黄土连拱公路隧道围岩变形监测和数值分析

以离军高速公路黄土连拱隧道为工程背景,对地表沉降、地质和支护状况、拱顶下沉和水平收敛进行了现场监测,并采用有限元方法分析了隧道围岩拱顶下沉和水平收敛的变化规律,进而研究了黄土连拱隧道三导洞法施工的围岩变形规律和影响因素．结果表明：黄土隧道Ⅳ类围岩比Ⅴ类围岩变形小,围岩稳定较快;三导洞施工法开挖中、左、右导洞和断面开挖时,围岩应力一直处于重新调整中,变形也在不断变化,且施工中开挖顺序对围岩变形有很大影响,在洞室开挖施工中,要密切注意拱腰及拱顶的变形情况,加强Ⅴ类围岩监测,及时进行临时支护,尽早完成右洞初期支护,以防变形过大而围岩失稳;影响黄土隧道围岩变形的主要因素是黄土的工程特性和地质工程环境．     

基于模型试验的双侧壁导坑法施工过程模拟研究

为了研究双侧壁导坑法施工过程中的围岩力学特性和位移特征,以在建大罗山隧道工程为例,采用相似模型试验进行模拟分析,研究了开挖过程中围岩的应力变化和地表沉降,以及隧道开挖完成后附加荷载作用下围岩的应力特征和衬砌裂缝发展情况。试验结果表明：在隧道开挖阶段,越靠近隧道周边的围岩应力监测点,围岩应力变化越大,且围岩应力变化从大到小依次为拱肩切向应力、拱顶竖向应力、拱腰竖向应力、拱腰切向应力。     

偏压小净距隧道开挖方式优化的研究

为研究不同开挖方式对偏压小净距隧道的影响。本研究以重庆杨家坪隧道工程为依托,运用Midas GTS NX软件对其建立有限元模型,研究偏压小净距隧道的不同开挖方式在中岩墙加固前后对围岩应力、拱顶沉降和仰拱隆起等方面的影响。研究结果表明:对小净距隧道的中岩墙进行注浆加固,提高了土体强度,避免了中岩墙错动。在小净距隧道中岩墙开挖的各种方法中,采用CD法开挖的水平位移、拱顶下沉和仰拱隆起均优于CRD法和环形开挖留核心土法的。采取CD法开挖偏压小净距隧道可有效减小后行洞开挖对先行洞的影响。     

四川桃巴高速公路南江3号隧道施工方法数值仿真比选

考虑四川桃巴高速公路南江3号隧道不同施工方法的围岩和隧道支护结构的力学问题,基于Ansys数值软件建立三维模型并动态模拟全断面法和台阶法的开挖过程,通过地表沉降、拱顶下沉、围岩应力、初期支护应力和围岩强度发挥系数等参数的对比分析,得出全断面法为较优方案,可供隧道施工参考.     

底部岩溶小净距隧道施工力学特性研究

以某底部含有溶洞的小净距隧道为例,运用有限元软件ABAQUS对隧道采用单侧壁导坑法施工过程中围岩的塑性区、洞周位移以及围岩应力的变化情况进行了数值分析研究并得出结论:对于底部岩溶小净距隧道,先行洞的施工对后行洞塑性区的发展影响不明显,溶洞对隧道拱顶下沉和仰拱隆起量影响较为明显,并且对先行洞洞周收敛值的影响较后行洞大。隧道施工过程中洞周围岩以及中夹岩柱一般处于压应力状态,受力状态较为理想。在施工过程中应重点关注隧道塑性区的发展以及洞周位移值的监控量测。     

黄土软弱围岩下隧道开挖支护技术分析

采用超前小导管进行隧道支护,并分析了超前支护对隧道拱顶沉降、周边收敛和应力分布的影响。结果表明：超前小导管能有效减小拱顶沉降,尤其在支护时效果更显著,沉降值呈台阶状上升;超前小导管对拱底位移控制效果不明显;超前小导管对周边收敛变形的控制效果主要体现在拱腰位置,其次是边墙,最后是拱肩;超前小导管对应力分布的影响不大,水平应力最大值集中在拱腰,竖向应力最大值集中在拱顶和拱底,在黄土隧道开挖过程中应注意拱底、拱顶和拱腰位置处的应力变化。     

三孔小净距隧洞下穿既有铁路施工开挖顺序研究

以下穿既有铁路的三孔小净距隧洞为工程背景,采用数值模拟分析方法研究了三孔隧洞不同施工开挖顺序工况下的地表沉降、初期支护位移、围岩塑性区和初期支护受力情况,并进行对比分析。研究结果表明:三洞并行工况最为不利;先行隧道错开距离影响显著;相同错开距离条件下边洞先行与中洞先行影响效应相当。综合技术、经济和工期要求,选用了边洞先行20m再开挖中洞的施工顺序。     

