龙潭湾大跨径隧道断面形状优化设计研究

目前三车道隧道断面形状设计没有统一的标准,合理的断面形状设计既可节约成本,又可保证隧道的安全性.文章以龙潭湾隧道为工程背景,利用ANSYS有限元软件对不同扁平率的断面隧道开挖后的应力分布、位移分布、衬砌受力等进行了数值模拟分析;运用层次分析法对影响隧道安全性与经济性的最大正应力、拱顶下沉、开挖面积、衬砌周长等日标值进行了多目标优化,提出了依托工程条件下的最优化断面形状.     

高速公路隧道开挖施工技术及控制策略分析

文章以某高速公路隧道1~#段开挖施工工程为例,利用有限元数值软件MIDAS-GTS NX建立二维数值模型,分析采用上下台阶法、三台阶法、三台阶预留核心土法等施工技术开挖时,隧道浅埋段埋深10m处围岩衬砌的应力变化、位移及塑性区分布情况,确定了三台阶预留核心土法为该工程较合理的开挖方式,为类似高速公路隧道浅开挖工程设计和施工提供参考。     

大断面矩形顶管隧道开挖面土体稳定性研究

文章以采用土压平衡矩形顶管法施工的内蒙古科技大学地下通道为背景,采用理论分析、数值模拟、现场监控量测等手段,对砂砾石地层条件下矩形顶管开挖面的主动和被动破坏规律进行了研究,主要得到了以下结论:(1)考虑顶管隧道开挖面为矩形断面的特点,建立梯形楔体计算模型,推导出开挖面主动破坏时的极限支护应力计算公式并应用于实际工程,采用该公式计算得到的极限支护压力与数值模拟计算结果相差较小,两种研究方法得到了相互验证;(2)采用FLAC3D数值模拟得到的地表沉降槽与实测地表沉降槽形态基本相似,近似服从正态分布,且地表沉降值基本接近;(3)随着支护应力比的减小,开挖面塑性区逐渐由开挖面前方向斜上方发展,当支护应力比为0.165时,开挖面前方土体水平位移骤然增加,开挖面塑性区延伸至地表,土体丧失整体稳定性,发生主动破坏,且从开挖面失稳后地表塑性区扩展形态来看,基本接近梯形楔形体形状,从而验证了解析公式计算模型的合理性;(4)随着支护应力比的增大,开挖面前方土体塑性区自开挖面顶部向地表斜上方延伸,当支护应力比为3.0时,塑性区发展至地面,此时土体失稳,发生被动破坏,其塑性区范围远小于主动破坏时的塑性区。     

超浅埋大跨度隧道节能环保开挖方案研究

本文以保证施工安全、保护地表环境、节能减排为原则,基于ABAQUS有限元软件建立超浅埋大跨度隧道台阶法、CD法、CRD法三种不同开挖方式下的数值模型,分析由开挖引起的土体应力场、衬砌应力场及土体竖向位移,评估不同开挖方法对结构的影响,并结合盖挖法,从环保、节能的角度,选择台阶法作为合理的开挖工法,并根据监测数据对现场实际施工进行了验证。     

兰渝铁路关子岭隧道施工方法的数值分析

以兰渝铁路关子岭隧道工程为依托,针对大断面隧道的施工方法进行数值模拟,分别对台阶式、双侧壁导洞式、全断面开挖,以及导洞超前扩挖四种开挖方式进行计算,对比应力、位移和塑性区,得到较优的开挖方案.计算结果表明,双侧壁导洞式与导洞扩挖式开挖位移变化幅度较小,没有出现拉应力,塑性区对称分布,施工难度较小,且面积较小,优于其他方案.     

