上下台阶法和CRD法施工下超大断面隧道围岩控制机制数值试验研究

为明确超大断面隧道软弱围岩破坏及控制机制,系统开展上下台阶法和CRD法开挖方式下超大断面隧道软弱围岩控制机制数值试验,对比分析不同强度等级围岩下隧道拱顶位移、最大塑性应变、支护构件受力变化规律,得出结论:不同开挖方式对隧道拱顶位移、最大塑性应变、支护构件应力影响显著;CRD法对隧道的拱顶位移、最大塑性应变、支护构件应力的控制效果比上下台阶法要好,且随围岩强度等级越低、隧道拱顶沉降越大,塑性区范围越大,支护构件应力越大,围岩稳定性越差。     

大断面公路隧道CRD法施工影响下围岩变形规律研究

以山东滨莱高速双向8车道公路大断面乐疃隧道为依托工程,采用ABAQUS软件对CRD法施工过程中围岩变形规律进行了研究,并结合现场监测结果进行对比分析。研究结果表明:1)CRD法施工过程中,地表沉降呈现出阶梯状增大规律;2)随着开挖的进行,地表沉降最大值点不断移动,全断面开挖完成后,最终地表沉降曲线呈正态分布;3)隧道开挖对地表的影响范围在隧道中心线两侧40 m左右,约为2倍隧道跨度,在该影响范围内,应加强监测;4)通过统计53个实测断面监测数据,得到浅埋段地表下沉及拱顶下沉监测值分布具有一定相似性,在类似的工程条件下,建议拱顶沉降值宜控制在30 mm、周边收敛控制在20 mm。     

软弱围岩条件下CRD法隧道三维变形规律研究

软弱围岩隧道施工变形问题一直是工程领域的热点问题。CRD(Center Cross Diaphragm)法是软岩隧道施工的常用工法之一。现以某地新建隧道为背景,采用三维有限元模型对CRD法隧道典型断面进行变形分析。得到了以下结论:隧道变形以拱顶沉降和拱底隆起为主,施工中应注意对这两部分重点观察防护;拱腰和边墙会发生一定的变形方向转变情况;观察断面的变形会受到前后断面施工的影响,变形多发生在观察断面的前后断面开挖处。     

超大断面隧道围岩压力研究

随着中国铁路客运专线的兴建,超大断面隧道越来越多,其围岩压力如何计算成为急需解决的问题。笔者依托南梁隧道喇叭口段工程,对目前常用的几种围岩压力理论进行分析研究,提出了超大断面隧道围岩压力的计算公式。     

超大断面隧道软弱破碎围岩台阶法施工过程力学效应规律研究

超大断面软弱围岩隧道施工过程中,采用台阶法施工方案容易引起大面积塌方,但是可以有效缩短施工工期,从安全性的角度出发,台阶法施工特别是作为台阶法核心问题的台阶高度选择值得进一步分析。依托兰渝铁路两水隧道,采用三维数值仿真手段,分别建立台阶高度取H/3,H/2,2H/3和最大宽度处模型,模拟了铁路隧道在极软弱围岩中采用台阶法施工选择不同台阶高度的施工过程,对比不同台阶高度下隧道的拱顶沉降、水平收敛和掌子面挤出变形,揭示了台阶法施工过程中围岩力学效应的演化规律,并最终得出最优台阶高度,为工程施工提供参考。     

泥岩地层大断面隧道围岩变形控制

以兰渝铁路胡家湾隧道进口段施工为例,介绍泥岩地层修建大断面隧道变形控制的方法。施工中通过围岩量测掌握围岩变形动态,采取分部开挖临时仰拱封闭成环及上半断面扇形支撑的技术措施,控制围岩的变形。实践证明:效果较好,对目前的客专大断面隧道控制大变形施工有一定的帮助。     

超大断面隧道设计计算方法研究

针对深圳市过境高速公路连接线工程分岔超大断面隧道关键节点,采用数值模拟的手段,分析了隧道的围岩开挖后应力应变关系,提出了荷载计算的新的方法.根据工程的地质,对隧道结构形式的设计方法、要点及设计中应注意的问题进行了探讨.计算表明,采用应变指标判断松散拱荷载的方法是较为可靠的计算大断面荷载的计算方法.隧道采用多导洞开挖施工...     

