埋深和坡度对浅埋隧道围岩稳定影响的敏感性分析

埋深和坡度对围岩稳定影响的敏感性分析是浅埋隧道选线及施工方案确定的一项重要研究内容。文献[1]应用自行开发的程序分析了浅埋隧道不同偏压角及埋深下围岩的变形规律。在此研究基础上,文章提出了一种敏感性分析方法,研究隧道埋深和坡度对围岩稳定影响(地表沉降、拱顶沉降、围岩塑性区分布)的敏感性。研究结果表明:地表和拱顶沉降对隧道埋深比较敏感,对偏压角的敏感性相对较小;而围岩塑性区面积对偏压角的敏感度要大于隧道埋深。研究结果对浅埋隧道的设计和施工具有一定的指导价值。     

不同坡度偏压黄土隧道预留变形量的研究

由于黄土独特的物理力学性质以及偏压隧道特殊的不对称受力形式,使得浅埋偏压黄土隧道的预留变形量不同于一般隧道情况。文章以山西省孙家沟隧道为依托工程。通过对现场监测数据进行整理,利用最小二乘法进行回归分析,并使用有限元软件ANsYs进行数值模拟验证,得出了浅埋偏压黄土隧道围岩变形随偏压坡度变化的规律。研究表明,对于偏压坡度为15°~45°的V级围岩浅埋双洞黄土隧道,浅埋侧隧道的预留变形量可取为10-15 cm;而对于深埋侧隧道。当偏压坡度分别约为15°,30°和45°时,可分别预留约20~25 cm,25~30 cm和28~33 cm的变形量。     

七里坪隧道浅埋偏压段支护措施优化研究

文章以改建铁路湘桂线永州至柳州段扩能改造工程七里坪隧道工程实例为依托,考虑了浅埋偏压隧道的地质特性以及围岩受力特征,结合七里坪隧道的支护措施,运用三维离散元软件3DEC对七里坪隧道的锚杆支护方案进行了优化.     

基于区间估计法的隧道监测数据统计特征分析及预留变形量研究

针对玉楚高速公路隧道变形量值分布范围及预留变形量的问题,文章采用区间估计方法,选取了14座隧道471个断面的监控量测数据,进行不同围岩级别、埋深下的规律统计分析。基于监测数据的统计学特征表明:隧道埋深增大时,其变形也增大,Ⅳ级围岩隧道较Ⅴ级围岩变形量值要大(与支护强度有关),需重视Ⅳ级围岩的变形与控制;Ⅳ级、Ⅴ级围岩隧道变形在40 d左右时趋于稳定,建议在开挖历时40 d后施作衬砌。同时,对于Ⅳ级围岩隧道,埋深小于50 m时,建议预留变形量为17 cm;埋深50～300 m时,建议首先提高初期支护强度,预留变形量可设为50 cm;对于Ⅴ级围岩隧道,埋深小于50 m时,建议预留变形量为18 cm;埋深50～300 m时,建议预留变形量为32 cm。     

浅埋大偏压双洞六车道无中导洞连拱隧道进洞施工技术

云南省国家高速公路网G56楚雄（广通）至大理高速公路扩容工程金山隧道为六车道无中导洞连拱隧道。隧道侧穿岩层破碎的陡峭山坡，全隧道均为浅埋大偏压地形，且侧下方临近既有高速公路和乡道。隧道进口洞口段偏压尤为严重，存在大范围负埋深段落。为保证金山隧道进口进洞施工顺利开展，避免山体扰动影响既有公路运营，从隧道结构、山体加固及开挖施工等方面提出综合技术方案：（1）隧道洞口负埋深段以桩基承台+薄壁耳墙结构提供外侧竖向基础及横向支撑，抵抗山体偏压作用；（2）上部锚索与下部钢管桩加固方式增强洞口坡体横向稳定性；（3）隧道洞口实施半明半暗盖挖施工，减小围岩扰动。金山隧道进口进洞方案现场成功实施，不仅为全线按计划顺利通车创造了良好条件，还为大偏压大跨度无中导洞连拱隧道洞口段施工积累了工程经验。     

