关角隧道碳质板岩段洞室支护体系综合评价指标研究

关角隧道9#斜井工区为高地应力软岩区段,开挖后洞室变形较大、稳定性差。文章首先根据理论公式分析了影响洞室变形和塑性区大小的主要因素,而后针对碳质板岩段,采用数值计算的方法具体分析了岩体变形、强度参数、地应力特征、开挖断面形式以及支护刚度等因素对洞室变形的影响;最后结合不同开挖断面形式和不同支护刚度的现场试验,提出了考虑地质环境、洞室形状和支护特征的隧道洞室支护体系评价指标F,并采用该指标对碳质板岩段支护体系进行了评价,其结果与变形等级有较好的对应关系。该指标对于设计阶段隧道支护体系的评价有一定的参考价值。     

洞室开挖后围岩应力集中系数的特征分析

通过对洞室开挖后应力集中系数的研究,讨论了该系数与开挖后隧道洞室稳定性的关系,并重点分析了影响洞室开挖后应力集中系数的因素。     

邻近双洞隧道衬砌结构的爆破动力响应规律分析

为优化温州绕城高速公路西南线横山隧道施工方案、控制爆破开挖对邻近洞室衬砌结构的动力影响,采用数值手段模拟了不同开挖工法时邻近洞室衬砌结构在爆破动力作用下的响应规律,对比分析了爆破引起邻近隧道衬砌结构不同部位的应力和振动速度,提出了衬砌结构的重要影响部位和相应的减振措施;分析了单洞爆破开挖引起的衬砌结构振动速度,根据不同振动速度控制标准优化了掌子面与衬砌结构的安全步距。     

不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法

针对软弱围岩条件下大跨度多连拱隧道施工过程中荷载转换和施工工序复杂，施工风险高等问题，介绍观音岩四连拱隧道设计施工方法，提出“先主后辅”的施工工序，并应用数值模拟及现场监测手段，分析四连拱隧道多洞施工、主辅洞开挖相互扰动下，围岩与结构的反应、现场施工工序的可行性以及支护结构的安全性。结果表明： 1）采用先开挖主洞后开挖辅洞的施工工序是安全可行的； 2）多连拱隧道施工，洞室受到的开挖扰动次数越多，结构受力越复杂，建设过程需重点关注先行洞室受到后行洞室施工扰动带来的安全风险； 3）相邻洞室间的施工扰动影响要远大于不相邻洞室。现场实施效果表明，隧道施工过程中围岩变形稳定、支护结构安全，不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法可行。     

软岩大断面隧道预留洞室设计与施工

隧道不同于其他构造物,隧道内需设置安放运营管理设备的预留洞室,而在复杂地质条件下的大断面隧道中,如果预留处理不当,常导致已作支护出现开裂、大变形、渗漏水等问题,因此需要因地制宜选择合理的断面、结构形式与施工顺序.结构计算和工程实践表明:对于大断面软岩隧道或地质条件差的隧道,当洞室尺寸较大时,采用先施工主洞二次衬砌,后开挖洞室的施工顺序,可有效解决因洞室开挖可能产生的安全问题.     

浅埋偏压大断面隧道洞口段边坡稳定性分析

本文高速公路大断面隧道洞口段浅埋、偏压的特点,采用FLAC3D软件,计算不同工况下隧道开挖对洞口段边坡稳定性的影响,同时对隧道开挖工法的选择提出了合理意见。研究表明:边坡坡度是影响隧道洞口段边坡稳定性的一个重要因素,坡度越大,隧道开挖后围岩位移值也越大。隧道的开挖对边坡稳定性有较大影响,隧道开挖后边坡安全系数急剧减小,要避免在坡度大的边坡处开挖隧道。针对本隧道浅埋偏压大断面的特点,施工时不建议采用台阶法开挖,应采用双侧壁导坑法、CRD法与CD法这几种受力更为合理的工法,确保一次应力释放不会太大,保证施工安全。     

改进PSO-BP算法在隧道洞室地基稳定性中的应用

隧道洞室稳定性问题是一个复杂的非线性力学问题,常规的方法很难描述这种复杂的非线性关系。为及时评价隧道洞室地基的稳定性,以便采取合理的开挖方案,提出了改进PSO-BP算法对其稳定性进行预测的方法。粒子群算法具有搜索速度快、效率高、算法简单等优点。BP算法有很强的非线性映射能力、泛化能力等功能,但其容易陷入局部最优。采用PSO算法克服BP神经网络的缺陷,提高BP网络模型预测精度。以重庆小什字车站洞室为例,验证了改进PSO-BP算法能够快速、准确地获取不同方案下的洞室地基安全系数,且预测结果比模糊神经网络预测结果要好,证明了该方法的可行性。     

