高地应力地区隧道围岩分级研究

隧道围岩分级是隧道施工的重要指导依据,尤其在高地应力地区其对施工的影响是不可忽略的。文章首先介绍了地应力侧压力系数、最大水平主应力方向与洞轴线的夹角α对隧道围岩分级的影响情况,然后通过增加最大主应力方向与洞轴线夹角指标对地应力进行了修正,并且在公路隧道设计规范的基础上,对Ⅲ,Ⅳ和Ⅴ级围岩增加了亚级分级,更准确地对隧道围岩分级进行了定级。在此基础上,以谷竹高速公路大坪山隧道为工程实例,利用考虑增加地应力大小及方向的方法对其围岩分级进行了修正,得到了与实际开挖较相符的结果。     

富水条件下板溪群板岩隧道围岩分级研究

富水板岩隧道围岩泥化、软化问题突出,目前此类隧道的围岩分级是将单轴饱和抗压强度作为分级指标之一。由于板溪群板岩具有特殊的工程地质特性,因此将单轴饱和抗压强度作为板溪群板岩隧道围岩分级指标存在一定的局限性。针对此问题,文章以沪昆客运专线长昆湖南段油坊坪隧道为工程实例,引入软化系数,并将地下水、岩体完整性系数、主要结构面与洞轴交角作为主控因素,建立富水板岩隧道围岩分级体系;基于模糊数学理论,构造各评价指标的隶属函数,利用层次分析法求取指标权重值,并根据最大隶属度原则确定围岩级别。研究结果表明:采用模糊理论对富水板岩隧道进行围岩分级,有效地处理了隧道围岩分级的模糊信息,实现了围岩分级从定性到定量的跨越;引入软化系数通过模糊理论得到的围岩级别与现场实际情况较为接近,说明引入软化系数的富水板岩隧道围岩分级方法具有较强的实用性,可为富水板岩隧道的设计和施工提供参考。     

修正Q值围岩分级方法在碳酸盐地区大断裂超深埋特长隧道的应用研究

在隧道建设过程中,围岩分级的准确性直接关系着隧道施工的稳定性.文章在分析了众多的围岩分级方法以后,选择常用的Q值法作为修正对象;根据碳酸盐地区大断裂超深埋特长隧道的特殊性,提出了以断层、褶皱、地形以及岩溶的宏观影响系数对Q值法进行修正,得出了修正以后的建议Q’值法公式.以大坪山隧道为实例,进行验证分析,得出了在最深埋地段围岩级别较高、离断层最近的围岩级别较差的结论,与实际揭露的围岩级别结果基本一致.     

隧道围岩强度及稳定性评价

围岩强度指标是隧道工程设计中不可缺少的重要参数,准确预测围岩强度对隧道支护设计和稳定性计算十分重要。文章针对富溪隧道地质条件复杂、围岩稳定性差等问题,以现场岩石点荷载试验推测岩石强度;以隧道围岩的Q指标统计为基础,利用基于Q指标的经验公式推测围岩抗压强度;按照富溪隧道各个断面围岩的抗压强度,评价各段围岩的稳定性。研究表明,采用的三个经验公式中,无论平均值还是分散度,Yudhbir公式预测结果都最接近规范标准值,说明所用方法用于隧道工程是可行的。该方法简单、实用,预测结果能够反映围岩工程特性,符合实际,可以作为隧道工程中定量评价围岩强度的有效方法,可为隧道设计、施工提供可靠依据。     

特大跨度公路隧道支护结构稳定性分析

文章依托一单洞四车道公路隧道工程,采用有限元软件ANSYS,对特大跨度公路隧道施工中各个施工步骤的力学行为进行了数值模拟分析,评判围岩与支护结构在各个阶段的安全性与稳定性,并提出了设计与施工过程中应注意的问题。     

水平旋喷桩预支护在软弱黄土隧道中的试验研究

为提高软弱黄土隧道地基承载力,针对研究项目洞口段围岩的特点,提出水平旋喷桩预支护方案.经计算分析,参考水平旋喷桩在其它工程项目中的应用情况.初步确定水平旋喷桩加固体的直径、长度、纵向间距等.结合围岩地质条件,采用不同的灰水比、注浆压力、钻机提升速度等施工控制参数开展大规模现场成桩试验.对所有成型桩体直径、长度、3 d及28 d强度进行检验.由检验结果调整预设计参数,得出了水平旋喷桩设计控制指标、施工工艺参数.工程应用表明,采用水平旋喷桩超前支护技术具有较强的适应性和可操作性,提高了软弱黄土地区公路隧道围岩稳定性和地基承载力,可为软弱黄土地区公路隧道的设计与施工提供借鉴.     

