高地应力区深埋隧道软弱围岩支护结构力学特性研究

通过对高地应力区深埋隧道上下台阶法施工过程的弹塑性三维有限元数值模拟,对初期支护锚杆、喷射混凝土、钢支撑及二次衬砌混凝土的力学特性进行了分析。结果表明：喷射混凝土拱顶、拱肩处的位移和最大主应力及拱肩处的剪应力较大,受钢支撑影响显著;隧道开挖后的应力集中对其周边1.0m范围内的锚杆轴力有很大的影响;钢支撑轴力和竖向剪断力随距掌子面距离的增大而增大;二次衬砌不同层位、不同位置处的主应力和剪应力有较大的区别。分析结论为高地应力区深埋隧道支护结构设计及其稳定性评价提供了依据。     

大跨径连拱隧道围岩支护原理与变形破坏数值模拟分析

以某公路连拱隧道为背景,在采用现代支护原理的条件下,对隧道的开挖、支护过程及强度折减情况进行了数值模拟,通过对围岩的应力、应变、位移随强度参数折减的变化情况以及隧道围岩变形破坏力学响应的变化规律的分析,探讨了数值模拟分析中围岩破坏的判据以及隧道围岩、中隔墙在爆破震动、施工及地下水等因素影响下的稳定性。     

高速公路隧道水平层状围岩支护优化

为了及时预防公路隧道穿越水平岩层施工过程中极易出现的平拱、拱顶离层破坏、拱项弯折内鼓等危害现象,确定合理的支护方案,结合广元-巴中高速公路某穿越水平岩层隧道,根据现场跟踪调查和试验,在对围岩岩性、物理力学性质、地层结构和变形破坏类型等进行分析的基础上,对原洞身围岩质量分级结果进行了调整,对原支护设计方案进行了优化,并利用数值模拟方法验证了其合理性.同时,施工后拱顶下沉及周边收敛监测结果显示,围岩变形完全满足要求,进一步证明了支护优化设计合理,效果明显.     

扩挖支护对软弱围岩公路隧道初期支护结构影响分析

由于山子顶软弱围岩公路隧道施工现场所采用的环形开挖留核心土法并不能保证隧道施工的顺利进行,提出扩挖支护施工方案。首先论述扩挖支护施工工序,然后采用ANSYS有限元方法构建扩挖支护厚度为0、20、30、40、50、60 cm 6种三维计算模型,系统分析扩挖支护与初期支护的力学行为。研究得出:扩挖支护是软弱围岩隧道一种相对优越的施工方案,且当扩挖支护厚度达到60 cm时初期支护的主压应力为16.4 MPa,主拉应力为0.486 03 MPa,满足其材料强度要求。     

山岭隧道围岩压力计算及支护设计探讨

针对《公路隧道设计规范》中有关围岩压力计算和支护设计参数取值与其围岩分类结合不紧、应用不方便的情况，根据规范中围岩分类的优点，提出了山岭隧道围岩压力计算和支护设计参数取值办法，供设计和施工人员参考。     

分岔隧道施工三维数值仿真模拟研究

分岔隧道是一种新的隧道建设型式,它一般由四车道大拱隧道或连拱隧道逐渐过渡到上下行分离式双洞隧道,因此它同时具备标准间距的分离隧道、小净距隧道、连拱隧道以及四车道大拱隧道等多种结构型式隧道的特点.结构型式一般分为大跨衬砌段、双连拱衬砌段、加强衬砌段和一般衬砌段4种断面型式.作为一种新的隧道建设型式,目前国内尚不多见,缺乏可供参考的设计、施工经验.由于分岔隧道型式的特殊性和复杂性,施工难度和风险均较大,因此,研究施工围岩的稳定性有着非常重要的意义.本文基于连续介质模型,通过大型有限元软件ABAQUS,主要对施工过程进行数值仿真模拟,着重分析研究大拱与连拱过渡段和连拱以及小净距过渡段施工过程中的围岩变形和破坏特性,并得出结论,为设计施工提供参考依据.     

偏压软弱围岩隧道锚杆支护作用模拟分析

采用数值模拟手段,对十漫高速公路火车岭隧道进口软弱偏压段锚杆对围岩的变形控制作用以及锚杆的受力特点进行模拟分析得出:在软弱偏压隧道中,非对称设置锚杆的效果优于对称设置锚杆,在隧道浅埋侧的锚杆受力很小,几乎没有发挥锚固作用.     

隧道支护与围岩自承问题的讨论

本文通过对隧道围岩和衬砌的弹、塑性分析并对两个工程实例进行了计算，从应变能的角度对隧道的支护参数，包括衬砌磕护厚度和支护时间的合理确定进行了讨论，提出应从围岩的自承能力和衬砌的支护能力两方面进行综合考虑。     

软弱围岩条件下CRD法隧道三维变形规律研究

软弱围岩隧道施工变形问题一直是工程领域的热点问题。CRD(Center Cross Diaphragm)法是软岩隧道施工的常用工法之一。现以某地新建隧道为背景,采用三维有限元模型对CRD法隧道典型断面进行变形分析。得到了以下结论:隧道变形以拱顶沉降和拱底隆起为主,施工中应注意对这两部分重点观察防护;拱腰和边墙会发生一定的变形方向转变情况;观察断面的变形会受到前后断面施工的影响,变形多发生在观察断面的前后断面开挖处。     

