大跨扁平公路隧道稳定性位移控制基准研究

大跨隧道安全位移基准控制值与施工工法关系密切,而既有成果和规范对此研究不足。根据特征曲线法,探讨隧道极限位移、容许位移和预警位移3个控制指标之间的相互关系;提出公路隧道极限位移确定方法,即采用有限元方法,对规范给出的同一级别围岩的物理力学参数按照高、中、低位进行抽样组合计算,所得支护位移值域按照t分布进行数理统计,按概率密度曲线98.75%的保证率确定最大和最小值,并将该值作为同一围岩级别下考虑分部开挖工法的全域最优解,该最优解可作为隧道安全位移基准控制值。依据该方法,给出CRD工法下3车道公路隧道在Ⅳ、Ⅴ级围岩和4个埋深区间下的极限位移建议值。     

木寨岭公路隧道大变形综合评价预测

基于模糊综合评价法与层次分析法,结合木寨岭公路隧道复杂地质条件下隧道大变形的统计结果,提出了适用于软弱破碎围岩隧道施工阶段大变形快速分级预测的模糊层次综合评价方法。该方法将隧道变形分为无大变形、轻微大变形、中等大变形、严重大变形和极严重大变形5个等级,选取了对隧道大变形影响显著且在隧道施工阶段能够快速获得的岩层产状、强度、完整性和地下水作为大变形的分级和评价指标。为了充分考量4类指标对大变形的影响,共选取了结构面倾角、结构面走向与洞轴线夹角、点荷载强度、掌子面软岩比例、掌子面岩层平均厚度、岩体RQD值、每延米洞长出水量、地下水特征8项亚级指标对大变形进行分级预测。将本方法与陈子全法、孟陆波法和Jethwa法应用于木寨岭隧道5个大变形段进行了工程验证与对比分析。结果表明:实际变形量超过陈法和孟法预测范围上限值的变形量最大可达上限值的2.4倍和4.4倍,隧道大变形实测变形值均位于本研究方法预测的大变形范围内。本预测方法在木寨岭公路隧道变形段的工程实践表明:该方法的工程适用性强,准确度高,可为软弱破碎围岩隧道大变形的分级和预测提供一种新方法和新思路。     

基于物元可拓模型的改扩建隧道施工安全风险评估

为预防改扩建隧道施工发生安全事故,提高改扩建隧道施工安全风险控制能力,以新建后祠隧道坍塌风险事件为例,进行施工安全风险评估。根据现有研究成果和工程实际情况,建立改扩建隧道施工安全指标体系,利用物元可拓模型确定各指标关联度、利用熵权法计算指标的权重,分别对风险发生的可能性和风险严重程度进行综合评价,最后利用风险矩阵法判别风险等级。将该评价方法应用于新建后祠隧道施工风险评估中,结果表明： 基于可拓理论和风险矩阵的评估方法对改扩建隧道施工安全风险评估具有一定的适用性。     

断层破碎带隧道突涌水灾害风险等级评价研究

为了准确评价隧道突涌水灾害风险等级,以降低隧道施工过程中突涌水事故的风险,依托海南五指山隧道进行风险等级评价研究。通过文献调研确定断层破碎带隧道突涌水灾害影响因素及评价指标,在专家打分的基础上,采用AHP_熵权法得到指标权重,进而通过模糊综合评价方法确定灾害发生概率等级。调研归纳给出隧道最大集中涌水量与灾害后果等级的对应关系,最终根据灾害发生概率等级和灾害后果等级确定隧道突涌水灾害风险等级。将建立的风险等级评价方法应用于五指山隧道,评价结果与隧道实际突涌水情况一致,验证了该方法的合理性及可行性,为断层破碎带隧道突涌水灾害风险定量评价提供了有效途径。     

大断面高原黄土隧道支护变形特性规律研究

本文以甘肃省首座3车道大断面高原黄土公路隧道为依托展开研究,分析了隧道现场监控量测数据、支护结构受力状态及超大断面黄土隧道洞口浅埋段双侧壁导坑法施工的围岩稳定性,并运用有限元数值模拟分析了各个施工阶段隧道初期支护的变形及受力情况,重点阐述了采用双侧壁导坑法在不同施工阶段沉降变形的受力状况,根据现场监测数据和变形状况力学参数计算分析了隧道不同施工阶段围岩变形速率和规律。     