广州地铁5号线与6号线交叉段施工力学分析

近接隧道等地下结构由于其空间位置及多条隧道的特殊性,在工程开挖时,影响工程建设的因素比单一洞室和独立结构施工时多,这些额外的影响因素会引起周围岩体应力重分布甚至再次重分布,导致围岩和结构一系列的力学行为变化。交叉隧道是近接隧道中的一种,施工时,其加载、卸载效应,横向、纵向及空间效应等会因隧道开挖的时间先后、空间位置及开挖方式的不同而不同。本文依托广州地铁5号线与6号线交叉段近接施工工程,通过ABAQUS三维建模,对5号线上跨6号线方案进行研究,通过分析发现,既有结构物6号线隧道在新建5号线隧道施工完成后,其永久初期支护内力并未因新建5号线隧道的影响而显著增大,相比,地表沉降的变化要大得多。对此,本文通过比较其相互间内力、变形的影响关系,为实际工作中优化设计方案、选择合理施工顺序提供理论依据。     

非对称既有建筑荷载对大跨度公路隧道影响的有限元分析

针对城市非对称既有建筑,采用交叉中隔壁法开挖方案,对荷载作用下大跨度小净距的隧道影响进行了有限元分析。结果表明:采用先开挖路面建筑大的洞(右洞),再开挖路面建筑小的洞(左洞)的方案比较合适。右洞周边竖向变形要比左洞周边竖向变形大。在隧道的左洞室与右洞室,均出现拱底隆起、拱顶下沉现象。在不同监测点,右洞和左洞的监测点量值变化曲线非常相似。在埋深还有围岩的情况相同的情况下,隧道的净距增大的同时右侧洞的拱顶位移会相对减小,当隧道的净距逐渐增大到一定程度时,左右洞的相互影响会逐渐的减小。位移场分析表明,在净距为3~12 m时,隧道左洞和右洞之间的影响相对比较严重,在净距为12~24 m时,隧道左洞和右洞之间几乎不存在影响。应力场分析表明:非对称既有建筑荷载的大跨度小净距隧道净距越少,围岩的稳定性越差。在施工过程中,要对这些部位重点关注,进行重点监控。     

岩层产状与隧道开挖变形机理研究

地质构造对隧道施工影响很大,隧道穿越不同的地质构造单元时,开挖后的隧道围岩受地应力的影响出现变形,影响隧道的稳定性。文章对普氏理论分析隧道开挖时岩体压力拱(平衡拱)影响因素进行分析,对隧道穿越不同产状岩体的变形机理进行讨论,综合分析隧道围岩的地质情况,提出预测和预报重点,从而有针对性的对隧道进行预加固,提高隧道的稳定性。     

隧道开挖跨度对围岩级别的影响研究

为进一步提高公路隧道围岩级别判定的准确性,以围岩位移作为围岩自稳能力的评价依据,探讨洞室跨度对公路隧道围岩级别的影响.通过数值模拟方法,对公路隧道两车道、三车道和四车道3种断面尺寸,Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级和Ⅵ级6种围岩级别进行了模拟开挖,以围岩位移值增加幅度作为围岩稳定降低程度的评价依据,探讨不同围岩质量下跨度对...     

基于数值模拟隧道仰拱开挖对初期支护的影响分析

在山岭隧道施工过程中,施作仰拱虽能很好地控制洞室位移,抑制底鼓现象发生,但隧道仰拱的开挖一般都在初期支护基本稳定之后,其开挖会使上部支护结构底角短暂悬空,底角应力释放,从而引起开挖段洞周位移的急剧增加。通过对阎家庄隧道开挖过程的实时监测,分析仰拱开挖前后拱顶下沉和净空收敛的变形量和变形速度,结合ANSYS有限元软件,分析隧道开挖前后初期支护内力的变化。仰拱的施作能使围岩内力分布更加均匀,避免应力集中,但隧道仰拱开挖引起的洞室围岩的变形约占总变形量的25%,需引起施工注意。     

岩石地层基坑开挖对下部地铁车站结构的影响

依托重庆轨道交通10号线南坪站及上部基坑开挖工程,采用物理模型试验,分析不同隧道埋深以及基坑分层开挖、岛式开挖和盆式开挖过程中地铁车站结构的变形特征;通过数值模拟对试验结果进行验证,以此分析基坑开挖对下部地铁车站结构的影响。试验结果表明：在上部基坑深度一定时,隧道埋深越大,则基坑开挖对隧道的影响越小;不同的基坑开挖方式对下方隧道的影响存在差别。推荐此类基坑工程采用岛式开挖方案。     

