孔隙水作用下浅埋圆形隧道支护反力上限计算

浅埋隧道的支护反力的确定是控制隧道围岩稳定性的关键,针对浅埋圆形隧道,基于极限分析上限定理和一定的假设,考虑了孔隙水压力作用,计算了内能耗散和外力功率,得到了孔隙水压力作用下浅埋圆形隧道的支护反力的上限解,将浅埋圆形隧道的支护反力求解转化成一个数学优化问题,并利用MATLAB编制相应计算程序。计算结果表明：埋深H、内摩擦角φ、洞径h、孔隙水压力系数λ都对浅埋圆形隧道的支护力有很大的影响。     

基于有限元的无支护圆形隧道拱顶下沉分析

隧道拱顶下沉是反映隧道在开挖后围岩自稳能力的一个重要指标,根据G.Kirsch公式分析出隧道拱顶下沉量与隧道埋深成正比、与隧道开挖跨度成正比及与围岩级别成负相关关系。应用有限元软件ANSYS,分别通过隧道埋深、围岩级别和开挖直径的变化建立无支护圆形断面隧道的弹塑性分析模型,得到不同条件下的隧道开挖拱顶沉降值。研究结果表明:对于Ⅰ～Ⅳ级围岩,拱顶沉降与埋深呈线性关系,与开挖直径呈线性关系;对于Ⅴ级围岩,拱顶沉降与埋深基本呈指数关系,与开挖跨度近似为指数关系;对于Ⅰ～Ⅳ级围岩,当埋深不大于100m时且开挖直径不大于10m时,可以用G.Kirsch公式近似计算拱顶下沉值,其误差不超过30%。     

小净距隧道支护反力的极限分析

介绍了极限分析上限法的基本原理和求解步骤,通过极限分上限法推导出求解小净距隧道支护反力的基本公式,采用Matlab数值软件对小净距隧道的支护反力进行了计算分析,并与前人计算结果进行比较.比较分析表明本文结果是完全正确可行的.研究解破裂角与净距之间的关系,结果表明双洞隧道支护反力的净距范围为在0.96D～2.73D之间.     

小净距隧道支护反力的极限分析

介绍了极限分析上限法的基本原理和求解步骤,通过极限分上限法推导出求解小净距隧道支护反力的基本公式,采用M atlab数值软件对小净距隧道的支护反力进行了计算分析,并与前人计算结果进行比较。比较分析表明本文结果是完全正确可行的。研究解破裂角与净距之间的关系,结果表明双洞隧道支护反力的净距范围为在0.96D-2.73D之间。     

基于极限分析的复合地层浅埋隧道掌子面上限支护压力研究

合理确定掌子面支护压力是保证隧道正常施工及周边环境安全的关键。为探究浅埋隧道中不同复合程度下复杂地层支护力上限值变化规律,基于三维有限单元极限分析软件Optum G3,建立一种考虑不同泥岩比例的浅埋隧道掌子面极限支护压力上限解模型,并通过案例对比分析验证模型的有效性。基于此,进一步探讨不同泥岩复合比例下掌子面支护压力上限解及对应失稳模式,并进行参数敏感性分析,拟合得到对应的简化计算公式。结果表明:1)复合地层盾构隧道开挖过程中,泥岩比例低于50%时,掌子面支护力上限值增长平缓,大于该值后支护压力迅速上升; 2)复合地层掌子面破坏模式显著区别于均质土层,泥岩比例小于50%时,易失稳点出现在砂层与泥岩交界处,位置随泥岩比例的增加而上升,大于该值后出现在隧道中心位置并保持恒定; 3)极限支护压力上限解与隧道埋深比C/D、覆土内摩擦角φ及黏聚力c值呈正相关,且埋深比C/D越大,增长的幅度越大,当泥岩比例大于75%后,不同黏聚力下的极限支护力趋于接近。     

