考虑超前支护作用效应的围岩-支护相互作用机制研究

隧道支护结构参数的合理性设计是隧道建设安全经济性的重要保证,而围岩-支护相互作用机制是隧道支护结构设计的核心问题。基于开挖面空间效应的等效力学模型,引入超前支护对开挖面空间效应的影响,建立超前支护、隧道支护-围岩耦合作用模型,得到支护结构与围岩动态相互作用的全过程解析。通过计算实例分析,主要得到如下结论:1)从控制隧道围岩变形角度分析,超前支护、隧道支护均可有效控制隧道围岩变形,说明控制隧道围岩变形不仅要重视隧道支护结构的作用,同时也要考虑超前支护结构的作用; 2)当隧道围岩变形量控制到一定程度时,可通过同时调节超前支护参数和隧道支护参数来达到预期的变形控制效果。     

基于ANSYS模拟分析合理确定隧道开挖支护方案

本文运用有限元分析软件ANSYS模拟隧道围岩开挖支护受力状态,对隧道围岩开挖支护结构的位移、弯矩、应力等进行计算分析,合理确定隧道开挖、支护施工技术方案,优化隧道支护结构设计,降低其建设成本。     

复杂地质条件下隧道新奥法施工中支护形式变更分析

以张家界市某山区公路隧道为例,分析复杂地质条件下隧道围岩对初期支护的影响,针对施工过程中出现的问题,结合现场地质条件和相关工程经验及时调整初期支护形式,并通过数值计算分析了变更支护形式后初期支护的受力状态。支护后监控量测数据及变更后支护效果表明,在中薄层的呈近水平产状的泥质灰岩隧道施工过程中,可依据隧道施工开挖效果和拱顶节理、裂隙发育情况及地下水出落情况及时判断是否需变更隧道支护形式。     

隧道进口段坡体裂缝发生与控制机理

隧道进口施工一直是困扰大型隧道施工的技术难题,在偏压地段更是如此,结合张家口至石家庄高速公路北口隧道进口段工程,针对工程开挖后初期支护和坡体产生裂缝这一隧道进口段代表性工程问题展开了专项研究。采用理论分析与监测试验相结合的研究方法,在全面研究偏压隧道进口段工程裂缝发生机理的基础上,提出了非均匀支护控制措施,并通过控制效果监测数据的稳定性评价验证了机理和措施的合理性。研究结果表明:基于围岩压力和隧道开挖后松动圈、塑性区及变形计算理论,通过支护结构特征曲线与围岩支护需求曲线相结合,分析了北口隧道进口段初期支护和坡体裂缝发生机理;在裂缝发生机理研究的基础上,基于支护结构刚度思想确定了非均匀支护参数。     

雪峰山隧道新断层支护结构稳定性评价

以雪峰山隧道为研究对象,通过对左线隧道在断层中的施工模拟,结合变更后的施工设计和支护参数,对隧道掘进过程中的支护稳定性进行分析。分析的结果可以认为在采用了超前小导管注浆、变更支护参数和开挖模式后,隧道结构能够保持稳定状态,为指导施工和修正支护参数提供科学依据,减少因支护不当而导致大塌方带来的损失。     

季家坡隧道开挖数值模拟分析研究

采用地层-结构模型,利用有限差分计算软件FLAC对三峡翻坝高速公路的季家坡隧道进行了开挖支护施工过程的数值模拟,文章分析了隧道开挖后支护前和支护后隧洞围岩变形、应力重分布、围岩塑性区范围,进一步证明了隧道支护方案的有效性,并对支护结构做出了安全评价。     

