隧道围岩动态变形规律及控制技术研究

基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明：隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.     

武广客运专线狮公岩二号隧道施工技术研究

以武广客运专线狮公岩二号隧道为工程背景,针对该隧道埋深浅、偏压显著、围岩软弱破碎、受降雨影响大、隧道断面大、施工变形大且控制困难等特点,在对浅埋段及显著偏压段隧道进行施工效应分析基础上,提出了系列控制措施,有效控制了隧道变形,保证了隧道施工安全.     

考虑渗流场作用下的富水隧道稳定性影响因素分析

以云南省某高速公路中段双龙富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性影响因素进行了分析.考虑渗流场作用时,围岩级别、隧道埋深和地下水水位等因素对围岩稳定性的综合影响,得到了Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩在各种情况下隧道开挖后围岩应力应变、位移、塑性区和孔隙水压力分布等结果,探讨了隧道开挖渗流机制,并分析了富水隧道开挖后孔隙水压力的分布特点.研究结果直接指导了富水隧道防排水施工质量的改进与提高,为富水区隧道开挖设计提供了一定的理论参考.     

孙家崖偏压-滑坡隧道围岩变形和受力特征分析

新奥法施工的核心思想是把隧道围岩和支护结构作为一个完整的支护体系来考虑,监控量测是新奥法施工不可缺少的环节.以奉(节)巫(溪)高速公路孙家崖隧道为工程背景,基于该隧道浅埋、偏压、隧道洞口段穿越滑坡体等工程特点,通过现场监测隧道内围岩变形和围岩应力,结合左右线施工方法分析得出,该隧道左右线围岩的变形规律;围岩压力的分布规律;围岩变形与压力的关系;隧道与滑坡体之间的相对稳定关系.研究过程为该隧道的信息化施工提供了保证,同时研究成果也可为设计和分析研究其它同类工程提供参考.     

考虑流固耦合的富水隧道开挖对比分析

以云南某高速公路中段富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性进行分析.利用FLAC3D软件在考虑流固耦合作用和不考虑流固耦合作用的两种情况下,分别对隧道围岩进行三维数值分析,得到了两种情况下隧道围岩的孔隙水压力、应力场和位移场的变化情况,并探讨了隧道渗流场的分布特征,研究了渗流场对应力场分布和位移场变化的影响.研究结果直接指导富水隧道的防排水施工和支护措施的改进提高,对富水地层隧道开挖设计提供一定的理论参考.     

浅埋偏压隧道洞口联合支护变形监测及模拟

为减少浅埋偏压隧道洞口段的施工风险,有效控制洞口段的围岩变形.以贵州玉石高速白岩湾隧道进口段施工为例,对超前管棚、偏压挡墙联合支护方案进行三维数值模拟分析,并与实际工程监测结果进行对比,探讨联合支护方案在浅埋偏压隧道洞口施工中的支护效果.研究结果表明:在浅埋偏压隧道进口段变形控制方面,采用超前管棚、偏压挡墙联合支护方案...     

富水性软弱Ⅵ级围岩段隧道开挖支护施工技术

某项目工程地质和水文地质条件复杂,变化明显,尤其是区间隧道围岩级别由Ⅱ级过渡到Ⅵ级,施工方法变化频繁.安全、快速通过富水性软弱Ⅵ级围岩段是隧道施工中的重点和难点.通过分析该段落的具体地质特点,提出相应对策和施工任务;在此基础上,探讨了开挖支护技术施工要点.     

大跨度特长公路隧道浅埋段的施工监测

结合青岛一兰州高速公路马鞍山长大隧道进口浅埋段施工实践,通过对该隧道的围岩变形、地面沉降等进行现场监测与数据分析,得出其各施工阶段的地表沉降、拱顶下沉和水平收敛数据,反映了围岩变形,提出了相应的施工措施,有效地控制了隧道围岩的较大变形,确保了隧道安全施工。     

小净距地铁隧道围岩受力特性研究

结合南京地铁二号线一期工程苜蓿园站～小卫街区间小近距段工程,应用有限元数值模拟方法,研究小净距隧道围岩受力特性,总结小净距隧道围岩应力、变形和塑性区的分布特征和变化规律,为以后类似地铁小净距隧道的设计、施工提供技术依据.     

