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...     

不同开挖方法对公路隧道围岩稳定影响分析

位于我国西部的某公路隧道处于软弱地质围岩中,为了研究该公路隧道最优的开挖方法,基于有限元仿真软件MIDAS/GTS模拟隔壁法、环形留核心土法和台阶法3种不同的开挖方式对隧道围岩稳定性影响进行分析。有限元计算结果表明,3种不同的开挖方法不仅对隧道围岩卸荷的顺序存在较大差异,而且不同开挖方法对应的应力集中程度、应力应变大小及变化规律也不尽相同。通过分析3种开挖方式的应力和位移云图,详细对比了各开挖方式对应的各特征点X方向和Z方向应力值和位移值,综合考虑该公路隧道的围岩地质条件、施工进度、施工成本及施工安全,确定该隧道最优的开挖方式为台阶法开挖。     

郑万高铁大型机械化施工隧道位移控制基准研究

依托郑万高铁湖北段大断面隧道洞群,针对其开挖断面面积大、软弱围岩占比高、采用大型机械化大断面法施工的特点,开展初期支护位移现场监控量测,对监控量测数据进行分类统计、包络回归分析,得到Ⅳ、Ⅴ级围岩深、浅埋不同大断面法（全断面法、微台阶法）开挖下初期支护位移沿隧道纵向的函数表达式及各工况下分段位移占极限位移的比值。最后结合 Q/CR 9218-2015《铁路隧道监控量测技术规程》中初期支护极限位移值,给出郑万高铁大型机械化施工隧道各工况下初期支护位移控制基准建议值。结果表明： 郑万高铁隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用深、浅埋不同大断面法开挖时,按距掌子面距离的分阶段位移控制基准相差较大,现行Q/CR 9218-2015《铁路隧道监控量测技术规程》中统一规定不合理;围岩级别、埋深及开挖方法相同时,拱顶沉降和洞周水平收敛规律基本一致。     

公路隧道洞口浅埋段初支位移控制基准研究

山区公路隧道洞口浅埋段存在施工难度大、风险等级高等问题,目前多采用对初期支护结构进行动态监测的方法,以达到对隧道施工进行安全评价和动态控制的目的。但现行公路隧道规范在位移控制基准值的选取上存在一定的模糊性,未能充分考虑施工时围岩的释放荷载所产生的开挖效应,需要对控制基准值进一步的细化研究。该文依托杭绍台高速公路尖山1号隧道洞口浅埋段,模拟计算出各施工阶段初支结构的位移值,并且监测初支结构实际位移。结合围岩荷载释放的空间效应,将与掌子面距离划分为0～1D、(1～2)D、2D共3个区段,将隧道埋深分为(0～1)D、(1～2)D两个区段(D为隧道开挖跨径)。对初支位移的模拟值与实测值进行综合对比分析,得出不同埋深情况下各区段内支护结构位移占极限位移的比值,给出山区公路隧道洞口浅埋段初支结构位移控制基准建议值。     

小净距隧道围岩整体稳定性的下限分析

小净距隧道围岩的整体稳定性分析,目前分析研究比较少。运用边坡稳定性分析适用的强度折减原理进行评价小净距隧道围岩整体稳定性,以围岩塑性区贯通、位移突变或位移超过规范值与计算不收敛3种方法综合作为围岩失稳破坏的判据。通过计算分析可知在不同的折减系数下塑性区贯通基本与位移突变同步,且早于位移超过规范值及计算不收敛。塑性区贯通为围岩破坏失稳的必要非充分条件,故采用塑性区贯通作为强度折减法判据所得为围岩整体稳定性系数的下限解。利用塑性区贯通作为判据,得到戴峪岭2号小净距隧道围岩整体稳定系数下限值约为2．7,表明该隧道具有足够安全储能。     

滇中红层地质大断面浅埋隧道的工法适应性研究

大断面公路隧道浅埋段地质条件多变,结构受力复杂;加之处于层间结合力差的滇中红层地区,在隧道开挖过程中极易发生围岩坍塌、失稳,支护变形、开裂等灾害影响。考虑隧道施工过程及运营期间的安全性和结构耐久性,应根据隧道所处地质环境选择合适的施工工法;本文工程背景为宜石公路昆明段山冲箐隧道,借助Midas GTS/NX有限元软件研究V级围岩条件下不同开挖工法对隧道稳定性的影响。结果表明CRD工法在V级围岩段施工时,隧道右拱腰处水平位移值最小;采用双侧壁导坑法开挖时,隧道左拱腰位移、拱顶沉降以及围岩塑性区分布范围较小;基于不同工法结果对比,建议在类似工况中采用双侧壁导坑法。     

小净距隧道合理净距的模型试验研究

文章采用大比例(比尺1:20)物理相似模型试验,模拟了V、IV、III级围岩在30m埋深和不同净距(2～8m)隧道的开挖过程,研究了毛洞及不同加固支护状态下的地中位移、洞周位移增量、围岩压力随净距的变化规律,对比分析得到不同围岩级别下的小净距隧道的"合理"净距。研究结果表明:现行规范对小净距隧道净距的界定相对保守,且划分较单一。所谓小净距隧道的"合理"净距应综合考虑工法、支护参数、加固措施等多种因素,是在保证隧道开挖安全和经济等因素下的动态值。即是一个动态的范围值。     

