公路隧道穿越采空区稳定性分析与处治技术研究

高速公路隧道穿过采空区时,隧道与地下采空区围岩稳定性必然产生相互影响。结合某隧道工程施工,采用有限元程序对采空区和隧道稳定性的相互影响问题进行了分析。结果表明,新建隧道施工对采空区顶板局部应力分布有较大影响,但对整个采空区顶板的稳定性影响不大。通过应力安全系数的计算分析,得到确保隧道和采空区稳定性的最小安全距离应大于20 m。     

二广高速公路怀集至三水段楠木坑隧道围岩分级评价

根据楠木坑隧道围岩岩性特征、岩石强度、岩体完整程度、岩体结构特征、地下水发育程度、物探解译异常带,采用以[BQ]值法分级为基础结合围岩岩体定性特征评价的综合评判方法,对楠木坑隧道围岩分级进行了分析评价,得出了楠木坑隧道围岩分级结论,其结果为该隧道设计、施工提供了依据。     

高速公路路基下伏小煤窑采空区稳定性分析

结合具体工程项目,调查了路基下伏小煤窑采空区的特征,利用FLAC3D数值模拟软件和GPS地表位移监测手段对采空区进行了综合研究。得出研究区原始地层和煤层开采后的竖向和水平向应力分布特征,围岩的塑性变形和应力重分布特征;路基加载后,模型整体位移增大,但水平位移较小;采空区的位移变形破坏并未波及至地表就已经达到了新的平衡状态,但根据岩体的蠕变特性,仍需对采空区进行处治;处治后地表位移监测结果分析与数值模拟结果相吻合,说明处治后采空区对高速公路的正常运营影响不大。     

隧道瓦斯防突技术探讨

随着国家高速公路的迅猛发展,公路隧道越来越多地应用于高速公路的建设当中。当隧道经过煤层或采空区时,隧道周边围岩就会有瓦斯存在。作为特殊地质地段隧道的一种,瓦斯隧道施工过程中,要特别注意隧道内瓦斯的浓度,否则,极有可能发生瓦斯爆炸,引起工程事故。结合松卜岭隧道的瓦斯防护技术设计,主要讨论隧道通过煤层时,隧道掘进施工过程中的瓦斯突出危险性预测及防突措施。     

石膏矿采空区勘察与处治设计方案

通过对石膏矿采空区的勘察，查明采空区作为隧道地基、隧道洞身和洞顶围岩，采用不同的处治方案，为以后隧道穿越石膏矿采空区处治和隧道设计提供参考。     

层状软岩隧道围岩破坏的连续-离散耦合分析

为了研究层状岩体中隧道开挖后围岩的破坏机理,以汶马高速鹧鸪山隧道为例,基于离散元-有限差分耦合算法,建立了一种新的层状软岩隧道开挖模拟方法,采用该方法对不同地应力场、层理间距等因素影响下围岩的破坏模式进行了数值模拟. 研究结果表明:隧道开挖后,应力重分布导致强度较低的层理面首先发生滑移及张开破坏,岩体的滑移及张开使得应力场受到进一步扰动,导致层间岩体产生拉裂破坏;同种水平应力条件下,随着侧压力系数的减小,岩体产生的微裂纹不断增多. 当侧压力系数为1.00、0.80、0.67、0.57、0.50时,微裂纹总数分别为304、391、602、999、1 240;当层理间距为0.6 m时,层理对围岩破坏形态起控制作用;随着层理间距从0.6 m增加至1.2 m,层理对围岩破坏模式的控制作用减弱,围岩的破坏形态与均质围岩相似.      

