不同进洞高程黄土隧道洞口段振动台模型试验研究

黄土地区的隧道开挖打破了边坡内部原有的平衡状态,在地震作用下隧道洞口段可能受到严重的破坏而反映出不同的动力特性和震害特征。以宝兰客运专线大断面黄土隧道为工程背景,基于坡脚进洞和1/2倍坡高程进洞2种工况,开展黄土隧道洞口段的大型振动台模型试验,重点研究边坡不同高程位置处进洞的隧道洞口段坡-隧系统所表现出的震害特征和加速度响应特征。结果表明:(1)模型Ⅰ(坡脚进洞)洞口边坡发生震陷型滑塌,表现出纯黄土边坡的破坏特点,坡-隧系统相互作用不明显;模型Ⅱ(1/2倍坡高进洞)洞口边坡发生失稳性滑塌,并由坡顶前缘横向拉裂缝逐步向洞口附近扩展,拉张裂缝逐步发展为剪张裂缝,表明隧道自坡腰进洞影响了洞口边坡的稳定性,坡-隧系统相互作用明显;(2)进洞高程对衬砌结构加速度响应的影响与激振幅值的大小密切相关,进洞高程对高烈度地震作用下隧道洞口段衬砌的加速度响应有显著的放大作用,在隧道洞口段的抗震设计中应加以适当考虑。(3)在2种工况下隧道仰拱压力在20 cm位置处均达到最大,距洞口20 cm距离的部位是坡-隧系统相互作用最强烈的部位。当地震波幅值较小时,进洞高程对仰拱的外表压力有影响,对拱顶影响不大,随着地震波幅值加大,进洞高程对拱顶的外表压力影响明显增大,而对仰拱的影响显著降低。     

黄土隧道洞口段支护结构的力学特性分析

为了解浅埋偏压黄土隧道洞口段支护结构的受力状况,对刘家坪2^#隧道洞口段围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、纵向连接筋应力、锚杆轴力及拱部下沉进行施工监测,并采用有限元法对隧道支护结构进行计算分析。结果表明：在浅埋偏压条件下,黄土隧道拱部发生了平面偏移,拱顶下沉量大于净空收敛量;围岩压力分布呈不对称猫耳状;钢拱架左侧轴力大于右侧轴力,总体受力很大,在支护体系中作用很明显;拱部和边墙喷射混凝土处于受压状态,而底部多为拉应力;拱部系统锚杆对结构的稳定性作用不大,而锁脚锚杆对结构的稳定性有一定的作用;纵向连接筋受力非常大,对隧道整体的稳定性很有利;应取消黄土隧道洞口段系统锚杆,采用由钢拱架、钢筋网、锁脚锚杆、喷射混凝土、纵向连接筋组合形成的初期支护结构。     

风积沙地层隧道洞口边坡稳定性分析

雅鲁藏布江流域日喀则地区堆积了广泛的风积沙,高速公路路线规划时不可避免地需要穿越风积沙地层,这对隧道洞口边坡的稳定性提出了更高要求,隧道洞口边坡开挖时受雨水冲刷侵蚀,导致隧道洞口段边坡容易发生滑坡等边坡变形破坏问题。拉日高速公路仁布隧道洞口位于风积沙地层,洞口边坡开挖后存在边坡失稳的风险,通过建立有限元数值分析模型,对隧道洞口边坡稳定性进行分析。分析表明风积沙地层边坡潜在失稳型式为牵引式滑坡失稳类型。针对该潜在的滑坡类型提出了隧道洞口边坡采用延长明洞的加固设计方案,并对边坡加固方案进行了有限元数值分析,分析结果表明边坡加固后安全系数提高,加固后边坡处于稳定状态,证明了方案的可行性。     

