基于强度应力比的挤压性围岩隧道承载拱变化规律研究

围岩承载拱理论可很好地解释隧道施工过程中围岩是承载主体,特别是挤压性围岩隧道支护抗力远小于初始地应力,围岩承载主体地位更为突出。围岩强度应力比是挤压性围岩隧道变形分级的主要判别指标。从围岩承载拱理论出发,推导了基于强度应力比的挤压性围岩隧道承载拱理论解,建立了围岩承载拱范围与挤压性围岩隧道变形分级的定量关系。研究结果表明:挤压性围岩隧道围岩承载拱厚度随围岩强度应力比减小而增大,随隧道洞径增大而增大,随围岩强度减小而增大,随初始地应力的增大而增大,随支护抗力的减小而增大;通过地层注浆加固改善围岩强度及通过增大支护刚度而提高支护抗力,均可有效降低承载拱厚度,从而提高围岩稳定性。研究成果可为挤压性围岩隧道设计施工提供理论支撑。     

断层区隧道开挖顶部围岩位移时空效应分析

隧道开挖过程中围岩位移变化直接与围岩稳定性关联,在断层区破碎带的存在造成围岩稳定性较差。理论探讨围岩位移的时间效应与空间效应,依托关角隧道开展现场测试,获取断层区隧洞施工过程中围岩位移变化规律,并建立数值模型计算隧洞与围岩的位移、应力分布情况,为设计提供参考依据。     

软弱岩体双连拱隧道施工力学响应分析

在软弱岩体环境下,针对大跨度双连拱隧道施工过程中衬砌、中隔墙及围岩等结构受力状态复杂、变化频繁等特点,以某大跨径双连拱隧道为实例,对隧道施工开挖全过程进行了数值模拟计算,系统分析了隧道围岩、中隔墙随隧道的开挖和支护过程的应力及塑性区的发展、变化规律,得到了采用侧壁导洞法施工时,隧道施工力学行为的变化规律,对同类隧道设计及施工具有参考意义。     

高岩温隧道初期支护应力场及安全性研究

为评价高岩温隧道施工过程中初期支护的安全性,研究了高岩温隧道初期支护温度场、应力场的施工期特征和演变规律. 首先通过热-应力耦合三维数值模拟和现场测试,研究了不同原始围岩温度场中,高岩温隧道开挖过程中初期支护温度场的变化规律;其次考虑围岩荷载和温度荷载共同作用,分析了高岩温隧道开挖过程中初期支护应力场的变化规律;最后基于初期支护应力值,评价了高岩温隧道初期支护的安全性. 研究结果表明:受施工通风影响,初期支护温度在隧道开挖后急剧降低,约5 d后基本与洞内气温一致;受施工工序影响,初期支护最大拉应力先增后减,最大压应力持续增加;随着围岩初始温度增大,在不同施工步序中,初期支护的最大拉应力和最大压应力均增大;初期支护安全性由喷射混凝土抗拉强度控制,当围岩初始温度大于60℃时,C25喷射混凝土将发生拉裂破坏.      

高地应力隧道施工对围岩应力与变形的影响研究

依据围岩稳定性理论,通过数值模拟方法,针对参数变化较大的几类围岩及参数在小范围变化的同一类围岩在高地应力圆形隧道施工过程中围岩应力与变形的表现形式,建立大量数值模型进行分析。结果表明：围岩较好的隧道主要应解决高地应力集中问题,围岩较软弱的隧道主要应解决变形问题;围岩参数小范围变化时,对围岩应力影响由大到小的参数依次为内摩擦角、粘聚力、泊松比、弹性模量,对围岩变形影响由大到小的参数依次为弹性模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比。     

围岩监测信息在隧道工程中的应用

以北京一承德高速公路某隧道工程实践为研究背景,在隧道围岩动态地质跟踪调查的基础上,利用常规的围岩位移监测、应力监测以及现场点荷载试验.可及时得到施工过程中围岩变化的综合信息.围岩位移与应力等监测信息为隧道信息化设计和施工提供了依据,是隧道信息化施工、设计的重要手段,对山区高速公路隧道的设计与施工具有一定的参考意义.     

