断层区隧道开挖顶部围岩位移时空效应分析

隧道开挖过程中围岩位移变化直接与围岩稳定性关联,在断层区破碎带的存在造成围岩稳定性较差。理论探讨围岩位移的时间效应与空间效应,依托关角隧道开展现场测试,获取断层区隧洞施工过程中围岩位移变化规律,并建立数值模型计算隧洞与围岩的位移、应力分布情况,为设计提供参考依据。     

基于数值分析与现场试验的破碎带支护参数优化

为了控制围岩的变形,确保施工的安全,结合船顶隘隧道在穿越断层破碎带时出现的变形过大,局部出现塌方的现象,提出了减小钢拱架间距增加初支强度的支护方案,并选取了两组方案进行对比分析研究。先通过数值模拟对钢拱架和锚杆分别进行了计算,然后在现场监测试验中,选取了两组试验段,对两种不同的支护参数下的围岩变形、喷射混凝土压力、钢拱架应力以及初支围岩压力进行现场监控量测,验证了支护优化的可行性。研究表明:在断层破碎带初支参数优化中,锚杆支护效果不理想,而钢拱架的作用明显,对围岩大变形起到了良好的控制作用。由此可知通过加密钢拱架来增加初支强度,适当弱化锚杆来减少工序,降低成本的支护优化措施在隧道穿越断层破碎带中是可行的。     

隧道初期支护变形特性空间效应分析及结构尺寸优化

针对长大公路隧道进口段软弱围岩稳定性较差,而隧洞的开挖进一步破坏了岩体的初始应力平衡状态,围岩应力状态的改变不利于围岩的稳定性问题,通过三维有限差分方法分析了初支尺寸、初支时机、初支刚度对围岩和支护结构的力学特性的影响,得出一些对软弱围岩山岭双线隧道具有实际指导意义的结论,为设计和施工提供可靠的依据。     

穿越近平行断层系的公路隧道开挖围岩变形特性研究

山岭隧道在施工过程中常同时穿越多条近平行的断层系,极易引起开挖面岩体失稳、围岩大变形、塌方等地质灾害。基于问腰隧道工程,以穿越近平行双断层破碎带的山岭隧道为对象,采用FLAC 3D软件对其分层开挖过程进行数值模拟分析,研究了近平行双断层破碎带的间距与倾角对围岩变形特性的影响规律。研究结果表明：断层破碎带为隧道施工开挖的薄弱部位,其位移量值明显大于上、下两盘内围岩位移量值;当两条近平行断层带间距为10m时,两条断层破碎带内隧道开挖所诱发的围岩位移将产生明显相互干涉影响,其量值大于单条断层破碎带内围岩位移量值;随着平行断层带倾角的增大,围岩位移量值逐渐减小;平行断层带间距越小,破碎带内围岩位移量值越大。     

乌鞘岭隧道F7断层区段左线迂回导坑监控量测

兰新复线兰武段乌鞘岭隧道F7断层,为区域性大断层,地应力高。施工过程中,围岩变形达1 m以上,初期支护出现多处变形侵限及坍塌事故。为保证隧道的正常施工,掌握围岩动态和支护结构的工作状态,及时优化、更改预设计,在左线迂回导坑做试验段,进行了拱顶下沉、水平收敛、锚杆轴力、初支混凝土应力、初支围岩压力、初支钢架应力等多项涉及围岩稳定性及支护合理性参数的跟踪量测,利用量测结果指导正洞设计施工及预见事故和险情,以便及时采取措施,保证了隧道顺利贯通。     

水平泥砂互层隧道围岩稳定性研究

以大梁峁特长公路隧道为依托,针对水平层状岩体隧道,采用ANSYS数值分析软件将水平泥岩砂岩互层岩体等效为正交各向异性的方式,对隧道开挖过程中围岩稳定性进行了数值试验分析,通过分析围岩塑性区、围岩应力、隧道变形、锚杆轴力、初支及二衬内力,得出施工采用支护参数的合理性和水平泥岩砂岩互层隧道围岩变形和初支、二衬应力的分布特征.     

