基于过程设计法的大跨度隧道围岩松动区发展分析

以广州一大跨度单洞四车道隧道为工程依托,应用FLAC 3D有限差分软件对围岩松动区的发展进行数值模拟,并与现场实测数据作了对比分析。结果表明:洞周各处围岩首次出现松动均在离其最近的隧洞开挖之后;分部开挖时,不相邻的左右分部彼此先后开挖对另一方松动区的影响很小,相邻的上下分部后开挖部对先开挖部松动区的影响远大于先开挖部对后开挖部的影响;最终松动区的大小趋势为拱顶拱底拱肩拱腰拱脚;隧道围岩偏压使得围岩厚度大的一侧松动区要大于另一侧。     

变坡面浅埋偏压隧道松动围岩压力计算方法

根据变坡面浅埋偏压隧道的结构和受力建立计算模型,由计算模型推导隧道深、浅埋侧棱体横截面面积的计算公式;再根据极限平衡法求解变坡面浅埋偏压隧道深、浅埋侧的推力,进而推导出变坡面条件下浅埋偏压隧道松动围岩压力的计算公式。由计算公式可知:当地面坡度增大时,水平侧压力系数也随之增大;随着两侧土体对拱顶上覆土层推力的增大,拱顶的垂直土压力减小而隧道的水平侧压力增大。以贵广高速铁路贺街隧道洞口的变坡面浅埋偏压段为例,运用给出的变坡面浅埋偏压隧道松动围岩压力计算公式进行计算,并将计算结果与规范法的计算结果和实测值进行对比。结果表明:在实际工程中,当隧道两侧土体表面坡度变化较大时,给出的变坡面浅埋偏压隧道松动围岩压力计算公式的计算结果更加切合实际。     

浅谈隧道地表锚杆预加固的设计与施工

洞口、浅埋、偏压或软岩等不能形成“拱效应”的地段，在隧道开挖前往往需采用岩预加固或预措施，使围岩具有足够的自承能力，以维持隧道开挖后至锚喷发挥支护作用的时间内围岩的稳定，确保工程顺利与施工安全。目前地表预加固地层广泛地应用于隧道洞口段及洞身浅埋地段，本文结合实际工点，从地面砂浆锚杆预加固的作用机理、设计与施工实例等方面阐述地表喷锚予加固在工程中的应用。     

高速铁路隧道洞口浅埋偏压段开挖方法优选

结合观音山隧道洞口浅埋偏压段工程实际,采用数值方法动态模拟了不同开挖方法对隧道洞口浅埋偏压段周边围岩和坡体变形的影响,获得了不同开挖和支护方案下隧道围岩变形、应力、塑性区的变化规律,并在此基础上进行技术经济比较,进而确定了较优施工开挖和支护方案。同时,为了解围岩稳定性和支护结构状态,确定支护参数,通过现场监控量测获得了围岩和坡体变形数据,并将其与数值计算结果进行对比分析。结果表明,三台阶预留核心土法为经济可行的较优施工方法。     

隧道下穿新大力寺水库施工稳定性分析

针对水库水的渗流对浅埋暗挖隧道开挖及后期运营的影响问题,采用数值模拟的方法,研究了在各种渗透系数条件以及隧道开挖与地下水渗流影响下的隧道稳定性。分析表明:水库水的渗透以及隧道开挖会对上覆土体的稳定性造成较大影响,甚至可能会导致坍塌事故的发生。随着隧道的开挖,水库水开始发生渗流现象,并造成围岩塑性区快速发育,其中以拱顶位置塑性区范围最大;围岩渗透性越强,隧道顶拱和拱腰部位的渗透应力越小;随着渗透系数的增大,隧道的孔隙水压力、围岩位移、塑性区范围均出现较大的增长,并可能引起隧道的渗流失稳破坏。     

地表加固技术在高原富水偏压碎石土隧道中应用探讨

以国道569曼德拉至大通公路宁缠隧道左线进口段为背景,介绍了宁缠隧道进口段在偏压、富水、碎石土地质条件下掘进困难时所采用的地表加固技术;着重阐述了隧道洞口富水、偏压碎石土段采取地表注浆加固处理、使隧道轮廓周边碎石土固结成保护壳,在开挖掘进时,可有效控制围岩的沉降和收敛变形,确保该段安全施工;地表注浆施工在类似富水、偏压碎石土隧道施工中具有借鉴意义。     