列车作用下东巨寺沟铁路隧道围岩动力反应分析

东巨寺沟铁路隧道选取试验段中实施湿喷工艺喷射聚丙烯纤维混凝土,作为支护结构,并作永久性支护结构,免除二次衬砌;为研究该隧道在列车作用下的动力响应,从土－结构相互作用模型出发,采用粘－弹性人工边界条件,建立隧道支护结构－围岩相互作用的动力分析模型,采用时程积分法研究了列车荷载对铁路隧道围岩和支护结构的动力作用,分析了列车荷载作用下由于轨道不平顺引起的动力响应,并对该隧道围岩的稳定性进行了分析。分析结果表明:在列车动力作用下,隧道围岩和支护结构变形微小,处于稳定状态。     

基于复合拱理论的大断面隧道初支体系承载力分析

隧道工程的性质决定了隧道支护结构的特殊性与复杂性,特别是大断面公路隧道在穿越不良地质段落时由于开挖断面大,其初期支护结构受力更为复杂,本文以云南省在建的大断面特长公路隧道-杨林隧道为工程背景,应用复合拱理论结合现场监测对大断面公路隧道初期支护体系的承载能力进行分析并求解出锚杆、钢架与喷层各自构件的承载力及比例,通过工程实例显示喷层与钢拱架形成的内层支护拱在大断面公路隧道初期支护体系中起决定性作用;本文提出的方法可为大断面隧道初期支护的承载力分析和后续施工提供一定的借鉴和技术支护,并积累有益的经验。     

老龙山黄土隧道支护结构设计浅析

结合在建工程太佳高速公路老龙山隧道施工情况,通过对黄土隧道支护结构的分析,提出了锚杆在黄土隧道中的功效、钢支撑与格栅的用途、超前支护在黄土隧道中的注浆效果、仰拱地表加固对湿陷性黄土隧道的必要性,经济、有效地解决了施工中出现的沉降与变形问题,分析结果为支护系统的优化提供依据。     

复合式衬砌初期支护刚度及影响因素分析

针对正在建设的宝兰客运专线出现的大量超大断面黄土隧道,介绍了客运专线中黄土隧道的初期支护结构设计研究情况,对于隧道初期支护弹性模量的取法问题,采用折算法和模拟法分别计算隧道初期支护的等效弹性模量,通过对2种计算结果进行对比,结合围岩压力监测资料,分析了初期支护弹性模量的取值及初期支护压力。研究结果表明:运用模拟法计算的初期支护等效弹性模量更贴切,对今后类似工程的设计与施工具有一定参考价值。     

大帽山大跨度扩建隧道设计要点

两车道隧道扩建为四车道隧道设计施工难度大,为国内公路隧道首创;对泉厦高速公路扩建工程中的大帽山隧道的超前支护、复合支护及施工方案的设计要点进行了分析.     

浅埋暗挖矩形区间隧道临时支护拆除方案比选

以昆明地铁3号线金太区间隧道工程为例,采用现场监控量测与数值模拟相结合的方法,分析了3种浅埋暗挖矩形区间隧道临时支护拆除方案对隧道结构安全稳定性的影响,得出了目标断面隧道结构的顶板下沉、水平收敛、地表沉降及安全性系数在拆除临时支护前后的变化规律,引入位移变化率指标,分析对比了临时支护拆除方案的优劣,确定了适用于浅埋暗挖矩形隧道临时支护的间隔拆除方法,并采用现场监测数据验证了其可行性。     

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。     

隧道全长粘结式锚杆有限元模拟分析研究

锚杆尤其是全长粘结式砂浆锚杆是隧道工程广泛应用的支护型式,但由于目前对全长粘结式砂浆锚杆支护作用力学机理认识不足,使其设计方法存在一定的局限性.针对某隧道工程,基于新型复合砂浆锚杆有限单元模型,采用非线性有限元分析了全长粘结式砂浆锚杆设计参数对支护效果的影响,并对隧道变形与塑性区分布规律进行探讨,从而为隧道支护设计提供了参考依据,完善了隧道全长粘结式砂浆锚杆支护的理论与方法.     