基于Python的ABAQUS二次开发及其在浅埋偏压隧道分析中的应用

为了提高大型有限元软件ABAQUS分析浅埋偏压隧道的效率,文章基于Python语言对ABAQUS前后处理进行二次开发,提出了程序开发的思路及一般步骤。基于此,研究了一种参数化计算程序,用于模拟不同的偏压角和埋深对浅埋偏压隧道稳定性的影响。后处理方面,实现了用户自定义的计算结果输出。应用开发的程序分析了偏压角在1°~40°及埋深在20~30 m情况下围岩、衬砌的变形受力规律。结果表明,所开发的程序能有效解决ABAQUS研究浅埋偏压隧道时前后处理中的重复性工作,提高了分析问题的效率。同时为基于Python的二次开发在其它领域中的应用提供了指导和借鉴。     

中铁科研院甘肃铁科监理的中老铁路福格村隧道出口与2~#斜井段顺利贯通

正2020年5月30日,由中铁科研院甘肃铁科监理的中老铁路福格村隧道出口至2~#斜井大里程段顺利贯通。福格村隧道全长8 936 m,属于中老铁路Ⅱ级风险隧道,隧道最大埋深高达740 m,全隧穿越7个地质断层,存在地下水丰富、顺层偏压、高地温、围岩破碎、突水突泥等地质难题,是中老铁路全线重难点控制性工程。     

浅埋偏压隧道地表沉降规律及其预测方法

隧道地表沉降是围岩稳定性判断的重要依据,也是隧道施工监控量测的重要环节。浅埋偏压隧道地表沉降规律相对于非偏压隧道更为复杂,也更容易诱发安全事故,因此有必要进行深入研究。首先,文章基于最大主应力偏转理论,对偏压隧道偏压程度进行量化分析,提出了隧道偏压系数的概念及其计算方法。其次,建立等效分析计算模型,将浅埋偏压隧道地表沉降视为偏压地形和偏压荷载共同作用的叠加,并给出了分析计算方法和步骤。最后,通过现场实测资料进一步对浅埋偏压隧道地表沉降规律进行分析,并对预测结果进行验证。结果表明:偏压系数与地表偏压角、隧道埋深和地层侧压力系数有关;地表沉降曲线在偏压作用下会发生扭曲,最大沉降区域和影响范围都向深埋侧偏移;当偏压程度较大时,偏压作用易导致深埋侧地表出现开裂,浅埋侧地表出现错台。     

下伏溶洞对运营隧道衬砌结构稳定性的影响研究

文章依托工程实践,通过运营隧道病害检测过程中发现的典型岩溶发育特征,借助Midas GTS NX有限元数值分析软件,研究不同埋深条件的下伏溶洞对既有运营隧道衬砌结构的稳定性影响.研究结果表明:随着下伏溶洞埋深逐渐增大,隧道二次衬砌最大剪应力和最大竖向位移逐渐减小;当溶洞埋深＞7 m时,对V级围岩有仰拱区段的后期运营结构...     

岩质隧道深浅埋划分方法及判别标准探讨

传统的深埋与浅埋隧道划分方法以普氏压力拱理论为基础,由于普氏理论的局限性,这种划分方法不尽合理。鉴于此,文章将有限元极限分析法应用于隧道深浅埋划分中,提出了隧道深浅埋划分的三条原则。对于Ⅳ级、Ⅴ级围岩的岩质隧道,根据隧道的破坏模式划分深埋与浅埋,破裂面贯通至地表即为浅埋隧道,破裂面没有贯通至地表即为深埋隧道,并利用有限元强度折减法求出浅埋隧道压力拱高度,以此作为深浅埋分界线;对于围岩等级高的岩质隧道,以无衬砌隧道稳定安全系数来划分深浅埋,安全系数大于等于1.5时为深埋隧道,安全系数小于1.5时还要根据破坏模式进行深浅埋判断。此外,深浅埋隧道划分还应考虑环境、施工、地质构造、不稳定块体等因素的影响,由此可能造成围岩整体塌落,形成松散压力。最后,文章建议对于深埋隧道可按弹塑性数值分析计算,而对浅埋隧道除按弹塑性数值分析外,还需按浅埋松散荷载依据荷载-结构模式分析,以确保安全。     