层状岩体隧道CRD法施工工序数值模拟研究

以某隧道为工程背景,针对CRD施工工法的不同开挖工序进行了数值模拟,对比分析了不同开挖工序条件下,不同倾角、层厚围岩的位移与应力变化规律。研究结果表明:岩层右倾、层厚较薄或岩层左倾、层厚较厚时,应采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ部依次开挖的施工工序,围岩变形可得到有效控制;岩层右倾、层厚较厚或岩层左倾、层厚较薄时,应采用Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ部依次开挖的施工工序,围岩变形较小,更加利于围岩稳定;合理的CRD法施工工序应是先开挖上方受力较大部位并施作初期支护,再以先上下、后左右的方式依次开挖。研究结果对于软弱层状岩体的开挖方法及施工步骤具有一定的参考价值。     

隧道施工中围岩变形的控制方法研究

通过对隧道围岩的实时监控,可以全面地了解围岩动态变形趋势,为隧道安全施工提供必要的保障.根据具体工程中出现的围岩变形过大的情况,基于有限元软件ANSYS对所采用的小导管注浆和增设临时仰拱的方法进行了研究.结果表明:临时仰拱和小导管注浆对于控制隧道围岩变形有明显的效果,对于拱顶下沉的控制效果不明显,两者共同作用可以较好地改善衬砌的受力状况.     

隧道施工中围岩变形的控制方法研究

根据实际工程中出现的围岩变形过大的情况,采用小导管注浆和增设临时仰拱的措施进行处理,并用ANAYS软件进行了有限元分析。结果表明：临时仰拱和小导管注浆对于控制隧道围岩变形有明显的效果;对于拱顶下沉的控制效果不明显;两者共同作用可以较好地改善衬砌的受力状况。     

大断面软弱围岩隧道三台阶法施工

以新建武广铁路客运专线XXTJV标成镜塘隧道施工为例,介绍了软弱围岩地质（Ⅳ、Ⅴ级）大断面客运专线隧道三台阶环形开挖法的施工技术。实践证明：此项技术较好地完成了武广客运专线境塘隧道施工任务．为今后类似工程提供了有益的借鉴和指导。     

CRD工法在扩大断面石质围岩台山隧道的创新

结合哈大客运专线重点隧道——台山隧道施工实例,主要介绍该隧道位于浅埋偏压地段,为哈大客运专线两座扩大断面隧道之一。该隧道最大开挖断面为209m2,是目前国内客运专线施工中最大的扩大断面隧道。设计Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用CRD工法施工,但由于该隧道为石质围岩,爆破对中隔壁影响很大,因此在保证安全质量前提下,对原设计工法进行了创新,可供类似工程借鉴。     

超大断面隧道导洞围岩-支护结构施工力学响应规律研究

通过对老虎山隧道导洞转正洞施工进行现场监测,结合数学统计分析方法,研究了超大断面隧道导洞围岩-支护结构施工力学响应规律,分析了支护结构高风险部位及高风险时段,提出相应措施提高施工安全性。根据统计分析得出:(1)开挖第1~8d为高风险期,需加强监测频率,酌情采取加强支护措施;(2)导洞支护结构主要受力部位为拱顶和拱脚,需加强支护措施;(3)导洞转正洞开挖过程,正洞挑高开挖会导致导洞拱顶拱脚应力增大;(4)正洞向一侧开挖后,对导洞造成偏压影响,开挖侧拱脚应力急剧增长。     

大断面浅埋偏压隧道建设中的CRD法施工技术

在大断面的浅埋型偏压隧道的建设过程中,最为常见的一种施工技术是CRD法,其应用范围较大,即使施工空间很小也不影响施工效果。基于此,文章选取了某省大断面的浅埋型偏压隧道为研究背景,介绍了CRD法的工作原理、特点和适用范围,主要探讨了CRD施工技术的施工流程、工艺要点及涉及到的关键技术,最终提高了该工程的施工质量。     