隧道施工全站仪自由设站非接触量测的安全基准应用研究

监控量测是隧道安全施工的重要控制手段,安全管理控制基准的建立对隧道节约设计和安全施工具有保障作用。目前公路、铁路隧道施工规范的位移控制基准都是以相对位移控制建立,而对于特定跨度、特定施工方法的必须进行非接触量测的矢量位移控制基准尚无规定。文章通过对全站仪自由设站的非接触量测实践的分析研究,提出了非接触量测的三维矢量位移控制基准和非接触量测的隧道施工安全管理判定基准,从而对非接触量测中判断隧道开挖施工时的围岩、支护结构的稳定性具有重大的经济意义和实际应用价值。     

公路山岭隧道初期支护极限相对位移的确定

为计算公路山岭隧道初期支护的极限相对位移值,采用霍克布朗屈服准则,依据公路隧道设计规范和实际工程经验选取断面形式、支护方式以及材料参数,采用短台阶的开挖方式,对各级围岩不同埋深下3车道公路山岭隧道拱顶、拱腰和拱脚的极限相对位移值采用FLAC3D进行三维数值模拟,并依据突变理论确定。根据对计算结果的统计分析,提出可将洞周变形控制点位明确,细化埋深范围,通过分析上下开台阶开挖对不同点位变形值的影响,且与实际施工相结合,确定出开挖步的变化对洞周位移的影响。     

单跨5车道公路隧道工法优化及施工力学特性研究

为解决超大断面公路隧道传统工法工序繁杂、效率低等问题,依托厦门芦澳路—海沧疏港通道2#分岔隧道大跨段(国内在建最大断面公路隧道),利用"以索代撑"的思想,并结合围岩强度高的特点,提出主动支护的钢架岩墙组合支撑法并对其进行工法优化。通过岩石三轴压缩试验和Hoek-Brown估算方法获得围岩力学参数,并采用数值计算的方法验证该工法的合理性,确定预应力锚索长度为10m,预应力值为1000k N,同时对其施工力学特性进行研究。结果表明:围岩变形主要发生在岩墙((5)分部)开挖前,且以竖向变形为主,上台阶开挖是引起隧道拱部沉降和仰拱隆起的主要原因;在预应力锚索的作用下,隧道岩墙((5)分部)的开挖和中隔壁的拆除对围岩变形和初期支护内力影响较小;初期支护拱脚处压应力集中,拱顶和仰拱处受到较大的拉应力;隧道围岩变形及初期支护承载力均满足公路隧道施工安全要求。     

基于改进灰色理论模型的隧道围岩变形预测

应用灰色预测理论方法建立隧道围岩位移预测模型,给出了灰色预测理论的计算步骤和方法,并在此基础上预测得出隧道施工过程中掌子面前方一定范围内的围岩变形值。以武靖高速公路绥通隧道为试验对象,对比分析了预测值、实测值之间位移-时间曲线的关系,并对以上二个值进行交叉验证。验证结果表明,此模型能较好地体现围岩的应力应变变化规律,对位移值的预测精度能满足规范要求,在实际隧道工程围岩稳定性预测中比其它方法具有更大的适用范围。     

基于收敛-约束法和ZSI的隧道初期支护时机研究

为了解决隧道开挖后初期支护的时机问题,提出了基于收敛约束原理和围岩局部安全评价方法单元状态指标(Zone State Index,ZSI)的初期支护时机确定方法。该方法首先计算得到隧道的围岩特征曲线,结合围岩位移速率先对最佳支护时机对应的围岩应力释放率进行初步判定;然后再利用单元状态指标ZSI对围岩局部稳定性进行确认评价,增加了支护时机选择的正确性。最后以相同变量围岩位移为基础将围岩特征曲线和纵向变形曲线进行耦合分析,建立起应力释放率和掌子面与监测断面间距之间的对应关系,得出以支护与掌子面控制间距为依据的最佳支护时机选择。以甄峰岭2号隧道为例,建立FLAC~(3D)有限差分数值模型,采用该方法确定了多种工况下隧道合理的支护时机。研究结果表明,围岩特征曲线的形状和斜率受围岩级别和隧道埋深的影响较大;以单元状态指标ZSI与围岩位移速率相印证,可以增加支护时机选择的准确性,为隧道支护时机的选择方法提供了一种新思路;计算所得的支护与掌子面的控制间距对实际工程起到很好的指导作用。     

双连拱隧道水平收敛位移控制基准研究

本文结合宜（宾）水（富）高速公路鞋底坡双连拱隧道实际工程，利用数理统计和曲线回归分析的方法对隧道（Ⅲ类围岩）水平收敛位移的量测数据进行分析研究，得出对双连拱隧道的水平收敛位移时态曲线易采用双曲线函数或boltzman函数进行回归分析；在埋深小于65m，开挖宽度小于25m的条件下，建立了双连拱隧道水平收敛位移变化的控制基准；首次建立了双连拱隧道水平收敛位移的特征方程。围岩变形控制基准建立，为隧道的安全顺利施工提供了有力保障。     

