下穿高速公路的浅埋大跨隧道开挖力学行为分析

深圳市红棉路隧道具有埋深浅(约6 m)、跨度大(16 m左右)、周围围岩软弱、下穿机荷高速公路的距离长等特点。由于机荷高速公路车流量非常大、动态荷载强,因此该隧道施工难度高、风险极大。为研究该隧道开挖过程的力学行为,文章通过数值计算及现场测试方法,获得了隧道下穿高速公路施工过程中地表沉降、隧道拱顶沉降、掌子面挤出位移,初期支护钢拱架应力以及二次衬砌应力的动态变化规律。研究结果表明,在隧道开挖过程中,掌子面前方先行变形的影响范围为1~1.5倍洞跨。隧道掌子面进行锚喷支护加固措施,对减小隧道掌子面的挤出位移作用效果明显。同时,需合理确定支护时机,适当优化施工工序,加快隧道断面闭合时间,加强监控量测,确保隧道成功穿越机荷高速公路。     

Ghomroud隧道工程中双护盾TBM的围岩收敛与挤压预测

Ghomroud输水隧道是伊朗中部输水系统的一个新的组成部分,目前,该隧道正在采用双护盾TBM进行开挖。Ghomroud输水隧道全长36km,主要穿过侏罗纪时期的变质岩。Ghomroud输水隧道设计的难点在于:覆盖层厚度达650m,其构造应力有形成高围岩应力的潜在可能。为防止TBM在破碎围岩掘进中发生事故,有必要对隧道掌子面附近区域作用于双护盾TBM周围的围岩应力进行计算。由于隧道掌子面附近区域的应力与应变为3D状态,采用平面状态来考虑存在一定偏差。根据收敛约束法,通过在隧道周边施加假定应力来模拟隧道掌子面效应。本文在收敛约束法的基础上,引入了一种新的方法来计算隧道掌子面效应对隧道掌子面区域围岩应力分布的影响。采用该方法可以预测可能产生干扰护盾的临界区域沿Ghom-roud输水隧道分布。通过这种方法得出的结果与双护盾TBM在Ghomroud隧道施工中遇到的卡塞情况刚好吻合。     

浅埋粉砂岩地层隧道洞口段施工的数值模拟研究

浅埋粉砂岩地层隧道开挖时若处置不当容易引起较大的地表与隧道沉降,甚至会导致隧道掌子面坍塌。文章结合广西沙弯隧道洞口进洞方案,采用数值模拟的方法,研究了首先采用超前小导管注浆与环向注浆加固隧道掌子面,再采用三台阶七步开挖法时,地表沉降与隧道拱顶沉降的变化情况。结果发现:这种施工方案能够保持隧道掌子面与洞口边坡的稳定性,同时地表沉降与隧道拱顶沉降可控,且隧道开挖对隧道中线两侧1.5b范围内地表沉降影响较大,锁脚锚杆能够有效控制隧道的横向收敛变形,二次衬砌应该及时施工。     

隧道掌子面地震动力响应特性及加固方法

文章以雅沪高速公路石棉隧道为工程背景,研究分析了地震动力作用对隧道掌子面稳定性能的影响及加固措施。首先,阐述了隧道震害的主要形式及隧道掌子面的力学平衡机理,并采用FLAC3D有限差分软件,针对不同地层中的隧道掌子面进行了地震动力响应分析;其次,通过对比静力和动力下掌子面的稳定状况,分析地震对不同地层中隧道掌子面稳定性的影响,总结出了掌子面挤出变形和约束压力随地震时程的变换规律,并通过掌子面平均塑性剪切应变、掌子面挤出变形、掌子面约束压力等参数评估了加固效果。分析结果表明,与隧道衬砌相比,隧道掌子面更容易受到地震的破坏;地震动力作用对不同地层条件中隧道掌子面的影响程度是截然不同的,岩质地层中隧道掌子面受到的影响较小,而土质地层中隧道掌子面所受影响则很大;锚杆的加固作用能显著提高隧道掌子面的抗震性能。     

预筑拱控制软弱围岩变形机理的研究

软弱围岩变形主要发生在掌子面前方,控制软弱围岩变形的关键环节是控制掌子面前方变形,即预收敛。预筑拱以其横向连续性好、施工速度快等特点在控制软弱围岩预收敛方面具有良好效果。文章通过FLAC3D建立三维数值模型,分析研究了预筑拱控制软弱围岩变形的机理。研究发现:(1)预筑拱能有效地控制隧道预收敛变形、收敛变形以及隧道上方围岩变形,围岩条件变差时预筑拱作用效果更加明显;(2)预筑拱能够有效地控制掌子面前方围岩的应力释放,从而有效地控制隧道上方坍落拱的发展范围,限制拱顶区坍落拱的分布区域,减少开挖对围岩的扰动,限制围岩应力重分布程度;(3)由于限制围岩应力释放,预筑拱所受围岩荷载比传统支护所受围岩荷载大。     