有限元强度折减法在隧道施工稳定分析与控制中的应用

有限元强度折减法广泛应用于边坡等工程的稳定分析中,而在隧道工程稳定分析中的应用相对较少。文章将有限元强度折减法用于隧道施工稳定分析与控制中,提出基于围岩安全系数进行施工阶段围岩稳定性全过程的动态评价,并通过隧道洞周围岩变形规律的研究,建立施工阶段隧道监控量测的动态控制指标。通过算例分析可以看出,基于围岩安全系数可以定量、直观地掌握整个施工阶段围岩稳定性的动态演化规律;在满足初期支护施作后围岩稳定性要求的前提下,可以针对各个施工阶段建立相应的变形控制指标,从而克服以围岩容许位移作为隧道稳定性判断依据的局限性。通过有限元强度折减法在隧道施工稳定分析与控制中的应用,将为解决隧道施工安全问题提供新的途径。     

两步分级法在公路隧道动态施工围岩分级中的应用

《JTG D70-2004公路隧道设计规范》中定性与定量[BQ]值相结合的两步分级法从定性和定量两个角度出发,互相校验和检验,采用多因素指标进行评判,对影响围岩稳定性的分析较为全面,该方法在安徽六潜高速公路隧道中应用效果较好,为调整优化相应工程措施提供了重要依据。     

大型机械施工时隧道围岩稳定性分析

为进一步提高隧道施工的效率,大型机械配套设备全断面施工的方式也不断发展,而针对大断面一次性开挖过程中的隧道围岩稳定性进行分析就显得至关重要。文章依托某大型机械一次性全断面开挖隧道工程,选用FLAC 3D软件对其稳定性进行分析,并根据实际工况进行开挖施工仿真计算分析。通过将计算结果与现场监测结果进行对比,得到如下结论:(1)该隧道未支护时的安全系数为2.02,简单初支后的安全系数为2.55,增大了26.24%,稳定性得到了大幅的提升;(2)隧道开挖数值仿真计算中,各特征点位监测值结果均符合规范要求,较现场监测结果略小;(3)根据大型机械施工时现场监测结果可知,各监测值变化规律基本一致,其最终值均在设计强度和规范要求范围内,围岩整体稳定性良好。     

隧道围岩分级因素敏感性分析及影响水平划分方法研究

现行的铁路、公路隧道围岩分级方法的基本思想和框架体系均是沿用了1975年铁道部的科研成果,它是以单线铁路隧道围岩稳定性为基础而建立的,这与当前我国大量涌现的高速铁路双线隧道、高速公路隧道在尺寸上存在很大差别,所以现行的铁路、公路围岩分级方法是否能够适应大断面的高速铁路、高速公路隧道已经成为一个关键性的技术问题,需要深入研究。为此,文章采用正交数值试验方法研究了两个重要问题,即各隧道围岩分级影响因素对隧道尺度的敏感性以及据此进行各分级影响因素的水平划分方法。上述研究成果已作为新的铁路、公路隧道围岩分级方法的参考依据。     

黄土公路隧道围岩级别划分浅论

围岩分级是隧道设计中的重要内容,也是新奥法隧道设计的基础资料.目前隧道设计规范中对岩石隧道的围岩分级有明确的参数指标,可以方便地确定岩石围岩的级别,但黄土围岩的级别划分没有相应的参数指标,而岩石围岩的参数指标几乎完全不适用黄土围岩.通过查阅大量的国内黄土工程资料,并对其在黄土隧道方面的适用性做了具体的分析,提出了黄土隧道围岩级别划分的参数指标,对黄土隧道的设计和施工具有重要的参考意义.     

基于围岩径向位移释放率的超大断面隧道下穿施工围岩稳定性研究

依托黄黄铁路新建刘元隧道工程，采用数值模拟结合现场实测的方法，以围岩径向位移释放率指标分析采用全断面和微台阶两种工法下穿施工的围岩稳定性规律。结果表明，新建隧道下穿防空洞段采用微台阶法施工，在控制围岩径向位移释放率、塑性区分布及稳定安全系数等方面较全断面法优势突出；微台阶法下围岩径向位移释放率及围岩稳定安全系数分别为46.13%、2.13，全断面法下围岩径向位移释放率及稳定安全系数分别为78.08%、1.99；当台阶长度为3 m时，隧道下穿施工围岩稳定性相对较好。监测数据表明，采用微台阶法下穿施工，洞内变形满足规定要求，且变形值与模拟结果数值吻合较好，进一步验证模拟结果的可靠性。     

公路隧道岩质围岩亚级分级研究与应用

文章从当前隧道建设实际出发,首先通过总结国内外多种围岩分级方法及采用指标情况,确立施工阶段以岩石坚硬程度和岩体完整程度作为分级基本指标,以地下水状态和主要软弱结构面产状作为分级修正因素的亚级分级指标体系,然后建立一种基于数量化理论的施工阶段岩质围岩亚级分级模型;并通过样本检验证实本模型具备较高的准确性和合理性,试图探索一种施工阶段围岩亚级分级标准;最后与编程技术和数据库技术相结合,进行施工阶段围岩亚级分级计算机辅助系统开发,以基本实现亚级分级的自动化和智能管理.     