盾构隧道拱顶塑性区及地表沉降分析与计算

按平面应变问题分析隧道地表沉降,不考虑重力场的影响作用,而仅认为其是由洞周土体应力释放引起的。在假定隧道周边土体应力释放荷载为均布的前提下,由实际的地表应力为0与圣维南原理可知无穷远处的侧边与底边应力也为0。从而可利用平面弹性力学关于无限大板的理论求出其应力,并将其应力与未开挖前仅受重力场作用下的应力叠加。由此分析拱顶土体的塑性区半径,如果其塑性区半径不大且在工程允许的误差范围内．可以认为隧道开挖后整个土体仍处于弹性状态,从而利用洞周受均布荷栽作用下弹性无限大板的位移解直接推求出地表的沉降方程。     

盾构隧道洞周土压力颗粒流数值分析

对盾构隧道洞周土压力的变化规律进行了数值模拟,研究了不同盾尾空隙、不同直径、不同埋深时隧道洞周土压力的分布规律,分析了隧道正上方土体的应力路径,并对隧道洞周土体竖向位移随埋深的变化规律进行了探讨。结果表明:盾尾空隙小于20 cm时,开挖对竖向土压力的影响区在2.7倍隧道直径范围内,土压力拱主要产生在隧道上部2倍隧道直径范围内;根据隧道正上方不同位置处土体的应力路径,将该区划分为3个区段:1洞周松动区,2稳定的压力拱区域,3土拱效应不明显的区域;随着隧道埋深的减小,其正上方的地表下沉量逐渐增大,而地表沉降的影响范围逐渐减小。     

基于实测数据的穿越软塑黄土层大断面隧道围岩与支护动态作用机制

选取软塑黄土层分布于隧道拱顶、洞身和隧底3组典型断面开展实测研究，分析了软塑层影响下的围岩变形特征、支护结构力学特征及其差异性，提出了基于实测数据确定支护特性曲线的方法，揭示了软塑黄土层影响下的围岩与支护动态作用机制，给出了相应的防控理念及措施。分析结果表明：隧道围岩变形由大到小依次为软塑黄土层分布于拱顶段、洞身段和隧底段；软塑黄土层分布于拱顶段支护结构拱肩和边墙脚、洞身段拱腰及其以下位置、隧底段拱部和仰拱承受较大围岩压力作用；支护结构承受主要荷载来压方向不同、围岩应力随开挖步序释放率不同及地下水渗流路径不同是3组断面支护结构应力存在差异的直接原因；软塑黄土层分布于拱顶和洞身段时，围岩超前应力释放率约为35%,上台阶开挖支护结构力学性能迅速恶化，软塑黄土层分布于隧底段时，下台阶开挖软塑黄土层对支护结构将产生显著影响；针对上述3类工况，提出的强支护、控侧压和防突沉的防控理念及超前帷幕注浆、大锁脚和基底袖阀管注浆等施工控制措施可有效避免施工灾害的发生。     

临近高层建筑群桩基础隧道开挖围岩变形特性

依托某市地铁工程实例,借助ABAQUS建立数值模型,对临近高层建筑群桩基础隧道开挖围岩变形特性进行研究。研究结果表明:围岩变形随隧道开挖面应力释放逐渐增大,具体表现为"快速-缓慢-稳定"3种类型;相比未考虑临近高层建筑群桩基础荷载时,考虑建筑群桩基础附加荷载后隧道拱顶位移、围岩收敛和地表沉降分别增加了6.8%、8.6%和9.8%;最终稳定时拱顶位移和围岩收敛控制在5 mm以内,地表沉降控制在7 mm以内,距离群桩基础一侧横向地表沉降主要影响区域约为3.5倍隧道开挖洞口直径。围岩变形整体较小说明群桩基础荷载对其影响相对较小,同时亦可反向推断隧道施工对高层建筑影响较弱。研究成果能够为类似工程实践及进一步探究围岩变形特性提供重要理论参考。     

石鼓隧道施工监控量测技术及数据分析

在隧道新奥法施工中,为保证施工安全及结构的长期稳定性,监控量测工作非常必要。以广河高速公路石鼓隧道为工程背景,对地表沉降、拱顶下沉和水平收敛等进行了跟踪量测,量测结果表明:隧道开挖及初期支护30 d左右,围岩基本上趋于稳定,应按照规范要求及时施作二次衬砌;隧道洞口的地表沉降远小于允许沉降值,说明浅埋段采用双侧壁导坑法开挖是适宜的;同一监测断面的周边收敛、拱顶下沉的监测指标随时间的变化规律基本一致,围岩的变形特征与围岩级别、开挖方式等有着直接关系。研究成果为隧道的现场施工提供了必要的依据,同时也可为分析研究其它同类工程提供参考。     

老龙山隧道不良地质段施工控制技术研究

为深入研究公路隧道穿越不良地质段时的施工控制技术,结合老龙山隧道的工程实例,在全面总结分析其工程概况的基础上,提出了采用管棚、超前小导管注浆、台阶分部开挖法等施工控制技术,并利用支护状况现场观察、地表沉降、拱顶下沉、周边收敛监测等手段对其施工控制效果进行全面评价。研究结果表明采用上述施工控制措施后,隧道围岩及支护结构变形得到有效控制,研究成果可为类似工程提供借鉴意义。     