地表建筑对下穿隧道的安全性影响分析研究

采用ANSYS有限元软件对新宝塔山隧道的浅埋段地表建筑施工对下穿隧道的影响进行模拟分析,得到不同间距及不同埋深情况下地表建筑对下穿隧道的应力及衬砌安全性的分析结果。分析得出:住宅楼桩基外缘距离既有隧道边墙为4 m时,铁路隧道受到影响较大;当间距调整为8 m时,楼房施工后引起隧道衬砌结构位移较小,隧道结构安全度均满足规范要求。由此,建议按照间距为8 m的方案实施,覆土回填3 m时,计算结果显示隧道仍然是安全的,其覆土回填厚度可以按照规划设计的地面高程1 009 m考虑(最大覆土回填3m、埋深10.7 m)。     

散岩堆积体中特大断面公路隧道洞口段合理施工工法研究

为研究散岩堆积体中隧道洞口段最适宜的开挖方式,文章以火凤山隧道(双线隧道)为工程背景,采用拉格朗日有限差分软件FLAC3D建立土体三维计算模型,对施工期隧道洞口段分别采用三台阶、三台阶预留核心土、三台阶七步法、CD法和CRD法共五种工法进行数值模拟开挖,分析不同施工工法下围岩应力分布及变形规律,提出适用于散岩堆积体地层条件下的隧道洞口段施工工法。研究结果表明:从隧道竖向位移分析得出,五种工法对应的最大位移分别为28.18cm、25.90cm、21.43cm、18.58cm、14.13cm;从围岩应力来看,五种工法围岩应力分布规律上并未出现明显区别,只是在量值上有一定差异;随着围岩的不断开挖,隧道埋深逐渐增大,隧道各特征点的最大位移值也不断增大;在掌子面前方一定范围内,即开挖断面还未达到监测断面的部分区域已经产生了一定的变形,但是变形较小;当开挖断面推进到监测断面时,随着开挖面的推进,拱顶下沉不断增大,其特点是初期下沉速率很大,而后随离开掌子面的距离变大,其速度逐渐减缓,并趋于稳定,围岩收敛先快速增长后逐渐平稳。     

新隧道爆破开挖对邻近隧道的影响分析

通过建立静力模型模拟既有隧道衬砌的现有受力状态并分析新隧道开挖时引起既有隧道的衬砌应力重分布;然后建立动力模型分析新隧道爆破时应力波在既有隧道二次衬砌中引起的应力状态;将静力模型和动力模型中隧道衬砌的应力进行矢量叠加,评判新隧道爆破开挖对既有隧道的影响。结果表明新建隧道爆破开挖对既有隧道的应力分布有较大影响,使得既有隧道二次衬砌近新隧道侧边墙处拉应力达到1.57MPa,超出混凝土抗拉强度,建议对新隧道施工采取必要的控制措施,从而保证既有隧道的安全。     

近距离平行盾构隧道施工数值模拟及影响因素分析

文章以西安北站至咸阳机场城际轨道项目为例,通过ANSYS有限元软件模拟分析了新建隧道近距离平行施工对已建隧道产生的影响,考虑了"先左孔、后右孔"和"先右孔、后左孔"两种施工工序,重点分析盾构施工中地层损失率、盾构顶推力和注浆情况的影响规律。结果表明,"先左孔、后右孔"对地层位移和已建隧道管片的应力、应变影响较小;地层损失率越小,地表沉降量越小,产生的地表最大沉降量越小,地表沉降坡度越缓;盾构顶推力越大,地表的沉降量越大,随着盾构掘进深度的增大,地表沉降量逐渐减小,直至趋于稳定;注浆材料的弹性模量越大,地表沉降量越小。     

轴对称解对隧道衬砌水压力计算的适用性研究

文章根据渗流理论推导了隧道衬砌水压力的轴对称解,并利用数值分析方法研究了轴对称解对不同形状隧道断面与浅埋隧道的适用性.研究结果表明:轴对称解适用于非圆形隧道断面衬砌水压力的估算;隧道断面形状对衬砌水压力折减系数的影响较小,可以忽略不计,其影响大小主要由衬砌与围岩的渗透系数比值决定.对于浅埋低水头隧道,用轴对称解计算的毛洞流量Qm与数值解比较,其误差较大,最大误差为36.5％;但用来计算衬砌水压力p1以及衬砌后水流量Q1时,误差相对较小,最大误差为6.3％,特别是利用轴对称解得出的衬砌水压力值与利用数值解得出的衬砌水压力特征值最大误差仅为3.4％.     