考虑纵坡的隧道掌子面稳定性上限有限元分析

针对存在纵坡条件下的隧道掌子面稳定性和失稳破坏问题,采用高阶塑性变形单元上限有限元法开展多参数影响正交计算分析,获得临界加载系数N_(cr)上限解图表与拟合公式及以耗散能密度表征的破坏模式规律。研究表明:①纵向坡度对掌子面稳定性有不可忽视的影响,上坡(坡度角θ=10°)方向对应N_(cr)值小于平坡条件下4.5%～23.1%,内摩擦角φ越大相对降低量越大;②N_(cr)随φ增加而逐渐增大,φ较大时需考虑剪胀效应对稳定性的影响;③失稳临界状态发生时隧道掌子面由两条主要剪切带、三角形刚性运动楔形区和前方塑性区组成,上坡条件下(θ=10°)剪切带和塑性区旋转,剪切带与塑性区路径、范围减小,从而掌子面稳定性变差。     

土质隧道围岩未支护段破坏模式分析

基于土质隧道围岩破坏模式的模型试验结果,通过临界尺度分析了未支护段围岩发生破坏的机理.根据围岩破坏形态和破坏机理建立了分析模型,推导了未支护段围岩发生自稳破坏、进尺破坏和不破坏的理论条件,并结合工程实例进行了分析.研究表明:围岩开挖的临界尺度控制了围岩的破坏模式,当开挖跨度或进尺分别大于相应的临界尺度时,未支护段就分别发生自稳破坏模式或进尺破坏模式;分别得到了发生自稳破坏、进尺破坏和不破坏的理论条件及破坏高度计算式;工程实例验证表明理论分析结果与实际相符.     

高含水量土质隧道新型支护形式变形与受力分析

鉴于高含水量土层中锚杆成孔困难、注浆效果差、自进式锚杆抗拉拔力低等缺点,提出在高含水量土质隧道中取消系统锚杆,初期支护采用"型钢拱架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚管+纵向连接筋"组成的新型支护结构.为了评价这种新型支护结构的受力、变形特性,以天恒山隧道为工程依托,通过现场试验和有限元数值分析两种方法,对隧道拱部下沉、净空...     

富水地层隧道初期支护可靠度研究

以富水地层条件下的康家楼隧道1号斜井为依托,采用荷载结构模型进行数值模拟,确定初期支护最不利位置。以初期支护主要影响因素水压、初支厚度为随机变量,拟合确定支护安全性极限方程,使用基于最优化原理的蒙特卡罗法对最不利位置可靠度进行试算。研究表明支护轴力、弯矩随水压是线性变化的,与初支厚度是非线性关系;墙脚的安全度是最低的,拱顶、边墙次之,且它们的可靠度指标均小于规范要求,因此二衬应尽量早上,以防引起塌方;最危险点在墙脚,因此必须加强设计参数来减少墙脚失效概率。     

考虑孔隙水压力的深埋隧道掌子面支护力上限分析

基于极限分析上限定理,建立了平动与转动相结合的深埋隧道掌子面破坏机制,通过对外力功率、孔隙水压力及内能耗散功率的计算,获得了该破坏模式下掌子面支护力上限解,并将掌子面支护力最优上限解转化为非线性规划的数学问题,借助MATLAB分析工具,分析了h/d值及不同深埋隧道内摩擦角φ对支护力上限解和掌子面稳定性的影响。     

土质地层公路隧道大断面快速施工技术研究

随着交通工程建设的快速发展,公路长大隧道越来越多,常规施工方法效率较低,无法满足工期要求,这对公路隧道快速施工技术提出了新的挑战.以东天山特长公路隧道为背景,提出土质地层隧道大断面开挖工法,通过力学分析及现场对比试验,分析论证了该工法的可行性.结果表明:土质隧道大断面开挖时,采用超长小导管能够减少上部围岩压力对掌子面滑...     