高地应力区断层带隧道施工力学研究

应用有限差分软件FLAC3D对高地应力区断层带隧道工程中施工力学性态和变形空间效应进行数值模拟,分析了隧道施工过程中作业面的空间效应,重点研究了隧道拱顶、拱脚及边墙围岩的位移、应力随施工步的变化规律,为隧道优化设计和施工提供了参考依据。     

乌鞘岭隧道F7断层带监控量测

乌鞘岭隧道是国内最长的单线铁路隧道,隧道在F7断层带施工过程中,围岩出现多处变形侵限及坍塌事故。为保证隧道的正常施工,掌握围岩动态和支护结构的工作状态,进行了收敛变形、锚杆轴力、初支混凝土应力、初支围岩压力、二衬接触压力、二衬混凝土应力等多项涉及围岩稳定性及支护合理性参数的跟踪量测,利用量测结果指导设计施工及预见事故和险情,保证了隧道顺利贯通。     

隧道穿越断层破碎带关键技术研究

山岭隧道开挖过程中经常遇到断层破碎带,造成开挖、支护施工难度增大,并且容易出现安全事故,是隧道施工的薄弱环节.不同的工法对于围岩扰动程度是不一样的,围岩条件的弱化应该及时采取开挖支护措施的调整,只有合适的工法才能保证隧道施工安全与质量.结合浙江宁波史家山2号隧道,根据其地质特征,运用FLAC3D软件进行数值模拟,对比分析采用不同施工工法穿越断层破碎带的情况,得出了断层破碎带对于施工过程影响并对于合理施工方案的选择提出建议.     

软弱夹层对隧道稳定性影响研究

从兰渝铁路典型软弱夹层围岩隧道施工过程中出现的大变形和支护侵限问题出发,以围岩和初期支护为实体单元,采用FLAC 3D建立有限差分模型,研究了软弱夹层倾角和厚度对隧道稳定性的影响,确认了当软弱夹层倾角为30~60°时位移和应力增长更为显著及随夹层厚度的增加初期支护位移呈线性增长趋势等变形特性。分析建议采取在软弱夹层与洞壁交界处初期支护局部增加锁脚锚杆或注浆锚杆数量和长度等控制初支变形措施。     

破碎带隧道开挖支护效果的模拟

在破碎带这种复杂的地质条件下开挖隧道往往涉及到很多方面的因素,首先要用详细的地质资料对某隧道进行描述,包括岩性、产状等实际工作中可以得到的参数,然后使用颗粒离散元对隧道破碎带开挖引起的围岩稳定性进行模拟,通过大量的测试试验准确地掌握了颗粒离散元中参数与实际实验室参数间的对应关系,以此建立了无衬砌支护和有衬砌支护2种模型,比较围岩位移和隧道断面附近区域拉应力变化的不同,评价了支护结构的效果,对类似地带的地下工程具有一定的参考价值。     

隧道穿越节理岩体引起的围岩变形特征研究

岩体的节理是一种常见的构造地质现象,也是影响岩体稳定性的重要因素之一,节理的存在使得围岩的变形特征、应力变化以及完整性更加复杂。为了明确隧道穿越节理岩体引起的围岩变形特征,采用Midas GTS NX软件,基于莫尔-库伦准则,建立了节理岩体中的隧道施工模型,通过改变节理倾角和节理间距,分析不同工况条件下围岩的应力变化与围岩变形规律。结果表明：随着节理间距的减小,隧道围岩的水平位移值和竖向位移值均呈现递增趋势。     

考虑渗流场作用下的富水隧道稳定性影响因素分析

以云南省某高速公路中段双龙富水隧道为工程背景,基于流固耦合分析理论,对富水隧道围岩稳定性影响因素进行了分析.考虑渗流场作用时,围岩级别、隧道埋深和地下水水位等因素对围岩稳定性的综合影响,得到了Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩在各种情况下隧道开挖后围岩应力应变、位移、塑性区和孔隙水压力分布等结果,探讨了隧道开挖渗流机制,并分析了富水隧道开挖后孔隙水压力的分布特点.研究结果直接指导了富水隧道防排水施工质量的改进与提高,为富水区隧道开挖设计提供了一定的理论参考.     

