基于ANSYS模拟分析合理确定隧道开挖支护方案

本文运用有限元分析软件ANSYS模拟隧道围岩开挖支护受力状态,对隧道围岩开挖支护结构的位移、弯矩、应力等进行计算分析,合理确定隧道开挖、支护施工技术方案,优化隧道支护结构设计,降低其建设成本。     

高地应力软岩公路隧道衬砌支护时机研究

依托宜巴高速公路峡口隧道工程,运用有限元软件ABAQUS,分析高地应力软岩公路隧道衬砌最佳支护时机。研究结果表明:按开挖空间效应分析,二次衬砌的支护时间为开挖后15天;按开挖时间效应分析,二次衬砌的支护时间为开挖后25天;综合考虑,应在开挖后15～25天支护。隧道拱顶下沉为33.3 cm,水平收敛为19.7 cm,预留变形量为35.0 cm。     

超前地质预报在樟林隧道施工中的应用

隧道工程在施工前全面彻底、准确查明隧道围岩和其不良地质现象(断层、破碎带、溶洞、暗河等)所处状态是十分困难的。在隧道工程修建过程中超前地质预报作为隧道工程施工过程中规避施工风险的一项重要保证手段,已被广泛运用。本文结合永宁高速公路樟林隧道工程施工,介绍地震反射波法和超前水平钻孔两种地质超前预报方法应用于不良地质条件下的隧道开挖,取得良好的效果,供同行参考。     

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。     

盾构隧道穿越软硬不均地层时掌子面稳定性分析

在盾构隧道施工中，由于地层条件以及盾构掘进参数设置的多变性，使盾构给予开挖面的支护压力有较大的波动。针对广东肇庆市盾构隧道穿越软硬不均地层的施工，运用数值模拟研究由于开挖面支护压力变化而引起的地层变形规律、开挖面失稳后的破坏状态，并最终确定使开挖面保持稳定的极限支护压力。     

基于ANSYS的偏压隧道CRD法开挖顺序数值分析

针对偏压隧道问题,通过运用ANSYS软件对偏压隧道进行二维数值模拟研究,分析了隧道在CRD法不同施工顺序下的岩体与支护的应力应变情况,归纳出随着开挖的进行,围岩应力、应变的变化规律以及支护结构的最大内力值及其位置。结果表明:偏压隧道在CRD施工方法中,先开挖埋深小的一侧对隧道的影响比先开挖埋深大的一侧的影响更小。     

考虑流-固耦合效应的异形盾构开挖面稳定性极限分析

为有效评估含水地层异形盾构隧道开挖面的稳定性,解决异形盾构隧道开挖面稳定性预测和控制等关键问题,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了主动破坏模式下含水地层中异形盾构隧道开挖面发生失稳破坏的演化过程以及开挖面极限支护力的确定方法。运用FLAC3D有限差分软件,建立了考虑流-固耦合效应的异形盾构隧道开挖面主动破坏数值模型,通过FISH语言编程提取了异形隧道开挖面附近地层的孔隙水压分布。基于空间离散化技术和极限分析上限定理,采用线性插值方法计算了异形盾构隧道开挖面附近地层渗透力做功率,建立了含水地层考虑流-固耦合效应的异形盾构隧道开挖面稳定性分析模型,揭示了断面形状、地层参数、地下水位等因素对隧道开挖面极限支护力和三维破坏模式的影响规律。研究结果表明：流-固耦合情况下的地层孔隙水压力要明显大于单渗流情况下的孔隙水压力;隧道开挖面附近的孔隙水压力梯度明显大于其他区域;在同等工况下,矩形、五心马蹄形隧道开挖面的极限支护力相对较大,椭圆、三心马蹄形隧道开挖面的极限支护力相对较小;各断面形状下的隧道开挖面的极限支护力随黏聚力、内摩擦角和地下水位的增大而增大;随耦合时间的增大极限支护力先是不断增...     

