隧道交叠段变形规律及支护应力研究

新建隧道下穿既有隧道时,交替开挖工序可能会对既有隧道产生不利影响,文中以某公路隧道交叠段为对象,对新建隧道开挖进行全过程数值模拟,分析开挖过程对既有隧道底板变形的影响,同时考虑交叠段隧道结构之间相互作用关系,分析新建隧道支护应力及围岩变形。结果表明,新建隧道开挖后,竖向位移最大值出现两主洞隧道拱顶部位,水平位移最大值出现主洞左、右边墙部位,主洞左、右边墙角部位可能出现局部拉裂破坏,既有隧道底板沉降最大值出现在新建隧道主洞顶部上方。     

软弱围岩中隧道开挖对下卧过水隧道的影响分析

公路隧道下方有过水隧道穿越,隧道的开挖卸荷必然会对既有过水隧道产生影响。某高速公路隧道K21＋450~480段下方有过水隧道穿越,本段隧道为小净距隧道,处在软弱Ⅴ级围岩中。本文通过数值计算,从位移、弯矩、应力等几个方面探讨了过水隧道的稳定性。     

季家坡隧道开挖数值模拟分析研究

采用地层-结构模型,利用有限差分计算软件FLAC对三峡翻坝高速公路的季家坡隧道进行了开挖支护施工过程的数值模拟,文章分析了隧道开挖后支护前和支护后隧洞围岩变形、应力重分布、围岩塑性区范围,进一步证明了隧道支护方案的有效性,并对支护结构做出了安全评价。     

开挖与回填过程中隧道受力和承载拱效应研究

为研究开挖和回填过程中既有隧道受力变化及其与承载拱之间的联系,设计模型试验,通过考察开挖与回填过程中既有隧道的位移、内力及围岩压力,得到隧道受力变化规律,并对隧道受力与承载拱之间的联系进行分析。结果表明: 1)既有隧道上方开挖过程中由于承载拱的存在,会使隧道经历无影响、弱影响、强影响3 个阶段,但既有隧道上方回填过程中不会产生承载拱,填方对隧道的影响基本呈线性增加,隧道处于持续受影响状态; 2)回填后的结构受力普遍大于相同覆土高度下开挖后的结构受力,且拱顶和仰拱相对其他部位受影响较大,易因内侧受拉出现裂纹; 3)承载拱的产生与否主要取决于一定埋深隧道围岩应力状态是否经历三向应力-二向应力转变的历程,隧洞开挖时围岩应力的转移和重分布导致了承载拱的产生。     

上穿公路隧道爆破对下方供水隧洞的振动影响研究

新建的大望山公路隧道从既有沙湾供水隧洞上方穿过,形成空间隧道交叉,高程上它们最小距离21.5 m,并且交叉段公路隧道和供水隧洞围岩分别为IV级和V级,岩性较差。上穿隧道爆破开挖会对下方供水隧洞的稳定造成一定影响,需对其进行具体的研究,应用ANSYS/LSDYNA对其进行数值模拟是一种较为合适的方法。通过计算,结果表明:当上穿隧道掏槽爆破最大单响药量为8.0 kg时,下方供水隧洞拱顶单元X方向上的拉应力为0.12 MPa,比其它两个方向的拉应力大,第一主应力为0.13 MPa;隧洞拱顶质点垂直振动速度最大,约为2.8 cm/s,小于水工隧道规定的安全质点振动速度7 cm/s,不会造成供水隧洞的破坏;供水隧洞质点垂直振动速度峰值在拱顶处较大,沿隧洞断面向下逐渐减小,而水平振动速度峰值沿断面向下先增大后减小,垂直振动速度峰值在整个断面上都大于相应点的水平振动速度峰值。分析结果可用来指导上穿隧道的爆破施工及供水隧洞的监控量测。     

预留核心土环行开挖法在喜鹊岙隧道中的应用

合理的开挖方式是保证软弱围岩公路隧道围岩稳定性的重要因素之一。以庆元至百山祖公路中喜鹊岙隧道为背景，介绍了V级围岩预留核心土环行开挖法的优点、施工工艺及施工要点；结合数值模拟对喜鹊岙隧道的预留核心土环行开挖方式进行了变形和应力分析，表明了采用该法开挖，隧道的变形和应力都满足要求。     

悬索桥隧道锚碇与临近构筑物相互影响分析

在综合分析运用工程地质勘察资料的基础上,建立普立特大桥隧道锚碇主塔系统及山体稳定分析的工程地质概化模型。采用三维有限差分法模拟隧道锚碇、索塔基础、上方公路隧道及周围山体,对天然岩体、岩体开挖及施加设计荷载后等各阶段岩体的变形、应力释放及应力重分布、卸荷松弛区的范围、塑性区分布特点进行计算分析,并评价各构筑物围岩各阶段的变形稳定特征、相互影响情况及可能出现的变形破坏模式。     