雨水入渗对黄土隧道边仰坡稳定性影响

黄土隧道洞口往往因条件限制设计为高边仰坡,强降雨容易形成黄土边坡冲沟等自然病害,本文结合现场渗水试验、含水率监测试验对雨水入渗黄土隧道边仰坡稳定性进行研究,得出甘肃黄土地区平均渗透系数为7. 6m/d这一结论,研究结论对黄土隧道边仰坡设计与施工具有一定的指导意义。     

基于实测数据的黄土高铁隧道三台阶法变形控制基准研究

为更加准确地确定黄土隧道开挖过程中不同黄土类型的变形控制基准,以宝兰客运专线安定隧道等6座隧道中的47个拱顶 沉降实测数据作为研究的样本,根据土层的形成年代及成分,将其分为Q2 黏质黄土、Q2 砂性黄土、Q3 砂性黄土及Q4 砂性黄土4 类,通过研究得到其全位移的回归曲线。 数据表明: 1)在一定范围内的含水率对最终沉降值影响并不明显,而基底承载力、埋深这 2个因素和最终沉降量关系极为密切; 2)对4类黄土的最终沉降的预测值进行分类分析,得到黄土隧道初步的变形控制基准Q2 黏 质黄土为110 mm、Q2 砂性黄土为170 mm、Q3 砂性黄土为300 mm、Q4 砂性黄土为300 mm的结论,再根据埋深和地基承载力进行修 正,形成的控制基准在目前在建的银西铁路隧道中得到了较好的验证。     

低震多频高烈度区黄土的动弹性模量和阻尼比特性

在调查山西地震动历史事件的基础上,对山西汾渭地堑带上高速公路边坡黄土进行了动力特性参数的试验研究.首先,选取典型黄土边坡进行现场爆破试验获取了边坡黄土介质的地震动时程曲线;接着,以这些动力特性作为动三轴试验的模拟加载方式和参数,对不同路段边坡的30组马兰黄土(Q3)和离石黄土(Q2)进行了室内动三轴试验,获得了边坡黄土在低震多频动荷载下动力特性的一些规律:冲击地震荷载作用下加速度幅值比正弦循环波幅值较大;相同的动荷载作用下,动弹性模量(Ed)越大,黄土的动黏聚力(Cd)越高,动摩擦角((o)d)则越低,离石黄土(Q2)与马兰黄土(Q3)的初始动弹性模量(Ed0)分别为80 ～150 kPa、25 ～ 100 kPa;动弹性模量均值(Eda)分别为10 ～20 kPa,10 ～30 kPa;对二者的动应变(εd)-动阻尼比(λ d)曲线拟合得动阻尼比(λ d)的增长速率分别为马兰黄土(Q3)0.199 8,离石黄土(Q2)为0.128 5.     

隧道洞口部边坡动力响应特性振动台试验研究

我国西南地区建有大量的公路、铁路隧道工程,地震条件下隧道洞口部边坡的动力响应特性不仅控制边坡的变形破坏机制,而且也是隧道洞口部边坡动力支护设计的依据。采用大型振动台模型试验,对隧道洞口部边坡加速度及位移动力响应特性进行研究,并对比分析不同地震波波形的输入对边坡动力特性的影响。结果表明:与一般公路及建筑边坡不同,隧道洞口部边坡坡面的响应加速度具有先增大再减小再增大的特性;边坡动力支护设计采用单一峰值是偏于危险的,应综合考虑多种波形的影响。位移监测结果表明:地震波较小时边坡坡顶变形比较明显,但随着地震波幅值的增加,隧道洞口部边坡坡脚的变形急剧增加且超过了坡顶变形,因此应增强边坡坡脚的支护强度。     

黄土隧道施工方法探讨

结合工程实例,对黄土隧道的地质特点及开挖、支护方法进行探讨,并对黄土隧道施工中的应力分布及黄土隧道施工监控量测进行研究.通过方案比选、数值分析对黄土隧道施工注意事项进行研究,希望对黄土隧道及软弱围岩隧道施工有一定帮助.     