基于流固耦合理论下穿库区隧道围岩稳定性分析

以某下穿库区铁路隧道为依托工程,对比分析有无渗流场作用和不同水深条件下,隧道结构应力变化规律以及围岩变形、塑性区和渗流场的变化特性,同时还考虑隧道加固圈厚度和渗透系数对围岩稳定性的影响。研究结果表明:地下水渗流场对围岩变形影响较大,不仅能引起大范围的库底沉降,而且能增大隧道拱顶和拱腰的位移,并且能够减小仰拱的隆起量以及加剧围岩塑性区的范围;隧道的开挖能够对地下水孔隙水压力的分布形成明显的扰动,并且在两拱脚处渗流速度最大,最大塑性区位于横向临时支撑处;注浆加固圈能够改善围岩的受力,隧道最优注浆圈厚度在5m,并且当渗透系数小于围岩渗透系数的1/50时注浆圈加固效果不再明显。     

黄土塬区浅埋暗挖隧道慢坡段施工期围岩变形特征分析

黄土塬区浅埋隧道慢坡段由于距地表边沟、冲沟距离不等,围岩压力分布不均,难以形成自然拱,给施工带来诸多风险。选取银西高速铁路黄土塬区上阁村隧道典型浅埋慢坡段断面为研究对象,分析了施工过程中围岩应力、含水率、洞内变形及地表沉降的变化规律。结果表明:围岩初期支护应力分为增长-波动-稳定3个阶段,其收敛期约在开挖后84 d;围岩含水率先增长后趋于稳定,收敛期约在开挖后118 d;拱顶下沉量是净空水平收敛量的2～3倍;地表沉降影响范围为距隧道中线约18 m以内。     

高速铁路偏压隧道高边坡零开挖进洞施工技术研究

零开挖进洞施工技术应用时必须对隧道洞口的地形、地质与隧道周边环境影响因素进行综合分析,使用不当容易产生地表沉陷、初期支护过量变形、衬砌间裂缝等诸多问题。为探究零开挖进洞施工技术在高速铁路偏压高边坡隧道的使用效果,以杭温铁路西安隧道洞口段施工为背景,理论分析表明偏压、高边坡和围岩差等不利因素是影响零开挖进洞施工技术的关键,现场采取抗滑桩防偏压、护拱补强、超前管棚预支护和注浆等措施,实现"零开挖"进洞的目标。     

不同倾角层状围岩隧道开挖松动圈的范围与分布

层状围岩隧道在施工扰动下极易出现拱部严重超挖、掉块、离层、弯折、坍塌等工程问题,快速准确地确定围岩松动圈的范围和分布规律,对选择合理的支护设计参数以及消除安全隐患十分重要。以延安安塞经志丹至吴起高速公路大梁峁隧道为工程依托,采用离散元软件UDEC对岩层倾角分别为0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°的层状围岩隧道开挖过程进行数值模拟,分析围岩松动圈的范围及分布规律。结果表明:岩层倾角为0°(水平)时,围岩松动圈范围最大,且出现在隧道拱顶处,松动圈范围为1.6～2.6 m;岩层倾角为0°和90°时,围岩松动圈沿隧道轴线对称分布;岩层倾角为30°,45°,60°,75°时,围岩松动圈呈不对称分布,且存在偏压现象。     

客运专线浅埋偏压隧道双侧壁导坑法施工技术

介绍福厦客运专线沙溪隧道出口段采用双侧壁导坑法施工,将大断面隧道开挖分成几个小断面开挖;通过合理的监控量测设计和布点监测,保证施工地表不沉降和净空收敛、拱顶下沉控制在规范允许范围之内,最终顺利地完成大跨度铁路双线隧道软弱围岩段的施工任务。     

浅埋偏压小净距隧道施工力学数值分析

地形偏压、地质偏压和施工偏压是造成隧道偏压的三种主要原因.在隧道结构地形偏压及地质偏压已经确定的情况下,尽可能地采用合理的施工方法和施工顺序,通过施工来减小地形偏压及地质偏压在施工中以及施工结束后对结构内力的影响,具有相当的工程意义和现实意义.以某浅埋偏压小净距隧道为工程背景,利用有限差分软件,对浅埋偏压小净距隧道的施工方法和施工顺序进行数值仿真模拟,分析不同开挖顺序时的围岩位移、应力、地表位移以及塑性区的变化.各工法数值结果对比分析表明,从围岩塑性区、洞周位移、地表位移及围岩应力因素考虑,双侧壁导坑法更适于浅埋偏压小净距隧道施工.     

