富水弱胶结地层大断面隧道施工方案优化与工程应用研究北大核心CSCD

在富水弱胶结地层中,隧道施工极易诱发围岩坍塌或支护结构大变形。以兰渝客运专线桃树坪隧道3#斜井工区正洞段为研究背景,提出了一种适用于富水砂岩地层的“底部双导洞超前”施工工法。同时采用真空轻型井点+集水井的联合降水方案进行隧道内超前降水,以降低施工难度;采用数值分析和现场监测的方法对方案的合理性和有效性进行分析与评价。结果表明,隧道在采用“底部双导洞超前”施工工法时,拱顶沉降和净空收敛值分别为50 mm、32 mm;其支护结构上的最大接触压力为135.3 kPa;支护结构的变形和受力均在允许范围之内,隧道结构安全、稳定。“底部双导洞超前”的施工工法已成功应用于桃树坪隧道,可为后续富水弱胶结地层或软弱岩层中的超大断面隧道施工提供参考和借鉴。     

高压富水隧道断层破碎带突涌水分析与工程对策

长大山岭隧道施工过程中不可避免地要通过断层破碎带等不良地质,在断层带地下水发育、导水性较好、补给充分的情况下,极易发生突泥涌水等地质灾害,会严重影响施工安全.文章对青云山隧道F高压富水断层破碎带突涌水的特征及原因进行了综合分析,详细论述了穿越该断层所采用的超前地质预测预报、全断面超前预注浆、超前大管棚、加强型抗水压衬砌及全包防水等综合工程措施.施工中由于采取了这些工程措施,有效地控制了隧道施工造成的地下水流失,达到了预期效果,保证了施工安全.     

富水区隧道环向盲管间距优化分析北大核心CSCD

富水区隧道涌水遵循“以堵为主、防排结合”的处置原则,其中排水体系构建的合理性是隧道安全施工与良好运营的关键因素。首先分析隧道排水体系,揭示其工作原理,然后利用FLAC 3D有限差分软件,对鸿图特长隧道富水断层区设置的不同环向盲管间距进行三维流固耦合模拟,通过分析渗水压力、锚杆受力及涌水量,揭示塑性区体积及分布区域特征。研究结果表明:沿隧道轴向,支护结构孔隙水压力大致呈周期性分布,其周期近似等于环向盲管纵向间距;加密环向盲管,在降低支护结构受力并减小塑性区体积的同时,会增加隧道排水量;随环向盲管间距的增大,注浆加固圈塑性区首先出现在围岩好的区域,断层区出现塑性区最晚;断层区锚杆加固效果较差,可通过减小钢拱架环向间距以提高结构刚度,使注浆加固圈沿轴向受力更合理。综合考虑各种因素,建议在建工程断层区环向盲管间距设置为3 m,断层附近区间距为4 m。     

走滑断层错动量大小对铁路隧道结构安全性影响的数值分析北大核心CSCD

走滑断层错动容易使穿越活动断裂带的隧道结构遭受严重的破坏。以某铁路隧道穿越某断裂带为工程背景,采用有限差分数值模拟手段,通过分析不同走滑断层错动量下隧道结构的位移、应力和应变,对隧道结构的安全性进行评判。研究表明:走滑断层错动时,除纵向位移外,随着错动量的增加,隧道结构位移越大,且走滑断层错动对在断层区和上盘区域的隧道结构影响最大;在走滑断层错动量>0.6 m后,隧道结构应力受错动量的影响较小,且隧道结构开始破坏,随着错动量增加,破坏范围增大。     

穿越古滑坡川主寺隧道围岩破坏特征及稳定性研究

文章以川主寺隧道所处的工程地质条件为基础,通过现场调研分析了隧道围岩变形破坏形式主要为坍塌、掉块以及剥落.围岩稳定性三维有限元数值模拟结果显示,碎裂围岩自稳能力差,围岩变形以弹塑性变形、松弛变形为主;H型钢拱架支护结构对碎裂围岩稳定性起到积极的作用,并通过典型洞段现场位移监测数据分析结果得以证实.     

岩溶隧道排水管结晶堵塞试验与数值模拟研究北大核心CSCD

为实现岩溶区隧道排水系统堵塞过程的精准刻画和预警防控,开展了与现场1∶1等比例的排水系统堵管室内试验,探讨了仿真现场水动力、水化学和干湿循环条件下管道结晶沉淀量的变化规律,构建了考虑水动力和碳酸盐岩组分溶解-沉淀化学反应耦合驱动过程的数值模型,结合室内试验数据,对所建立的隧道排水管结晶堵塞模型进行验证。模拟结果表明,随着时间的推移,模拟值与试验观测值之间的误差逐渐减小,至15 d左右,二者拟合决定系数R2为0.67,证明在相对较长时间尺度下,所构建的数值模型在一定程度上能够较好地预测隧道排水管道内的结晶生成过程,模型能为隧道排水系统堵塞问题的防治提供理论指导,进而为岩溶隧道地质灾害的早期识别与安全评价提供保障。     