复杂地质条件下大断面隧道洞口段支护参数研究

隧道洞口段的施工被认为是隧道工程施工的重点、难点。现结合某超大断面隧道洞口段存在浅埋偏压等复杂地质条件的特点,通过采用FLAC3D软件模拟了在不同隧道埋深与不同支护措施加固下隧道洞口与边坡的稳定性,根据模拟结果,选择合适的支护参数以保证隧道洞口段施工的顺利进行。研究结果表明:隧道埋深对边坡稳定性及隧道结构有显著的影响,但对边坡的影响在埋深超过25m后就不再明显;支护措施强度的增加能显著控制隧道结构的变形,但对边坡稳定性的影响十分有限。若隧道埋深很浅,建议先对隧道洞口边坡偏压段采用反压护拱等手段进行优化处理。     

偏压洞口段黄土隧道滑塌原因及处治措施分析

文章以某高速公路偏压洞口段黄土隧道滑塌为工程背景,分析了滑塌发生的原因。综合采用洞外反压回填和洞内临时横撑相结合的处治方法,在超前小导管预加固作用下,通过采用短台阶弧形导坑法施工,成功通过洞口滑塌段并实现了安全进洞。工程实践表明,反压回填和加强临时支护及时封闭成环是处治偏压洞口段黄土隧道滑塌的有效措施。     

黄土隧道开挖方法及沉降处理措施

宝兰客运专线甘肃段黄土隧道工程,具有断面大、围岩强度较低、沉降量大等特点。选择合适的开挖方法,是确保隧道安全和快速施工的关键。黄土隧道洞口容易坍塌,洞内在高含水量地段沉降大,由于适当加大预留沉降量,并采取有效的防沉降措施,保证了黄土隧道的施工安全和工程进度,顺利完成施工任务。     

郑西大断面黄土隧道施工方法模拟分析

针对郑西客运专线大断面黄土隧道在不同施工方法下围岩和隧道支护结构的力学问题,运用有限元方法,对弧形导坑、CRD、CD及双侧壁施工方法进行动态数值模拟计算,进而对这四种施工方法进行了比较.所建立的大断面黄土隧道支护结构体系模型,对大断面隧道的设计和施工具有重大的指导意义.     

浅覆新黄土隧道微台阶法修建技术

浅覆新黄土隧道洞口地段一般采用CD法、CRD法等分部开挖法施工,存在临时支护拆除量大、大型施工机械设备不便开展作业、施工工效较低等问题。依托蒙华铁路黄土隧道工程,提出以微台阶开挖、湿喷机械手快速支护、仰拱快速封闭成环为核心的快挖快支快成环微台阶法修建技术,并以蒙华铁路张裕2#隧道为例,采用数值模拟方法对采用微台阶法时隧道初期支护变形、围岩塑性区、初期支护结构内力及安全系数等进行分析,验证该方法的合理性。对蒙华铁路全线新黄土隧道施工的监控量测数据、资源投入和施工进度等进行分析,结果表明:大跨度浅覆新黄土隧道采用微台阶法施工,初期支护变形收敛小,便于大型机械作业,综合施工进度达到45~67.5 m/月,能极大地提高施工工效,节约工程造价。     