内梅罗指数法在隧道施工对景区环境影响评价中的修正与应用

为掌握旅游景区隧道施工对周围环境的扰动程度,确定隧道工程的环境可行性,选取噪声污染、粉尘污染、固体废物污染、废 水污染和人文景观建筑变形5 项指标,建立旅游景区环境评价指标体系。运用博弈论组合赋权法将指标的主客观权重相融合,并 对传统内梅罗指数法在景区环境评价中存在的不足加以修正,构建旅游景区隧道施工对周围环境影响评价模型。基于河北省秦皇 岛市老龙头景区隧道K1+500~+930 区间实测数据,应用该模型评价隧道施工对老龙头景区环境影响程度。结果表明,评价等级为 Ⅱ级,即老龙头隧道施工对景区环境影响程度有限,该工程的环境可行性良好。     

基于物元分析的隧道路段行车安全性评价

隧道是道路上不可或缺的工程构造物,如何保障隧道路段的行车安全至关重要。分析了隧道路段交通事故的致因,并以评价隧道路段行车安全为目标,选取了10个指标应用物元分析法和集值统计模型进行评价。集值统计能在较大程度上克服经典统计所带来的随机误差,确定的指标综合权重可信度较高,物元分析法确定系统对所有评价等级的隶属度,隶属度最大的等级即为该隧道系统的行车安全性等级。最后将研究成果应用到了重庆某隧道,结果与实际情况吻合度较高。     

公路山岭隧道初期支护极限相对位移的确定

为计算公路山岭隧道初期支护的极限相对位移值,采用霍克布朗屈服准则,依据公路隧道设计规范和实际工程经验选取断面形式、支护方式以及材料参数,采用短台阶的开挖方式,对各级围岩不同埋深下3车道公路山岭隧道拱顶、拱腰和拱脚的极限相对位移值采用FLAC3D进行三维数值模拟,并依据突变理论确定。根据对计算结果的统计分析,提出可将洞周变形控制点位明确,细化埋深范围,通过分析上下开台阶开挖对不同点位变形值的影响,且与实际施工相结合,确定出开挖步的变化对洞周位移的影响。     

寒区隧道洞口段施工安全风险研究

依托金家庄特长隧道,针对寒区山岭隧道的特点,建立了寒区隧道风险因素集。采用模糊分析法,引入Karwowski隶属度函数表,根据工程实际情况确定各风险因素的判断矩阵和隶属度;采用层次分析法对风险因素进行层次结构构造,通过1-9标度法确定每个因素的权重,最后运用模糊层次综合分析法,构建出一种可以用于预估风险发生概率的模型,同时根据最大隶属度原则确定风险等级。结果表明,由寒区隧道洞口段施工风险因素和风险预测模型可知金家庄特长隧道洞口段施工风险等级为Ⅲ,与实际情况吻合度高,同时也验证了模糊层次综合分析法的合理性,对类似的风险分析提供了参考依据。     

软岩大断面隧道施工数值模拟与监控量测对比分析

隧道在开挖过程中的稳定性受到众多因素影响,其中软弱围岩大断面隧道尤为突出。文中以某隧道工程为依托,采用FLAC3D有限元软件分别建立隧道在围岩等级、埋深等不同工况下的施工阶段模型,得出位移云图、应力云图及塑性云图,通过对计算结果整理分析,根据隧道开挖步所对应的位移量作出位移-时间关系曲线及拟合回归曲线,并对比实际监测数据总结得到软弱围岩大断面隧道在施工过程中的变形特征和变形规律,确定合理二衬施作时间。     

木寨岭隧道地应力特征及对隧道变形影响的研究

为解决高地应力引起的隧道施工大变形,采用有限元多元回归分析和神经网络对有限原位地应力测试结果的地应力值进行拓展,分析整座隧道绝大部分地段的侧压力系数均大于1以及隧道轴线方向的地应力最大和构造应力为主的地应力场特征。结合木寨岭隧道炭质板岩情况,通过FLCD数值计算,得出高地应力对隧道采用三台阶法施工变形的水平影响范围为2~3倍洞径,并且隧道中台阶位置是应力释放的主要阶段,也是引起变形的主要阶段,为后续施工提供一定的指导。     