大型地下立交正交下穿段三维有限元数值分析

在大型互通式地下立交工程中,下穿隧道往往都处于整个地下立交工程的最低点,需要设置排水泵房,于是造成了在一定空间范围内的多洞室开挖。下穿隧道及排水泵房的修建不可避免地会对上覆小净距隧道产生影响,本文针对地下立交工程中隧道正交下穿段,以厦门东坪山地下立交工程为背景,采用三维有限元方法对新建下穿隧道的施工过程进行动态模拟,分析下穿段隧道动态开挖时,整个正交下穿段位移和变形的变化规律。计算结果表明：下穿隧道和排水泵房施工时整个下穿段将产生不均匀沉降、不均匀侧移和变形,需要对下穿段隧道和排水泵房所处的围岩进行加固,并在上覆隧道相应处设置防护钢拱架。     

巨跨扁平洞室施工期拱部沉降分析

为解决巨跨扁平洞室工程现场监测数据匮乏和研究手段单一等现状对洞室变形特征及稳定性分析造成的困扰,以某水平地应力为主应力的巨跨洞室为例,结合洞室的地质条件、地应力及开挖步序,采取现场监测数据分析和三维数值计算的方法,得出巨跨扁平洞室拱部沉降特征。结果表明： 1）巨跨洞室拱部沉降较小,最大值为22.8 mm,且受地质条件、地应力、结构面等因素影响,其变形具有一定的离散性; 2）巨跨洞室中岩柱拆除步序引起的沉降占总沉降的40％~60％; 3）巨跨洞室开挖过程的变形曲线呈现台阶状和锯齿状相结合的特点,其稳定机制为应力控制的整体稳定和结构面控制的局部稳定相结合; 4）巨跨洞室开挖引起的拱顶扰动范围主要存在洞室周边浅层岩体,拱肩附近的扰动范围主要存在洞室周边浅中层岩体,开挖对深层岩体的影响较弱。     

阿尔及利亚东西高速公路隧道安全洞室设计与施工

阿尔及利亚东西高速公路按法国规范进行设计。本文介绍了东西高速公路隧道安全洞室设计过程、设计施工方案。本项目洞室采用先施工主洞二次衬砌,再进行洞室开挖支护的方案,并强调支护衬砌设计应与施工方案紧密配合。     

工作面前方开挖岩体刚度对隧道挖掘空间安全性的影响

本文论述了工作面前方开挖岩体刚度对隧道开挖空间安全性的影响，指出洞室收敛仅是复杂的应力－应变过程中的最后一个阶段，工作面前方开挖岩体的变形特性才是使其产生和发展的真正原因。     

大断面隧道双侧壁导坑法数值建模及力学特性分析

依托广西百色达康隧道实际工程,简化隧道施工模型,通过FLAC 3D数值模拟软件构建了隧道施工动态三维模型,模拟了大断面隧道采用双侧壁导坑法施工流程,得到在不同施工步骤时隧道围岩应力、变形,以及隧道衬砌的轴力、弯矩变化情况,探究动态施工过程中围岩变形规律和支护结构受力变化规律,并且分析了隧道向前掘进时距掌子面不同距离的断面拱顶、拱底的变形量,分析了其变化规律,对双侧壁导坑法施工时超前支护与施工量测具有参考作用。数值分析结果表明,隧道开挖过程中隧道拱顶底达到竖直位移极值,左、右拱腰处产生水平位移极值;隧道开挖对前方围岩影响范围大约为隧道跨度;隧道衬砌轴力与弯矩最大值均出现在左侧导洞初期支护中期支护中部偏上,二衬拱脚两侧和隧道洞室顶部和仰拱处,所受内力较大。     

渐变大拱段结构受力影响分析

壁板坡隧道是沪昆高铁上的第一特长隧道,采用分岔结构设计,其中渐变大拱段受力较为复杂。文中分析认为分岔隧道渐变大拱段力学特性的影响因素主要为开挖面积和扁平率,并分别分析了不同开挖面积和扁平率对渐变大拱段隧道围岩位移、应力、塑性区、初期支护轴力及弯矩的影响。     

基于钻爆法下的爆破振动对围岩稳定性的数值模拟研究

为研究爆破开挖对隧道周边围岩稳定性的影响,先采用理论计算的方法得出影响隧道拱顶围岩的临界振动速度,后借助ANSYS—DYNA数值模拟软件对10m跨度的隧道爆破模型进行计算分析,从而得出结论。结果表明,洞室跨度为10m的隧道,其拱顶临界爆破振动速度理论计算值为8.51cm/s;根据反复替换模型的集中药包药量,满足围岩临界振动速度的最大爆破炸药量为14.62kg。