左右线分岔四洞隧道施工力学特性三维分析

分岔隧道在地下工程中应用越来越多,然而对于分岔多洞(四洞)的影响研究很少。因此,为了揭示左右线分岔四洞隧道(左匝道隧道、左主线隧道、右匝道隧道、右主线隧道)依次施工的相互影响规律,依托某隧道工程,建立左右线分岔隧道三维模型,分析施工过程中拱顶沉降、地表沉降、围岩应力、支护结构位移与应力等变化规律。重点研究了过渡段的空间变形受力特性,如过渡段位移、过渡段最大主应力与最小主应力、过渡段端头墙的位移、应力的空间分布规律,并提出相应设计与施工建议。研究结果表明：地表沉降由小净距段至大跨段逐渐增大;后行开挖左线隧道使先行右线隧道拱顶竖向位移增大;开挖对分岔大跨段的纵向位移影响最大;隧道上方围岩竖向位移由进口端至出口端逐渐增大,且左右线隧道相互影响逐渐变大;后行左线隧道的开挖,使先行右线隧道周边围岩主应力变大。过渡段支护结构主要受压,中间支撑位置存在应力集中,拉应力出现在拱顶、拱肩及仰拱部位;过渡段支护结构在水平位移上向匝道方向倾斜;在纵向位移上,向大跨段方向倾斜;在竖向位移上,上部向下变形,下部向上变形。因此,在设计施工时需要注意,在必要时进行不对称支护,施工过程中要加强支护,变形过大时注意加强...     

海底隧道施工过程中围岩稳定性的流固耦合分析

以厦门翔安海底隧道为工程背景,基于流固耦合理论,对穿越海域风化槽段施工过程中的围岩稳定性进行数值计算,研究不同施工阶段隧道围岩位移场和渗流场分布规律及支护结构的受力特征。研究结果表明:地下水的渗流作用对海底隧道的围岩变形影响很大,引起较大范围的海床沉降;超前导洞开挖对围岩渗流场的影响作用最为直接和明显,且由渗流引起的海底隧道围岩变形在向上传递过程中折减较小;海底隧道洞周变形和海床沉降主要集中在两侧导洞下部和中部核心土上部开挖过程中;海水水位变化对海床沉降、拱顶沉降、拱底回弹量及围岩塑性区分布范围均有一定影响;注浆圈加固效果直接影响海底隧道开挖后围岩位移场和渗流场的分布,且注浆加固区厚度及渗透系数存在1个经济合理值;海底隧道拱腰横向支撑节点的应力集中较大,出现较大的塑性破坏区;海底隧道支护结构受力分为3个阶段,且拱脚、横支撑支点处受力较大。     

椭圆山岭隧道洞口段在SH波作用下三维动力响应

山岭隧道洞口段的围岩通常比较松散,由于地形问题,洞口段地表是斜坡形式的较多.这些工程特征导致隧道洞口段在地震灾害作用下容易破坏.在建立单自由面坡度模型的基础上,在不考虑隧道存在的情况下,利用弹性波理论推导了SH波从隧道底部垂直入射时山岭隧道洞口段应变的解析解,分析了各种影响应变的因素:山岭隧道洞口截面各个位置的切向应变...     