V级围岩隧道不同施工阶段拱顶极限位移研究

现有的极限位移及其管理基准主要是针对普速铁路隧道断面在支护封闭后的工况,大多没有考虑隧道施工的阶段性。文章以现有V级围岩高速铁路隧道采用三台阶法施工为例,采用FLAC3D软件模拟不同施工阶段拱顶位移,通过尖点突变理论得到不同施工阶段的拱顶极限位移。结果表明,V级围岩隧道采用三台阶法施工时,上台阶开挖对隧道最终拱顶极限位移贡献率最大,中台阶次之,下台阶及仰拱段开挖几乎无影响;在50～300 m计算埋深条件下,V级围岩隧道同一施工阶段的拱顶极限位移与埋深都呈线性关系。同时采用灰关联分析了不同围岩参数对极限位移的敏感性,得到对拱顶极限位移影响程度由大到小的顺序为:围岩密度ρ、弹性模量E、粘聚力c、泊松比μ、内摩擦角φ。     

隧道浅埋、偏压及软弱围岩研究与施工方法研究

为确保高速公路隧道顺利安全掘进,不断克服隧道浅埋、偏压及软弱围岩段落施工难点,完善工艺工法,通过技术手段,最大限度地避免因地质原因造成的财产损失及施工拖延。结合楚姚高速公路隧道施工实例,对隧道浅埋、偏压及软弱围岩进行研究分析,对施工方法的选择和实施进行综合阐述,为后续隧道工程建设中类似问题提供有效的参考意见。     

考虑围岩软化与膨胀对松动围岩压力的影响研究

传统围岩松动压力计算理论不能考虑膨胀土隧道增湿软化和膨胀效应引起的应力增量。文章以南京平山软弱膨胀土隧道为工程背景,对松动围岩压力的计算方法进行改进,基于太沙基理论将围岩强度软化、增湿膨胀的影响加以考虑,进而提出一种新的围岩压力数值计算方法——"极限平衡数值法"。文章运用有限差分软件FLAC3D分析了围岩在增湿软化、膨胀前后应力变化情况,并分析了隧道埋深、降雨影响深度和围岩膨胀率的影响效果。结果表明:围岩松动压力可以通过"极限平衡数值法"得到,且其大小受围岩软化、膨胀特性影响显著;随着降雨影响深度以及围岩膨胀率的增大,松动围岩压力逐渐增大;适用于膨胀土隧道松动压力计算公式中的修正系数的大小与降雨影响深度以及围岩膨胀率成正比,与隧道埋深成反比。     

超前管棚支护在浅埋偏压黄土隧道施工中的应用

在特殊地质地段,如砂土地层、黄土地层、裂隙发育地层、浅埋地层、大偏压地层等隧道围岩地层中,采用超前管棚支护并辅以水泥注浆,是一种行之有效的超前支护方法.文章介绍了某浅埋偏压黄土隧道超前大管棚的施工工艺、流程及技术要点,并通过监控量测的数据分析,证明了该方法的可靠性.工程实践表明,超前管棚支护有效地减小了地表下沉和围岩变形,达到了确保不良地质段安全施工的目标.     

