隧道围岩变形及支护刚度三维分析模型研究

鉴于既有力学模型在分析三维隧道施工力学问题时存在精度不高、计算资源要求高和计算时效不能满足工程要求等诸多困难,将隧道围岩视为半无限大或无限大弹性体,以作用于洞壁和掌子面处的等效作用力模拟隧道开挖效应,建立了一种深埋圆形隧道的三维分析模型.基于Mindlin解和Kelvin解分别推导了掌子面在洞口附近和掌子面远离洞口两种工况下围岩位移的积分计算公式,并编制了相应的计算程序,然后将待开挖介质视为"支护体",通过刚度分析将支护反力引入力学模型,推导了围岩变形的求解方程,可以快速计算隧道围岩变形场和围岩对支护结构刚度需求的量化值.研究结果表明:两种工况下围岩位移的分布规律基本一致,掌子面距离洞口较近时,隧道纵剖面围岩轴向位移最大值的解析和数值结果分别为6.1 mm和5.5 mm,隧道横截面掌子面处径向位移最大值分别为2.4 mm和2.6 mm,误差分别为9.8%和8.3%;在掌子面距离洞口较远的工况下,隧道纵剖面围岩轴向位移最大值分别为6.0 mm和5.7 mm,误差为5.0%;对于任选的一组隧道围岩和支护结构参数,考虑支护反力后计算得到的围岩纵向变形与数值分析结果吻合较好,超前位移分别为3.6 mm和3.0 mm,最终位移分别为9.1 mm和8.5 mm,误差分别为16.7%和6.6%;大岗山隧道2#压力管道的超期变形的计算结果和监测结果分别为0.4 mm和0.4 mm,最终变形分别为1.0 mm和1.1 mm,误差分别为0和10%.基于变形控制标准和新建力学模型可对围岩的刚度需求进行量化计算并指导支护结构设计参数的确定.     

密排管棚支护在富水石英岩破碎带中的应用

隧道管棚支护主要是依靠在岩层中打入钢管并通过注浆使钢管与周围的土体固结,形成一个整体支护体来确保隧道施工安全的一种超前支护工艺。随着隧道施工的不断发展,管棚支护在隧道施工中使用得越来越广泛。本文是对照壁山隧道石英岩破碎带密排管棚施工的总结,对同类地质的隧道施工具有一定的参考意义。     

蹬岭岗隧道超前支护技术研究

在蹬岭岗隧道施工前期洞口施工中,因为隧道处于浅埋地段,隧道处于破碎带或者是软弱夹层带,无支护时受震动易产生大规模的崩塌甚至冒顶事故,因而超前支护技术在这个阶段变得尤为的重要。为了保证该阶段施工的安全以及质量,必须采取有效的超前支护技术,保证隧道施工的顺利进行。主要阐述了蹬岭岗隧道前期洞口施工中的超前大管棚支护以及超前小导管支护技术施工要点。     

大管棚在隧道浅埋段Ⅴ级围岩地层中施工应用技术

大思高速公路盐井湾隧道出口段为隧道浅埋段,围岩级别为Ⅴ级,采用长40 m的大管棚进行超前支护,针对隧道浅埋段大管棚超前支护的施工方法作技术总结,对高速公路隧道浅埋段超前支护提供工艺参考。     

深埋软弱围岩隧道支护结构可靠性研究

研究深埋软弱围岩隧道支护结构的可靠性。构建了隧道结构的可靠性评价体系,采用蒙特卡罗概率设计以及有限元分析方法对深埋软弱围岩隧道支护结构的可靠性进行了分析,并讨论了可靠性分析结果表征,给其他深埋软弱围岩隧道支护结构的可靠性评价提供参考。     