层状软岩隧道开挖稳定性及锚杆非对称支护方式研究

层状软岩地层中,隧道开挖后围岩的非对称破坏特征与支护结构的非对称受力特征显著,围岩的稳定性控制面临着较大的挑战。基于该背景,建立了层状岩体各向异性本构模型,并采用该模型分析了层理面的倾向与倾角对隧道破坏模式的影响,最终提出了围岩形变控制的锚杆非对称支护模式。研究结果表明:①当岩层倾角为0°,倾向为0°～180°或倾向为0°,倾角为0°～90°时,不同组合下围岩的塑性破坏区及形变显著区域均沿着隧道竖向轴线对称分布;倾角在0°～90°之间时,围岩的塑性区及形变显著区域呈现明显的非对称分布特征;倾角为90°,倾向为90°时,围岩塑性区及形变显著区域沿着隧道竖向轴线对称分布,其余倾向条件下,围岩的塑性区及形变显著区域沿着隧道竖向轴线非对称分布;②对于层状岩体而言,层理面特征是影响围岩破坏模式的最关键因素,而地应力场的方向是次要因素;③锚杆非对称支护方案,即首先加强围岩塑性破坏较大区域内的锚杆支护,其次加强围岩位移较大区域内的锚杆支护,可以有效的控制围岩的大变形与塑性区的发展。     

向黄隧道复杂工程地质问题分析及防治措施

采用高密度电阻率法、声波测井法、场地及室内试验等综合勘察手段,查明了隧址工程地质条件,分析了隧址区可能遇到的工程地质问题(隧道涌水,隧道突水、突泥及塌陷,煤层采空区积水,瓦斯泄露)的成因及特征,并在此基础上提出了防治措施.为该隧道的设计施工提供了重要依据.     

大断面公路隧道施工方案的比选与应用

目前我国高速公路特长隧道均设置了紧急停车带,但紧急停车带施工难度较大,安全风险较高。结合ZH高速公路花石崖隧道紧急停车带施工,通过三个施工方案的比选、论证,确定了在本隧道地质围岩等条件下,采用三台阶七步法开挖,并对方案实施情况进行阐述,期望对同类隧道紧急停车带施工提供借鉴。     

基于FLAC~(3D)的浅埋大跨度隧道开挖位移场预测

隧道开挖引起的位移是影响围岩稳定性及施工安全的一个重要因素。以某三车道大断面隧道为工程实例,利用岩土数值分析软件FLAC3D进行位移场的预测及分析,合理确定隧道开挖方法,取得了一定的工程实践经验。另外,采用数值软件分析结合监控量测数据也为隧道围岩参数的反分析提供依据。     

公路隧道围岩变形破坏理论研究

采用理论分析、数值模拟以及现场监控量测等手段对公路隧道围岩变形破坏理论进行较深入的研究。通过分析开挖过程中围岩损伤演化,获得了损伤变量与围岩材料参数之间的关系,提出了围岩力学参数的预测方法。通过岩体破坏机理、围岩损伤应力影响范围以及影响围岩稳定性的各个因素综合研究,建立了卸荷状态下的围岩损伤本构关系和基于能量耗散的损伤本构模型。基于一般弹塑性数值分析原理,建立了考虑围岩参数劣化过程的隧道围岩损伤演化分析方法,分析了开挖应力状态下隧道围岩的弹塑性损伤演化机理。建立了基于经验公式和基于围岩渐进性破坏理论的公路隧道围岩压力演化趋势及预测模型,提出了公路隧道围岩压力演化趋势的预测方法。     

应力剪胀对浅埋偏压隧道破坏面形状的影响

采用有限差分软件,对浅埋偏压单线铁路隧道和四车道公路隧道进行数值模拟。研究了围岩的松动土体力学行为,主要考虑应力剪胀对浅埋偏压隧道破坏面形状的影响,并将数值模拟的结果与规范理论解进行了比较。结果表明：剪胀角对浅埋偏压隧道围岩位移和破坏面形状有较大影响。因此,在确定浅埋偏压隧道围岩松动压力时应该考虑剪胀对破坏面形状的影响。     