浅埋黄土隧道土石分界高度对初期支护结构安全性的影响分析

为获得浅埋黄土隧道土石分界高度对初期支护结构安全性的影响,文章以临县隧道为工程背景,采用数值模拟的方法研究了浅埋土石分界高度及土石分界面位置对隧道初期支护结构安全性的影响。结果表明:土石分界致使隧道初期支护结构安全系数发生突变,分界面倾斜时安全系数分布不对称。同一种埋深条件下,随着土石分界面位置的下移,土石分界面以上部分偏压减弱,分界面以下的部分偏压增强。同一界面深度条件下,隧道初期支护结构左右断面偏压情况随着埋深增加而增大。当土石分界面分别位于隧道上导坑和中下导坑、分界面倾角为10°时,可通过增加20%隧道左侧荷载或减小20%右侧抗力系数来进行荷载计算。     

软弱围岩小净距偏压隧道进洞施工技术

文章以湖北省麻竹高速公路宜城至保康段第4合同段二分部的黄堡隧道和香山隧道为例,通过对软弱围岩小净距严重偏压隧道围岩压力分析,得出洞口施工顺序,并通过提高思想认识,设置偏压挡墙、套拱和超前支护、明洞的反压回填和加强监控量测等进洞技术措施,提出了小净距隧道、洞口浅埋、偏压开挖进洞施工技术,以期为类似工程提供经验和技术支持。     

隧道围岩压力和锚杆轴力的特性分析

结合江西武吉高速公路隧道15个典型断面的监测信息.分析围岩压力和锚杆轴力的稳定值和稳定时间变化规律.结果表明,锚杆未能充分发挥支护作用,应加强锚杆锚固力;隧道位置、施工方法及围岩级别对围岩压力和锚杆轴力的稳定时间有影响.利用围岩压力经验公式计算值与实际监测值进行比较,分析了经验公式对实际隧道工程的适用性.结果表明,深浅埋法计算值比实测值大;系数法和普氏法计算值与实测值相近,但计算结果有赖于参数的选取;泰沙基法计算深埋隧道的围岩压力误差较大.考虑隧道埋深和围岩级别的影响,获得围岩压力与隧道埋深的乘幂关系,以及围岩压力与围岩级别的指数拟合公式.通过监测数据获得的一些规律性结论,可为隧道结构设计和结构计算提供参考.     

隧道进口浅埋偏压隧道施工技术分析

在道路建设中很容易出现一系列隧道方面的问题,往往需要采取有效的支护措施来增强围岩的自稳能力,促进施工的顺利进行,目前国内外广泛运用的技术手段是隧道施工中的浅埋偏压施工技术,文章主要介绍了浅埋偏压隧道施工技术思路及隧道洞口施工常用的辅助工法,并对浅埋偏压隧道具体施工技术进行了分析。     

偏压浅埋隧道洞口施工技术

对于偏压浅埋隧道,由于施工工序的复杂性和围岩应力分布不均匀性,增加了该类隧道的施工技术难度.某隧道进口段围岩破碎、节理发育,上部最小覆盖土层厚度为4.5 m,由于采用了进洞口围岩预加固、台阶法预留核心土开挖、洞内围岩超前加固等施工技术,使得工程顺利完成.     

铁路黄土隧道变形规律及建设管理要点研究

黄土隧道施工过程中,常出现支护破坏和隧道塌方等事故。文章基于黄土隧道工程的监控量测数据,采用统计分析方法对不同围岩级别、埋深和含水率下的黄土隧道变形规律进行了研究。结果表明:(1)Ⅳ级围岩黄土隧道拱顶下沉、周边收敛的量值分别集中在50 mm和35 mm以内,Ⅴ级围岩黄土隧道拱顶下沉、周边收敛则集中在60 mm和40 mm以内;(2)Ⅳ级、Ⅴ级围岩双线黄土隧道拱顶下沉和周边收敛变形值与含水率呈正相关关系,变形速率则先增大后减小,在含水量超过16%时变形增大明显;(3)基于拱顶沉降统计,提出Ⅳ级、Ⅴ级围岩黄土隧道设计预留变形量值范围可分别取7～9 cm和12～15 cm;(4)黄土隧道工程建设管理要点是提前梳理重难点工程,施工前严格方案审核,加强地表处理,施工时强化地质预报和监控量测,严格变更设计管理,重点做好工艺管理和施工质量控制。