大断面黄土隧道洞口段地震动力特性研究

黄土山岭地区的隧道开挖破坏了原有边坡内部的平衡状态。在地震动荷载作用下,隧道洞口段及边坡都可能受到严重破坏,也会反映出不同的动力特性和变形特征。首先通过大型振动台对边坡坡度为60°坡脚进洞工况进行试验,然后利用Midas-GTS有限元软件对边坡坡度为60°不同高程进洞的工况进行了数值模拟分析。结果表明:坡顶加速度随着进洞高程的增大而增大,同种波形和输入方向,输入峰值加速度增大,加速度放大效应减小,出现放大效应趋于饱和现象;隧道洞口段最大主应力先增大后减小,仰拱大于拱顶,一般在距洞口15 m达到峰值,50 m后趋于平稳;试验中坡顶出现拉剪破坏,隧道衬砌与上部土体自振频率不同导致的错动形成竖向裂缝,两侧坡脚处出现横向裂缝且发展速度较快,坡面整体发生破坏,震陷滑塌现象很明显且大块土体整体滑落,有隧道一侧滑塌破坏程度大于纯边坡一侧;应力最大值断面距洞口42 cm,是2.33倍的隧道最大跨径,最大加速度多出现在距洞口约3.89~4.06倍隧道跨径处;由于临空面的存在,洞口段具有明显的动力放大效应,各监测点位移都有一个略微增大再减小的过程,最大值出现在距洞口60 m处,因此大断面黄土隧道的抗震设防长度取5倍隧道洞径较为合适;相较于振动台试验,数值模拟数结果偏大,但是可以较好地反映出加速度和土压力的基本变化规律。     

特大断面隧道洞口仰坡稳定性研究

岩土工程边仰坡是公路隧道建设经常遇到的重要问题之一.边坡的稳定性对于隧道工程建设与运营有着十分重要的作用,特别对于隧道安全进洞和进洞后的安全施工有很重要的影响.随着交通量的增长,特大断面隧道越来越多,其施工工序复杂.由于多次施工对边坡造成的多次扰动,对隧道施工安全影响越来越大.依托龙头山单洞四车道隧道,对特大断面洞口仰坡稳定性进行了分析和研究,可作为今后同类隧道洞口仰坡设计和施工借鉴.     

基于滑塌实例的边坡力学参数反算与破坏模式分析

高速公路隧道洞口常存在明显的偏压,一般在偏压洞口明暗交界前方设置明洞.为减少开挖量,偏压侧临时边坡往往较陡,受降雨或施工扰动易产生失稳滑塌.针对隧道洞口临时边坡滑塌的工程实例,采用极限分析上限有限元法反算边坡力学参数,并进行边坡破坏模式特征的探讨,从而为类似地质条件下隧道洞口边坡稳定性分析、加固与防护以及现场施工提供借鉴.     

高速公路隧道洞口绿化设计

为了得出适宜的绿化设计方法,文中从景观效果和洞口亮度两个方面考虑,提出隧道洞口绿化设计流程,并对隧道洞口边坡、仰坡、洞口前区的绿化分别进行了分析,提出高速公路隧道洞口绿化的模式和工程建议,推荐了西南地区隧道绿化的植物品种。     

浅埋偏压隧道洞口施工技术

针对隧道洞口存在浅埋、偏压、围岩破碎、稳定性差等不良地质情况,以榆商线南沟隧道工程为依托,对隧道洞口施工过程中的围岩变形情况进行分析,提出了隧道洞口施工的技术措施,总结了黄土地段浅埋偏压隧道的进洞经验．确保了依托工程隧道进洞的安全及隧道施工质量。     

湿陷性黄土隧道进洞时机及高仰坡稳定性案例分析

位于黄土峁坡脚处的隧道,洞口浅埋段较长,且明洞位于湿陷性黄土层中,为了提高明洞结构稳定性、减少施工工序间干扰、降低施工期间的风险,对隧道进洞时机的选取进行研究,并对设计方案调整后的地基承载力和仰坡稳定性进行分析。     

基于FLAC~(3D)的隧道洞口滑坡防治技术优化研究

结合栗石沟隧道洞口滑坡实际水文、工程地质条件,通过强度折减法对隧道洞口边坡在自然状态、边坡坡脚开挖和削坡卸载等6种工况下的稳定性进行了数值模拟分析和评价,并结合实际工作经验和数值模拟计算结果,提出对该滑坡体采取削坡2m+表面喷浆及锚杆支护相结合的处治方案,同时加强洞口坡面排水、坡面和隧道内的变形监测。为工程安全施工提供依据,也为山区隧道洞口开挖提供借鉴。