富水砂层影响下隧道开挖失稳破坏机理研究

为研究富水砂层影响下隧道开挖失稳破坏机理,文章依托某隧道实际工程,通过FLAC 3D软件进行建模与计算,考虑富水砂层厚度、隔水层厚度、粘聚力和内摩擦角等因素影响,分析各因素对围岩变形破坏的影响规律。结果表明:隧道拱顶对应位置的地表沉降值明显大于其他位置的地表沉降值,拱顶正上方的围岩内部位移随着深度的增加而逐渐增大,隧道拱顶位置的沉降达到最大值;随着富水砂层厚度的逐渐减小以及隔水层厚度的逐渐增大,地表沉降值和拱顶正上方的围岩内部位移不断减小;富水砂层和隔水层的厚度对隧道围岩变形存在较大影响,在隧道的选线过程中,应保证隧道拱顶与富水砂层之间存在足够的安全距离;随着隔水层粘聚力和内摩擦角的逐渐增大,地表沉降值和拱顶正上方的围岩内部位移不断减小:在隧道施工过程中,可考虑通过超前加固措施或者向隔水层进行注浆加固以提高隔水层粘聚力和内摩擦角,降低隔水层的渗透性。     

吉庆隧道断层破碎带水压力分布及塌方涌水处治研究

基于流固耦合和三维数值模拟,文章研究了吉庆隧道断层破碎带富水隧道中水压力的分布规律,预测了渗水量.结果表明:隧道开挖后,因扰动而产生超静孔隙水压力和地应力耦合,使拱腰部位出现的应力集中最为显著,其次是拱顶部位.针对该段出现的病害,采用帷幕注浆与超前预支护相结合的处治方法,处理了塌方和涌水病害,可为类似工程提供技术参考.     

不良地质公路隧道施工围岩稳定性数值模拟分析

文章结合始祖山公路隧道工程,采用数值模拟方法对该隧道施工全过程进行分析,并结合现场监测数据对模拟结果进行比较。结果表明：数值模拟结果与现场监测数据相近,具有较高的可靠性,通过数值模拟可以有效的反映隧道开挖施工过程中围岩的变形情况以及可能出现的危险情况,对隧道的施工有一定的指导意义。     

既有单线隧道扩建方案优化及施工力学行为分析

既有单线隧道改扩建是旧路升级改造的关键控制性工程。文章依托荆垭隧道开展浅埋隧道改扩建方案优化研究,结合隧道实际条件提出优化方案,并对所选方案的不同施工方法引起的施工力学行为进行对比分析。研究结果表明：荆垭隧道采用双连拱隧道的改扩建方案优于明挖路堑方案和明挖回填方案;台阶法施工引起的拱顶沉降最小、中隔墙受力稍大但仍处于安全阈值内,而侧壁导坑法和逐层开挖法虽然对中隔墙受力有利,但由于多次施工扰动引起拱顶沉降过大,综合考虑推荐采用台阶法进行施工;施工过程中应对中隔墙上部围岩进行加固,并注意中隔墙受力和位移的监测。研究结果可为类似隧道改扩建工程的设计施工提供参考。     

并行隧道工程中后行隧道分步开挖对先行隧道横纵向地表沉降的影响研究北大核心CSCD

并行隧道作为一种经济有效的隧道结构形式正逐步成为地下轨道交通设计的主流隧道结构形式之一,但其受力复杂,各种因素相互牵制,致使由其开挖引起的地表沉降规律问题成为亟待解决的难题。文章基于有限元数值模拟,结合青岛某地铁工程实例的地表沉降数据,分析了后行隧道分步开挖引起的先行隧道地表横纵向沉降速率和沉降范围的演化规律,并揭示了地表原始沉降槽随后行隧道分步开挖的变形规律。研究表明,原始横向沉降槽中最大沉降点因开挖参数和地质参数影响以特定速率向两隧道对称点偏移,先行隧道原始纵向地表各点沉降也按照"近大远小"的规律沿后行隧道开挖方向以类似波动方式传递。     

围岩加固注浆技术在软弱富水大断层施工中的应用与研究

齐岳山隧道F11断层纵向长235 m,断层处主要为高压富水软弱围岩.施工中通过改变原有的注浆施工理念,将原帷幕注浆“柱加固模式”,优化为“桶状加固模式”;通过不断的技术优化,在保证注浆施工质量和开挖施工安全的前提下,将原全断面帷幕注浆192个孔优化为102个,将注浆工期从288天提前为133天.实践证明,围岩加固技术在投资、工期等方面较全断面帷幕注浆法具有比较明显的优势.     

