齐岳山隧道进口背斜地段岩溶发育特征分析与治理

齐岳山隧道全长10 528 m,是在建铁路宜万线第三长隧道,隧道进口采取反坡施工。在进口齐岳山背斜地段施工过程中,先后揭示了6个大型岩溶,充填物有水、淤泥、粘土和块石土等多种,水量、水压不等。根据充填介质和工程及水文地质特征,施工中有针对性地采取了释放、排泄、注浆等不同措施,使不同类型的岩溶得到了有效的治理。     

高速公路隧道上跨铁路隧道三维数值模拟分析

以福建省内某新建高速公路隧道上跨既有铁路隧道为例,采用有限元软件MIDAS/GTS对新建公路隧道与既有铁路隧道交叉部位建立三维数值分析模型.考察洞周竖向变形、洞周围岩拉应力以及洞周塑性主应变随施工进程的变化规律,在此基础上提出施工建议,所得结论对确定拟建隧道路线可行性方案及其施工方案具有重要的指导意义.     

大跨径浅埋偏压隧道进洞方式数值模拟研究

文章以广西某大跨径浅埋偏压隧道为研究背景,建立隧道洞口段明挖施工法和明洞暗做、护拱盖挖施工法两种不同进洞方式的地层-结构法数值计算模型,对这两种进洞方式的施工全过程进行分析对比,选择更适合本项目隧道的进洞方式,并针对分析计算结果,对施工提出相应的建议,确保隧道安全进洞,也为类似工程提供相应的经验。     

节理倾角对隧道爆破振动影响的数值模拟研究

为更明确不同倾角充填节理下的爆破振动特性,通过数值模拟的方法,对理论分析及现场监测进行补充研究。本文采用ANSYS/LS-DYNA软件对不同倾角充填节理下的隧洞爆破进行数值模拟,研究并分析不同倾角充填节理对于爆破振动的影响。研究发现：在0°、45°、90°三个节理倾角中,节理倾角为45°时,振动传播的影响最为明显,振速衰减最大;节理倾角为0°时,振动传播的影响次之;节理倾角为90°时,振动传播的影响最小,振速衰减也最小。振动曲线呈现的规律为离爆源越远振动越小。不同时刻的应力云图中,炮孔至节理一侧的应力大于节理的另一侧应力,其中,节理倾角为45°时,阻隔作用最为显著,对应力的衰减也最明显,节理另一侧的应力更小,节理倾角为0°时次之,节理倾角为90°时为末。研究成果可为类似工程施工与隧道爆破控制提供指导。     

静力作用下沉管隧道三维数值模拟

沉管隧道纵断面结构计算常采用弹性地基梁或弹性地基板法,但这些方法较难真实模拟沉管隧道的受力情况,特别是接头的受力情况。文章以三维实体单元出发,引入适当的假设,对沉管隧道静力作用下的受力、位移,特别是接头受力情况进行了详细的模拟分析,对沉管隧道结构纵向计算做了有益的探索,对类似工程有较强的指导意义。     

深长隧道涌水量预测的三维数值模拟研究

隧道建设中涌水问题处理不当会对当地生态和社会环境产生重大影响,因此有必要准确进行隧道涌水量的预测。文章以岳武高速明堂山隧道为例,通过对地表水集水区、边界条件和初始条件、断层因素概化、地下水模拟方法等进行分析,利用有限差分程序MODFLOW模拟计算基岩裂隙含水介质中深长隧道开挖的涌水量,并评价隧道开挖对周边地下水环境的影响程度。分析结果表明,隧道开挖至断层F7的瞬时涌水量在1 000 d后基本降至稳定涌水量水平,稳定涌水量的模拟计算结果与隧道内涌水量实际测量结果相近;隧道开挖对周边地下水环境的影响主要集中在隧道轴线断层附近以及部分山脊处,其余地段降深不明显。     

盾构法隧道穿越保护建筑的三维数值模拟

既有建筑物的存在,不仅改变了地表沉降槽的形式,而且极大地减小了相关测点的水平位移。采用应力路径法,对隧道施工导致土体扰动情况进行了分析。虽然隧道施工引起土体应力释放并导致土体变形,但在隧道施工过后,隧道周边各区域土单元体在p-q应力空间内的应力状态以向远离土体破坏线的区域发展为主。施工过程中进行全程监测,计算结果与监测结果吻合较好。     

