米拉山隧道凝灰岩开挖与支护力学特性研究

通过对实测数据分析可知,米拉山隧道凝灰岩遇水软化对围岩的变形影响很显著,为此,采用数值模拟方法对米拉山隧道凝灰岩开挖与支护力学特性进行了研究,获得了在不同时期围岩遇水软化和各分步开挖阶段围岩的位移、应力场变化规律,支护衬砌结构的变形、应力分布及内力分布情况。围岩遇水软化后,由于隧道的变形,锚杆与围岩发生相对滑动,锚杆嵌入隧道围岩,隧道变形大的部位也是锚杆受力大的部位,同时该部位锚杆与围岩的相对滑动也最大。隧道下台阶一次性开挖后施作的锚杆受力左右成对称分布,下台阶左右分步开挖施作的锚杆受力成不对称分布,后面施作的锚杆受力小于前面施作的锚杆受力。隧道围岩遇水软化后初期支护发生整体下沉,沉降量由拱脚向拱肩逐渐增大,拱顶沉降相对小于拱肩沉降;通过对不同阶段隧道围岩遇水软化下二次衬砌和仰拱的受力分析,发现在围岩软化的情况下进行隧道的开挖时,下台阶一次性开挖、仰拱一次性施作对隧道的安全性和稳定性方面都有提高,并得出不同阶段隧道围岩遇水软化隧道在后期运营阶段均处于安全状态。     

隧道开挖工法对二衬支护时机影响的研究

采用数值模拟方法,分析了不同隧道开挖工法对不同围岩级别二衬合理支护时机的影响。计算结果表明:开挖工法对二衬与掌子面间的允许间距影响比较显著,而对仰拱与掌子面间距的影响很小。随着开挖断面分部的增加,开挖对围岩的扰动减小,因而可以适当延缓构筑二衬。     

坡度因素对雪峰山隧道开挖面最小支护力的影响研究

在引用Horn筒仓模型的基础上,首先引进隧道开挖面处的坡度角对模型进行改进;然后根据极限平衡条件对模型在开挖面处进行空间受力分析;最后推导出不同坡度下开挖面所需最小支护力的表达式。并以雪峰山隧道为例进行设计计算,计算结果表明:在坡度值变化范围不大的条件下,隧道坡度与隧道开挖面所需的最小支护力近似成线性关系。最后与简化计算公式对比分析,验证了推导表达式的实用性和准确性。     

坡度因素对雪峰山隧道开挖面最小支护力的影响研究

在引用Horn筒仓模型的基础上,首先引进隧道开挖面处的坡度角对模型进行改进;然后根据、极限平衡条件对模型在开挖面处进行空间受力分析;最后推导出不同坡度下开挖面所需最小支护力的表达式。并以雪峰山隧道为例进行设计计算,计算结果表明：在坡度值变化范围不大的条件下,隧道坡度与隧道开挖面所需的最小支护力近似成线性关系。最后与简化计算公式对比分析,验证了推导表达式的实用性和准确性。     

基于数值模拟隧道仰拱开挖对初期支护的影响分析

在山岭隧道施工过程中,施作仰拱虽能很好地控制洞室位移,抑制底鼓现象发生,但隧道仰拱的开挖一般都在初期支护基本稳定之后,其开挖会使上部支护结构底角短暂悬空,底角应力释放,从而引起开挖段洞周位移的急剧增加。通过对阎家庄隧道开挖过程的实时监测,分析仰拱开挖前后拱顶下沉和净空收敛的变形量和变形速度,结合ANSYS有限元软件,分析隧道开挖前后初期支护内力的变化。仰拱的施作能使围岩内力分布更加均匀,避免应力集中,但隧道仰拱开挖引起的洞室围岩的变形约占总变形量的25%,需引起施工注意。     

黄土高原地区隧道开挖对邻近既有隧道稳定性影响研究

为研究新建隧道开挖对邻近既有隧道稳定性的影响,依托山西太原黄土高原地区邻近既有隧道施工的新建铁路隧道工程,采用经验评估法和三维数值模拟分析方法分析新建隧道开挖对临近既有隧道稳定性的影响。结果表明:当新建隧道位于既有隧道限制范围内时,新建隧道与既有隧道的距离越小,对既有隧道的变形影响越大;当新建隧道位于既有隧道需要注意范围内时,新建隧道开挖对既有隧道轴线中间位置的扰动最大。     