昔格达组地层大断面隧道掌子面玻璃纤维锚杆加固参数研究

昔格达组地层水稳性差,遇水后岩体工程性质迅速劣化,在该地层中修建隧道易产生围岩大变形、掌子面坍塌等灾害。文章基于岩土控制变形分析法,以成昆铁路桐梓林隧道为例,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对昔格达组地层大断面隧道掌子面采用玻璃纤维锚杆加固的参数进行了研究,确定了锚杆的加固密度为0.65根/m~2;建立了昔格达地层隧道掌子面失稳破坏模式,由其纵向破坏深度确定了锚杆加固长度的合理取值范围为8～11 m;通过掌子面前方塑性区分布深度确定了锚杆的搭接长度为4 m。     

浅埋软弱围岩隧道变形特征研究

软弱围岩隧道受开挖扰动影响变形明显,施工中若稍有不慎,就会导致隧道塌方。文章以厦门莲岳隧道A匝道隧道为工程背景,结合隧道所处地质条件,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对浅埋软弱围岩隧道变形特征进行了研究。结果表明,对于软弱围岩隧道,不论是全断面开挖还是台阶法开挖,掌子面挤出位移最大,拱顶下沉和地表沉降次之,洞周收敛最小;隧道围岩变形可以分为掌子面前方的先行变形和掌子面后方变形,围岩条件越差,先行变形越大,约占总变形的10%~30%;采用台阶法等分部开挖工法,可减小对掌子面前方围岩的影响范围及变形。在对浅埋软弱围岩隧道的周边环境有严格变形控制要求时,要采取更为严格的预加固措施来控制隧道施工引起的围岩变形,以确保隧道施工及周边环境的安全。     

不同节理倾角对红层地区偏压隧道围岩稳定性的影响

以达州至万州高速公路沙坝湾隧道靠近洞口偏压段为研究对象,采用数值模拟的方法,研究了红层地层不同节理倾角下隧道围岩力学响应、变形特性。研究表明:红层地层中节理倾角对围岩应力和变形有较大的影响;当节理倾角与偏压坡面垂直时,隧道周边围岩水平方向应力与变形最大;当节理倾角与偏压坡面平行时,隧道周边围岩竖直方向应力最大。     

影响软岩隧道台阶法施工安全的关键因素

文章通过兰渝线铁路隧道台阶法现场施工方式及出现变形的观察与思考,分析造成掌子面滑塌、掌子面后方围岩及初期支护变形、甚至出现“关 门”塌方的原因,找出在台阶法施工时引起此类变形所涉及的地质、施工等方面的关键因素,阐述了台阶高度、长度与地质条件及开挖进尺与台阶高度、隧道超前支护参数的关系.针对隧道台阶法施工出现的变形类型,明确相应预防之对策,确保施工安全.     

隧道软弱围岩大变形的分析与处治

文章阐述了围岩大变形的概念,介绍了围岩的变形机制和变形规律,分析了围岩大变形的成因,并针对软弱围岩掌子面前方变形、掌子面挤出变形和掌子面后方变形情况,总结提出了与之相对应的处治措施,为今后隧道穿越软弱围岩施工提供借鉴。     

新建隧道开挖对既有偏压隧道的影响研究

新建隧道邻近既有隧道施工可能会引起既有隧道结构的较大变形,甚至造成重大事故,这在邻近隧道是浅埋偏压隧道时风险更大。文章依托广西某新建公路隧道的实际情况,使用数值模拟方法计算其开挖对既有隧道应力和变形的影响。结果表明：沿既有隧道纵向,变形最大位置出现在起始开挖断面;沿既有隧道横向,应力变形在断面上反对称分布,变形和应力的最大位置在右侧拱脚处,需加强相应防护监控措施。     

富水软弱围岩隧道工程施工方案分析

文章以在建岑溪至水汶高速公路均昌隧道为例,采用数值模拟的方法,分析不同工况条件下帷幕注浆技术在富水软弱地层隧道工程施工中的作用,并对施工引起的围岩变形特征、地表变形特征及掌子面涌水量变化特征进行研究。结果表明,设置5 m帷幕注浆圈后,隧道施工过程中的拱顶沉降、水平收敛及地表沉降显著减小,并且可以有效阻断地下水的渗流通道,对隧道施工方案的确定有一定的指导意义。     

软弱围岩大跨度隧道CRD法数值模拟分析

由于Ⅴ级围岩软弱破碎,岩土体强度低,围岩开挖后易产生松动变形,导致拱顶下沉过大、掌子面塌方等病害。文章以广东省某在建高速公路隧道为例,利用有限差分软件FLAC3D,对软弱围岩隧道采用CRD工法开挖过程中的应力、变形和塑性区的发展历程进行模拟分析。研究结果对于类似工程的设计和施工具有一定的参考价值。     

新意法在浏阳河隧道参数设计中的应用

首先根据新意法的基本理论,对浏阳河隧道进行分类,确定其为短期稳定状态.然后依据超前核心土的平衡和隧道开挖的影响范围确定超前预支护的基本参数,并通过数值计算、模型试验和现场监测三个方面对其参数进行验证.分析结果表明:采取的超前支护措施有效地限制了地表沉降、隧道洞周收敛和掌子面挤出变形,有利于隧道的稳定.     

