溶洞对地铁隧道开挖稳定性影响的数值分析

利用岩土工程有限元软件MIDAS/GTS,对深圳轨道交通3号线区间地铁建设中的围岩稳定性进行三维数值分析,探讨了溶洞的不同分布位置、溶洞的尺寸大小及溶洞与隧道间的不同净距对地铁施工过程中围岩稳定性的影响。分析结果表明:上述各种因素对隧道周边围岩的变形、安全系数、土层塑性区和主应力的分布以及隧道衬砌环的弯矩分布等均有较大影响。当隧道拱腰侧面溶洞较大时,施工中应加强溶洞自身稳定的处理,以保安全。研究结果目前已用于实际工程的建设中,且对其他类似区域的盾构隧道施工有参考价值。     

岩溶地质环境下影响高速公路隧道溶洞稳定性的数值模拟

以四川某高速公路岩溶隧道为对象,在岩溶地质环境下,通过FLAC3 D软件,模拟了隧道溶洞稳定性数值。结果表明,隧道开挖后,当隧道与溶洞之间的距离比较远时,隧道底部围岩变形方向竖直向上,与之相反,隧道顶部围岩变形方向竖直向下,而隧道边墙围岩变形方向水平向内。当隧道底部存在溶洞时,溶洞与隧道底部周围形成应力释放区,拱腰附近形成应力增高区。在隧道施工时,要对隧道底板变形方向及大小密切关注。随溶洞半径的增大,应变值则减小,随着溶洞增大,溶洞周围应变出现增大的趋势,通过对比有无溶洞的应变,表明无溶洞应变分布较广,应变绝对值要小于有溶洞的值。     

齐岳山隧道岩溶发育特征与溶洞处治技术研究

为解决复杂岩溶隧道溶洞处治难题,以利万高速公路谋道连接线工程齐岳山隧道为依托,调研隧道施工过程中揭露的26处溶洞,分析溶洞的发育规模、充填特性、含水特性、发育位置与地质成因,采用数值模拟的方法研究特大型溶洞对隧道围岩变形的影响规律,通过案例分析探讨隧道不同位置溶洞处治技术。结果表明： 1）隧道揭露中型溶洞最多,大型溶洞次之,小型和特大型溶洞最少,揭露溶洞多为无充填或部分充填的干溶洞,发育位置主要集中于掌子面; 2）隧址区气候和水文地质条件利于岩溶发育,但由于隧道高程较高,地下水位接近或低于隧道设计标高,未揭露含水溶洞; 3）溶洞与隧道交接部位隧道围岩位移量最大,需加强支护; 4）形成隧道不同位置、不同规模溶洞的处治技术与原则并应用到工程实际中,后期运营结果证明溶洞处治效果良好。 溶洞处治应建立规范化超前探测、标准化处治流程、模块化处治技术及针对性处治方案。     

溶洞对隧道围岩稳定性影响的数值分析及应对措施

岩溶等不良地质情况的存在对隧道建设极易产生极大的安全隐患。为研究隧道上部既有溶洞对隧道围岩的影响,以霍永高速某隧道为工程依托,通过有限元计算软件MIDAS GTS建立起隧道结构与围岩的数值模型,着重研究了上部溶洞在不同位置及不同大小的情况下隧道衬砌的位移及应力变化特征。结果表明:溶洞对围岩位移产生了显著的影响,其中拱顶下沉的增幅最大;溶洞的半径越大,围岩所产生的变形也就越大;当溶洞半径R=2m时,随着溶洞距离的增大,剪应力并未发生任何实质性的变化;当距离L=2m时,随着溶洞半径的增大,剪应力逐渐增大。于此同时给出相应的应对策略,以降低施工及后期运营过程中的安全风险。     

岩溶发育位置对近接高铁隧道施工影响分析

为研究岩溶发育位置对三台阶七步开挖法隧道施工稳定性的影响规律,建立隧道施工力学数值模型,分析四种工况下隧道围岩应力场、隧道变形和支撑结构应力的变化情况.结果表明:岩溶发育位置在隧道侧边时,比岩溶发育在顶部、底部,对隧道施工稳定性的影响更大.     

底部隐伏空腔隧道施工过程中的围岩变形分析

岩溶区隧道因受岩溶发育程度、岩溶位置等影响,其围岩变形特征与一般隧道存在较大区别.以某岩溶隧道为工程背景,对隧道仰拱底部存在隐伏空腔的围岩变形进行现场监测研究,并运用有限差分软件进行仿真分析,现场监测和仿真分析所得围岩变形规律基本一致.研究结果表明:随着隧道施工接近并通过空腔顶部,隧道拱顶处围岩向下沉降,其值不断增大;...     