开挖跨度对隧道围岩稳定性影响研究

通过建立有限元、离散元两种数值力学模型,开展开挖跨度对隧道围岩稳定性的影响规律研究。结果表明:在不考虑洞室形状影响的前提下,当围岩按连续介质假设,且开挖后仍处于弹性应力状态时,单纯增加隧道开挖跨度对围岩应力状态影响不大;但若开挖后进入弹塑性应力状态,则单纯加大开挖跨度会导致塑性区半径大幅度增加,影响围岩稳定。当围岩按非连续介质假定时,岩体失稳主要呈现节理面间剪切滑移。开挖跨度增大相当于隧道跨度与岩块的相对尺度增大,隧道关键块体失稳概率加大,对于相同产状节理岩体,关键块体出现部位相同;另一方面,跨度增大引起在隧道开挖的应力扰动区内遭遇节理的组数增加,组数越多,岩体越破碎,失稳概率越大,且失稳模式各有不同,增加了支护难度。     

迂回隧道开挖对导坑隧道之影响探讨

对于长大隧道而言,全断面隧道钻掘机(TBM)钻掘如施工顺利,可有效缩短工期,惟当遇及特殊地质状况时,亦可能导致TBM受困停工,此时采用迂回隧道绕至TBM机头前方解困是常用之解困方式之一,但迂回隧道挖掘对导坑隧道之影响机制不明,值得探讨.故本研究以雪山隧道导坑第十次TBM被埋受困之情况为仿真对象,将导坑视为本研究交叉区段之导坑隧道,利用三维程序FLAG3D探讨迂回隧道施作对导坑隧道之影响.导坑隧道为圆形断面(直径D=5 m)、迂回隧道为方形断面(B×B=2 m×2 m)开挖.依本研究范围内所得之结论如下:由导坑隧道向外垂直破孔处左右两侧区域呈现应力增加趋势,其加压幅度可达初始应力Ζ10%～22%.45°破孔进入导坑隧道之锐角侧壁处在破孔后σ1、σ2、σ3分别增加47%、40%、-33.5%,与90°直交侧壁处之调整为20%、18%、6%要高出不少.另外钝角侧壁处其支撑承受之岩压在破孔后σ1、σ2、σ3分别增加21%、11%、-45%.     

双洞子公路隧道开挖支护过程数值分析研究

应用有限元分析软件M IDAS/GTS,采用地层结构法分析了双洞子公路隧道开挖支护过程中的稳定性问题。分析结果表明：开挖不同断面过程中,围岩内最大主应力集中在钢架脚部,钢架架设时应及时施工锁脚锚杆,必要时可采用小导管注浆等方法对拱架脚部围岩进行加固;从衬砌变形角度分析,变形量最大处为拱顶下沉及底脚位置,施工中应注意对拱顶沉降的监测,逐步开挖核心土,保证施工及结构安全,同时应及时施作基础工程,以控制洞室变形;围岩最不利位置出现在拱顶及仰拱两侧,应是重点加强部位。     

超梁沟公路隧道开挖支护过程数值分析研究

应用有限元分析软件MIDAS/GTS,采用地层结构法分析了超梁沟公路隧道开挖支护过程中的稳定性问题。分析结果表明:开挖不同断面过程中,围岩内最大主应力集中在钢架脚部,钢架架设时应及时施工锁脚锚杆,必要时可采用小导管注浆等方法对拱架脚部围岩进行加固;从衬砌变形角度分析,变形量最大处为拱顶下沉及底脚位置,施工中应注意对拱顶沉降的监测,逐步开挖核心土,保证施工及结构安全,同时应及时施作基础工程,以控制洞室变形;围岩最不利位置出现在拱顶及仰拱两侧,应是重点加强部位。     

公路大跨度隧道开挖及初期支护施工

结合京珠国道主干线广州东段龙头山隧道施工,重点介绍了隧道开挖采用的双侧壁导坑法、洞口边仰坡的超前支护管棚施作,边仰坡的开挖及其开挖方法,洞身的超前支护与初期支护以及支护工艺和相应的辅助措施等,可供类似工程施工参考。     

基坑开挖对邻近地铁隧道的影响研究

随着城市建设的发展,城市轨道交通网络逐渐完善,地铁隧道在其正常运营阶段不可避免地要受到各种新建工程活动的影响,其中包括基坑工程。文中以上海地铁二号线南侧越洋广场项目基坑工程为背景,采用三维快速拉格朗日法,对基坑开挖过程进行数值模拟,结果表明,在基坑开挖过程中,基坑周围土体变形以竖向位移为主,地铁隧道的变形以水平位移为主。同时,对基坑底部土体进行预加固措施,可明显减小基坑开挖对地铁隧道的影响。     

隧道开挖跨度对围岩级别的影响研究

为进一步提高公路隧道围岩级别判定的准确性,以围岩位移作为围岩自稳能力的评价依据,探讨洞室跨度对公路隧道围岩级别的影响.通过数值模拟方法,对公路隧道两车道、三车道和四车道3种断面尺寸,Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级和Ⅵ级6种围岩级别进行了模拟开挖,以围岩位移值增加幅度作为围岩稳定降低程度的评价依据,探讨不同围岩质量下跨度对...     

