地震作用下隧道衬砌背后空洞影响机制研究

研究目的:由于隧道衬砌背后空洞的存在对隧道抗震影响很大,本文以高烈度地震区的敦煌-格尔木铁路阔克萨隧道为研究背景,研究隧道衬砌背后空洞位置、空洞大小、围岩级别和隧道埋深等因素对隧道结构的地震动力响应规律及影响机制,并提出合理的加固方案,确保地震作用下隧道运营安全。研究结论:(1)空洞的存在降低了衬砌结构的变形性能和抗震特性;(2)对空洞隧道拱顶最大主应力影响最敏感的因素是围岩级别,其后依次为空洞环向大小、空洞位置、空洞径向大小和空洞轴向大小,而隧道埋深则是最不敏感的因素;(3)回填注浆加固方案可降低隧道衬砌的拉应力,改善衬砌的内力和应力分布,回填注浆+套拱加固方案要比回填注浆+锚杆方案作用效果好,回填注浆+锚杆+套拱组合加固方案抗震效果最佳;(4)本研究成果对隧道衬砌背后存在空洞时在地震作用下的空洞影响机制和加固方案选取具有一定的指导意义。     

高强绝缘防护网在电气化铁路无衬砌隧道加固中的应用

针对电气化铁路无衬砌隧道存在的落石掉块病害,研究采用高强、绝缘、耐腐、阻燃的芳纶防护网进行加固的技术措施。以丰沙(丰台—沙城)线8号隧道为依托,介绍了该隧道无衬砌段病害情况,分析了采取的整治措施及尚待解决的问题。提出使用芳纶防护网进行加固,通过试验分析验证了芳纶防护网的物理性能,并阐述了隧道加固施工工艺。     

强震区穿越软硬交界面铁路隧道结构抗震技术研究

高烈度地震区隧道洞口段穿越软硬交界面易遭受严重破坏,基于成兰铁路隧道工程,对洞口段软硬交界面隧道动力响应规律及其抗震设防措施展开一系列研究,得出双线铁路隧道洞口段穿越软硬交界面铁路隧道结构的动力响应规律;在基覆交界面处对比分析隧道减震层与渐进式注浆加固两种方案,得出在强震作用下隧道围岩渐进式注浆方案对衬砌结构具有良好的抗减震效果,大大减小隧道衬砌变形和应力峰值的结论。而隧道减震层方案对衬砌结构抗震性能提升较小,右线隧道拱腰和左线隧道拱腰受力最大,需加强隧道结构抗震加固措施。     

管棚法加固软岩隧道合理开挖进尺研究

某铁路单线隧道经过区域岩体十分发育,围岩破碎(Ⅵ级围岩),成岩作用差,施工中易产生失稳坍塌,设计采用管棚注浆法对围岩进行加固。采用三维有限元方法,对该隧道圆形衬砌采用管棚法加固后的各施工阶段进行了分析研究,以便寻求合理的开挖进尺,为隧道施工提供合理参考。     

采用复合内衬壁后注浆法加固既有线隧道施工

峰福线K126 +803黄土三号隧道拱部衬砌压溃掉块,经过无损检测发现隧道衬砌壁后空洞较多,由于衬砌混凝土不密实,造成围岩松动移位,在不中断运输的条件下,采取增设嵌埋型钢骨架网薄壁衬砌加固措施,文章介绍了加固施工中注浆材料、注浆深度、注浆量等参数的确定,以及注浆施工顺序.     

昌福铁路隧道病害整治

南昌至福州铁路隧道断层破碎带、岩爆、软岩变形、强富水等不良地质非常普遍,隧道出入口埋深较浅,围岩破碎,在隧道施工中出现了衬砌开裂、衬砌背后空洞、隧道渗漏水等病害。通过对此隧道病害的现场调查研究,并结合国内相关资料,针对衬砌开裂出现的三种不同情况,分别采用了锚固注浆、碳纤维加固以及嵌填沟槽后注浆加固等措施,采用压浆填充、封堵防水方法整治隧道衬砌背后空洞和渗漏水病害。整治措施实施后在隧道运营前变形已经趋于稳定,证明采取的处理方法合理有效。     

长管劈裂注浆在浅埋大断面岩溶隧道加固中的应用

石马寨隧道进口浅埋段穿越岩溶发育地带,地层强风化遇水易崩解且伴有大量孤石,提出多种加固方案并进行比选。综合环保、经济等因素,最终采取隧道洞内掌子面长管劈裂注浆对围岩拱部进行加固,结合超前锚杆及超前排水孔等措施防止掌子面失稳。通过注浆量控制、检查孔试验、现场监控量测综合判断围岩加固效果,围岩达到稳定状态,效果良好。现场施工工艺、控制措施以及加固效果评估方法可为类似地质情况下工程施工提供借鉴与参考。     