非对称小净距隧道施工力学特性研究及方案优化

非对称小净距隧道合理的开挖顺序对隧道围岩稳定和支护措施优化有很大的影响。文章结合净距2.0 m非对称公路隧道工程实践,通过二维弹塑性有限元数值仿真模拟,研究分析了隧道开挖顺序对支护力学行为特性及围岩稳定性的影响,得出了先开挖较小断面隧道优于先开挖较大断面隧道的结论,为非对称小净距隧道优化设计和施工提供了科学依据。     

紫坪埔隧道小净距段施工方案模型试验研究

为节约工程造价,董家山隧道汶川端设计为渐变小净距隧道与整幅修建的泯江大桥相接。该端隧道洞口段左、右线间距较小,围岩较差。为保证隧道的安全施工,利用模型试验对洞口小净距段岩墙的加固措施、开挖方式及支护体系等施工方案进行了研究,提出了该段合理的施工方法和岩墙加固措施的建议,为董家山隧道小净距段的顺利施工提供指导。     

小净距隧道施工技术及地表沉降的模拟与监测

结合永宁高速公路曾家顶小净距隧道施工实例,详细介绍了隧道进出口Ⅴ级围岩段的3台阶结合环形开挖留核心土的综合开挖工法、Ⅳ级围岩段的台阶法施工及光面控制爆破、中夹岩的加固等施工技术;并针对出口浅埋段进行的地表沉降数值模拟与现场监控量测.分析探讨了地表位移变形特征和开挖支护工法的合理性.所取得的经验和成果可为类似工程的设计、施工和进一步研究提供参考.     

General Construction Technology Scheme of Tianshan Shengli Tunnel on Urumqi-Yuli Expressway北大核心CSCD

With a total length of about 22 km, Tianshan Shengli Tunnel on Urumqi-Yuli Expressway is currently the longest expressway tunnel under construction in the world. It adopts the construction scheme of "3 tunnels (2 D& B main tunnels and 1 TBM-driven middle pilot tunnel) + 4 shafts", which is characterized by great construction difficulty and high technical standard requirements. The tunnel construction is faced with technical challenges such as TBM passing through large fault fracture zones, long-distance construction ventilation in three tunnels, deep and large shaft construction and logistics organization in two-main tunnel construction assisted by middle pilot tunnel. In the parallel three-tunnel method design of Tianshan Shengli Tunnel, the TBM-driven middle pilot tunnel can not only play the role of advanced pilot tunnel, but also assist the construction of the two main tunnels and speed up the construction progress. For the middle pilot tunnel, the TBM excavation diameter is 8.4 m, and the initial support is designed as 100% force-bearing capacity in construction period, which can meet the requirements for two-way material transportation, ventilation and belt mucking in the pilot tunnel. Vault suspension scheme is adopted for the continuous belt conveyor, which can reduce the impact on the material flow organization in the cross passages. Multifunctional service vehicles (MSVs) independently developed by CCCC Group are used for the transportation of TBM materials and prefabricated inverted arch blocks, which can realize double-headed driving. TBM will pass through two large fault fracture zones F6 and F7. According to the stability of the surrounding rock at the tunnel face, the targeted treatment measures would be adopted. If necessary, the scheme of "steel segment + extruded concrete" shall be used for the initial support. In case of serious machine jamming or rock collapse, the heading expansion excavation method or bypass heading method shall be used. Tianshan Shengli Tunnel adopts phased forced ventilation option, and the ventilation mode is designed in stages with the change of tunnel construction stage. The fans and air pipes used are imported ones, and a ventilation management team is set up to strengthen ventilation management and ensure ventilation quality. Highly mechanized construction is used for the two D& B main tunnels, the application of equipment such as three-arm rock drilling jumbo and wet shotcrete machine is promoted, so as to reduce the number of workers and labor intensity, and improve work efficiency. The deep shafts of Tianshan Shengli Tunnel are constructed by short-section excavation and lining mixed operation method, and the initial support is lined by formwork pouring concrete, so as to realize safe and rapid excavation. According to the research results, the construction technology scheme for Tianshan Shengli Tunnel can meet the needs of tunnel construction. The research results can be directly used to guide the construction of Tianshan Shengli Tunnel, and provide reference for the construction of extra long highway tunnels in high-altitude areas. © 2022, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