大断面隧道三岔口段施工技术及围岩变形规律

隧道斜井进入主洞三岔口段断面大、受力复杂、施工难度大,是长大隧道施工的关键。三岔口将隧道分为多个施工作业段同时施工,缩短了工程的工期,加快了隧道的整体施工进度。某山岭隧道斜井进入主洞处三岔口采用台阶扩挖法。斜井末端采用上下台阶,从上台阶向上挑挖4.2 m确定导洞高度,继续向前扩挖至对侧主洞边墙轮廓线完成导洞施工。主洞采用三台阶法,按照上台阶5.3 m、中台阶3.59 m、下台阶3.31 m依次向进口和出口方向开挖。三岔口段主洞断面面积92.1 m~2,为大断面隧道。大断面隧道的跨高比大,导致围岩和支护的稳定性变差,所以主洞在施工过程中应加强支护来保持隧道的稳定。利用ABAQUS有限元软件对隧道进行了数值分析,并直观地模拟了隧道开挖后围岩的应力分布,为隧道的施工提供合理依据。锚杆、钢筋网、衬砌、格栅和钢架根据不同的围岩等级按相应的要求进行了施工。通过对围岩及支护微小变形的监测,掌控了在开挖过程中围岩的稳定程度和支护结构的力学动态信息。对监控量测数据进行了回归分析,以较好地反映围岩变化规律,并分析各阶段的位移速率,预测最终位移值。监控量测数据表明:拱顶下沉和周边收敛的累计变形范围为8～14 mm。     

CRD＋CD法实现双联拱大断面暗挖施工的关键技术

针对双联拱大断面暗挖隧道中洞法不具备开设马头门条件、其它常规工法无法施工、影响结构洞通工期的难题,运用大断面暗挖＂划大为小、分部开挖＂的原理,结合断面的特点及各种暗挖工法的优点,独创性地采用CRD（右线、中隔墙、部分左线）＋CD（剩余左线）组合工法来实施;通过断面的多次过渡及转化,成功实现了标准断面向双联拱大断面的转化;研究了断面变化和工序转换的关键技术;优化了二衬结构的施工方案,解决了拆撑及二衬施工时初支与二衬间的受力转化难题;确保了施工安全,提前了工期,可为以后类似工程所参考。     

V级围岩条件下超大断面隧道的适宜喷层厚度研究

为了研究V级围岩条件下超大断面隧道的适宜喷层厚度,以深圳某隧道工程V级围岩四车道段为依托,首先基于隧道所处地质条件、自身断面形式和试验加载设备条件,分别建立了20,30,40 cm喷层厚度的室内相似模型,对自重应力场工况下不同厚度喷射混凝土可承受的最大竖向(围岩)应力、位移变化规律和破坏失效特征进行了分析。随后建立了数值仿真模型,并参照模型试验过程,在模型上边界施加竖向应力,分析了不同喷层厚度初支的最大竖向(围岩)应力和极限位移,对室内模型试验结论进行了验证,并进一步优化了喷层厚度。结果表明:随喷层厚度增加,最大竖向(围岩)应力增大,但增量逐渐减小,20,30,40 cm厚度喷层,依次为5.0,5.7,6.0 MPa;20 cm厚度喷层的失效模式不同于30 cm和40 cm厚度喷层,其以拱底位移为断面最大位移,而30 cm和40 cm厚度喷层则以拱顶位移为断面最大位移;在支护结构的变形能力上,30 cm厚度喷层要显著优于20 cm和40 cm厚度喷层,对应失效前极限位移为127,80,82 mm;结合数值模拟、综合喷层结构的支护能力和变形能力,V级围岩条件下超大断面隧道喷层厚度优化为26～38 cm,最优值为32 cm。     

大断面黄土隧道台阶法施工数值模拟研究

针对新建忻州隧道工程,运用有限元通用软件ANSYS,对大断面黄土隧道采用台阶法施工的过程进行数值模拟,探讨了采用台阶法施工隧道的围岩、初期支护及二次衬砌应力场和位移场随施工步的变化规律。在此基础上,研究了隧道初期支护、二次衬砌的支护效果以及隧道开挖对已施作初期支护受力及变形的影响。结果表明:①隧道施作初支有利于降低地层压应力,减小隧道变形;施作二衬能有效降低地层和初支的主应力,对隧道变形影响不大;②隧道的进一步开挖将导致已施作初支的压应力及位移值增大,使初支处于更危险的状态。     

基于流-固耦合效应软弱围岩隧道CRD法开挖变形分析

以广东某高速公路弱质围岩隧道为工程背景,基于流-固耦合分析相关理论,对弱质围岩隧道CRD法开挖进行稳定性分析。运用FLAC3D软件分别在考虑渗流效应和不考虑渗流效应时,进行三维数值模拟,得到了相应的孔隙水压力和位移场变化特征,研究了渗流效应对隧道CRD法开挖过程中位移场的影响和在渗流效应下CRD法开挖隧道的变形控制。