塌方段原位扩建四车道公路隧道“回填-台阶法”施工力学及安全分析

为了深入探究塌方段原位扩建四车道公路隧道施工力学及安全性的问题,以福州市马尾隧道原位扩建工程为背景,在准确确定塌方体空间范围及工程特性的基础上,针对性提出“回填-台阶法”施工技术,并对塌方段原位扩建四车道公路隧道“回填-台阶法”动态施工力学及安全性进行分析。研究结果表明：①运用理论分析、数值计算、多道瞬态瑞雷面波探测技术相结合的方法可准确地获得既有隧道塌方体的空间范围和尺度;②兼顾施工技术与工期双重目标,提出了塌方段原位扩建四车道公路隧道施工方案,即塌方冒顶区通过地表注浆与洞内中空玻璃纤维锚杆进行加固,扩建开挖采用“回填-台阶法”,实现快速施工;③“回填-台阶法”施工时,隧道上半断面（1^#部）的开挖是整个施工过程的关键,结构内力增长迅速;受隧道上方塌方体和既有隧道影响,最大正弯矩出现在左拱肩处;地表最大沉降量出现在隧道中线右侧3 m处,主要由上台阶开挖引起;围岩变形主要发生在3^#开挖前,4^#开挖时围岩变形基本收敛。马尾隧道施工过程中,地表沉降、围岩及支护体系变形、支护结构受力等监测结果均满足施工安全要求,验证了施工方案的可靠性和安全性,该研究成果可进一步丰富超大扁平断面隧道的修建技术,并为今后类似的工程提供一定的借鉴。     

基坑开挖对既有公路隧道的影响分析和保护措施

昆明轨道交通某地铁车站基坑开挖上跨某高速公路隧道,基坑坑底距隧道拱顶的最小距离为8.0 m,基坑南侧为高陡边坡,环境复杂,施工风险大。为研究基坑开挖对下卧大跨公路隧道结构的影响,提出了考虑土中残余应力和基坑支护结构影响的附加应力计算方法,建立了隧道隆起变形分析的解析计算模型和三维数值模拟验证模型,分别计算了无隧道保护措施、采取地层加固、同时采取地层加固和抗拔桩3种不同工况,研究不同保护措施下隧道附加变形和附加内力的大小、分布形态及其变形控制效果,并与实测结果进行了对比分析。结果表明:隧道附加变形的解析解和数值模拟结果接近,且与实测值吻合较好。基坑开挖对下方公路隧道的影响大,导致隧道出现不均匀纵向隆起变形并明显改变隧道结构受力大小和分布形态,影响范围约4～5倍基坑开挖宽度。注浆加固措施对控制隧道隆起变形和附加内力的效果明显,而设置抗拔桩的效果稍弱。隧道保护措施的改变对隧道结构内力分布形态的影响小。     

隧道洞口段开挖对相邻隧洞影响的数值分析

为研究麻武高速公路角儿尖隧道洞口段开挖对已支护相邻隧洞围岩稳定性的影响,依据角儿尖隧道地质情况,运用FLAC3D数值模拟软件进行模拟计算,并结合现场实测情况,对已支护相邻隧道围岩位移及应力演化规律进行了分析。结果表明:角儿尖隧道洞口段开挖对已支护相邻隧洞围岩变形影响较大,其影响比重在30%左右,实测约为15%;针对角儿尖隧道洞口段开挖过程,应尽量缩短进尺,并控制装药量,将相邻隧洞开挖对已支护隧道的影响降到最低。研究结果为洞口段支护措施优化提供了依据,供类似工程参考。     

基于残余应力法的基坑回弹和隧道变形计算理论的修正

随着经济的快速发展和城市快速轨道交通的不断完善,不可避免地产生运营隧道上方基坑开挖工程问题.为了修建天津西站相关运营设施,需要在既有地铁一号线上方大面积开挖基坑就是该项工程中遇到的关键技术难题之一.结合天津西站大型交通枢纽工程地铁1号线上方基坑开挖问题,应用反分析法,通过监测数据反算出适合本工程加固条件的基于残余应力法的基坑回弹和隧道变形公式.此公式可以作为计算基坑开挖回弹量和下卧隧道变形的简便算法,为估算基坑和隧道的变形量提供依据.研究成果对天津的地铁建设有较大指导意义,应用相同的研究思路可对其它地区的类似相关工程提供科学合理的借鉴.     

走马岗公路隧道交叉段施工期稳定性数值分析

在满足现有设计规范的前提下,该文通过大规模三维数值仿真,研究了走马岗隧道施工开挖对东深供水隧道及两隧道之间的相互稳定性的影响,主要包括新建隧道和已有隧洞的围岩体应力、位移和塑性区变化特征,支护结构的受力和变形变化规律等,还研究了目前支护形式及支护参数的合理性.     