富水软弱隧道围岩工后软化效应分析及其控制措施研究

南华一号隧道穿越地层以富水软岩为主,为确保隧道安全施工,以此工程为研究背景,对富水软弱隧道围岩的软化效应及其控制措施进行了研究。首先,采用数值模拟分析了隧底围岩遇水软化后对围岩及支护结构稳定性的影响,并在此基础上提出了相关控制措施;随后,结合现场监测对相关控制措施的合理性进行了验证。     

浅埋软弱黄土公路隧道围岩变形与衬砌受力特征

隧道围岩变形和应力场测试信息是工程围岩状态的动态反映,其为工程设计、施工、理论研究提供了可靠的资料,也为岩土工程从强度破坏极限状态控制向着变形极限状态控制发展提供了可靠的技术保障。分析量测结果并得出浅埋软弱黄土公路隧道围岩变形与衬砌受力特征,可为该工程后续施工和类似地质条件下隧道设计、施工与养护提供借鉴和参考。     

旧堡隧道构造涌突水带施工技术研究

涌水、突水问题的处理一直是隧道施工中的主要技术难题。由于对变质岩混合岩化构造带的围岩变形规律、地下水赋存状态以及隧道开挖扰动对围岩和构造带的富水性影响规律认识不足,旧堡隧道DK29+377～DK29+425段工程施工一度受阻。介绍了旧堡隧道构造涌水带施工中遇到的问题,分析其产生的原因,总结出一套"探—泄—堵—排—堵"的处理隧道构造涌突水带的施工技术,希望对类似工程有一定借鉴意义。     

高铁泥岩隧道仰拱底鼓变形研究现状及关键科学问题探讨

我国高铁建设的规模和数量、尤其是高铁隧道的总量已稳居世界首位,高铁基础设施的安全性、稳定性和耐久性成为具有重要现实和长远意义的重大课题.考虑到我国泥岩地层分布广泛,高铁泥岩隧道数量众多且近年来出现不少仰拱底鼓变形等病害,着重从隧道仰拱底鼓变形机理与控制对策、泥岩工程地质特性与水-岩反应、泥岩隧道及围岩变形控制、隧道结构受力特点、隧道结构与工程研究方法等方面进行全面调研总结,并据此提出若干关键科学问题,亦即:高速铁路泥岩隧道仰拱基底围岩变异的复杂性、仰拱底鼓对上部轨道结构的量化影响和基于仰拱基底围岩变异的高速铁路隧道结构耐久性预测、评价及控制;并提出了初步的研究思路和方法,以期为提高我国高铁泥岩隧道的基础理论研究、设计建造和运维管理的技术水平提供有益的参考.     

大型海底隧道钻爆法修建关键技术

针对海底隧道建设和运营中的突出问题,以工程安全和排水量控制为核心,对其关键技术进行了系统的研究和实践.限于通道两岸接线的条件,提出了“极限顶板厚度”的概念,使隧道纵断面位置的选择更加自如;基于精细化的地质勘察,提出了物探与钻探相结合,以钻探为主的超前探测方法;针对海底隧道施工对围岩稳定和堵水的双重要求,提出了“复合注浆”的新理念,并形成了相应的周边帷幕注浆技术;通过对地层变形及动态演化过程的研究,建立了施工扰动下海床安全状态与隧道围岩变形的量化关系,制定了保证隧道安全性的围岩变形控制标准;提出了隧道原始渗水量的分级方法,建立了基于排水量控制的围岩加固圈和支护结构设计方法,明确了初期支护的主承载作用,二次衬砌结构通常仅作为安全储备;针对海底隧道的高风险特点,建立了工程安全控制体系,形成了相应的管理基准和我国海底隧道钻爆法修建的技术模式.     