宜万铁路别岩槽隧道F3 断层突发性涌水治理

宜万铁路别岩槽隧道F3断层在初期支护完成后,由于受地表强降雨影响,突发大规模涌水,使初期支护严重变形。文章主要介绍了F3断层的涌水事故、应急预案,以及通过采取“径向注浆加固-初期支护加强-及时施作二次衬砌”等综合技术措施,有效地治理了F3断层涌水-变形段。     

高水压富水山岭隧道设计浅谈及工程实例

通过对地下水渗流场的理论分析,结合宜万线齐岳山隧道高水压富水地段现场具体处理情况,得出高水压富水隧道设计应注意的主要原则:"以堵为主,限量排放"是高水位富水隧道设计应遵循的基本原则,限量标准应根据隧道区域内具体情况类比确定;地层注浆是实现限量排放的主要方式,确定注浆加固圈范围时应确保注浆帷幕体自身的稳定;排水系统是衬砌结构设计中不可缺少的一部分,在完善可靠的排水系统下,衬砌结构承受的外水荷载能较大幅度地进行折减。     

运营盾构隧道不同椭圆度变形情况下受力性能分析北大核心CSCD

地下结构施工不当会对邻近既有地铁盾构隧道结构产生巨大影响。文章以广州市某地铁线路下穿施工导致既有运营地铁盾构隧道产生较大变形的工程实例为背景,分析了既有隧道结构因地层损失产生不同椭圆度变形情况下管片结构的受力情况。基于工程实测数据,运用三维有限元分析软件,考虑了管片接头处的螺栓孔等细部构造,研究了管片椭圆度与结构应力状态之间的量化关系,并分析了结构的塑性变形情况及其发展趋势。结果表明:随着盾构隧道管片椭圆度的增大,结构最大主应力值与最大剪应力值均增大,且盾构隧道结构最大剪应力与椭圆度呈线性相关关系;盾构隧道结构最大主应力随椭圆度变化更加明显,与椭圆度呈非线性相关关系。     

兰海高速扩容工程大坪子隧道工程地质分析

文章以兰海高速公路扩容工程大坪子隧道为研究对象,调查分析了隧址区的工程地质条件,预测了隧道涌水量,并通过在室内外进行岩体物理力学参数及声波测试,进行了隧道围岩分级,为类似工程设计与施工提供参考.     

岑溪大隧道涌水原因及数值模拟分析

文章以广西岑溪大隧道上行线CK7+570涌水为例,结合现场地质资料,依据地下水运动规律及试验所得围岩渗透参数,采用ADINA建立岑溪大隧道三维有限元模型,分析隧道涌水的成因机理及地下水渗流特征,并根据相关文献测算出涌水流量,与隧道现场测试最大涌水量进行比较,发现模拟测试结果和现场测试结果接近,说明隧道涌水模拟分析非常有效,可为隧道后续开挖及支护提供理论依据。     

抓马山隧道浅埋暗挖下穿青兰高速数值模拟分析

以抓马山隧道下穿青兰高速连接线为分析对象,运用MIDAS/GTS建立数值模型,采用地层-结构法计算,计算施工过程中围岩及支护结构的应力、位移值,论证了隧道暗挖法下穿高速公路的可行性。     

综合地质预报方法在铜锣山隧道施工涌水预报中的应用

在富水隧道施工过程中,常突发涌水、突泥等工程地质灾害,对施工安全危害极大。工程实践表明,单一的地质超前预报方法造成漏判、误判严重,难以确保隧道施工安全。文章结合铜锣山隧道工程地质条件,提出采用综合地质超前预报技术对铜锣山隧道施工涌水进行地质超前预报,充分发挥TRT法、瞬变电磁法和超前水平钻法技术的各自优势。工程应用效果表明,该种组合的综合地质超前预报技术为该隧道施工决策提供了有效的地质参考依据,在一定程度上避免了隧道涌水、突泥等地质灾害的发生。     

宜万铁路齐岳山隧道F_(11)高压富水断层注浆法与冷冻法方案比选与实施

随着铁路跨越式发展需要,大量高等级的铁路即将投入建设,由于受到设计时速和地形的限制,大量的铁路地下工程需要穿越原来被认定为"施工禁区"的地段,建设者将面临更多的施工难题.宜万铁路齐岳山隧道F11断层横穿隧道长度253 m,规模极其宏大,断层带由构造角砾岩、碎裂岩和断层泥组成,胶结松散、岩体破碎,稳定性极差.现场超前深孔钻探实测单孔最大涌水量为1 800 m3/h,最大水压力2.6 MPa,高压富水的存在使断层施工难度更大.针对F11高压富水断层,将注浆法与冷冻法在安全可靠性、工法适应性、计划工期和经济性四个方面进行了比选,最终决定采取注浆法.通过现场试验与实施,顺利地完成了F11高压富水断层的注浆堵水加固,保证了隧道的安全施工.