泸定大渡河大桥隧道锚计算分析

本文建立了泸定大渡河大桥隧道锚三维实体模型,通过模拟隧道锚的开挖支护施工过程,分析了隧洞开挖支护过程中的应力、变形和塑性破坏区分布特性,在此基础上开展了支护作用、设计拉力等参数的影响研究。通过上述研究,基本掌握了隧道锚整个施工过程的结构受力特性,得出了隧道锚的推荐承载力,同时结合计算结果对施工方案提出了一些建议,提高了施工安全。     

小间距桥梁承台施工对运营地铁隧道的影响分析

深圳某桥梁工程承台近距离上跨既有运营深圳地铁5、11号线隧道,承台与隧道的最小净距为4.6 m。由于土质复杂、距隧道近等特点,承台基坑开挖与施工将对隧道产生不利影响。建立三维有限元数值模型,通过既有隧道结构变形、隧道纵向变形曲线的曲率半径与隧道结构的附加应力等方面,模拟分析桥梁承台在开挖与施工过程中对既有地铁隧道结构产生的影响,论证既有运营地铁隧道的安全性。研究成果可给类似工程的设计施工提供一定的参考。     

大断面隧道下穿松散地层的沉降监测及控制分析

基于云南省甸头超大断面隧道工程需下穿上方既有公路的松散地层区域工程建设实例,为保障隧道施工安全和上方公路的正常运营,结合现场地形地貌和地质条件,采用全方位地表沉降监测技术,实时反馈动态施工过程对上方既有公路造成的影响,并以此为据调整施工过程的进度、工艺等,进而控制隧道上部围岩横向变形差及变形速率。通过对监测数据的对比分析,地表沉降变形影响区域约为隧洞两倍直径范围,主要受影响区域约为一倍直径范围内;地表沉降全过程曲线一般可划分为三个阶段;给出了影响沉降变形的主要因素及相应措施,案例的监测研究结果和施工过程控制技术可为同类工程提供借鉴和参考。     

隧道开挖支护结构轴力应力数值模拟分析探究

案例情况简介;有限元模型的建立;支护结构轴力应力数值分析。本研究参考工程案例实用数据,借助Midas-GTS有限元数理模拟计算的方式,对隧道开挖支护结构轴力应力开展专题分析,探究上下长台阶法隧道开挖过程中支护结构轴力应力演变规律,以为同类隧道开挖工程应用提供研究和技术参考,助力建设安全牢固的公路隧道工程。     

深埋高地应力软岩公路隧道衬砌支护时机研究

为充分发挥围岩的自承能力,隧道初期支护一般采用具有一定变形能力的柔性支护,当围岩的变形达到一定值时再适时地施工二次衬砌,因此二次衬砌的支护时机成为目前隧道界讨论的热点。高地应力软岩隧道开挖过程不仅会产生明显的弹塑性变形,且还会产生明显的流变变形,因此隧道最佳支护时机的确定必须考虑隧道开挖过程时空效应的影响。文中依托宜巴高速峡口隧道实际支护情况,探讨高地应力软岩公路隧道衬砌支护时机。     

基于MIDAS/GTS的某公路隧道入口段软弱岩石力学及变形特性研究

为了探索软弱围岩中公路隧道入口段的岩石力学和变形特性,本文选取某采取环形开挖预留核心土法施工的公路隧道入口段为例,借助于MIDAS/GTS有限元软件对围岩的力学和变形特性进行了研究,得到主要结论如下;首先,随着隧道开挖和支护的进行,洞口围岩竖向和水平向应力均持续增大,周围岩体的受开挖影响范围也逐渐增大,但对受影响最大的隧道拱脚位置围岩应力分析可见,开挖上半断面留核心土对围岩的干扰最大;其次,施工过程中围岩受力在其可承受范围内,但隧道拱脚和隧道左侧拱腰上部位置出现明显的应力集中现象;最后,隧道开挖破坏了原有围岩的稳定性,使得隧道两侧拱腰向隧道方向产生对称的的位移,拱顶产生向下的位移。     

复杂偏压大跨连拱隧道开挖围岩稳定性研究

连拱隧道作为一种特殊的隧道形式广泛应用于公路隧道建设中,文中以南京乌龙山隧道为背景,通过分析现场检测数据和数值模拟结果,研究不同偏压程度下,浅埋偏压大跨连拱隧道开挖力学响应特征。结果表明,地表坡度对偏压隧道开挖引起的拱顶沉降和拱腰侧向位移有显著影响,且浅埋侧拱腰侧向位移大于深埋侧;中隔墙对连拱隧洞开挖过程中限制围岩变形和边坡稳定性影响显著,这是因为初支和中隔墙形成的整体结构限制了围岩变形并增强了坡体的稳定性。     

高地应力软岩隧道圆形断面扩挖施工围岩及支护受力特征研究

针对高地应力软岩隧道开挖时围岩大变形问题,以某隧道圆形扩挖段为背景,采用三台阶法施工和3层初期支护+小导管注浆+二次衬砌的复合结构支护,并通过现场监测、数值模拟和理论计算研究开挖过程中的围岩变形及支护结构受力。结果表明:上、中台阶开挖时的隧道围岩变形速率较大,在仰拱封闭和第3层初期支护施作完成后,隧道变形趋于稳定;采用3层初期支护结构可有效改善隧道周边围岩应力,3层初期支护基本都是受压结构,拱腰和边墙处竖向应力最大,拱顶处水平应力最大;二次衬砌拱腰、拱顶、拱脚和边墙处安全系数均大于规范要求,保证隧道结构安全。