预支护技术在炭质泥岩煤系地层隧道开挖中的应用研究

预支护对围岩进行加固已经成为隧道与地下工程中的一种重要手段,本文结合具体工程背景,研究了超前锚杆、小导管注浆以及大管棚在炭质泥岩煤系地层隧道开挖过程中的应用,对各预支护主要技术参数进行设计,并对预支护效果进行了分析,表明预支护技术在樟林隧道中的应用是成功的。     

模糊层次性综合评判模型对越岭隧道开挖和支护方式的选择初探

针对影响越岭隧道开挖和支护方式的选择的诸多地质因素的不确定性,综合考虑了安全、环保等因素,运用模糊层次性理论,建立了隧道开挖与支护方案选择的多级模糊评判模型,该模型是以单因素赋值,并结合开挖与支护4种类型的评判集来评判;根据层次性递阶结构,建立权重的评判矩阵,并通过一致性检验,以验证模型的可靠性,是一种半定性、半定量的决策方法.并结合雪峰山隧道F8断层开挖与支护方法的选择,实践验证了模型可行性.     

渗流作用对深埋富水区围岩开挖变形影响的数值分析

为了探明隧道开挖具体影响因素,根据揭惠高速小北山一号隧道水文地质情况,运用midas GTS NX软件进行数值模拟,分析了围岩等级、支护和开挖方式对围岩开挖变形的影响,同时分析渗流作用下的开挖变形。研究结果表明:随着围岩等级的降低,围岩变形速度、变形总量及变形基本收敛距离依次增加。支护主要影响围岩开挖后的变形且随着围岩等级的降低,支护的作用越来越明显。采用台阶法开挖相比于全断面法能有效地减少围岩开挖位移变形速度,显著减少围岩变形基本收敛距离。渗流可导致整个隧道向下的固结沉降和水平方向的两腰收敛,使得隧道净空减小。     

浅谈大跨径双连拱隧道的开挖与支护

对贵阳市大跨双连拱中坝隧道的施工设计、开挖和支护方案进行了讨论研究.通过对施工过程中连拱隧道的受力特点、开挖和支护等相关内容的论述,总结出大跨径双连拱隧道的开挖及支护经验.     

模糊层次性综合评判模型对越岭隧道开挖和支护方式的选择初探

针对影响越岭隧道开挖和支护方式的选择的诸多地质因素的不确定性，综合考虑了安全、环保等因素，运用模糊层次性理论，建立了隧道开挖与支护方案选择的多级模糊评判模型，该模型是以单因素赋值，并结合开挖与支护4种类型的评判集来评判；根据层次性递阶结构，建立权重的评判矩阵，并通过一致性检验，以验证模型的可靠性，是一种半定性、半定量的决策方法。并结合雪峰山隧道F8断层开挖与支护方法的选择，实践验证了模型可行性。     

大断面黄土隧道台阶法施工数值模拟研究

针对新建忻州隧道工程,运用有限元通用软件ANSYS,对大断面黄土隧道采用台阶法施工的过程进行数值模拟,探讨了采用台阶法施工隧道的围岩、初期支护及二次衬砌应力场和位移场随施工步的变化规律。在此基础上,研究了隧道初期支护、二次衬砌的支护效果以及隧道开挖对已施作初期支护受力及变形的影响。结果表明:①隧道施作初支有利于降低地层压应力,减小隧道变形;施作二衬能有效降低地层和初支的主应力,对隧道变形影响不大;②隧道的进一步开挖将导致已施作初支的压应力及位移值增大,使初支处于更危险的状态。     