黄土连拱隧道施工方案优化分析

为了优化双连拱隧道的施工方案,依托山西某黄土连拱隧道,利用ANSYS建立数值模型并导入FLAC3D中,模拟了三导洞法和台阶法的开挖,分析了两种施工方案下连拱隧道的拱顶沉降、地表沉降规律,拱顶和中隔墙大主应力变化以及压力拱范围,结果发现:台阶法施工该连拱隧道的拱顶沉降、地表沉降、应力影响范围比三导洞法小,台阶法施工连拱隧道使得中隔墙的偏应力条件较早得到纠正,形成了较好的受力体系。最终台阶法(三导洞法)形成的拱顶、中隔墙上部围岩压力拱为1.0D(1. 5D)范围,台阶法施工对围岩的扰动范围也更小。因此,为保证该隧道的整体稳定性,建议本隧道采用台阶法施工。     

半明半暗浅埋偏压隧道非对称式护拱施工技术研究

山岭隧道因地形地貌条件限制,洞口往往不可避免处于半明半暗、偏压等不利地形中,给隧道洞口施工带来很大安全风险和技术难题。传统施工方法采用大开挖刷坡及加强洞口支护设计,不仅使洞口上方围岩受扰动程度大,还额外增加很大的工程量及成本。本工程通过优化设计,采用一种浅埋偏压地形中非对称式护拱进洞开挖方法,具体的施工工艺流程为施工不对称护拱基础、施工护拱、暗洞开挖、洞口衬砌施作、洞顶反压回填。非对称式护拱减少了对隧道洞口的开挖,洞口无需进行大量边坡防护,大大节省施工工期及成本。半明半暗盖挖进洞施工方法适用于公路与铁路山岭隧道进出口、浅埋段及偏压部位的隧道洞口施工。     

郑(州)西(安)客运专线高桥隧道变形原因浅析

研究目的:多座大断面黄土隧道在施工过程中均出现了不同程度的地表裂缝,尤其在隧道浅埋偏压段更为突出,因此对大断面黄土隧道进行深入调查及针对大断面黄土隧道的施工方法,支护结构和围岩的应力、变形情况、地表裂缝情况开展研究是很有必要的。研究结果:确定隧道产生变形的原因是由于黄土结构相对疏松、施工开挖面大、施工工艺控制不严格且隧道变形地段存在偏压等原因造成的,从而提出大断面黄土隧道在浅埋段宜采用短进尺,强支护,快封闭,勤量测,二衬紧跟的施工原则,并做好地表及拱顶下沉检测工作。     

黄土地区浅埋暗挖地铁连拱隧道合理错距研究

研究目的:以西安地铁5号线雁鸣湖停车场段暗挖双连拱隧道工程为背景,采用有限元分析方法对主洞开挖过程进行模拟,研究开挖错距(0 m、15 m、30 m、60 m)对地表变形、拱顶沉降、拱腰净空收敛及拱顶应力的影响规律,并结合现场监测数据对黄土地区浅埋暗挖地铁双连拱隧道合理错距进行研究分析。研究结论:(1)四种方案下地表沉降值最大相差仅0.5 mm且均满足规范要求,横向地表影响范围大概在连拱隧道中线两侧约3倍隧道跨径内;(2)拱顶沉降和拱顶应力变化主要集中在隧道上台阶施工阶段,当错距超过30 m后,拱顶最终沉降值及应力值基本不受错距变化的影响;(3)错步方案下先行洞拱腰净空收敛值均大于后行洞,且随着错距的增加,后行洞开挖对先行洞拱腰净空收敛的影响逐渐减小;同步开挖过程中不存在偏压问题,且拱腰净空收敛值比其他三种方案小;(4)同步开挖方案与其他错距方案相比较,未引起过大地表沉降及拱顶沉降,且拱腰净空收敛相对较小,综合考虑安全性、经济效益和施工效率等因素,在黄土地区类似工程中建议优先采用两主洞同步开挖方案;(5)本研究可为黄土地区城市地铁双连拱隧道主洞开挖施工方案优化及力学行为研究提供有益参考。     

基于强度折减法的浅埋偏压小净距隧道围岩稳定性分析

针对广东某浅埋偏压小净距高速公路隧道,采用有限元强度折减法基本原理,研究隧道施工过程中各施工工序的安全系数动态变化过程,并对极限状态下关键施工工序的围岩塑性区与隧道围岩位移进行分析,结论为:隧道左洞第一步开挖时,由于中岩柱的出现,其安全系数最小,为最危险施工步,其次为两个洞室临时岩柱上台阶开挖;施工中中岩柱、洞室左拱腰和右拱脚出现大量塑性区,为围岩应力危险区域;中岩柱水平位移在施工过程中呈现出左右往返变化,右侧隧道竖向位移及其上部地表沉降较大,为监控量测重点部位。