公路隧道软弱围岩施工开挖受力特性研究

软弱围岩公路隧道开挖工程中经常遇到事故,因此研究隧道施工开挖围岩受力及变形特性对工程建设具有积极的指导意义。本文通过MIDAS有限元分析软件,构建了软弱围岩-隧道-岩土体相互耦合作用下的力学模型,研究分析了隧道开挖过程中围岩应力场分布、锚杆轴力、二次衬砌内力、拱顶下沉及隧道净空收敛规律。对进一步研究隧道开挖施工围岩受力特性研究提供了借鉴意义。     

两水隧道软岩铣挖法施工技术

铣挖法是适合软岩隧道施工工艺的一种开挖方法.文章以两水软岩隧道为例,介绍了铣挖机工艺特点、采用铣挖机的隧道施工方案,从施工安全、施工质量、施工进度等方面进行了钻爆法和铣挖法的分析对比.实践结果表明,铣挖法与预裂爆破相结合是比较安全、经济的施工方法.     

郑西客运专线大断面黄土隧道施工方法研究

文章结合郑西客运专线大断面黄土隧道设计、施工及科研情况,从沉降变形控制、施工进度、机械配套等方面对双侧壁导洞、CRD、CD、弧形导洞等4种工法进行了比选分析,提出了与不同工况相适应的工法以及施工要点,可供参考和借鉴。     

大跨浅埋隧道极软岩富水界面综合施工技术

针对大跨浅埋隧道极软岩富水界面段施工,传统处理方法多为帷幕注浆固结,但此种工法存在施工周期长、工程造价高等缺点。兰渝铁路咀头隧道在此地质施工时,针对隧道埋深浅的特点,采用地表高压旋喷加固,结合洞内分部开挖、φ89钢管锁脚配合强支护参数等综合措施,达到了快速、安全、经济施工,对类似工程的施工有一定的借鉴和参考价值。     

超前小导管注浆布置范围对地铁隧道开挖的影响分析

针对施工中的沈阳地铁工程,开展了超前小导管预注浆环向布置范围对地铁隧道开挖的影响分析.模拟不同的小导管环向布置,对围岩应力、隧道各监测点位移进行综合比较,确定出超前小导管合理布置范围,对类似隧道工程有较大参考价值.     

Controlling Structural Deformation of Surrounding Rock Passed by a Deep-Buried Tunnel北大核心CSCD

Layered rock masses with rapid and serious initial deformation and anisotropy regarding the spatial dis-tribution of the failure are encountered during the construction of many large and deeply buried tunnels on the Lan-zhou-Chongqing railway. It is difficult to deal with the resulting problems with conventional control measures, and additional support measures are frequently needed, which significantly affects construction. Focusing on this special large non-linear deformation, the failure mechanism of the large structural deformation of layered rock masses is thor-oughly analyzed by geological site surveys, laboratory tests, site tests and 3DEC discrete element numerical simula-tion. The research results show that high geostress induces rapid and strong squeezing deformation after excavation in low-strength rock masses, and anisotropy of the layered rock mass controls the stress redistribution after excava-tion and the asymmetrical distribution of tunnel section deformation. Based on the asymmetric deformation mecha-nism of the rock mass, a directional support measure for the disturbance anisotropy of the layered rock mass is pro-posed as a rock mass control to reinforce it in an active way. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.