穿越紧邻隧道时盾构开挖面稳定性分析

当盾构近距离穿越邻近隧道时,由于存在既有隧道的刚度约束,隧道周围土体的破坏模式会受到既有隧道影响。考虑盾构近距离穿越紧邻已有隧道的特殊施工形式,构建三维弹塑性有限元计算模型,分析盾构处于不同位置时其开挖面失稳破坏形态、开挖面支护压力与盾构掘进位移之间的关系以及隧道上方地表沉降规律;基于极限平衡法,推导盾构近距离穿越紧邻隧道时开挖面极限支护压力变化模式,并对相关参数的敏感性进行验证讨论。研究结果表明:既有隧道的存在使得破坏区域受到抑制,沿开挖方向两滑动面不对称,靠近既有隧道的滑动面张开角比另一滑动面张开角小;随着楔形体倾斜角增大,相同内摩擦角条件下的开挖面支护压力不断增大,同时由于盾构掘进产生的土拱效应和盾构开挖面上方既有隧道的刚度约束,随着内摩擦角的不断增大,开挖面支护压力呈先增大后逐渐减小的抛物线形变化;相同参数条件下,盾构在黏性土层中掘进时,由于黏性土层中产生的土拱效应较弱,所需提供开挖面稳定的支护压力略大,开挖面支护压力较盾构在砂性土层中掘进时略大,随着埋深比的增加,维持盾构开挖面稳定的极限支护压力逐渐增大,且随着内摩擦角的增大,开挖面极限支护压力相应增大。研究成果可为类似盾构隧道工程建设提供一定的理论参考。     

公路隧道开挖的拓扑优化研究

拓扑优化作为结构优化的高层次优化方法,目前正成为工程界研究的热点,但在隧道工程研究中运用甚少。引入拓扑优化理论,以隧道主要影响区作为拓扑优化区,建立隧道拓扑优化模型,并结合弹塑性有限元数值计算方法,提出对隧道支护加固部位进行拓扑优化分析的方法,结合实际工程对隧道不同开挖工艺下支护加固位置进行了分析,研究结论合理,表明采用拓扑优化对隧道开挖优化设计是可行的。     

喀斯特地区单洞4车道隧道支护参数及开挖方法探讨

以贵阳市1.5环在建黔灵山隧道为背景,运用有限元数值模拟方法,结合工程类比的方式拟定该隧道的支护结构参数及开挖方法,针对不同的施工步骤,对隧道支护结构的应力及围岩的稳定性进行模拟分析,以达到其支护参数和施工方法合理、安全、可行。     

明月山隧道施工力学响应FLAC3D数值模拟

以忠垫高速公路明月山隧道为例,采用三维快速拉格朗日法,对公路隧道开挖与支护过程中的力学响应进行研究,获得隧道在动态分步开挖、分步支护的情况下围岩变形规律,同时比较隧道在无支护、初次支护2个不同工况下围岩塑性区的分布规律.     

深埋黄土隧道循环进尺施工钢拱架受力及变形动态特征研究

为研究黄土隧道先行导坑初期支护型钢拱架在后行开挖过程中应力及变形动态特征,依托甘肃兰州某三台阶预留核心土法开挖的黄土隧道工程,通过MIDAS GTS NX建立有限元模型,模型还原了实际工况中的隧道各导坑开挖进尺、初期支护类型和支护顺序,分析得到了黄土隧道初期支护型钢拱架的受力和位移变化特征。结果表明:后行导坑的开挖是导致先行导坑初期支护应力状态和位移发展产生变化的直接原因;已趋于平缓收敛的初期支护应力及位移状态会因后行导坑的施工重新激活,甚至发展幅度更大;隧道进尺开挖施工过程中,上下导坑钢拱架连接处及开挖工况分界处的应力分布具有突变性。     

砂卵石地层隧道洞内短管棚支护开挖技术应用研究

砂卵石地层自稳能力极差,采用常规管棚施做时开挖工作腔室难度大,造成隧道开挖、支护困难,因而砂卵石地层隧道施工的重点和难点集中在超前支护方法与钻孔工艺。以青海海东循-隆高速公路穿越公伯峡砂卵石地层隧道为工程背景,针对松散砂卵石隧道在开挖过程中极易坍塌和漏砂的技术难题,在常规的管棚支护加固基础上,创新提出砂卵石地层条件下洞内密排短管棚超前支护施工技术,经现场应用支护开挖效果显著,保证了隧道的顺利贯通。本文重点阐述了砂卵石地层隧道洞内短管棚支护开挖技术的施工工艺及关键技术,对后续类似隧道的施工具有重要借鉴意义。     

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。