道支护体系力学特性试验研究

公路隧道穿越水平泥岩砂岩互层施工过程中支护体系力学特性较为复杂,通过开展大梁峁特长公路隧道水平泥岩砂岩互层段支护体系现场试验,研究水平泥砂岩互层段隧道初期支护中的锚杆轴力、围岩压力,钢架应力、混凝土应力及支护变形,二次衬砌中接触压力和混凝土受力特征。分析表明：拱部锚杆作用明显,边墙锚杆受力较小,建议锚杆由拱部160°减少至拱部120°,同时适当增加拱部锚杆;围岩压力在断面开挖后7d时间内已基本达到最大围岩压力的80％左右,说明在该种岩层中隧道开挖后围岩压力释放较快;水平泥岩砂岩互层关键控制点在拱部位置,边墙部位的支护结构无论从受力还是变形来说均较小;研究成果可为水平层状岩层隧道及类似工程的修建提供参考。     

竹林坪隧道出口滑坡段施工技术

通过对竹林坪隧道出口滑坡段的地质及稳定性分析、隧道与滑坡体的位置关系分析、隧道施工对滑坡体的影响分析,从地表注浆、超前支护、开挖、初期支护、衬砌等方面,对滑坡段的隧道施工技术进行了探讨,为类似工程施工提供了可借鉴的经验。     

软弱围岩大跨隧道合理预留变形量分析及初期支护刚度优化

针对正在建设的成贵铁路四川段大部分隧道位于红层砂泥岩软弱地层的情况,根据现场实测数据,对10座隧道共407个断面1 213个拱顶沉降及边墙收敛监测数据进行统计分析,研究分析红层砂泥岩软弱地层隧道的变形特性及变形量。同时,结合现场实测统计数据,对目前红层砂泥岩软弱地层隧道V级围岩隧道采用的初期支护刚度体系进行多工况数值模拟分析,针对不同的初期支护结构进行变形及应力分析。研究结果表明： 现行TB 10003-2016《铁路隧道设计规范》给出的预留变形量参考值偏大,建议红层砂泥岩软弱地层浅埋大跨隧道（V级围岩地段）预留变形量按50~60 mm设置。     

悬臂掘进机在滇西红层隧道中的应用研究

为解决滇西红层隧道支护变形风险高、单线小断面铁路隧道由于空间受限施工速度慢等问题,结合滇西红层以紫红色泥岩、砂岩为主,节理裂隙较发育,围岩强度适中等工程地质特征,依托大瑞铁路秀岭隧道进口平导,在滇西红层小断面隧道中引入悬臂掘进机施工,通过在适应性、设计参数等方面的深入研究,并与钻爆法在投资、施工进度、安全质量等方面进行对比分析,证明悬臂掘进机在滇西红层地区具有较好的适应性,具备较高的推广应用价值。应用研究结果表明:1)悬臂掘进机适用于围岩强度适中、围岩(较)破碎、节理裂隙(较)发育以及地下水不(弱)发育的隧道;2)悬臂掘进机对滇西红层围岩扰动小,初期支护可取消系统锚杆,并可以加大钢架间距;3)悬臂掘进机在滇西红层隧道施工中进度优势明显,特别对于Ⅳ级围岩,进度较钻爆法提高了近67%;4)悬臂掘进机早期资金投入较钻爆法高,且各级围岩条件下悬臂掘进机开挖单价为钻爆法的4～5倍。     

页岩泥岩隧道变形规律及施工难点研究

大浦高速平田隧道主要围岩为硅质页岩及硅质泥岩,通过长时间的洞内外变形监测,总结出页岩泥岩隧道施工变形规律,并针对其遭遇特殊情况进行了处治分析,解决了施工中的技术难点问题,希望对该地层的隧道修建提供一些参考价值。     

