基于虚拟支撑力的隧道合理支护时机探讨分析

以连云港北固山隧道为工程背景,利用有限元分析软件,分析了隧道开挖后在不同荷载释放系数下施加支护的作用效果;同时,结合超前注浆加固机理,对施作超前支护与不施作超前支护两种工况在不同支护时机下施作初期支护的围岩及支护结构的力学特征进行了对比分析,并根据两种工况下支护时机对隧道开挖后围岩及支护结构力学特征的影响,初步确定了较理想的初期支护时机.     

隧道支护结构技术研究

随着隧道开挖理论的提出,国内外的隧道开挖工程大量增加,因隧道可穿山越海的特点而被广泛地应用,但是由于不同的地质情况,对隧道工程提出了新的挑战。其中为增大交通运输能力,对隧道截面尺寸的要求越来越高,对于隧道保证隧道的安全主要取决于由衬砌支护结构,钢架支护结构和锚杆支护结构等所组成的支护体系。能否有效控制隧道围岩的变形,这些支护方式各自的作用特点能否得到充分的发挥,通过分析衬砌支护结构,钢架支护结构和锚杆支护结构的特点,结合有限元软件对隧道支护结构技术进行研究。     

膨胀土路堑边坡柔性支护处治技术研究

＂柔性支护＂处治技术是一种较刚性支护更为合理的膨胀土路堑边坡的处治方式。文章从＂柔性支护＂处治机理出发,提出了土工格栅柔性支护的处治方案,并采用有限元强度折减法对该处治方案进行了模拟计算分析。     

水力膨胀式锚杆在隧道超前支护中的应用

水力膨胀式锚杆作为一种新型的支护手段,在隧道超支护中具有明显的支护效果及显著的经济效益,是提高支护强度,降低支护成本的有效途径。本文详细介绍了水力膨胀式锚杆在磨溪二号隧道中的应用与实践。对水力膨胀式锚杆在隧道支护中的优良性能,特别是在不良地质中的出色表现进行了总结,可供类似隧道施工参考。     

黄土连拱隧道中导洞临时支护的比选分析

黄土连拱隧道采用台阶法开挖时,中导洞的临时支护一般为钢支撑支护和回填土支护。为了选择合理的临时支护,文章结合太佳高速公路清凉寺连拱隧道的工程实例,对两种支护进行全过程弹塑性数值仿真对比分析。结果表明,钢支撑支护与回填土支护对隧道的地表位移、拱顶沉降、锚杆轴力的支护效果相同,均能满足隧道变形要求;对围岩应力、初期支护应力和锚杆轴力等方面的支护效果,钢支撑支护优于回填土支护。     

苏家湾隧道初期支护变形侵限处理措施及施工工艺的研究

文章针对苏家湾隧道发生的初期支护变形侵限的病害,通过对隧道洞身地质条件的分析,并利用有限元软件MIDAS-GTS对隧道初期支护结构及二次衬砌进行了验算,确定出控制隧道初期支护变形的支护参数;并提出施工前加强对隧道中线顶部地表的地形地貌调查,完善排水系统、隧道内加强支护系统、适当加大预留变形量,并加强监控量测等施工工艺和处理措施。     

马蹄形隧道初期支护内力反演分析的理论研究

隧道开挖过程中,混凝土支护结构的内力分布表现出特有的动态变化特征,对施工环境下隧道支护结构的内力分布特征进行研究并对其薄弱部位进行预判是保障隧道施工安全的重要手段之一。文章将隧道弧段和边墙段初期支护分别视为弹性地基曲梁和直梁,基于初参数法和围岩压力量测,从理论上推导了马蹄形断面隧道初期支护内力计算的反演表达式;结合某隧道围岩压力的实测数据,反演了初期支护的内力分布。初期支护内力实测数据和反演分析结果对比分析表明,所提出的马蹄形隧道初期支护内力的理论反分析方法切实可行,可为隧道初期支护设计和施工工艺的优化提供理论依据。     

高速铁路黄土隧道初期支护受力特性研究

支护结构的合理设计是大断面黄土隧道设计的关键环节。文章结合在建铁路黄土隧道,采用数值模拟,分析了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变化情况;基于控制围岩变形为核心,对大断面黄土隧道施工中初期支护施作时机的选择给出了合理的建议;根据现场监测结果,总结出了黄土隧道初期支护受力规律。黄土具有明显的流变特性,支护结构受力很大一部分承受围岩流变产生的附加荷载;另外,支护结构受力在空间上分布并不均匀对称,这些在设计中都应加以考虑。     