高地应力软岩条件下挤压变形预测及应用

近年来,穿越高地应力区且工程地质环境恶劣的软弱围岩长大隧道工程不断涌现,其不同程度围岩大变形问题给施工设计造成了很大困难。从研究软弱围岩隧道大变形分类、挤压变形分级出发,利用现场试验对隧道岩体强度进行估算,并采用Hoek方法对挤压变形进行判定及量值估算,其研究成果应用于正在修建的兰渝线木寨岭隧道斜井工程中加以验正,结果与现场实测数据规律基本一致。     

公路隧道围岩分级中存在问题的探讨

采用了国标的围岩分级方法进行隧道围岩分级.新规范实施后,很多建设业主反应采用新规范的隧道围岩分级普遍偏高,致使工程造价普遍增加.文章对围岩分级和原围岩分类进行了比较,对围岩分级的定性与定量数据进行了对比分析,阐明了出现这一现象的原因,提出了准确使用新规范围岩分级方法的几点建议.     

围岩分级参数定量值的现场快速获取方法研究

在隧道施工过程中,围岩分级参数的获取方法是影响围岩分级结果是否准确的最重要因素。文章基于对当前隧道施工现场围岩分级方法局限性的分析,针对我国铁路、公路隧道围岩分级的两个基本指标——岩石坚硬程度和岩体完整程度,分别提出了利用回弹仪和数码成像技术现场快速获取其定量值的方法,并结合部分隧道的应用实例,验证该方法可获得较为良好的效果,推广应用前景较为广泛。     

黄土公路隧道结构设计与施工中的若干问题

针对黄土公路隧道结构设计和施工中的理论研究滞后于工程实践的现实情况,结合白虎山隧道、新庄岭隧道、土家湾隧道三座黄土公路隧道衬砌结构力学性状研究成果,提出了以黄土公路隧道拱顶中心线侧压力系数为判据的深、浅埋界定的新方法,指出应结合黄土特性及埋置深度进行隧道衬砌设计,不宜按计算摩擦角或围岩类别确定隧道的围岩压力;设计时除进行荷载计算外,还应根据工程地质条件,经工程类比及综合研究后确定衬砌结构。应根据不同的地质条件确定设计原则和施工方法,例如,地质条件较差地段应采用微台阶或分区微台阶法施工,而不采用侧壁导洞法或双侧壁导洞法;在取得同等支护效果的条件下应加强初期支护;在湿陷性黄土地区应特别注意水的处理。     

基于熵权-云模型的隧道围岩分级方法研究

针对隧道围岩分级中的模糊性和随机性,文章将隧道围岩分级体系作为一个模糊系统,选取6个参数作为评价指标,基于熵权法和云模型提出了隧道围岩分级方法。利用正态正向云发生器生成了各评价指标隶属各围岩等级的云模型,并结合熵权法计算出客观权重值,得到了待评样本的综合确定度,从而确定隧道围岩等级。熵权-云模型将评价指标与围岩等级间的模糊性和随机性有机结合,实现了评价指标由定性描述到定量数值的转化,克服了传统隧道围岩分级方法固定评价模式的缺陷。最后,利用熵权-云模型对祥和隧道的5个洞段进行了围岩分级,分级结果与模糊层次分析等方法的结果相符,表明了该方法在隧道围岩分级中的可行性和可靠性,为隧道围岩分级提供了新思路。     

上软下硬地层隧道围岩稳定性量化评价标准研究

针对常见围岩级别组成的5组地层,文章通过有限元数值计算对上软下硬地层隧道围岩稳定性量化评价标准进行了详细的分析和系统的研究。首先确定以拱顶位移突变判据和能够反映隧道破坏本质的安全系数作为判别隧道围岩稳定性的双重指标,然后通过大量的数值试验对5组地层组合隧道围岩的自稳性进行研究,并通过自稳曲线来划定围岩稳定性量化分组,从而建立围岩稳定量化评价体系。研究成果对土木工程领域围岩稳定性分级理论标准研究起到了细化和补充的作用,也可作为上软下硬地层隧道支护结构设计、现场施工参考之用。     

不同围岩级别下的隧道洞身开挖施工方法分析

文章分析了公路隧道围岩的分级标准,探讨了围岩的变形规律,介绍了全断面开挖法、台阶开挖法和分部开挖法等适用于不同围岩级别隧道的洞身开挖施工方法,并结合某公路隧道洞身开挖工程实例,分析了不同级别围岩开挖施工要点,以期为类似工程提供参考。