广清高速北段天坪岭隧道光面爆破参数设计

随着我国公路建设管理水平和质量要求不断提高,对隧道光面爆破越来越重视。在隧道施工中,最重要的原则是保护围岩,在硬岩中保护围岩主要方法是控制爆破对遗留围岩的影响。根据公路隧道“新奥法”施工原理,如何根据围岩不同而确定光面爆破的各项参数来控制隧道的超欠挖,对施工进度、质量和安全有着直接影响。通过对天坪岭隧道光面爆破各项参数的优化使隧道开挖达到了最佳的光面爆破效果,可为隧道施工提供工程实例。     

梅州东环高速公路其古顶隧道炭质泥岩大变形成因分析

梅州东环高速公路其古顶隧道围岩主要以炭质泥岩为主,隧道开挖过程中出现了显著的大变形,严重影响施工进度和安全。为找到其大变形的成因,进行了试验分析。结果表明,其古顶隧道炭质泥岩粘土矿物含量超过50%,遇水易软化,是隧道开挖后围岩变形增加迅速的重要原因之一。点荷载试验表明,炭质泥岩的强度具有明显的方向性,其垂直层面方向强度为26MPa,平行层面方向强度为16.9MPa,总体强度较低,隧道开挖后容易产生弹塑性变形和流变变形。现场扰动区范围测试表明,隧道开挖后边墙位置中风化炭质泥岩段边墙扰动区范围为9～10m,部分强风化段可以达到14m,而现有的锚固支护范围一般为3～4m,远小于炭质泥岩的开挖影响区,可能会进一步加剧隧道大变形的发生。     

繁华城区浅埋隧道应用单臂掘进机开挖适用性研究——以新红岩隧道下穿地下商场工程为例

为进一步探索单臂掘进机在浅埋、近接既有建(构)筑物和铁路大断面隧道开挖中的适用性,以成渝客专新红岩隧道下穿地下商场为工程背景,从隧道非爆法开挖方法的比选、外围环境及围岩岩性的分析、数值模拟计算和现场试验等方面进行了分析研究。主要结论如下:1)在浅埋、近接既有建(构)筑物环境中应用单臂掘进机切削法进行隧道开挖,在减小对周边围岩及建(构)筑物的扰动、控制沉降方面效果明显,安全性高; 2)在围岩强度为30 MPa左右时,单臂掘进机的开挖掘进效率较高; 3)从经济效益上分析,单臂掘进机开挖的成本由于设备投入、功效等因素,较普通机械开挖成本有比较大的增加,在开挖Ⅳ、Ⅴ级围岩时单臂掘进机的施工成本基本一致; 4)单臂掘进机开挖受大断面隧道尺寸、隧道安全步距控制等方面的制约,影响其功效正常发挥,导致开挖过程工序相对繁多,降低了隧道掘进速度。对于单臂掘进机切削法,建议在特殊环境、敏感工点、短距离隧道掘进中应用,对于长距离隧道掘进还需进一步优化单臂掘进机开挖的工法体系,以及在砂岩、泥岩夹砂岩围岩环境中的降尘措施。     

超大断面市政隧道合理断面型式的确定

随着城市化进程加快、汽车保有量的快速增加,单洞三车道、四车道大断面隧道在公路隧道和市政隧道中的比例逐渐增加。合理的隧道断面型式设计,将有效提高大断面隧道的空间利用率、节省工程造价。坪盐通道马峦山隧道工程全长约7.89 km,开挖跨度达16-18 m,最大开挖断面达200 m~2,属特长扁平超大断面市政隧道。利用数值模拟方法,对比分析了Ⅲ级、Ⅴ级围岩条件下三心圆和五心圆隧道的围岩位移特征、围岩受力特征、支护结构受力特征、围岩塑性区分布特征,从而确定了不同围岩的隧道的合理断面型式。为其他类似市政隧道工程的断面型式设计提供了参考。     

雷公山隧道施工监控量测

围岩监控量测是新奥法隧道施工中的一个重要组成部分,它是通过对隧道施工中围岩的变化进行量测,并对围岩力学动态和支护结构工作状态的量测数据进行计算处理.以深圳市坪西一级公路雷公山隧道施工的监控量测实施情况,系统地说明了量测计划的编制、实施及对测得数据的处理方法,论述了量测对雷公山隧道的指导意义.