盾构施工参数对土体及单桩的影响

采用对隧道洞室周边及开挖面的土体施加由盾构机引起的各种荷载的方法模拟盾构施工,通过变化注浆压力及推进力研究盾构施工对周边土体及单桩基础的影响.增加注浆压力是减小盾构推进对周围土体影响的最有效的措施.当注浆压力足够大,推进力、盾尾脱离及浆液硬化对土体的影响程度相同.若使隧道顶点的沉降及隧道底部土体的回弹减小相同的数量,底部注浆孔的压力要大于顶部注浆孔的压力.当推进力大于临界值时,推进力对隧道周边土体的影响明显增加.隧道周边及地表处各点的位移变化主要发生在盾构机通过这些点所在位置时,衬砌生成后,随后的开挖步对其影响很小.桩侧隧道洞室衬砌生成后,随后开挖步施加的注浆压力可以明显减小桩顶沉降,注浆压力越大,桩顶最终沉降越小.推进力对桩顶沉降影响不明显.盾构施工引起的桩顶和桩底的沉降始终相同,即桩整体下沉.桩顶无荷载及桩顶施加工作荷载时,开挖引起的桩顶沉降相同;桩顶施加极限荷载时,开挖引起的桩顶沉降明显增加.     

不同深跨比下浅埋偏压隧道地表变形规律研究

以福建省漳州至永安高速公路大隔尖隧道为工程背景,采用数值分析方法,研究了不同深跨比下浅埋偏压隧道地表变形规律。研究发现,浅埋偏压隧道开挖对地表的影响范围大小与隧道埋深成反比,隧道埋深越大,隧道开挖对地表影响越小。当单线和双线隧道深跨比分别为3.1和2.7时,隧道正上方地表已经几乎不受隧道开挖的影响。因此在工程施工中,对于浅埋偏压隧道而言,埋深越浅,越应重视施工对地表变形的影响,可以通过在地表一定范围内注浆来减小隧道开挖对地表的影响程度。     

三联拱黄土隧道施工方案及力学特性研究

随着我国地铁建设的不断发展,三联拱隧道越来越多,为深入研究三联拱黄土隧道施工方案及力学特性,依托某地铁区间隧道单渡线作为工程案例,结合其工程地质情况,研究重点施工工序,并利用数值模拟分析三联拱黄土隧道力学特性。研究结果表明:采用双侧洞法进行开挖时应重点注意超前小导管施作及临时支护的间隔拆除;初期支护轴力方面,左右洞中隔墙底部出现较大拉应力,隧道左右洞及中洞的拱顶部位产生较大压应力;初期支护弯矩方面,中洞仰拱部位承受较大的负弯矩值。     

铁路隧道监控量测实施及数据分析

大回山隧道洞身穿过断层破碎带施工过程中拱顶出现下沉现象,通过监控量测数据分析,改善施工工艺,有效抑制了拱顶下沉速率,从而指导隧道施工的掘进速度和支护时机,确保了隧道施工的安全性。     

近距离下穿大直径隧道扰动效应分析

为研究隧道近距离下穿施工对既有隧道沉降、衬砌应力和地表沉降扰动机理,以某下穿隧道工程为例,基于FLAC 3D有限差分软件建立隧道施工下穿既有隧道三维数值模型,分析隧道施工过程引起既有线沉降及衬砌应力变化规律。分析结果表明,隧道开挖过程中,地表最大沉降为3.8 mm,既有线隧道最大沉降为7.75 mm,位于靠近施工线路一侧拱腰处,且拱顶最大沉降为5.38 mm;未开挖前既有线衬砌最大应力7.798×105Pa,隧道贯通后,衬砌最大应力为1.124×106Pa,增幅达44%。研究结果为保证施工安全及优化施工控制措施具有重要作用。     

暗挖隧道近距下穿既有区间隧道施工方案对比研究

以北京地铁17号线东大桥站下穿既有6号线区间线为背景,研究了新建双洞隧道下穿既有隧道时不同施工方案对既有隧道和新建隧道的影响。采用有限元软件MIDAS-GTS建立隧道施工模型,研究平顶直墙+管棚超前支护、拱顶直墙两种方案施工时既有隧道和新建隧道的变形和受力特征。结果表明:平顶直墙+管棚支护相较于拱顶直墙方案既有隧道沉降减小15%,最大压应力减小32%,最大拉应力减小53%,且在施工过程中既有隧道的位移和应力更小,平顶直墙+管棚支护是更适合的施工方案。     

隧道爆破开挖对既有水工隧道变形的影响

以凤潭隧道为背景,基于有限元软件ABAQUS,从隧道监测点位移、振动速度的角度出发,进行邻近小净距隧道爆破开挖对既有水工隧道变形影响过程的三维数值分析。结果表明:左右导洞爆破相较于单导洞爆破对既有水工隧道衬砌拱顶的影响更大,爆破荷载峰值对于既有水工隧道位移及质点震动速度存在较大影响;水工隧道正上方起爆所引起的衬砌拱顶位移更大,爆破导洞的位置对于既有水工隧道位移及质点震动速度存在影响。