基于刚体平动运动单元上限有限元的毛洞隧道稳定性分析

针对毛洞隧道稳定性问题,利用自编刚体平动运动单元上限有限元程序进行计算分析,获得了失稳临界系数γD/c的上限解图表及相应的刚性运动块体破坏模式。结果表明:(1)失稳临界系数γD/c随土体内摩擦角ф的增大而增大,随隧道埋深与直径比H/D的增加而减小;不过,H/D对γD/c的影响并不显著,特别是对于内摩擦角较大的情况。(2)刚体平动运动单元上限有限元所得隧道刚性运动块体破坏模式大致具有两组交叉滑动面的特征;随着土体内摩擦角ф增大,隧道横向破坏范围明显收缩,刚性块体间的相互错动更加显著;H/D对破坏模式的形态影响不明显,当H/D增大时,隧道横向的破坏范围增加。     

公路隧道支护结构参数化有限元优化设计与分析

运用APDL参数化有限元语言编制用户程序对隧道支护结构进行优化,得到了在满足围岩稳定性要求基础上的优化结果,通过对不同优化结果的分析,对优化结果进行适当调整,给出了几种较为合理的优化方案；根据数值分析结果对给出的几种支护结构优化方案进行围岩位移场和应力场、支护结构受力对比分析,根据分析结果提出了较为经济、合理的支护结构优化方案.     

松散地层隧道支护体系的力学特性

为明确松散砂卵石地层隧道支护体系力学特性,以青海循隆高速公路穿越公伯峡砂卵石地层隧道为工程实例,研究了砂卵石隧道初期支护刚度、强度的影响特征及二次衬砌施作时机的力学影响特点。通过研究隧道支护体系的力学行为,提出砂卵石隧道初期支护建议参数,明确了支护拱顶沉降、衬砌应力与二次衬砌施作时机的关系,可为砂卵石地层隧道及类似工程的支护设计提供参考。     

全风化花岗岩地层特大断面隧道施工过程支护受力分析

地下工程的施工过程是一个几何形状逐步变化的不完整结构在时间和空间上承受不断变化的施工荷载的受力过程。本文以新考塘隧道出口扩大段特大跨度隧道工程为背景,通过数值模拟方法,对第1次初期支护、临时支护、第2次初期支护的受力随施工过程的变化规律进行了研究。研究结果表明： 支护受力体现施工过程相关性,并不一定终态是最不利状态,具体到本工程,④部作业相对最危险,⑤部作业反倒改善了支护结构受力; 从拆撑以后的双层初期支护受力来看,第2次初期支护是有效的,拆撑风险是可控的; 最小安全系数的量值分布呈现“第2次初期支护>第1次初期支护>临时支护”的规律。     

土质隧道施工变形分析及控制措施

土质隧道采用新奥法施工时，会遇到初期支护收敛变形大围岩难于稳定的问题。在设置二次衬砌后还会出现衬砌开裂现象。文章结合一工程实例对此问题进行分析，并提出控制措施。     

土质隧道施工期围岩变形性状分析

通过对新奥法监控量测理论及三维有限元数值分析方法的应用，并结合天恒山隧道工程实际，研究了该隧道某一典型断面围岩的变形规律。结果表明该隧道的开挖方法及支护方式均比较合理，可为今后该类地区土质隧道的建设提供借鉴。     

软岩地层隧道支护体系受力特征研究

该文以客运专线贵广线三都隧道为依托,采用现场试验方法,研究贵州地区炭质板岩软弱地层隧道施工过程中围岩变形特性、围岩压力,以及支护结构受力特征。现场精细化描述三都隧道掌子面炭质板岩节理信息。研究结果表明:隧道拱顶下沉和水平收敛较大,提前施作二次衬砌可有效抑制大变形及其引起的坍塌。围岩压力以竖向为主,拱顶锚杆轴力最大,建议加长拱部锚杆长度,边墙锚杆参数不变。二次衬砌拱顶和拱脚衬砌处于大偏心抗裂力学状态,成为结构关键控制截面,建议加强拱顶内侧、墙脚外侧配筋,提高结构整体安全性。     

双连拱隧道有限元分析

以某双连拱隧道为工程背景，采用有限元法，建立连拱隧道结构及围岩分析模型，重点研究在偏压荷载条件下连拱结构的应力分布特点，并研究了不同围岩类型及地质条件对结构应力分布的影响。     

双连拱隧道有限元分析

以某双连拱隧道为工程背景,采用有限元法,建立连拱隧道结构及围岩分析模型,重点研究在偏压荷载条件下连拱结构的应力分布特点,并研究了不同围岩类型及地质条件对结构应力分布的影响.