圆梁山隧道向斜地段岩溶水循环特征及隧道施工对策

在对圆梁山隧道上方毛坝向斜地区的岩溶地质进行充分调查的基础上,结合地质勘探资料,对隧道在通过向斜核部时有可能遇到岩溶水的里程进行了初步预测.通过向斜核部地表、隧道内涌水点的水质分析,对隧道上方向斜地面地下水的径流模式进行了初步探讨,明确了在向斜核部、隧道上方的地层中存在着一条地下暗河或岩溶系统.该地下暗河或岩溶水系统通过向斜地层层间接触带连通隧道,并对隧道施工有一定程度的影响.最后有针对性地提出了隧道通过向斜核部里程时的施工对策.     

岩溶发育地区隧道溶洞处治方法

岩溶发育地区隧道溶洞的处治方法影响隧道后期的运营寿命和安全。文章分析了溶洞的形成机理及其对隧道施工的影响,阐述了隧道溶洞的处治原则,并以广西河池至百色高速公路项目丘莫隧道和梁家隧道溶洞处治为例,介绍了隧道溶洞处治方法,为相似岩溶地质条件下的隧道施工提供参考。     

基于马尔科夫随机场的隧道岩溶发育规律分析

岩溶发育规律是岩溶地质灾害最基本的问题,地质分析和地球物理勘探是其常用的方法。为综合考虑物探数据中岩土体物性参数重叠问题,文章从地质学角度出发,利用地层的马尔科夫性质和贝叶斯框架下的最大后验概率进行反演岩相识别。文章以南宁轨道交通2号线石子塘车站岩溶发育区域为例,根据岩溶发育条件和实际钻孔资料对溶洞、溶蚀裂隙等进行解译和验证,结果发现:受地下水水平循环带和断裂构造影响,溶洞以及岩溶裂隙空间展布大致呈现水平方向;溶蚀现象主要发育在泥灰岩中,距离车站底板10 m以外范围,但溶洞尺寸大且连通性好,需要在施工过程中加以重视。     

隧道易切削锚杆全断面预加固的三维数值模拟

隧道易切削锚杆全断面预加固工法主要是指应用易切削注浆锚杆对掌子面前方的"待挖核心体"进行预加固,以控制掌子面前方核心岩土体的变形,从而实现隧道全断面安全、顺利掘进的一种隧道工法。本文运用有限元技术,对该法施工的隧道进行三维数值模拟。分析表明,通过易切削锚杆对"待挖核心体"的预加固作用,能明显改善掘进过程中的围岩形变和力学特性。计算所得结果能为类似工程施工提供借鉴。     

岩溶隧道排水管结晶堵塞试验与数值模拟研究北大核心CSCD

为实现岩溶区隧道排水系统堵塞过程的精准刻画和预警防控,开展了与现场1∶1等比例的排水系统堵管室内试验,探讨了仿真现场水动力、水化学和干湿循环条件下管道结晶沉淀量的变化规律,构建了考虑水动力和碳酸盐岩组分溶解-沉淀化学反应耦合驱动过程的数值模型,结合室内试验数据,对所建立的隧道排水管结晶堵塞模型进行验证。模拟结果表明,随着时间的推移,模拟值与试验观测值之间的误差逐渐减小,至15 d左右,二者拟合决定系数R2为0.67,证明在相对较长时间尺度下,所构建的数值模型在一定程度上能够较好地预测隧道排水管道内的结晶生成过程,模型能为隧道排水系统堵塞问题的防治提供理论指导,进而为岩溶隧道地质灾害的早期识别与安全评价提供保障。     

节理岩体隧道的稳定性分析

由于节理、断层等不连续面的存在造成岩体变形的不连续性,并且对岩体变形、应力等力学行为造成重要影响。文章对已有的非连续变形分析程序进行了两点改进,采用改进的SSOR-PCG方法并且加入了位移收敛准则;应用改进后的程序对某公路隧道进行了稳定性分析,通过对关键点位移的监测优化了开挖顺序,结果表明对于左右洞室隧道一次性开挖比分步开挖能减少对围岩的扰动;然后通过对关键点位移的监测,分析了锚杆的锚固效应,优化了支护参数。     