护拱回填暗挖法隧道支护结构安全性评价

文章依托九景衢铁路荆生坞隧道工程,介绍了护拱回填暗挖法的施工步序,利用弹性理论推导了护拱与初期支护拱部的围岩荷载分担比例计算公式,采用极限平衡理论建立了边墙处围岩受力模型,推导了初期支护边墙附加围岩压力计算公式,最后通过建立荷载-结构模型,计算了护拱和初期支护的内力、安全系数,评价了护拱和初期支护安全性。结果表明:初期支护围岩荷载分担比例与护拱和初期支护的弹性模量、厚度有关,荆生坞隧道初期支护围岩荷载分担系数约为30%;护拱拱脚竖向压力导致边墙上部围岩沿破裂面滑动,对初期支护边墙上部产生一个水平向的附加围岩压力;九景衢铁路荆生坞隧道护拱回填暗挖段护拱和初期支护均处于安全状态,初期支护安全性随围岩荷载分担系数的增大而略有降低。     

深埋隧洞让压支护结构的锚固机理探究

为研究层状岩性下深埋隧洞让压支护结构对围岩分区破裂的影响及其锚固机理,文章开展了高应力条件下深埋隧洞三维相似物理模型试验。选取3∶3和4∶3两种配比的相似材料分层铺设夯实,对4种支护结构形式(刚性衬砌支护、刚性衬砌+让压锚杆支护、柔性衬砌支护和柔性衬砌+让压锚杆支护)进行对比研究。应力试验结果表明,采用刚性衬砌与柔性衬砌支护时,隧洞拱顶、拱肩和侧墙应力均出现波峰与波谷的波浪变化,围岩依然存在分区破裂趋势。而刚性衬砌+让压锚杆组合支护下应力波浪变化趋势减弱,表明支护结构抑制了围岩分区破裂趋势。让压锚杆应变监测结果表明,刚性衬砌和柔性衬砌拱顶位置,让压锚杆均出现了拉压应变交替变化规律,而柔性衬砌支护时隧洞拱肩与侧墙位置让压锚杆只出现拉应变现象。刚性衬砌+让压锚杆的新型让压组合支护结构对抑制深埋隧洞围岩分区破裂有重要意义。     

某地下洞室群分步开挖支护的非连续变形分析

文章分别从岩体的分步支护以及相应的收敛准则两方面对已有的非连续变形分析程序进行了改进,并应用改进的程序分析了含有随机节理的某大型水电站地下洞室群的围岩稳定问题,着重研究了施工因素的影响,突出了对分步开挖支护过程的模拟计算分析,并且通过与实际工程监测值的比较,验证了该方法的有效性。通过围岩破坏区深度和关键点的位移比较了三大洞室(主厂房,主变室,尾调室)不同的开挖顺序对围岩稳定性的影响和重点支护的关键部位,并对支护方案进行了优化。研究结果表明,此工程中先开挖主厂房与尾调室,再开挖主变室为最优开挖顺序,并且尾水调压室为洞室群支护的关键部位,可以通过在关键位置增加锚索支护的方式改善其围岩的应力状态。     

天然气管道盾构穿越长江竖井支护数值模拟分析

盾构法施工技术近年来在国内外隧道工程中得到广泛应用,而竖井是整个盾构工程顺利实施的重要环节.为了保证竖井衬砌支护既经济又安全,采用flac3D软件对川气出川天然气管道工程宜昌长江穿越盾构北岸竖井开挖及支护进行模拟,通过对不同支护情况下位移、应力及塑性区进行比较分析,得出了较为理想的衬砌支护厚度,为以后的盾构竖井工程设计提供了一定的借鉴.     

板状溶洞充填物软化支护结构稳定性影响分析

文章通过对某高速公路隧道板状岩溶充填物软化进行数值试验,探索了岩溶充填物软化对支护结构稳定性的影响。在无支护条件下,充填物的软化导致其自身位移的显著增加,初期支护对端部充填物位移产生了较好的约束,有效阻挡了软化充填物的下漏。岩溶部位的支护结构出现拉应力,并随着充填物的软化显著增加。岩溶充填物软化前后支护结构出现负弯矩的部位基本相同,最大负弯矩均出现在拱顶岩溶处,充填物的软化大幅增加了此部位出现拉裂破坏的风险;而隧道支护结构出现正弯矩的左部底角以及右部拱肩,可能导致支护结构出现压剪破坏。此外,充填物软化后,顶拱岩溶充填物浅部出现了大范围的压剪破坏区域,若无外部结构支护,将逐步向内垮塌或发生泥化突涌。     

