基于三维有限元分析的隧道开挖效应研究

隧道开挖引起的围岩应力状态变化，改变了隧道围岩的力学性能。在三维非线性有限元计算的基础上，研究分析了隧道开挖全过程中隧道围岩应力、位移变化规律以及开挖结束后隧道周边的应力、位移状态。研究结果表明：隧道的开挖是一个先加载后卸载的过程，隧道开挖卸荷效应在隧道拱底表现最为明显，拱顶次之；在隧道轴线方向上开挖对周边围岩的影响范围约掌子面前后各1倍的隧道跨度，在隧道横断面方向上约为2倍的隧道跨度，对隧道截面中心岩体的影响范围在隧道轴线方向上约为掌子面到达该断面前1倍的隧道跨度。此外，文中还将计算结果与工程实际进行了定性的比较和分析。     

3车道隧道模型试验研究及有限元分析

为了研究新奥法修建３车道公路隧道围岩与衬砌交互作用的力学机理，根据几何相似比为１：２５模型试验和系更有限元分析，给出了安全、经济、合理的３车道公路隧道支护体系的技术参数和最优施工方法。     

双洞子公路隧道开挖支护过程数值分析研究

应用有限元分析软件M IDAS/GTS,采用地层结构法分析了双洞子公路隧道开挖支护过程中的稳定性问题。分析结果表明：开挖不同断面过程中,围岩内最大主应力集中在钢架脚部,钢架架设时应及时施工锁脚锚杆,必要时可采用小导管注浆等方法对拱架脚部围岩进行加固;从衬砌变形角度分析,变形量最大处为拱顶下沉及底脚位置,施工中应注意对拱顶沉降的监测,逐步开挖核心土,保证施工及结构安全,同时应及时施作基础工程,以控制洞室变形;围岩最不利位置出现在拱顶及仰拱两侧,应是重点加强部位。     

超梁沟公路隧道开挖支护过程数值分析研究

应用有限元分析软件MIDAS/GTS,采用地层结构法分析了超梁沟公路隧道开挖支护过程中的稳定性问题。分析结果表明:开挖不同断面过程中,围岩内最大主应力集中在钢架脚部,钢架架设时应及时施工锁脚锚杆,必要时可采用小导管注浆等方法对拱架脚部围岩进行加固;从衬砌变形角度分析,变形量最大处为拱顶下沉及底脚位置,施工中应注意对拱顶沉降的监测,逐步开挖核心土,保证施工及结构安全,同时应及时施作基础工程,以控制洞室变形;围岩最不利位置出现在拱顶及仰拱两侧,应是重点加强部位。     

偏压连拱隧道合理开挖方案分析

本采用ANSYSV5．61版有限元分析程序对云南元磨高速公路桥头隧道采用的施工过程进行了二维有限元分析，通过有限元计算，模拟了三种开挖顺序，获得了偏压连拱隧道在采用不同开挖顺序施工时各阶段围岩的应力，应变状态，地表沉降以及隧道支护结构中的内力情况，通过对比，分析并和现场量测资料相比较，得出一些结论，为云南元磨高速公路连拱隧道采用的施工方法提供了科学依据与技术指导。     

单洞4车道公路隧道开挖模型试验研究

通过对某单洞4车道公路隧道在2种不同围岩条件下3种开挖方案的相似模型实验研究，得到了4车道公路隧道在相似模拟开挖中的位移规律和隧道围岩最终位移，并对依托工程隧道施工进行了指导。     

天坪岭隧道偏压地段开挖过程模拟分析

本文首先讨论了隧道工程开挖过程模拟的计算理论基础和分析方法；结合天坪岭隧道工程，对隧道偏压地段的开挖过程用有限元软件对围岩的稳定性和支护结构进行了计算分析，得出了一些有意义的结论。     

岩溶隧道开挖稳定性的三维数值分析

随着国家基础设施建设的发展,越来越多的隧道穿越岩溶区域,掌子面突泥涌水等地质灾害日益突出.文中依托湖南永吉(永顺—吉首)高速公路务西作隧道,运用三维数值模拟对岩溶隧道开挖稳定性进行分析,得到不同位置、不同大小有填充物溶洞对隧道开挖各断面围岩应力及位移的影响.     

隧道锚开挖循环进尺的时空效应分析

运用大型有限元软件Abaqus对隧道锚的开挖进行三维数值模拟,对隧道锚开挖循环进尺的空间效应和时间效应进行了分析。通过对拱顶沉降量、底拱隆起量、中夹墙水平收敛以及塑性区分布范围的计算分析,对施工方案的安全性、合理性进行了验证。     

有限元仿真技术在樟林隧道开挖支护中的应用研究

本文针对樟林隧道地质条件,结合监控量测的实测数据,运用大型有限元软件包ANSYS9.0对樟林隧道的开挖支护进行仿真,所得结果反馈运用到开挖支护施工实践中,取得了较好的效果。     

基于D-P系列屈服准则的隧道开挖效应研究

为选用合适的D-P准则以获取理想的计算结果,对不同D-P系列屈服准则进行比较系统及深入的研究,论证准则转换强度折减的本质。以梅大高速圣人山隧道为背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,分析各分区岩体稳定性状态随开挖过程的演化规律。结果表明： 1）隧道拱底区应力调整最为强烈,拱顶次之,侧壁最弱; 拱顶区围岩经历了压剪、拉剪、压剪循环破坏过程; 侧壁区围岩以压剪破坏为主,其压剪松动区形态呈“侧耳形”; 拱底区各点在掌子面通过目标截面后一直处于三向受拉状态。2）选用不同的屈服准则对θσ计算结果影响不大,但对应力计算结果影响较大,计算中同时考虑围岩关键部位受力状态进而采取合适的D-P准则很有必要。     