基于模型试验的双侧壁导坑法施工过程模拟研究

为了研究双侧壁导坑法施工过程中的围岩力学特性和位移特征,以在建大罗山隧道工程为例,采用相似模型试验进行模拟分析,研究了开挖过程中围岩的应力变化和地表沉降,以及隧道开挖完成后附加荷载作用下围岩的应力特征和衬砌裂缝发展情况。试验结果表明：在隧道开挖阶段,越靠近隧道周边的围岩应力监测点,围岩应力变化越大,且围岩应力变化从大到小依次为拱肩切向应力、拱顶竖向应力、拱腰竖向应力、拱腰切向应力。     

浅埋软弱围岩隧道施工技术

随着我国公路建设日新月异．隧道建设项目日益增多。在隧道施工建设中常会遇到浅埋地层松散软弱,破碎围岩带等不良地质段。由于浅埋地层埋藏较浅,大都是风化破碎的隧道围岩,受力复杂,导致围岩和支护应力分布和变形非常复杂．尤其是在地形起伏较大的丘陵地带,在隧道施工中．面临更为复杂的围岩应力分布和衬砌受力变形状况,增加了设计和施工难度。     

围岩监测信息在隧道工程中的应用

以北京至承德高速公路某隧道工程实践为研究背景,在隧道围岩动态地质跟踪调查的基础上,利用常规的围岩位移监测、应力监测,以及现场点荷载试验,及时的得到了施工过程中的围岩变化综合信息。围岩位移与应力等监测信息为隧道信息化设计和施工提供依据,是隧道信息化施工、设计的重要手段,对山区高速公路隧道的施工与设计具有一定的参考意义。     

隧道施工数值模拟与监控

以某公路隧道施工为背景,对隧道台阶法开挖方式进行了施工数值模拟和现场监测监控,分析开挖过程中的围岩应力的变化情况,并将模拟结果与现场监测结果进行比较.结果表明：钢弦式传感器可用于围岩应力监测;开挖下台阶时,围岩的应力变化剧烈,下台阶远离监测断面后,监测点的应力变化趋于平稳;通过对监测数据的拟合,在开挖145 d后围岩已经趋于稳定,可以施作二次衬砌.     

大跨径地铁车站交叉口数值分析

以在建的重庆.西部国际会展中心配套市政交通工程高义口车站为研究对象,采用有限元数值软件ANSYS三维数值模拟大跨径地铁车站与出入口通道交叉部位,在有出入口与无出入口情况下,对车站交叉口附近围岩和初期支护力学行为进行对比分析。同时,在隧道施工过程中对围岩位移进行监测,分析围岩的位移状态随时间的变化规律,验证数值分析可靠性。分析结果显示,出入口开挖对交叉口区域内围岩的位移和应力都产生显著影响,交叉口拱顶和底部位移影响较大,应力在拱顶、拱腰和底部都变化明显。     

关口垭隧道软岩稳定性分析及施工方法探讨

结合工程实例,阐述了泥质页岩在隧道开挖过程中应力重分布的变化特征以及对洞室稳定性的影响,进行了喷层应力、围岩与初期支护间应力、围岩内部位移、二次衬砌应力量测及爆破震动测试等项目的重点监测。     

考虑隧道围岩蠕变的复合式衬砌受力规律

将锚杆作用力视为体力作用于围岩内, 将初期支护与锚杆锚固范围内的围岩视为围岩加固体, 建立了围岩力学模型, 基于统一强度理论分析了隧道蠕变条件下的围岩应力与变形规律, 推导了复合衬砌应力与变形表达式, 分析了隧道围岩蠕变过程中支护结构受力特点及不同初期支护强度下二次衬砌受力变化规律。分析结果表明: 当初期支护按照“初期支护应与围岩共同受力且能保证施工阶段安全”的原则进行设计时, 在围岩蠕变作用下, 锚杆与喷射混凝土最大受力分别为48、286kPa, 与开挖阶段相比分别增大了57.5%、13.7%, 且超过支护结构最大承载力, 说明在进行初期支护设计时, 仅满足隧道开挖过程中围岩稳定而不考虑蠕变产生的附加应力影响, 可能造成隧道运营过程中初期支护结构破坏, 不利于隧道稳定; 当二次衬砌厚度由300mm增大至500mm时, 二次衬砌最大受力增大了40.5%, 荷载分担比由25.2%增大至36.2%, 而增大初期支护强度后, 二次衬砌受力减小了14.5%, 荷载分担比由25.2%减小至22.3%, 说明二次衬砌荷载随初期支护强度增大而减小, 而随自身强度增大而增大, 应重视初期支护与二次衬砌支护强度的协调配置, 实现围岩压力的合理分配; 在软岩地质条件下, 应保证隧道施工过程中围岩稳定并避免围岩蠕变过程中发生结构破坏, 以实现初期支护与二次衬砌共同承担蠕变引起的附加应力。      