深部巷道围岩支护阻力确定及其应用

文章通过理论计算获取围岩压力与位移,通过绘制P-U图分析支护与位移的关系,以此确定深部巷道围岩支护阻力。分析认为:在对深部巷道围岩压力和位移进行量化计算的基础上,可以确定深部巷道围岩支护阻力范围;利用P-U图中围岩与支护的关系,可选择合理的支护技术方案和支护时间。该方法在龙固煤矿主泵房洞室支护中进行了应用,结果表明:(1)采用实际围岩力学参数计算出的巷道围岩压力和位移符合工程实际,深部主泵房洞室围岩支护阻力的合理范围为4~6 MPa;(2)深部巷道的支护技术方案和支护时间可以依据支护阻力和P-U图确定;(3)该研究成果已成功用于煤矿工程实践。     

重庆轨道交通大跨度暗挖隧道初期支护技术探索

喷锚支护技术自运用于重庆轨道交通暗挖隧道施工以来,系统锚杆的支护作用一直是业界争论的问题之一。通过对重庆轨道交通某地下暗挖车站初期支护的计算,将计算结果与量测资料进行对比、分析、研究,优化了重庆地区地下暗挖隧道的支护参数。     

某大跨度隧道支护破坏原因分析

文章针对某采用双侧壁导洞法施工的大跨隧道在导洞施工过程中的临时支护破坏现象,结合实际的净空收敛监控数据对支护内力进行了反分析,重点就支护破坏形成原因进行了分析。分析结果表明:当导洞下台阶开挖时,导洞内壁会产生较大的水平变形,且后续导洞开挖对先开挖侧导洞临时支护变形影响较大;下台阶位置处临时支护以承受弯曲应力为主,受力状态较为不利,易因弯曲应力过大而导致拉裂破坏;先行开挖侧导洞临时支护在后开挖侧导洞施工的反复影响下,无论是轴向应变还是弯曲应变均明显高于后开挖侧导洞,破坏程度因此也更为严重。     

既有建筑对地铁车站中洞法施工中支护结构内力影响的有限元分析

中洞法是地铁车站施工中常用的施工方法,可以有效地提高开挖期间围岩的稳定性.拟建车站旁侧既有建筑可引起车站开挖导致的原场地应力不均衡,对支护结构内力形成不良影响.文章通过对某旁侧有建筑物的拟建车站中洞法施工进行了有限元数值模拟,计算分析了既有建筑对车站支护结构受力的影响,以及车站支护结构的内力特点与变化规律.结果表明,既有建筑会引起车站开挖过程中支护结构的受力偏转,进而引起局部不均匀沉降.     

强流变地层中隧道施工的几点建议--对新奥法适应性的再认识

针对正在施工的乌鞘岭隧道工程中所遇到的强流变性地层条件,对隧道施工提出了建议①调整初期支护和后期支护在整个复合式支护体系中所占的比重;②尽量缩短柔性初期支护的工作时间;③保持衬砌紧跟;④保证混凝土衬砌不开裂;⑤加深对"新奥法"在特殊不良围岩条件下的适应性的再认识和再理解,并对现代隧道及地下工程问题开展更深入的理论研究和解释.     

航道边坡锚杆支护结构试验与优化研究

针对航道的边坡特点和航道运行要求,文章通过试验和数值模拟相结合的方法,对航道水位变动区边坡锚杆支护结构在静态荷载和动态水流情况下的工程性能进行了系统研究,并给出了航道边坡锚杆支护结构设计建议。研究成果可为航道边坡锚杆支护结构的设计应用提供借鉴。     

薄壁钢管自密实混凝土支架在隧道中的应用

针对隧道支护结构承载力发挥不充分、耐久性差等问题,文章以理论计算为基础,提出了以薄壁钢管混凝土支架为主的支护方法。首先较为准确地计算出隧道所需支护力、支架在原岩应力作用下的结构内力,并且支架始终满足支护力大于结构内力;然后设计了薄壁钢管混凝土支架支护方案;最后对薄壁钢管混凝土支架的压力和位移进行监测分析。监测结果表明:支架所受最大压力不超过1.50 MPa,所受最大位移不超过60 mm,满足隧道支护要求。