大断面黄土隧道穿越煤层采空区施工技术与研究

煤层采空区是隧道施工典型不良地质之一。以太中银铁路青龙2#隧道为实例,介绍了大断面黄土隧道穿越煤层采空区施工处理方法,为类似工程提供参考和借鉴。     

基于Midas隧道与下伏采空区垂直临界高度的研究

隧道穿越下伏采空区段易受采空区影响,产生二次形变,影响隧道施工的稳定性。为明确下伏采空区对隧道安全施工具有影响的垂直距离,采用Midas对下伏采空区隧道进行数值模拟分析,并与现场数据进行了对比验证,预测了隧道与下伏采空区垂直临界高度。研究方法与结果可为下伏采空区隧道垂直临界高度的确定提供参考。     

不同交角断层对隧道围岩稳定性的影响

为分析隧道与断层走向的不同交角对隧道围岩稳定性的影响,借助有限差分软件FLAC3D对四种不同的隧道和断层带交角情况进行数值模拟,对比分析断层带围岩位移和初支应力分布规律,以及断层带对隧道扰动范围。模拟结果表明,隧道轴向与断层带走向的交角大小是影响隧道稳定性的重要影响因素。隧道和断层带垂直相交时,断层带对隧道扰动范围小,但围岩位移和初支应力变大。因此,应综合考虑三方面因素的影响,确定隧道穿越断层的最优交角。     

浅埋双侧偏压小净距隧道施工力学效应研究

结合某浅埋双侧偏压小净距隧道工程为背景,以弹塑性理论为依据,利用有限元分析软件建立了考虑双洞先后施工过程的隧道数值模型,主要研究了此类隧道在各个施工阶段的围岩压力特征及位移特征,并以围岩应力比的概念来反应隧道双侧偏压的特点,研究表明偏压对隧道洞室内外侧围岩压力及位移影响较大,在隧道设计时应予以重视。     

旧堡隧道构造涌突水带施工技术研究

涌水、突水问题的处理一直是隧道施工中的主要技术难题。由于对变质岩混合岩化构造带的围岩变形规律、地下水赋存状态以及隧道开挖扰动对围岩和构造带的富水性影响规律认识不足,旧堡隧道DK29+377～DK29+425段工程施工一度受阻。介绍了旧堡隧道构造涌水带施工中遇到的问题,分析其产生的原因,总结出一套"探—泄—堵—排—堵"的处理隧道构造涌突水带的施工技术,希望对类似工程有一定借鉴意义。     

面向爆破应力波小净距隧道混凝土安全振动标准研究

为进一步细化《爆破安全规程》的评价标准,基于应力波理论推导爆破应力波在围岩及衬砌的反射与透射形态,通过爆破应力波引起混凝土与围岩的粘结力失效或混凝土的抗拉破坏的临界值作为临近既有隧道区爆破开挖的安全控制指标。采用有限元软件GTS—NX进行数值计算,得到在爆破开挖时既有隧道衬砌的动力响应特征。通过对爆破荷载下小净距隧道混凝土的动力响应特性研究可知:爆破应力波以球面波的形式延展,其数值呈先增大后减小的趋势,且既有隧道迎爆侧围岩的数值最大,导致围岩损伤、混凝土受拉破坏及二者粘结力减弱。以混凝土与围岩间的粘结力及混凝土的抗拉强度为控制指标得到小净距隧道爆破先行洞混凝土在3 d、7 d与28 d龄期时安全振动速度分别为2.63、6.43与10.24cm/s,该值综合考虑了混凝土与围岩的影响,比规程的评价标准具有较好的安全储能。     

熊洞湾隧道出口正洞采空区处理探讨

针对熊洞湾隧道超前地质钻探中发现的采空区现象,通过地质调查法、TSP超前地质预报、地质雷达、超前地质钻探等措施分析采空区分布范围、空间形态特征和冒落状况等,确定采空区的性质、评价其潜在危害性并提出合理的处理技术措施.     

超前地质预报在铜南山隧道开挖施工的应用

隧道安全施工需要超前地质预报的保证。在南山隧道施工中采用物探与勘探结合的方法,根据地勘资料及隧道掌子面围岩采取不同的超前预报仪器及方法,从而准确预报隧围岩断层破碎带、富水区、暗河等不良地质情况,并对工作流程进行介绍,为类似隧道施工提供参考。