高速公路软岩隧道复合支护机理的FLAC解析

结合软弱围岩隧道工程地质和支护设计特点 ,应用有限差分方法 ( FLAC)模拟研究了软岩隧道受力变形特征和围岩收敛曲线 ,并分析了复合支护结构中一次支护和二次支护结构的作用机理及作用效果。研究结果表明 ,软岩隧道开挖和一次支护后围岩支护压力随拱顶位移增加而连续减小 ,预测的最大位移均发生在隧道拱顶。但是 ,在同样支护压力下 ,考虑软岩流变特征的收敛曲线的拱顶位移要大得多 ,必须及时设置二次支护。另外二次支护结构还将起到承受流变压力的作用     

浅埋软弱围岩双连拱隧道合理复合衬砌研究

结合某隧道出口浅埋软弱段工程,采用荷载-结构-弹性抗力模式对隧道支护结构承载能力进行了计算与分析,在此基础上,采用数值分析方法,对隧道初期支护结构与围岩的刚度耦合关系进行了研究,给出了喷射混凝土层不同厚度下的应力变化取值和钢拱架采用不同钢型参数对支护效果的影响取值,并据此对隧道初期支护设计参数提出修正意见。此外,论文还对连拱隧道合理二衬参数进行了探讨。     

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。     

隧道围岩与支护结构耦合作用研究及应用

为了增强隧道工程支护效果、提高各支护构件利用率、保证隧道的安全，需要寻找减小工程支护力的途径，即最大限度地释放围岩形变势能、充分利用围岩自身承载能力，实现围岩与衬砌间的支护耦合，建立了由隧道表征变形量、支护体系组合构件的整体性能利用率、支护系统组合构件耦合效率3个指标组成的耦合评价体系，并用于西安岭隧道施工现场监测并进行耦合分析。结果表明:该隧道最终耦合效率较高，设计方案合理。     

层状软岩隧道塌方原因分析及对策

以某高速公路桃树垭隧道工程为例,针对桃树垭隧道YK38+398~YK38+460初期支护变形和ZK38+245特大塌方事故,分析了层状软岩隧道初期支护变形和塌方发生的原因及应急处理措施,并确定了初期支护变形和塌方的综合处治方案。同时,对初期支护变形和塌方的应急处理措施进行了对比分析,然后通过工程实践证明综合处治方法是安全的。     

高压富水区山岭隧道施工注浆堵水技术研究

为了保障高压富水区山岭隧道施工安全,现场经常采用注浆堵水措施,而目前隧道注浆堵水时地下水渗水量和支护结构外水压力变化特性尚有待于进一步研究。依托南大梁高速公路华蓥山隧道工程,基于复合式衬砌山岭隧道"堵水限排"的防排水理念,采用理论分析和数值模拟方法,分析了高压富水区复合式衬砌山岭隧道围岩注浆堵水时地下水渗流场特征,推导了高压富水区山岭隧道采取注浆堵水时隧道渗水量和支护结构外水压力的计算公式,得到了隧道渗水量及支护结构外水压力与注浆圈厚度、围岩和注浆圈渗透系数之比及围岩和初期支护渗透系数之比间的关系。研究结果表明:高压富水区山岭隧道注浆堵水时,隧道渗水量和支护结构外水压力的主要控制因素为:注浆圈厚度、注浆圈及初期支护的渗透系数;隧道渗水量和支护结构外水压力随着注浆圈厚度的增加及其渗透系数的减小而降低,综合考虑注浆堵水效果及施工成本,建议注浆圈厚度为6～8 m、围岩与注浆圈渗透系数之比为100～200时较优;高压富水区山岭隧道防排水系统设计,需要考虑注浆圈和初期支护堵水作用以及横纵向排水管排水效果,即综合防排水设计才可以减小排水量,有效降低支护结构外水压力。研究所得隧道注浆堵水的相关参数成功应用于实际工程,为高压富水区隧道工程注浆堵水设计与施工提供了一定的参考。