软岩大跨径浅埋隧道工法对比研究

文章以广西某高速公路软弱围岩下浅埋大断面隧道为研究背景,采用MIDAS GTS-NX建立三维模型,动态模拟分析在新意法和新奥法(以双侧壁导坑法为例)两种施工方法指导下,隧道围岩的应力、变形及结构受力情况,研究这两类施工理念在软弱围岩环境下对隧道施工全过程稳定性的影响,并得出以下结论:(1)软岩环境下,隧道掌子面中部容易失稳,对超前核心土加固后能显著提高超前核心土的承载能力,有效控制掌子面挤出变形,保障施工安全;(2)新意法开挖机械化程度提高,能加快施工进度,节约施工成本;(3)新意法减少了对隧道围岩的扰动次数,能更加有效地利用围岩的自稳能力。     

隧道爬坡开挖与水平开挖掌子面稳定性对比分析

地铁附属结构施工时受场地及工期影响往往采取爬坡开挖方式。为了确定其掌子面的安全状态,文章通过理论分析并结合数值模拟,对比分析了爬坡开挖与水平开挖下掌子面的稳定性。其中,采用极限分析上限法掌子面破坏区假定,对比分析了爬坡开挖与水平开挖的破坏区影响范围及位置;采用数值分析方法,研究了爬坡与水平开挖不同工况下等值应变区的位置和掌子面水平位移变化规律。分析结果表明:隧道爬坡开挖造成的影响区范围略大于水平开挖,影响区位置比水平开挖略低;掌子面0～1/3高度范围内爬坡开挖引起的水平位移比水平开挖略大,掌子面1/3高度以上范围内略小;爬坡与水平开挖下掌子面最大水平位移均位于掌子面1/3高度处,且爬坡开挖下掌子面变形并不大于水平开挖;在不考虑超前支护的情况下,爬坡与水平开挖的掌子面稳定性基本一致,而在选取适宜的超前支护措施前提下,能够保证掌子面的稳定性。     

铁路隧道钻爆法机械化修建设计关键技术北大核心CSCD

隧道钻爆法机械化修建方法是以全工序高效率大型机械配套为基础,用以解决复杂山区长大山岭隧道安全、优质、高效及经济等施工问题的一种技术方法。文章从隧道设计角度论述了钻爆法机械化修建面临的掌子面安全控制与洞身段变形控制两大关键挑战,并总结了以机械化全断面全地质型施工技术、掌子面稳定性评价方法、掌子面超前主动支护技术、掌子面超前支护“定量化”精准设计技术、低预应力锚杆主动支护技术、早高强喷混凝土主动支护技术、初期支护快速成环封闭技术、围岩形变压力计算方法等为核心的隧道钻爆法机械化修建设计关键技术,为推广应用隧道钻爆法机械化修建方法提供技术支撑。     

地震荷载作用下运营隧道的受力性状分析研究

文章为了获得在地震与车辆耦合作用下的隧道结构变形与应力分布情况,建立了三维有限元数值模型进行动力学分析计算.通过计算与分析表明:隧道地铁结构的最大变形值(28.05 mm)发生于地震峰值加速度时刻,其位于隧道的仰拱底部;在地震峰值加速度时刻,隧道结构产生最大的水平向剪应力,这在隧道工程设计中应引起重视.     

隧道玻璃纤维锚杆全断面预加固机理与应用

在隧道开挖过程中,围岩应力重分布是一个三维过程,掌子面前方的"待挖核心体"的形变响应与洞室的收敛存在密切联系",待挖核心体"的岩性决定了开挖后的围岩能否自然成拱。因此,对于不能自然成拱的破碎、软弱围岩常采用玻璃纤维锚杆对隧道掌子面进行全断面预加固。文章通过对不同工况下的玻璃纤维锚杆全断面预加固进行模拟分析,得到了隧道开挖过程中掌子面位移变形随开挖进程的变化规律,以及衡量玻璃纤维锚杆全断面预加固效果的位移指标。基于典型软弱围岩条件下的铁路隧道工程实例,结合多种工况条件,给出了玻璃纤维锚杆的优化设计参数和施工方案,可为同类工程提供借鉴。     

隧道软弱围岩变形特征及处治技术研究

文章以广西河池至百色高速公路机场隧道软弱围岩段处治为例,总结分析了隧道软弱围岩变形的特征,提出了针对掌子面挤出变形、拱脚围岩下沉变形、支护结构变形及隧底软弱围岩处治等成套处治技术,成功解决了机场隧道软弱围岩段大变形问题,对后续类似工程问题具有参考意义。