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...     

新隧道爆破开挖对既有隧道的影响评价

随着城市地铁、公路隧道等地下工程数量越来越多,如何评价既有隧道的受影响程度是新隧道建设考虑的前提之一。本文首先建立了静力模型模拟既有隧道衬砌的现有受力状态;其次分析了新隧道开挖时引起既有隧道的衬砌应力重分布;然后建立了动力模型分析新隧道爆破时应力波在既有隧道二次衬砌中引起的应力状态;随后将静力模型和动力模型中隧道衬砌的应力进行矢量叠加,评判新隧道爆破开挖对既有隧道的影响。如果爆破振速或任一阶段应力值超出既有隧道衬砌的强度值,则需对新隧道施工采取必要的控制措施,从而保证既有隧道的安全。该评价方法对同类工程具有参考价值。     

管幕超前支护浅埋暗挖隧道开挖方案对比研究

对拱北超大直径管幕超前支护下浅埋暗挖隧道不同开挖方式施工过程中对周围环境的影响进行了有限元数值分析,对比了不同开挖方式下地表的变形、邻近桩基的变形等。采用等效刚度法对超大直径钢管幕超前支护结构进行模拟,考虑施工不利因素等的影响,对比了不同等效刚度条件下,开挖完成时地表的变形规律。计算结果表明,由于该工程开挖断面大,上覆埋土浅,同时超前支护结构的刚度很大以及浮力的作用,随着隧道的开挖,由于下部土体的卸载回弹作用地表表现为逐渐隆起的变形规律。由于地基的变形对邻近桩基础产生显著影响,桩顶的位移最大,为8 mm左右。通过对比发现采用五台阶十分区开挖方案引起的地表变形和桩顶变形相对较小。     

邻近既有隧道基坑开挖过程中的支护结构变形研究

以郑州某交通枢纽工程为例,采用Midas GTS/NX软件对基坑开挖过程中地连墙墙体变形、土体侧向变形和隧道道床隆起变形进行研究,分析了基坑开挖深度不同时土体、地连墙、隧道的变形情况,并对其变形规律进行总结。基于施工进行的现场监测及与数值分析结果的对比分析,表明所得规律的合理性和可靠性,以及数值试验的准确性。     

隧道开挖支护质量3DZI检测技术及应用研究

为解决钻爆法隧道施工过程中隧道围岩及开挖支护质量难以快速、完整、准确检测的难题,通过对三维重建与全景展开图技术的融合与改进,提出基于3DZI技术(3D Reality and Deep Zoom Image)的隧道开挖与支护质量检测方法。通过用参数化流线与迹线方程构建网格化的设计轮廓曲面,建立三维轮廓与二维展开平面之间的映射关系,实现三维实景与平面全景展开图的信息协同与辨识;通过网格曲面法线方程与三维实景模型求交,实现对空间距离测量和体积估算,并生成净空偏差云图和断面图;通过求交修正后的网格曲面实现对图像无视差矫正拼接,生成高质量的全景展开图,用于还原记录围岩和初支表面情况,实现对表面物体长度和面积的测量。结果表明:该方法设备成本低且作业灵活,仅需在现场布置若干控制点后自由设站拍摄照片,可实现隧道围岩地质编录、超欠挖与初支工程量等量化检测,以及隧道塌方体积与大变形量的快速测定,并可揭示各项作业效果之间的因果关联性。工程现场应用表明:该方法检测结果能直观全面地反映隧道开挖支护效果及围岩地质情况,同时获得超欠挖分布规律和初支材料用量信息,可为隧道施工开挖与支护质量控制、动态设计提供可靠的信息化检测结果和依据。     

有限元仿真技术在樟林隧道开挖支护中的应用研究

本文针对樟林隧道地质条件,结合监控量测的实测数据,运用大型有限元软件包ANSYS9.0对樟林隧道的开挖支护进行仿真,所得结果反馈运用到开挖支护施工实践中,取得了较好的效果。     

浅谈大跨径双连拱隧道的开挖与支护

对贵阳市大跨双连拱中坝隧道的施工设计、开挖和支护方案进行了讨论研究.通过对施工过程中连拱隧道的受力特点、开挖和支护等相关内容的论述,总结出大跨径双连拱隧道的开挖及支护经验.