长隧道初期支护施工技术探讨

结合水塘隧道工程施工经验,介绍了隧道初期支护在隧道工程建设中的地位,探讨了该隧道所采取的初期支护策略,同时提出其相应的质量控制要点,为同类工程提供参考。     

系统锚杆在隧道支护体系中作用研究分析

根据实际工程试验,监测隧道IV、V级围岩条件下现场在有、无系统锚杆工况下隧道围岩变形情况,从而得出隧道支护体系中锚杆作用在Ⅴ~Ⅳ级围岩中有系统锚杆的反而隧道变形要大于无系统锚杆的隧道变形;且在软弱围岩地段,不宜设置大量的系统锚杆,而只需利用单根锚杆的抗拔力或在钢支撑的拼装连接点处施加钢花管以适当稳定初期支护,这样既保证了隧道初期支护结构安全,也减少了施工工序,使得隧道支护断面得以及早封闭,从而能更好地控制支护变形的结论以供参考。     

层状围岩隧道受力特征分析及支护参数确定

当隧道在层状围岩中通过时,根据隧道轴线方向与岩层的空间关系不同,往往引起偏压等问题,从而使支护受偏压荷载。目前《公路隧道设计规范》中建议的隧道复合式衬砌设计参数主要针对普遍地质情况,而对于层状岩体中的公路隧道支护参数没有具体规定。采用数值分析的方法,建立相应的计算模型,系统分析了不同倾角情况及隧道轴线与岩层走向不同夹角下层状岩体隧道的受力特征,提出了不对称支护参数设计理念,并初步确定了不同岩层倾角下隧道的支护参数。     

大断面黄土隧道初期支护合理施作时机

支护结构的合理设计是大断面黄土隧道设计的关键环节,结合在建铁路黄土隧道,采用数值模拟,分析大断面黄土隧道在不同初期支护时机情况下,支护结构、围岩受力状态和力学行为的变化情况．以控制围岩变形为核心,对大断面黄土隧道施工中,初支施作时机的选择给出了合理的建议．通过现场监测手段,得到了黄土隧道初期支护受力规律：黄土具有明显的流变特性,支护结构的受力很大一部分来自围岩流变产生的附加荷载;支护结构受力在空间分布上并不均匀对称,这些在设计中都应加以考虑．     

强风化花岗岩地层超大断面暗挖隧道结构设计及施工工艺

在轨道交通工程中,隧道因受路基与桥梁线间距影响,会形成单洞双线隧道等超大断面结构。暗挖隧道初期支护方案设计与隧道所在地层的围岩等级等有关,同时也受到隧道施工工序的影响。隧道开挖后同时进行初期支护,防止围岩应力过度释放引起隧道坍塌。在二次衬砌施工前,初期支护与土体协调变形,应根据不同的围岩等级采取不同的支护措施,避免隧道变形过大侵入隧道限界。结合广州地铁21号线工程项目,对强风化花岗岩地层中的超大断面的暗挖隧道结构设计和施工方法进行了详细介绍。     

公路隧道初期支护施工的探究

主要结合梭草坡隧道、拉海隧道以及虎头山隧道初期支护的施工实践,分析其施工技术控制措施,深入分析隧道初期支护施工中的药卷锚杆、中空注浆锚杆、砂浆锚杆、喷射混凝土等各项施工流程。     

超前小导管注浆在大断面软弱围岩隧道中支护效应的数值分析

以大断面软弱围岩隧道开挖为背景,应用有限差分软件FLAC3D对大断面软弱围岩隧道进行超前小导管注浆支护数值模拟,研究超前小导管在大断面软弱围岩隧道中的支护效果。结果表明,对于大断面软弱围岩隧道,超前小导管注浆支护能够有效改变支护区围岩的物理力学性质,其产生的棚护作用,使大断面软弱围岩隧道的围岩稳定性得到增强。     

影响隧道结构体稳定性因素及基本处理方法

隧道施工的难度在于其复杂的地质条件和周围环境,分析总结危害隧道结构体稳定的因素,应从隧道围岩和支护两大方面来考虑。首先对影响隧道围岩的自然因素进行了详细的分析,然后针对隧道施工常用的两种方式(盾构法、钻爆法)产生的施工扰动因素进行了说明,并对研究方法和解决方法提供大致的方向。在支护问题的研究上,从各类隧道支护类型出发,从实际施工角度出发,分析其中易出现的支护稳定性问题。     