溶洞分布部位对隧道稳定性影响的数值分析

岩溶隧道的稳定性与岩溶的分布部位有关。定量分析不同分布部位的溶洞对隧道位移场、应力场、塑性区分布规律及主应力分布规律的影响,来确定对隧道稳定性最不利的溶洞分布部位。以宜万铁路某岩溶隧道为背景,利用FLAC软件模拟分析隧道周边无溶洞、溶洞位于隧道侧部、溶洞位于隧道顶部和溶洞位于隧道底部4种工况下隧道的稳定性状况,得出对隧道稳定性最不利的溶洞位置是隧道侧部。     

底部隐伏溶洞隧道施工阶段围岩稳定性分析

结合实际隧道工程施工案例,运用有限元软件分析了底部隐伏溶洞对隧道围岩稳定性的影响,并将计算结果与监控量测数据进行对比。结果表明,随着隧道开挖面逐渐进入岩溶区,仰拱处围岩位移急剧增长,且由于底部岩体整体性变弱及仰拱与溶洞间的岩体变形刚度减小,仰拱位移逐渐大于拱顶位移;在距离岩溶区大约1D范围内,仰拱底处围岩竖向位移显著上升,拱顶、仰拱底处围岩最大主应力逐渐减小,拱肩处围岩最大主应力逐渐增大。     

软土盾构近距离下穿地铁双圆隧道变形实测分析

为研究盾构下穿对地铁双圆隧道变形的影响，以上海地铁14号线盾构下穿地铁6号线双圆隧道为工程背景，对双圆隧道在前后2次盾构下穿过程中的变形进行实测分析。结果发现： 1）盾构穿越导致双圆隧道发生竖向隆起变形和双线差异变形产生的断面扭转变形，断面扭转变形引起的轨道变形难于控制； 2）双圆隧道竖向变形为隆起变形，其变形分布形态随切口位置变化而变化，穿越后交叉点附近呈现特有的“驼峰状”隆起分布； 3）2次穿越扰动与叠加效应显著，表现为隧道隆起变形时间延长，累计量增大，2次穿越引起的最大变形位置发生改变； 4）双圆隧道的扭转变形随切口位置呈波浪形动态变化，出现多个拐弯点，对其环缝受力与变形十分不利，第2次穿越时的扭转变形较第1次穿越有所减小； 5）双圆隧道断面最不利扭转出现时刻不同于隧道最大变形出现时刻，且扭转最不利位置与最大隆沉发生位置产生了错位； 6）盾尾注浆对双圆隧道变形的控制效果明显，但将导致双圆隧道的扭转变形增大。     

砂土覆盖型岩溶地层盾构隧道施工地面注浆加固实例分析

隧道沿线溶洞的加固处理是岩溶地层中盾构隧道施工的关键。以广州地铁某区间盾构隧道施工为背景,论述砂土覆盖型岩溶地层中盾构隧道施工面临的主要工程地质风险;由溶洞处理流程入手,从溶洞处理判断标准、注浆填充方案、注浆材料选择以及注浆加固效果检验等方面详细介绍盾构隧道施工中通过地面注浆加固进行溶洞处理。同时,对监测区间内溶洞注浆加固效果以及隧道掘进引起的地面、房屋沉降情况进行监测分析。研究结果表明： 溶洞注浆加固效果良好,隧道掘进造成的地面房屋沉降变化平稳,地面注浆加固处理在砂土覆盖型岩溶地层盾构隧道施工中具备一定的工程适用性。     

大断面公路隧道临近溶洞开挖稳定性模型试验研究

为探明三台阶开挖中半揭露溶洞对大断面公路隧道稳定性的影响,以李洞隧道为研究对象,通过模型试验和理论分析,研究不同位置、不同尺寸溶洞对隧道围岩变形及初期支护结构受力特征的影响。结果表明： 1）不同位置、不同尺寸溶洞存在下隧道拱顶沉降及周边收敛时程曲线均呈“S”形变化,大致分为初期缓慢增长-突变-增长减缓-稳定4个阶段。2）掌子面挤出随溶洞内压变化呈现“指数型”增长,具有明显的内压突变点,仰拱位置处溶洞突变内压最低、边墙位置处溶洞突变内压最高,直径越小的溶洞对应的突变内压越高。3）溶洞位置对近侧的支护结构影响较大,对于远侧的支护结构影响偏小。改变溶洞位置,隧道钢拱架左侧的轴力呈现一定的波动,而右侧的轴力趋于稳定。     

海底岩溶盾构隧道勘察、设计及岩溶处理关键技术研究——以大连地铁5号线火梭区间海底隧道为例

海底岩溶隧道勘察、设计难度大,施工风险高。以大连市地铁5号线海底岩溶大直径盾构隧道为研究对象,首次采用“跨孔CT物探+钻探”的海底隧道岩溶勘察方案,通过有限元计算确定海底岩溶隧道加固范围,通过抗浮计算确定岩溶隧道基底加固标准,提出海底岩溶的海面预处理具体实施方案和盾构针对性设计方案,从而形成一整套海底岩溶盾构隧道勘察、设计及岩溶处理方案。     