近接施工对上下行交叉隧道影响的数值模拟研究

文章通过数值分析手段，对拟建隧道采用不同施工方法时引起交叉既有隧道的受力、变形变化状况进行研究后可知：全断面法与上下台阶法对既有隧道的围岩应力及变形影响是一致的，二者均最终将引起拱顶及边墙的围岩应力降低，拱底围岩应力的增高；既有隧道特征点均将产生下沉。全断面法开挖引起既有隧道的位移量要稍大于上下台阶法。同时两种开挖方法对既有隧道二衬的受力影响几乎相当，二衬经历对称一非对称一对称三个变化过程，随着开挖深入，其应力逐渐增大，但远小于容许应力值，处于安全状态。     

基于掌子面结构量化的公路隧道围岩分级方法

公路隧道围岩级别的划分是指导隧道设计、施工及地下工程岩体稳定性评价和安全风险控制的重要依据,目前在设计和施工中对隧道围岩级别的判定方法具有较多的经验性因素,且在实际隧道工程中各级围岩的稳定性情况极为复杂,即使是同一级别的围岩,隧道稳定性也不尽相同。为了实现施工阶段围岩分级的可操作性与准确性,通过研究在公路隧道开挖时采集的隧道掌子面图像,利用MATLAB编程建立了照相测量围岩分级系统。根据岩体块度指标RBI的概念,向隧道轮廓线依次布设19条虚拟测线,以掌子面径向19个方位的RBI值综合评价了掌子面岩体结构的差异性。考虑结构面分布特征,结合掌子面节理玫瑰花图获取岩体结构综合量化指标Z-RBI,对掌子面进行了综合评价,得出了Z-RBI与岩体结构类型对应关系。综合考虑岩体坚硬程度、Z-RBI、地下水条件、初始地应力状态等主要分级指标,利用层次分析法,提出了隧道围岩BT分级方法及评价标准。实际工程应用表明:与传统的BQ法相比,BT分级方法获取的围岩等级更符合开挖后掌子面围岩的实际等级,且各等级可靠指标的延续性可对隧道施工过程中地质属性的变化情况进行定量表征,有助于工程地质人员据此对围岩质量的渐变过程进行动态评估。     

公路隧道下穿既有公路施工变形控制

随着我国公路工程建设的不断发展,公路隧道下穿既有公路施工问题逐渐增多。首先分析了隧道下穿造成公路路面破坏的主要形式,并在此基础上根据公路技术状况、坡度、平整度和行车舒适性要求综合分析得到既有公路变形的控制标准。通过数值模拟分析了隧道施工过程中的路面变形情况,评价当前施工方案的可行性,并根据计算结果采用变位分配法得到每个施工步序的变形控制值。施工中根据各步骤的控制值进行变形控制,有效保证工程施工的安全性,为类似隧道下穿公路施工提供参考。     

隧道洞口绿色景观及其评价体系研究

在研究国内外隧道洞口景观概念及评价方法的基础上,提出隧道洞口绿色景观概念,认为隧道洞口景观应是在全生命周期的视野下关注其结构安全性、艺术性、经济性和生态安全性.确定了隧道洞口绿色景观包括洞门、洞口伸出物、洞口周边施工建设涉及到的山体、洞口延伸段及其绿化等内容,建立了包括目标层、准则层和指标层的3层隧道洞口绿色景观评价体系.运用该体系对隧道洞口景观工程进行评价时,可采用AHP法确定指标层权重向量,根据模糊数学理论确定隶属矩阵,最后通过矩阵运算对隧道洞口绿色景观进行两级评价,并根据其综合评价得分按最近原则进行等级划分.     