新宝塔山隧道浅埋偏压段施工及监控量测分析

浅埋偏压段及不良地质条件给隧道施工造成安全隐患,也是造成整条隧道施工失败的主要问题。新宝塔山隧道部分处于浅埋偏压段,讨论了该段施工设计和施工工艺,包括地表注浆加固围岩、超前管棚注浆锚杆预支护、段台阶开挖法、喷锚挂网支护和围岩监控量测信息反馈与预测预报等,为隧道的顺利贯通提供了有力保障。     

朔黄铁路石河口隧道冒顶塌方整治技术

朔黄铁路石河口隧道在运营期间发生冒顶,通过查阅隧道施工期间的资料,结合物探和钻探等方法,掌握了冒顶段隧道衬砌及围岩基本状况,提出了重新夯填、采用小导管注浆及喷钢筋混凝土加固陷穴、封堵地表水的综合治理措施,治疗效果明显.     

深埋隧道全长黏结锚杆加固等效方法研究

为定量描述全长黏结锚杆对深埋隧道围岩的加固作用及其对衬砌支护抗力的影响,结合全长黏结锚杆中性点理论改进了等效计算因子,基于Mohr-Coulomb屈服准则推导出施加锚杆后岩体强度参数的解析表达式;基于新奥法围岩衬砌共同承载理念,建立深埋隧道全长黏结锚杆等效加固的力学模型,推导了围岩施加锚杆后等效复合体临界破坏时衬砌结构...     

温州雁荡山地区铁路隧道施工地质问题探讨

塌方、掉块、围岩整体失稳等是隧道施工中要解决的主要难点问题。浙江雁荡山地区的铁路客运专线和货运专线两个项目分布有28 km双线隧道、6.4 km单线隧道。各隧道所穿越的山体地形、岩石地层等存在一定差异,围岩稳定性、施工工况具有丰富性和多样性。雁荡山地区工程地质条件较好,但在隧道进出口、浅埋地段,特别是风化层深厚地段,隧道施工易发生拱顶塌方冒顶;加之围岩压力过大、隧底软化,地基承载力不足,易导致围岩整体变形下沉。本文结合雁荡山地区火山运动及成岩背景,分析了该地区岩体结构、隧道工程地质条件,并结合隧道施工中出现的问题提出改进隧道设计、施工、现场管理的建议,可为本地区以后隧道工程的勘察、设计及施工提供参考。     

软弱围岩隧道变形分析及应对措施

针对客运专线铁路隧道软弱围岩地质区段多的特点,对软弱围岩的工程地质特征、软弱围岩隧道变形特征和表现形式进行了分析,从超前地质预报与预加固、施工方法选择、初期支护施工以及围岩监控量测等方面提出了软弱围岩隧道的安全施工方法和应对措施,对于保证隧道施工安全具有重要意义。     

老东山隧道软弱围岩变形开裂控制技术研究

老东山隧道地处区域性断层夹持的构造挤压带中,隧道在施工过程中多次出现初期支护变形开裂现象。通过对现场地质状况的调查,从围岩岩性、地质构造、地下水等方面,探讨了隧道产生大变形的原因和机制;结合围岩变形实测数据的分析,得到不同施工工序以及工序间隔时间和间距对隧道围岩变形量产生的影响,进一步通过五种不同支护参数的现场对比试验,获得了不同支护方案的不同抗变形能力,确定了老东山隧道不同围岩条件下控制围岩变形的具体支护参数和施工控制措施,确保了隧道变形开裂得到有效控制。     

滇西地区复杂地质条件下隧道施工技术研究

随着经济社会的快速发展,我国西南地区公路、铁路、城市轨道交通等建设密度越来越高。西南地区地质构造复杂,隧道施工难度大,施工工期长。为了提高隧道施工进度及安全性,施工方法的选择尤为重要。围岩的自稳能力决定了施工方法的选择,无论何种施工方法,均应在围岩自稳时间内完成初期支护,确保围岩稳定,防止隧道塌方、变形。基于围岩自稳时间的三台阶施工方法,在各个工序中加入时间要素,改变了开挖工法频繁转换的现状,做到了复杂地质条件下快挖、快支、快成环,提高了隧道施工进度,保证了施工安全。     