八仙岩分叉式隧道施工围岩稳定分析

介绍八仙岩隧道现场监控量测项目和方法,分析各种结构型式地段典型断面施工中的围岩稳定性,对分叉式隧道围岩变形和应力的分布特征进行了探讨。     

隧道围岩与初衬间的相互作用研究

对隧道围岩与初衬之间的相互作用进行了研究,并对二次衬砌前的围岩和初衬中应力与位移及其释放进行了计算分析.首先利用线性黏弹性理论,导出了隧道开挖后围岩和初衬中的应力与位移;然后选取Maxwell和Poyting-Thomson三参数固体流变模型模拟围岩,研究了隧道围岩与初衬之间的相互作用;最后结合公路隧道施工,计算了二次...     

围岩性状非对称公路隧道施工方案优化研究

针对新疆天山玉希莫勒盖隧道一段围岩性状左右侧相差较大的实际情况,为确保施工安全,优化施工方案,采用大型通用有限元分析软件,对上下台阶法、先开挖围岩条件较好一侧CD法及先开挖围岩条件较差一侧CD法等不同施工方案进行数值模拟计算。从围岩竖向位移、应力及初期支护力学行为等方面进行了系统的比较分析,得出了先开挖围岩条件较差一侧CD法为较优施工方案。该结论不仅直接指导了工程的施工,而且可为其他类似工程的施工技术比选和施工安全保障提供有益的参考。     

内蒙古地区马兰黄土隧道围岩及支护特性研究

通过对窑沟隧道周边收敛、拱顶下沉、围岩压力、钢拱架内力、喷射混凝土应力和锚杆轴力进行监控量测,了解隧道开挖过程中马兰黄土隧道围岩变形特性及支护结构受力特性。结果表明:施工过程中拱部沉降的量值远大于净空收敛的量值;围岩压力分布不均匀;钢架支护在隧道支护体系中起着非常重大的作用;拱部系统锚杆对结构的稳定性作用不大;水对拱顶沉降的影响非常严重。     

隧道数值模拟计算边界范围研究

本文以某高速公路隧道的开挖和支护过程为工程实例,采用有限差分法岩土分析软件Adina进行全过程模拟,旨在分析模型的边界效应对相应求解精度的影响。研究方法是在其它条件同等的情况下,采用不同的模型边界范围建模,并分别独立进行模拟求解,通过比较不同模型下同一截面的力学响应的差异,进而分析模型边界范围这一单因素对隧洞开挖数值模拟的精度影响。研究思路和结论可以为类似的数值模拟关于如何合理地选择模型边界范围提供参考,从而使模拟实现过程的时效性和精度达到较佳的统一。     

基于围岩虚拟支护力特性的隧道塌方机制及控制研究

为研究隧道塌方事故的典型模式及其演化规律,基于塌方案例统计分析结果,阐明隧道开挖面失稳塌方和关门塌方2类安全事故的基本特性,推导隧道围岩虚拟支护力纵向分布曲线,进一步从围岩应力释放角度揭示了虚拟支护力与2类塌方事故的关系,并给出了塌方事故的控制要求。研究表明： 1）开挖面失稳塌方和关门塌方2类由围岩和结构失稳引发的隧道塌方事故在事故次数（68%）、死亡人数（53.7%）和涉险人数（68%）方面占比较大,其中关门塌方事故单次事故涉险人数最多,潜在危害最大。2）隧道开挖面处的围岩虚拟支护力随着黏聚力的减小而降低,开挖面后方2倍半径处围岩的虚拟支护力已大部分释放（＜5%pi）。3）围岩变形和虚拟支护力释放的第2阶段内,围岩变形急剧,围岩虚拟支护力急剧释放且释放量较大,此阶段是隧道塌方控制的重点。     

深埋隧道围岩与支护结构相互作用的非线性动力学特性研究

为了充分了解围岩与支护结构动力系统的变化特征,根据现场实测数据分析深埋隧道的围岩稳定性,对提取的时间序列进行相空间重构,计算了关联维数,定性分析了系统的混沌动力学特性.进一步应用反演理论,建立了深埋隧道围岩系统的非线性动力学模型,通过模型逼近,获得待定参数和正演模型的各变量,定量的分析了系统的混沌动力学特性,结果表明,各变量计算与实测的分布曲线非常接近.利用该模型可较好地预测在高地应力条件下围岩与支护结构系统各特征变量的变化规律.     

软弱破碎围岩隧道初期支护受力特征测试分析

以某长大公路隧道为工程背景,采用现场测试方法,对软弱破碎围岩条件下,隧道初期支护的受力特征进行了具体分析.重点探讨了工字钢支撑、喷射混凝土的受力及围岩压力的变化规律和分布大小,为类似条件下隧道支护设计和安全施丁提供科学依据和技术指导.     

引水隧道围岩相似材料的试验研究

模型试验成功与否的首要和关键问题是必须提出满足相似准则的相似材料。文章依托锦屏二级水电站引水隧道模型试验项目,对其围岩相似材料进行了研究。根据相似原则,选用重晶石、粉煤灰、河沙、机油和石英砂为模拟材料,通过大量的室内试验,研究不同配比下材料的力学性能,为模型试验提出了合适的相似材料配合比。