单洞四车道超大跨度公路隧道Ⅳ级围岩合理施工方法研究

为研究超大跨度公路隧道的合理施工方法,该文以连霍高速公路新疆境内小草湖至乌鲁木齐段改扩建工程杏花村1号隧道为依托,通过数值模拟方法对超大跨度公路隧道Ⅳ级围岩采用CD法、上台阶CD法和三台阶七步开挖法施工的隧道变形和支护结构受力情况进行分析,在变形与支护结构受力满足设计要求的前提下,考虑各施工方法的优缺点等因素,确定最合理的施工方法,通过开展现场试验分析施工方法的可行性。结果表明：(1) CD法、上台阶CD法和三台阶七步开挖法数值计算的隧道变形均不大于21 mm,初期支护安全系数分别为2.48、2.41、2.28,大于隧道设计细则要求的最小安全系数,变形与支护结构受力均满足设计要求;(2)对比3种工法的优缺点,结合隧道地质条件等因素,确定杏花村1号隧道Ⅳ级围岩最优施工方法为上台阶CD法;(3)根据现场测试结果,Ⅳ级围岩采用上台阶CD法施工,拱部下沉最大值为14.6 mm,周边位移最大值为15.0 mm,隧道变形控制效果较好;初期支护的最小安全系数为6.94,满足设计要求。     

基于概率统计理论的公路隧道大变形风险评估方法研究

通过文献调研,对近十年我国发生的隧道大变形案例影响因素进行了统计分析。在大变形案例统计结果的基础上,采用指标体系法,分别建立施工前和施工过程中隧道大变形风险评估指标体系。指标权重由隧道大变形案例影响因素统计和专家调查建议结果给出。通过对各指标进行评分,确定隧道大变形风险等级。并将建立的评估模型应用于安远隧道,验证了评估模型的合理性。     

扁平特大断面隧道三台阶法、CD法开挖对比分析

在确保特大断面隧道施工安全可靠的情况下降低施工成本，依托新白石岩隧道工程，对三台阶法和CD法两种开挖方法进行非线性施工阶段对比分析，对两种方法开挖过程中的围岩及支护的变形、应力、围岩塑性区等进行对比分析，指出了风险性较大的开挖步。根据分析结果选择开挖过程中围岩塑性区较小的CD法施工，并结合现场施工监测得出三台阶法施工便捷性高，但围岩塑性区大，稳定性低；CD法开挖隧道，围岩整体稳定性较好，围岩塑性区小，但中隔壁承担的围岩压力大，变形大，容易失稳，加设临时仰拱等措施可减小中隔壁水平变形。     

大断面隧道三岔口段施工技术及围岩变形规律

隧道斜井进入主洞三岔口段断面大、受力复杂、施工难度大,是长大隧道施工的关键。三岔口将隧道分为多个施工作业段同时施工,缩短了工程的工期,加快了隧道的整体施工进度。某山岭隧道斜井进入主洞处三岔口采用台阶扩挖法。斜井末端采用上下台阶,从上台阶向上挑挖4.2 m确定导洞高度,继续向前扩挖至对侧主洞边墙轮廓线完成导洞施工。主洞采用三台阶法,按照上台阶5.3 m、中台阶3.59 m、下台阶3.31 m依次向进口和出口方向开挖。三岔口段主洞断面面积92.1 m~2,为大断面隧道。大断面隧道的跨高比大,导致围岩和支护的稳定性变差,所以主洞在施工过程中应加强支护来保持隧道的稳定。利用ABAQUS有限元软件对隧道进行了数值分析,并直观地模拟了隧道开挖后围岩的应力分布,为隧道的施工提供合理依据。锚杆、钢筋网、衬砌、格栅和钢架根据不同的围岩等级按相应的要求进行了施工。通过对围岩及支护微小变形的监测,掌控了在开挖过程中围岩的稳定程度和支护结构的力学动态信息。对监控量测数据进行了回归分析,以较好地反映围岩变化规律,并分析各阶段的位移速率,预测最终位移值。监控量测数据表明:拱顶下沉和周边收敛的累计变形范围为8～14 mm。     

基于FAHP-云模型的钢壳混凝土沉管隧道施工风险分析

为补充我国钢壳混凝土沉管隧道施工风险评估体系,运用基于优化LEC法的FAHP-云模型风险评估方法,辨识分析钢壳混凝土沉管隧道施工风险。通过运用AHP法建立钢壳混凝土沉管隧道施工结构模型,采用模糊层次分析法确定各指标权重,使用MATLAB云模型检验权重值的有效性并计算期望值。通过优化的LEC法计算指标层的风险源风险等级,运用MATLAB云模型确定风险等级的指标期望值。基于模糊层次分析法确定钢壳混凝土沉管隧道总体风险等级。将评估模型应用于深中通道沉管隧道实例分析,验证该方法的可行性。