道路荷载及地下水渗流对盾构隧道围岩稳定性影响

以郑州航空港线地铁为工程实例,基于FLAC3D的有限差分的数值模拟方法,模拟分析了道路荷载下盾构隧道施工过程中围岩稳定情况,并分别采用不考虑地下水和考虑地下水渗流分析时,围岩稳定性的异同,分别从洞室水平竖向变形以及地面沉降等方面对比了围岩的稳定情况,重点分析了盾构隧道施工过程中围岩变形及对既有高速公路的影响和地下水对盾构隧道施工过程中围岩稳定性的影响,为盾构隧道的施工提出了建议。     

红岩寺隧道工程地质勘察成果总结

拟建的红岩寺隧道是一座特长公路隧道,构造发育,处于灰岩区,且隧道与暗河基本上处于同一高程,故隧道开挖过程中可能出现突水突泥、塌方等工程事故。在勘察工作中充分分析总结了区域地质及现场地质调查资料、岩溶水文地质调查研究资料、钻孔勘探及试验资料、EH4电磁勘探成果资料及地应力测试资料,形成了工程地质勘察报告。该报告为隧道设计提供了必需的参数;对围护方案提出了建议;对可能突水突泥及塌方的段落做出了预测。     

应力流守恒原理及地下洞室群支护结构设计方法

为解决复杂洞室群各洞室之间岩墙、岩板的受力计算和稳定性分析的难题,基于力学平衡的思想提出应力流守恒原理,即隧道开挖前后任意水平剖面围岩竖向应力流和任意竖直剖面的水平应力流将保持不变,从而计算洞室群中各个岩墙、岩板、岩柱的受力,并根据其稳定性设计支护结构措施。京张高铁八达岭长城站地下洞室群支护结构设计结果表明,与传统经验法和数值模拟法设计相比,基于应力流守恒原理的洞室群支护结构设计方法具有计算便捷、安全可靠的优点。     

变质软岩深埋特长隧道综合地质勘察方法探讨

以十堰至巫溪高速公路鲍峡至溢水段鸡公寨隧道工程为依托,通过采用大面积地质调绘、岩性与构造专项调查、综合物探、钻探、综合测试与试验等勘察方法,查明了隧道深部的围岩条件和地质构造特征,获得了隧道围岩分级与稳定性计算所需参数,分析了地应力对隧道围岩变形的影响。     

隧底岩溶对围岩稳定性影响分析

采用数值模拟的方法,从应力和位移角度对隧底岩溶对围岩稳定性影响进行了分析.研究成果可为岩溶处治提供技术支持.     

云桂线富宁隧道围岩分级变更分析

为提高隧道勘察围岩分级的准确性,减小施工阶段围岩变更率,对云桂线富宁隧道围岩分级变更进行分析,主要结论与建议如下： 1）造成该隧道围岩分级变更的主要原因是物探解译不准、岩溶发育、岩体层间挤压破碎和地下水发育,其中物探解译不准的原因有异常段飘移、断层破碎带解译过宽及解译错误等; 2）岩溶发育造成的变更量也较大,应重视可溶岩段围岩分级的确定,避免出现长段高围岩分级; 3）因岩体层间挤压破碎及地下水发育造成的围岩变更率一般较小,需在施工阶段结合超前地质预报进行变更; 4）地质条件复杂的长大深埋隧道采用可控源音频大地电磁法是适宜的,但应解决物探解译过程中存在的问题,布置钻孔对物探异常区进行验证,提高解译精度; 5）目前采用的综合勘察手段仍是确定铁路隧道围岩分级的主要方法,施工中应重视超前地质预报及施工地质工作。     

超大跨度扁平地下洞室变形控制标准研究

为解决目前超大跨度扁平地下洞室(跨度大于50 m)变形控制尚无明确规范的问题，基于某工程实例，采用理论解析与数值模拟相结合的方法，对大跨洞室变形控制标准进行研究。以围岩应变作为岩体强度指标评判大跨洞室稳定性，建立洞室拱顶沉降量S与围岩极限应变ε的关系，并提出以“沉降跨度比”作为大跨洞室沉降变形控制指标，给出适用于各施工阶段的变形控制标准，并建立变形控制标准分级管理办法。研究结果表明：1）大跨洞室沉降变形允许值与洞室几何形状、围岩强度特性相关；2）结合本工程大跨洞室“分部开挖-预留岩柱”的开挖方案，洞室变形主要发生在大跨洞室阶段。