高岩温隧道初期支护应力场及安全性研究

为评价高岩温隧道施工过程中初期支护的安全性,研究了高岩温隧道初期支护温度场、应力场的施工期特征和演变规律. 首先通过热-应力耦合三维数值模拟和现场测试,研究了不同原始围岩温度场中,高岩温隧道开挖过程中初期支护温度场的变化规律;其次考虑围岩荷载和温度荷载共同作用,分析了高岩温隧道开挖过程中初期支护应力场的变化规律;最后基于初期支护应力值,评价了高岩温隧道初期支护的安全性. 研究结果表明:受施工通风影响,初期支护温度在隧道开挖后急剧降低,约5 d后基本与洞内气温一致;受施工工序影响,初期支护最大拉应力先增后减,最大压应力持续增加;随着围岩初始温度增大,在不同施工步序中,初期支护的最大拉应力和最大压应力均增大;初期支护安全性由喷射混凝土抗拉强度控制,当围岩初始温度大于60℃时,C25喷射混凝土将发生拉裂破坏.      

基于连续介质模型的海底隧道支护结构受力特征

在含水地层中开挖隧道,地下水的存在一方面会影响隧道周边地层的力学参数,另一方面也会在围岩中产生渗流体积力,进而影响地层的应力和位移．对于埋深较浅而水压力较高的海底隧道而言,支护结构除承受围岩压力外,还要承受很高的水压力．支护结构的受力特征受隧道围岩和支护结构间接触面剪应力、隧道项板厚度、水深、围岩侧压力系数以及支护结构的厚度和刚度等因素的影响,而经典隧道支护结构内力弹塑性解假设的边界条件与实际情况相差很大．文中阐述了弹性力学应力函数法推导支护结构内力的解析解,并采用数值分析方法研究了海底隧道支护结构的受力特征．通过FLAC3D程序验算了厦门翔安海底隧道V级围岩海域段支护结构的内力,比较分析了断面形状对支护结构受力的影响．     

隧道管棚超前支护技术应用研究

在隧道工程的开挖过程中经常采用管棚超前支护技术来防止开挖过程中出现的塌方、位移、地表沉降等灾害的发生,超前支护技术特别适用于隧道浅埋段、软弱和泥流等地质复杂段的开挖工程。管棚超前支护技术具有工期短、加固范围广和稳定高等诸多优点,所为其在隧道施工中的应用越来越广泛,主要就是针对隧道管棚超前支护技术应用展开研究。     

草帽山隧道围岩支护模拟分析

详述了草帽山隧道的工程概况和主体设计,基于大量的施工现场跟踪调研资料,研究草帽山隧道围岩变形的原因;在分析隧道整体详细情况的基础上,运用隧道工程现代支护最新成果和施工方法,结合数值模拟方法和数学模糊理论,从围岩变形稳定性的理论、支护方法模拟出最适用于草帽山隧道的支护方法,为现场施工提供了有力的理论支持。     

溶洞处理技术在公路隧道中的应用研究

主要从隧道结构支护的应用、辅助坑道的应用、隧道开挖及支护的应用、隧道防水及排水的应用等方面内容进行分析。     

山岭公路隧道系统锚杆支护作用及其施工质量问题分析

锚杆是新奥法隧道施工的主要支护手段,对围岩的稳定能发挥重要的支护作用.通过对锚杆支护作用的阐述,结合公路隧道施工当中锚杆出现的常见质量问题,对这些问题的后果进行了分析,指出今后山岭公路隧道施工中,需重视锚杆的支护作用并加强监管措施,确保锚杆的施工质量.     

隧道喷射混凝土施工工艺探讨

喷射混凝土是隧道初期支护的重要组成部分,也是一种柔性支护,它的施工质量是整个初期支护质量的关键.研究隧道喷射混凝土施工工艺,对实际工作有一定的指导意义.