汤郎—易门深大活动断裂对秀宁隧道围岩改造作用分析

秀宁隧道为改建铁路成昆线广通至昆明段扩能改造工程中全线关键控制性工程,隧道出口段的汤郎—易门晚更新世区域性深大活动断裂控制了全隧的地形地貌、地质构造、地下水系及不良地质等,对全隧的围岩改造作用十分显著。本文基于汤郎—易门断裂的活动特性及展布,在探讨断裂对全隧地层岩性、岩体结构、地下水活动、应力场环境等影响的基础上,研究活动断裂对秀宁隧道围岩分级改造作用的影响,以期为隧道设计和施工提供较准确的地质科学依据。研究结论:(1)秀宁隧道具有复杂的区域地质构造环境、多变的地层岩性及复杂的水文地质环境特征;(2)汤郎—易门断裂具有多期次活动构造活动特征;(3)断裂对围岩的改造作用主要体现在岩性及其力学性质、岩体结构及裂隙、地下水活动、初始应力场环境4个方面。     

三台阶法在客运专线山岭隧道软弱围岩中的推广应用

研究目的:根据既有及在建的客运专线山岭隧道软弱围岩施工经验,三台阶施工工法被大量采用.本文分析了传统工法存在的问题,总结了实际施工中常用的4种三台阶施工工法以及这些工法的使用条件,并根据三台阶法存在的问题,总结了施工中的一些注意事项及处理方法.研究结论:三台阶施工工法可以发挥大型施工机械设备多工作面快速施工的优势,体现灵活多变易变的特点,能够结合地质条件等因素选择适宜的三台阶法,以满足隧道施工安全的需要.三台阶法存在一些不足,可以通过控制好台阶长度、做牢拱脚、适当增大超前支护长度、做好临时排水工作等措施弥补.三台阶施工工法是在实践中摸索总结出来的,实践证明是一种成功的先进的施工方法,适用于山岭客运专线隧道矿山法施工,应大力推广.     

关角特长隧道施工地质问题及成因分析

关角隧道是我国目前已建成的最长铁路隧道,施工中遇到了岭脊灰岩突涌水、软弱破碎围岩变形等地质问题。通过对主要地质问题进行成因分析,归纳总结特长隧道施工地质问题的类型和特点,寻找各类问题的内在本质与机理,提高处理隧道施工地质问题的能力,推广处理复杂施工地质问题的经验,提高复杂地质条件下长大隧道施工技术水平。     

软弱围岩隧道辅助坑道进正洞综合技术

辅助坑道与正洞相交地段处于复杂的三维受力状态,在复杂地质条件下隧道挑顶施工过程中必须尽快完成支护,尽快控制围岩变形,保证挑顶作业的施工安全。根据新建铁路沪昆客运专线贵州段捧古隧道一号横洞进入正洞挑顶施工的实践经验,详细介绍了隧道挑顶施工工艺特点,安全质量控制措施,并强调了相关注意事项,总结了在泥岩、泥灰岩等软弱富水围岩地质条件下,隧道辅助坑道进正洞挑顶施工的综合技术措施。     

考虑流变特性的隧道围岩变形效应分析

为了探讨考虑流变效应情况下隧道围岩和衬砌的变形情况,从而进一步确定隧道的合理衬砌时机。首先,分析围岩的流变特性对隧道变形和衬砌抗力的影响,通过理论推导得到了同时考虑黏弹塑性的隧道围岩变形计算公式,该公式包含时间参数,可确定达到不同衬砌位移及围岩位移所需要的时间。然后,以南龙铁路隧道工程为背景,针对隧道拱顶下沉、周边收敛、围岩压力和初衬内力,开展隧道二衬合理支护时机的监测分析,得到围岩变形计算公式中的待定系数,并确定隧道衬砌的合理支护时机。将得到的结果与现场监测的结果进行对比,发现二者得到的二衬支护时机基本相同,从而验证计算结果的正确性。     

京张高铁八达岭长城站大跨度深埋三连拱隧道设计及施工方法研究

目前三连拱隧道衬砌荷载尚无成熟的计算方法且类似工程施工经验相对较少,以京张高铁八达岭长城站为例,研究在V级围岩地质条件下,大跨度深埋三连拱隧道设计计算方法及合理的施工工序。依据普氏平衡拱理论并借鉴双连拱隧道围岩荷载计算方法,提出深埋三连拱隧道围岩荷载模型,通过建立有限元模型,分析三连拱隧道的合理施工工序。研究表明:三连拱隧道围岩压力可以看作拱部松散土压力及中隔墙所承受的压力之和;三连拱施工工序推荐采用先侧洞后中洞的工序,对于施工过程中保持围岩及支护结构体系的稳定较为有利;通过右洞围岩压力计算结果与现场检测结果对比分析,围岩压力最大相对误差在10%以内,全施工阶段监测情况一切正常,验证了解析法计算结果的合理性及施工工序的优越性。