岩溶地区浅埋偏压隧道进洞施工技术及质量控制探讨

在隧道施工过程中,不良地质的出现是十分常见的,尤其是处在地下河管道、岩溶地区的隧道,容易诱发隧道塌方、冒顶、涌水等安全事故的发生,给隧道施工带来非常高的安全风险。文章结合工程实例,采取长大管棚、套拱加固、设置反压墙等施工措施,既可以提高安全系数,又能增加仰坡的稳定性,而且能够节能减材保护环境,减少因大刷、大挖及大范围回填对山体及植被造成破坏,对现有土地资源具有良好的保护作用,对于社会民生的影响具有积极作用,为今后不良地质段隧道进洞施工提供参考。     

水平、垂直节理发育条件下的隧道稳定性分析

文章依托内蒙古呼和浩特市窑沟隧道工程实例,对典型断面所在区段的节理特征参数进行了采集,得到了实际地层中存在的近水平、垂直发育节理的详细参数;通过综合运用现场监测、室内模型试验、数值模拟手段,分析了隧道开挖后的上覆岩层运动行为与结构受力特征,研究了该类地层中围岩的变形特征与失稳模式,为后续的支护设计及其优化提供了参考。研究结果表明,在窑沟隧道所处的典型地层,即近水平、垂直节理发育工况下:(1)无支护开挖时,地层稳定性极差,塌落区与松动区集中分布于拱顶上方,最大塌落高度为0.48倍洞宽,塌落面积为0.51倍断面面积,拱顶等效荷载为0.084 MPa,松动区延伸至地表,近似呈三角形分布;(2)按设计方案施作初期支护后,地层松动范围明显缩减,高度降为1.1倍洞宽,拱顶最大沉降为7.7 mm,边墙收敛为3.4 mm,结构安全储备足够。     

戴云山隧道进口开挖方式数值模拟分析

以戴云山隧道进口为研究对象,利用弹塑性有限元程序ANSYS建立数值模型,以莫尔-库伦强度准则为屈服条件,分别采取台阶法和中隔壁法(CD法)开挖支护并进行数值模拟,得到施工过程中围岩及支护结构的位移、应力分布的变化规律。     

层状围岩隧道施工爆破数值模拟分析

针对层状围岩条件下隧道爆破拱部很难成型、超欠挖较大这一难题,以朔黄铁路长梁山隧道为依托,通过爆破数值模拟,结合爆破作用的理论分析,经过现场试验,提出了在层状围岩中进行爆破施工的技术措施,有效减少了爆破对周围岩体强度的消弱作用,控制了拱部超挖,保证了施工安全和经济效益.     

公路隧道开挖与支护数值模拟分析

文章以某公路隧道为工程背景,采用Midas/GTS有限元程序对其施工过程进行二维弹塑性数值模拟,分析得出施工阶段隧道围岩位移、应力的变化规律和开挖引起的塑性区,以及初期锚喷支护结构所产生的内力,为公路隧道设计和施工提供理论依据和指导。     

列车动载引起下穿隧道振动三维数值分析

以上海轨道交通9号线R413标段的三孔并行盾构隧道下穿沪一杭铁路干线为背景,采用3D动力有限元对列车动载引起下穿隧道的振动影响进行了研究.结果表明:当对向行驶的两列车机车的后转向架轮载同时作用在B隧道正上方时,为隧道结构的最不利位置;在动载作用下,拱顶竖向压力随埋深呈多段非线性变化;下穿隧道拱顶竖向压力沿纵向呈悬练线形分布,最大值出现在双线铁路的中线处,向两侧逐渐减小,影响约在铁路中线两侧各12m范围,结构产生了显著的纵向拉、压力;经对计算振动加速度和测试结果比较,两者规律基本一致.     

近距离平行隧道开挖的三维有限元数值分析

利用3D-σ有限元程序对近距离平行隧道的三种典型开挖方式进行了三维数值模拟;分析了在三种不同开挖方式下地面沉降槽形状及发展、土体和隧道的位移特征、岩体横向位移、衬砌内部应力;同时对相向同步开挖的各施工步进行了位移分析。数值分析结果表明,近距离平行隧道采用相向同步开挖对岩层扰动相对较小、地表及隧道位移量较低、衬砌时的应力较小。相向同步开挖与同向开挖时地表沉降槽的形状明显不同。