开挖与回填过程中隧道受力和承载拱效应研究

为研究开挖和回填过程中既有隧道受力变化及其与承载拱之间的联系,设计模型试验,通过考察开挖与回填过程中既有隧道的位移、内力及围岩压力,得到隧道受力变化规律,并对隧道受力与承载拱之间的联系进行分析。结果表明: 1)既有隧道上方开挖过程中由于承载拱的存在,会使隧道经历无影响、弱影响、强影响3 个阶段,但既有隧道上方回填过程中不会产生承载拱,填方对隧道的影响基本呈线性增加,隧道处于持续受影响状态; 2)回填后的结构受力普遍大于相同覆土高度下开挖后的结构受力,且拱顶和仰拱相对其他部位受影响较大,易因内侧受拉出现裂纹; 3)承载拱的产生与否主要取决于一定埋深隧道围岩应力状态是否经历三向应力-二向应力转变的历程,隧洞开挖时围岩应力的转移和重分布导致了承载拱的产生。     

隧道铣挖法施工试验研究

针对浏阳河隧道开挖设计的铣挖法,在武广客运专线XXTJⅡ开展铣挖法工艺试验,对铣挖法工艺与设备进行简介,对不同地质条件下的隧道铣挖工艺的效率和成本进行统计分析,得出铣挖法适用范围,为浏阳河隧道以及待建或已建的同类型隧道开挖施工提供借鉴。     

基坑开挖对临近地铁隧道力学性状的影响研究

基坑开挖对临近既有隧道影响的计算与评价是基坑工程实施过程中必须考虑的关键问题之一,以某基坑开挖为算例,按照隧道-土体-基坑围护结构共同作用,建立了三维非线性有限元模型。计算了基坑边线与隧道轴线成0°、30°、60°和90°夹角的4种工况,分析基坑与隧道轴线不同交角条件下,基坑开挖对隧道结构变形和内力的影响。结果表明：随着基坑开挖深度的增加,基坑开挖引起隧道结构变形和内力的改变更加明显;随着与基坑距离的增大,隧道结构受基坑开挖的影响逐渐减弱;隧道与基坑的相对位置不同,基坑开挖引起隧道结构的受力变形差异明显,随着二者交角的增大,隧道结构的竖向变形逐渐增大,侧向变形逐渐减小,而轴力和弯矩变化较为复杂。     

基于三维有限元模型的小净距隧道施工力学分析

针对Ⅲ级围岩,利用弹塑性三维有限元模型分析了小净距隧道在不同净距下隧道围岩、中隔墙、锚杆及初衬的受力性状。结果表明,两洞围岩应力终值不同,后行洞施工会造成中隔墙应力集中,其应力集中系数随净距减小而增大,应力峰值点位由拱腰与墙脚趋于起拱线;后行洞开挖使先行洞侧围岩松动区扩大,引起中隔墙内锚杆轴向应力增加,对其他部位锚杆受力影响很小;后行洞施工增加先行洞衬砌环向压力,但不会增加衬砌环向负弯矩。对于Ⅲ级围岩,隧道的最小净距取0.5B是合适的,在此净距下,两洞掌子面间的最小间距约为0.5B。     

基于ANSYS模拟分析合理确定隧道开挖支护方案

本文运用有限元分析软件ANSYS模拟隧道围岩开挖支护受力状态,对隧道围岩开挖支护结构的位移、弯矩、应力等进行计算分析,合理确定隧道开挖、支护施工技术方案,优化隧道支护结构设计,降低其建设成本。     

大别山隧道斜井快速掘进技术分析

 对合武铁路客运专线大别山隧道斜井初期掘进状况不理想的原因进行了详细分析，针对存在的主要问题，提出了相应的改进措施，从而使开挖方案更科学合理，实现了提高循环进尺、缩短循环时间、严格控制超欠挖，达到了节省工期、降低工程成本的目的。     

关山隧道断层破碎带三维有限元地震动力响应

以华庄公路关山隧道为研究对象,通过建立大型三维有限元模型,采用一种人工构成的短时间正弦扫描Johnson/Epstein地震记录进行地震动力分析.该记录具有在较短时程内包含较大的实际地震频率范围的特点,从而减小计算分析的持续时间.通过对3种工况(不设置抗震缝、设置2条和3条抗震缝)计算,结果表明:关山隧道衬砌结构的动力...     

复合地层中基坑开挖对下卧隧道变形影响研究

在城市建设中,基坑开挖会引起附近地层变形,造成附近地下隧道变形,从而对地铁隧道正常运行造成安全隐患。以南京地铁3号线明发广场站至南京南站区间地下空间开发为背景,采用数值方法对复合地层中基坑开挖对周边土体及隧道变形影响进行研究,重点分析基坑开挖宽度与隧道直径比(L/D)和复合地层模量比(E2/E1)变化对土体及隧道变形的影响。主要研究结果如下:1)当L/D3时,基坑底部回弹和隧道变形随基坑宽度增加而增大,当L/D≥3时,基坑底部回弹和隧道变形不受基坑宽度增加的影响;2)当E2/E18时,基坑回弹和隧道变形随模量比的增加而迅速降低,当E2/E1≥8时,基坑底部回弹量和隧道变形不受模量比的影响。