公路隧道围岩变形破坏理论研究

采用理论分析、数值模拟以及现场监控量测等手段对公路隧道围岩变形破坏理论进行较深入的研究。通过分析开挖过程中围岩损伤演化,获得了损伤变量与围岩材料参数之间的关系,提出了围岩力学参数的预测方法。通过岩体破坏机理、围岩损伤应力影响范围以及影响围岩稳定性的各个因素综合研究,建立了卸荷状态下的围岩损伤本构关系和基于能量耗散的损伤本构模型。基于一般弹塑性数值分析原理,建立了考虑围岩参数劣化过程的隧道围岩损伤演化分析方法,分析了开挖应力状态下隧道围岩的弹塑性损伤演化机理。建立了基于经验公式和基于围岩渐进性破坏理论的公路隧道围岩压力演化趋势及预测模型,提出了公路隧道围岩压力演化趋势的预测方法。     

高地应力隧道施工对围岩应力与变形的影响研究

依据围岩稳定性理论,通过数值模拟方法,针对参数变化较大的几类围岩及参数在小范围变化的同一类围岩在高地应力圆形隧道施工过程中围岩应力与变形的表现形式,建立大量数值模型进行分析。结果表明：围岩较好的隧道主要应解决高地应力集中问题,围岩较软弱的隧道主要应解决变形问题;围岩参数小范围变化时,对围岩应力影响由大到小的参数依次为内摩擦角、粘聚力、泊松比、弹性模量,对围岩变形影响由大到小的参数依次为弹性模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比。     

大跨城市隧道施工三维有限元分析

针对城市大跨度隧道施工特点,考虑材料和几何非线性的影响,基于大型有限元分析软件Midas GTS,建立结构与围岩连成的三维弹塑性大变形计算分析模型,模拟隧道施工的过程,得出了隧道开挖不同阶段的围岩应力、变形的分布状态,据此对隧道稳定性进行评价。通过开挖过程的三维数值模拟,可了解大跨度隧道围岩应力分布、支护受力状态,剖析施工过程对围岩稳定的影响,从而为采取合理的措施调整支护参数提供重要依据和参考。     

不同开挖方案下隧道围岩稳定性及变性特征分析

不同的开挖进尺会引起隧道相应的围岩位移变化,围岩位移超过容许值将会影响隧道的安全性。以长茂山双车道浅埋隧道为例,采用有限元软件ABAQUS对台阶法不同开挖进尺条件下的隧道施工进行三维数值模拟,从位移及应力两方面来分析台阶法不同开挖进尺的围岩变化规律。研究表明:围岩位移变化主要在拱顶及拱顶附近且侧拱两侧位移曲线呈对称分布;围岩的最大位移变形量随开挖循环进尺增大而相应增大,当开挖进尺增大到6 m后,围岩发生最大位移增长滞缓;围岩竖向位移和拱顶应力随开挖进尺变化的规律可以采用Logistic增长函数进行拟合;提出了循环开挖进尺为4 m的合理施工方法。     

大跨浅埋公路隧道CRD法施工围岩松动圈量测与分析

新奥法原理指导下的CRD分部开挖技术是目前大跨浅埋公路隧道施工的主要方法。鉴于大跨浅埋隧道不同施工工艺下围岩扰动影响差异较大,以宁常高速茅山隧道为例,采用多点电测锚杆和多点位移计对CRD法施工过程的围岩深层扰动区位移及应力进行监测与分析,得出围岩分步开挖的松动过程及松动圈主要分布特点,同时对锚杆设计支护深度的合理性进行验证,可为优化设计及指导施工提供技术根据。     

引水隧洞断层带爆破对围岩稳定性的影响研究

为确定引水隧洞断层带爆破对围岩的影响,采用Midas GTS软件对断层某一断面在爆破动力荷载作用下的振动响应及围岩的稳定特性进行了数值试验分析。结果表明：爆破荷载作用下,隧道断层带总体位移主要集中在拱腰和拱底;Ⅴ级围岩段拱脚位移相对较大。爆破振动效应仅对隧道爆破位置四周10m范围内影响较大,超过10m后基本没影响。爆破时边坡振速主要以横、纵方向为主;振速峰值集中在0.125～0.3s之间。     

侧压力系数对节理岩体隧道稳定性的影响

为研究侧压力系数对节理岩体隧道稳定性的影响,利用ABAQUS有限元软件建立了节理岩体隧道模型,分析了不同的侧压力系数和倾角节理对隧道围岩稳定性的影响,研究了围岩变形规律、围岩应力分布、塑性区域分布及围岩破坏时塑性流动规律.研究结果表明:随着侧压力系数的不断增加,围岩竖向位移、最大主应力、最大等效塑性应变均呈现先减小后增...