乌鞘岭隧道F7断层区段左线迂回导坑监控量测

兰新复线兰武段乌鞘岭隧道F7断层,为区域性大断层,地应力高。施工过程中,围岩变形达1 m以上,初期支护出现多处变形侵限及坍塌事故。为保证隧道的正常施工,掌握围岩动态和支护结构的工作状态,及时优化、更改预设计,在左线迂回导坑做试验段,进行了拱顶下沉、水平收敛、锚杆轴力、初支混凝土应力、初支围岩压力、初支钢架应力等多项涉及围岩稳定性及支护合理性参数的跟踪量测,利用量测结果指导正洞设计施工及预见事故和险情,以便及时采取措施,保证了隧道顺利贯通。     

阳宗隧道围岩变形的神经网络技术预测

隧道新奥法施工中,常以围岩变形量作为评判围岩稳定性和支护结构合理性的重要指标.公路隧道围岩变形量是随时间而变化的数据序列,因而可以建立一些实时跟踪预测模型和方法.本文根据阳宗隧道围岩拱顶下沉位移变形的特性,采用神经网络技术来预测其变形量,结果表明该方法简易、有效.     

阳宗隧道围岩变形的神经网络技术预测

隧道新奥法施工中,常以围岩变形量作为评判围岩稳定性和支护结构合理性的重要指标.公路隧道围岩变形量是随时间而变化的数据序列,因而可以建立一些实时跟踪预测模型和方法.本文根据阳宗隧道围岩拱顶下沉位移变形的特性,采用神经网络技术来预测其变形量,结果表明该方法简易、有效.     

岩溶隧道开挖围岩力学及渗流三维数值模拟

依托贵州省在建的新寨隧道,用 ABAQUS 有限元软件建立计算模型,模拟隧道施工过程中围岩及衬砌结构的变形和受力特征。考虑地下水的作用,计算了围岩的孔隙水压力和分布规律。分析结果表明：隧道开挖过程中,围岩存在一定程度的应力释放,隧道拱顶和仰拱底部局部会出现较小的拉应力,而在隧道边墙部分则出现应力集中的现象。隧道开挖应力影响范围约为2倍洞径,在1倍洞径范围内影响较大,不宜在不作处理的情况下修筑其他地下空间结构。隧道围岩塑性区沿隧道径向影响范围约为4 m。     

乌鞘岭隧道F7断层带监控量测

乌鞘岭隧道是国内最长的单线铁路隧道,隧道在F7断层带施工过程中,围岩出现多处变形侵限及坍塌事故。为保证隧道的正常施工,掌握围岩动态和支护结构的工作状态,进行了收敛变形、锚杆轴力、初支混凝土应力、初支围岩压力、二衬接触压力、二衬混凝土应力等多项涉及围岩稳定性及支护合理性参数的跟踪量测,利用量测结果指导设计施工及预见事故和险情,保证了隧道顺利贯通。     

朝东岩隧道爆破掘进中国岩振动测试与分析

通过对朝东岩公路隧道爆破掘进过程中国岩振动的测试和数据分析。结果表明在隧道爆破掘进过程中，采用分段控制爆破在围岩中产生振动效应并不随同时起爆的装药量成正比增长，振动最大的是掏槽爆破。不同围岩类别的应力波衰减规律有明显的差异，且均可用萨道夫斯基经验公式较好地模拟，同时在围岩内应国波的频率有明显的变化规律。实际施工爆破方案优越于理论爆破方案。     

基于ANSYS的高速公路隧道设计与开挖过程仿真分析

利用ANSYS有限元分析软件,对高速公路隧道的设计与开挖过程进行了仿真分析,对隧道围岩地层的应力、位移、变形和内力进行了结构计算,以便对隧道设计参数进行验证,看能否满足设计要求,同时看所选用的施工方法能否满足施工中围岩的稳定性。