初期支护封闭对隧道围岩变形影响的测试分析

针对炎陵I号隧道软弱段开挖情况,通过整理隧道开挖过程中不同情况下围岩变形的实测变形数据,分析封闭支护对围岩变形的影响效果。在软弱隧道开挖过程中,若不及时进行支护封闭,围岩变形难以控制;通过在上台阶及时封闭初期支护或实现快速开挖下台阶封闭初期支护,能够有效地起到控制围岩变形的效果。     

岗上隧道围岩变形机制及防治对策研究

通过岗上隧道地质勘察、地球物理勘探和围岩分级与变形观测研究,建立地质先导,轻便物探仪器探测,必要时采用钻探验证的快速地质超前预报施工模式;对隧道围岩变形发展趋势,施工方法和进度的超前预报提出科学预测和建议;为隧道工程实践中围岩变形问题的解决和隧道围岩变形的防治措施提供实践经验。     

深埋隧道穿煤段围岩变形特征研究

根据某隧道穿煤段(C2煤层)的工程实例,结合围岩位移、围岩内位形、锚杆轴力和钢拱架压力等现场监测,而进行的有关隧道穿过煤段围岩-支护结构的变形特征的分析结果表明:围岩位移变形分为急剧增长、缓慢增长和趋于稳定三个阶段;受高应力与岩体结构的影响,拱顶下沉为水平收敛的3倍,且初期下沉快,下沉时间长;围岩浅部较深部变形快且大,松动圈半径为2.5m～3.0m。该研究结果为深埋隧道穿越煤段设计和施工提供了重要的科学依据。     

昔格达地层隧道围岩的失稳特征及变形控制工法

昔格达地层是一种分布于我国西南地区的河湖相沉积半成岩,具有水稳性差,遇水易泥化、崩解等特点,在隧道开挖中易出现坍塌、围岩大变形等灾害,对隧道安全施工产生不利影响. 基于此,依托攀西地区昔格达地层桐梓林、垭口以及盐边隧道工程,现场取样并进行围岩室内物理力学试验,同时建立不同含水率深浅埋昔格达地层隧道有限元模型,探究不同含水率下昔格达地层隧道围岩的失稳特征,并提出针对昔格达地层隧道施工变形控制工法. 研究结果表明:昔格达地层对水较为敏感,其中浅灰色页岩夹砂岩的物理力学性质受含水率影响最大;当围岩含水率在0～20%之间时,昔格达地层隧道围岩变形呈现递增,但变形较小,自稳性较好,当含水率在20%～25%时,隧道围岩变形增大明显,失稳潜力巨大;在大埋深、高含水率的条件下,隧道仰拱隆起累计变形和掌子面挤出累计变形急剧增大,在拱顶部位,掌子面挤出变形主要发生在上中台阶交界处;针对昔格达地层隧道围岩失稳变形特征,提出在无水和有水状态下的昔格达地层页岩夹砂岩、砂岩夹页岩隧道围岩施工工法.      

近水库铁路隧道穿越F4断层施工与监测分析

以近水库穿越F4断层的汤山铁路隧道为背景,阐述了断层的工程地质及水文地质特征,提出了富水断层条件下超前地质预报、加固圈3 m超前预注浆、洞身长管棚及三台阶四步开挖方法相结合的隧道施工方案;因隧道近水库,二次衬砌施工中加强防水措施;对隧道穿越断层破碎带过程中隧道洞内变形和地表沉降进行了详细监测与分析,验证了隧道穿越F4断层施工控制方案的合理性。研究结果表明:断层破碎带影响范围内,该施工方案较好的控制了隧道变形,后期变形不明显;断层破碎带影响范围外,因未采用该施工方案,受断层破碎带围岩质量、进口斜井双重施工等因素的影响,隧道短期变形和长期变形均较大,在远离贯通断面80 m左右范围内,应加强监测,适当时辅以相应的施工控制措施。     

浅埋偏压、软弱围岩双线客运专线隧道施工综合技术研究

以武广客运专线狮公岩二号隧道为工程背景,针对该隧道埋深浅、偏压显著、围岩软弱破碎、受降雨影响大、隧道断面大、施工变形大且控制困难等特点,基于浅埋偏压显著段隧道大变形原因分析,提出了地表网喷加固、洞内加长锚杆、增设水平横撑的应急措施,在隧道变形初步控制后,进一步采取地表坡顶减负、坡脚反压增阻,以及局部锚固桩等措施,有效控制了隧道变形,保证了隧道施工安全,并成功保护了地表构筑物。