一种基于弹塑性理论的隧道围岩稳定性简易评价法

依据弹塑性理论,得出初期支护条件下隧道围岩洞周位移及支护力解答。同时,将隧道开挖断面作等代圆处理,根据规范确定洞周最大允许位移量,从而对围岩的稳定性进行简易评价。通过算例对该方法进行了验证,结果表明,洞周最终位移解析解理论评价法计算简洁、方便且计算结果可信。     

漫谈矿山法隧道技术第十讲——软弱围岩隧道中开挖断面早期闭合的施工技术

阐述开挖断面早期闭合的概念,指出: 1）开挖断面早期闭合是针对不良围岩的对策; 2）围岩越差,要求闭合的时间、距离越短; 3）开挖断面分部越多,闭合距离越长,对控制变形不利; 4）开挖断面的早期闭合是指初期支护的闭合,而不是指二次衬砌的闭合。介绍了日本隧道早期闭合仰拱设置方法分类。认为我们已经知道如何实现早期闭合,但还没有做到,这需要机械化水平的提高、缩短单项作业时间才能做到。日本采用的开挖断面早期闭合工法已经标准化,介绍其标准模式及开挖断面早期闭合模式的内涵。通过对日本采用早期闭合工法隧道的实例统计分析,将隧道围岩早期闭合模式划分为5种,归纳了采用早期闭合工法的理由,统计了哪些围岩条件需采用早期闭合工法,并介绍了开挖断面早期闭合隧道的构造参数,以及开挖断面早期闭合隧道的施工方法。以日本七尾公路隧道为例,详细阐述全断面早期闭合施工的管理方法,包括全断面早期闭合的管理项目,最终位移值的管理基准值和初期位移速度的管理基准值及如何确定,全断面早期闭合模式的基准及如何根据施工实际进行修正。从国内外软弱围岩隧道的施工实例,特别是开挖断面早期闭合的实例中,总结软弱围岩隧道大断面施工技术的基本经验。最后指出把掌子面前方围岩的补强与掌子面后方开挖断面早期闭合结合在一起,在有水的条件下,再把掌子面前方围岩的超前钻孔预测组合在一起,是解决不良围岩隧道施工的基本方法。     

模糊理论在公路隧道围岩分类中的应用研究

目前公路隧道中围岩的分类方法主要以经验为主,常常在特定的围岩地质条件下,不能确切地给出围岩的类别,这对公路隧道的设计和施工带来了不便。本文在多因素围岩分类法的基础上,引进模糊理论,建立围岩模糊分类法;围岩地质条件确定后,用围岩模糊分类法中的隶属度函数计算出各因数的隶属度,按照最大隶属度原则给出确切的围岩类别;围岩模糊分类法的应用将对公路隧道的设计和施工带来方便。     

不同开挖工法对公路隧道稳定性的影响分析

湖北省的某隧道长为1 500 m,位于软弱围岩中。为了研究不同开挖工法对其稳定性的影响,基于该隧道地质资料,利用有限元软件FLAC3D分别模拟了CD法、CRD法、台阶法和双侧壁导坑法4种工法。在考虑渗流作用的影响下,对各工法施工引起的最终沉降值、地表沉降值、拱顶沉降值及塑性区分布规律进行了研究,最后通过对比各工法所对应上述指标,综合考虑施工安全及经济性等因素,推荐双侧壁导坑法作为该隧道的施工方法。     

某堆场工程建设对既有隧道安全影响分析

运用有限元软件分析既有隧道在堆场工程施工前、平场后及运营3种工况下的位移和应力,评价隧道结构的安全性；分析结果表明：若严格按照相关规范要求施工,且运营后堆场荷载不超过设计容许值,施工以及建设运营后对隧道围岩结构影响很小,隧道及围岩结构是安全的.     

某公路隧道浅埋大跨段施工工序优化分析

随着浅埋暗挖施工技术的日趋成熟及城市交通的愈发拥堵,连接各城区之间新建公路隧道工程多采用大跨暗挖方案,因此隧道浅埋段施工对围岩扰动控制影响分析至关重要。本文结合烟台五卒山隧道,采用FLAC3D选取两种适用的施工方法对该隧道浅埋段开展施工工序优化分析,分析不同施工方法对隧道围岩的扰动影响。分析表明双侧壁导坑法引起隧道的最大沉降位移比CRD工法增大约13.7%;双侧壁导坑法的最大水平收敛约为CRD工法的3.08倍;底部隆起值CRD工法略小;说明采用CRD工法对工程围岩扰动影响较小。研究结果可为相似地层条件下的类似隧道工程施工提供一定的指导。     

山岭公路隧道围岩稳定性的位移判别分析方法

以常吉高速公路蓖麻溪隧道作为工程实例,针对山岭公路隧道围岩—支护系统的稳定性进行了分析。根据蓖麻溪隧道现场量测获得的位移—时间曲线,利用由总位移量、位移速9率表示的判别准则来判断隧道围岩的稳定性。