青岛胶州湾隧道工程施工地质条件研究

研究目的:针对青岛胶州湾海底隧道跨度大,施工难度大,洞身地质条件复杂,施工影响因素不确定,风险亦大的特点,研究、分析洞身断层、涌水、围岩分级变更等对施工的影响,为保障施工安全提供科学依据。研究结论:(1)胶州湾海底隧道洞身构造和裂隙水分布,受不确定因素的影响存在差异;(2)研究、分析了洞身断层的具体位置和特征,找出了存在差异的原因:将断层所用的方位角误以为是走向方位角,造成了走向、倾向背离区域构造的异常现象;(3)通过对围岩变更数据的研究,绘制出围岩分级变更比例示意图,直观反映了施工前后围岩等级划分的变化:原Ⅲ级围岩所占的比例由53%变更调整为29%、Ⅳ级围岩的比例由28%变更调整为58%、Ⅴ级围岩的比例由10%变更调整为4%;(4)该研究成果可应用于隧道施工期间开展工程地质工作,实施动态设计,保障工程的质量、工期、安全和控制投资规模。     

用TSP预报数据划分铁路隧道围岩级别

研究目的:在铁路隧道施工过程中,当隧道围岩地质情况与设计不符时,经常会对隧道围岩分级进行变更。实践中,应用地震纵波速度对隧道围岩进行分级存在许多问题。目前隧道围岩分级仍然以定性为主。由于隧道围岩分级涉及隧道施工参建各方的切身经济利益,以及隧道施工进度和安全,因此参建各方都高度关注隧道围岩分级变更。当前,使用地震波反射法进行隧道超前地质预报(TSP)已是标配方法,TSP预报数据包含隧道围岩的各项物理力学参数及其空间变化。通过分析总结,本文据此对隧道围岩进行定量分级,可以解决由定性围岩分级造成的矛盾。研究结论:(1)使用TSP预报数据,以岩性、动态杨氏模量为隧道围岩基本分级指标,以泊松比及其变化为隧道围岩分级修正指标,结合反射界面密集程度,通过本文的表1及其使用说明,可以定量划分铁路隧道围岩分级;(2)理论上,这一分级与铁路隧道围岩分级体系是一致的;(3)本文提出的铁路隧道围岩分级定量指标还需在实践中不断统计修正。     

双线盾构隧道与联络通道复杂结构受力分析

针对双线盾构隧道与联络通道组成复杂形式空间结构，选取了结构与围岩连成的三维数值模型，进行受力影响计算分析。重点研究了盾构隧道与联络通道之间开口大小和连接方式对结构内力的影响，研究结果表明，减小开口大小以及改变“刚接”为“搭接”的连接方式，能显著降低结构内力，提高结构安全度，这一结论直接指导了广州地铁2号线的变更设计。     

隧道围岩分级的模糊信息分析模型及应用研究

铁路隧道围岩级别的划分是指导隧道设计和施工的重要依据、目前在设计和施工中对隧道围岩级别的判定方法具有较多的经验性因素。本文引入模糊信息的概念，以大量既有隧道围岩分级的信息提取为基础，建立了隧道围岩分级的模糊信息分析模型，其中应用层次分析方法，确定各个影响因素在围岩分级中的权重分配。通过工程实践应用，取得了良好效果。     

铁路隧道穿越茂汶—汶川活动断裂段施工技术研究

隧道穿越活动断裂会对工程结构和铁路运营安全带来较大影响。断裂段施工难度大,且断裂活动易引发强震,如何抵御这种强震是铁路隧道建设中面临的主要难题之一。以成兰铁路茂县隧道穿越后龙门山断裂茂汶—汶川活动断裂段为研究对象,通过理论分析、数值模拟及现场实践等研究手段,对其断层错动性、断层节段设计、衬砌结构及变形缝等设计和施工方面进行分析,分别从设计及施工层面提出“小节段设计”理念及“大净空强支护衬砌环+组合宽变形缝”技术措施,实现对断裂带范围内围岩变形速率的全面有效控制。最后,结合现场实际情况,探讨隧道穿越活动断裂带的主要施工技术及其安全质量控制要点,针对性地提出控制隧道围岩稳定性对策,总结形成一套具体可实施的设计和施工经验,并进一步验证了所提设计施工理念的适用性。研究结果优化了同类相似工程施工工艺,强化了隧道短台阶及快速闭合成环管控,可为相似工程施工提供参考与借鉴。     

综合超前地质预报技术在高黎贡山隧道中的应用

大理—瑞丽铁路高黎贡山隧道沿线穿越多条断层,且受高地温、涌水突泥、高地应力、岩爆、软岩大变形等不良地质的影响。为确保隧道施工安全,选择以地质调查分析为主,中长距离与短距离相结合的物探法为辅,以超前钻探加以验证的综合超前地质预报体系。依据风险等级,构建了各级风险下的地质预报工作流程。在1#斜井高风险区段通过多种方法探测对比分析,查明了掌子面前方的围岩特征及地下水赋存情况,可为隧道施工方案的制订及围岩设计的变更提供依据。     

隧道围岩变形影响因素分析

新七道梁隧道地质条件复杂,本文对复杂条件下长大隧道影响围岩变形的施工因素进行分析。采用有限元法模拟施工中围岩的力学特征,表明隧道施工对围岩变形影响显著。同时,在隧道内布设大量收敛值量测断面,并长期监测,对隧道围岩收敛测量数据进行曲线分析。结果显示隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。变形包括三个阶段,即急剧变形阶段、缓慢增长阶段、基本稳定阶段。同时分析开挖方法、支护结构、邻近施工、施工工序等施工因素对围岩变形的影响。结果认为施工中开挖初期对围岩变形影响最大,而设置仰拱可减小隧道围岩变形,因此应选择对围岩扰动小的开挖方法,并及时进行后序施工。将围岩变形施工因素分析动态反馈于施工中,取得满意结果。     

小净距大断面偏压隧道围岩稳定性分析

以港珠澳大桥工程连接线上的南湾隧道工程为背景,对穿越断层破碎带的小净距大断面偏压隧道台阶法施工过程进行了数值模拟,分析了隧道拱顶沉降、围岩水平收敛变化规律,并与实测结果进行了对比。研究结果表明:数值模拟结果与实测结果在大小和规律上均吻合,围岩沉降及水平收敛主要集中在上台阶开挖时,隧道围岩应力随着施工逐渐变大;隧道开挖对临空一侧的左洞围岩稳定性影响小于靠山体一侧的右洞。施工实践证明台阶法可以用于小净距大断面偏压隧道的设计和施工中。     

兰渝铁路两水隧道双层支护试验研究

针对兰渝线两水隧道穿越炭质软岩、设计施工难度大、初支变形不满足稳定性条件、衬砌较早施作而引起开裂等问题,开展双层支护研究工作。通过现场试验对试验段初期支护围岩变形、围岩压力、接触压力、钢架应力、钢筋应力和混凝土应力等监测。得到初期支护隧道围岩与结构的力学及变形特性,分析其随时间的变化特点和沿隧道横断面的空间分布规律。研究结果表明：围岩压力、钢架应力和喷混凝土应力随开挖进程存在急剧变化阶段,易受施工扰动影响,敏感性随时间逐渐降低,结构应力沿隧道横断面的空间分布呈现“上下大,两侧小”的分布规律。研究结果对建立科学合理的软弱围岩隧道支护结构设计方法具有一定的指导意义。     

软岩公路隧道围岩变形影响因素探讨

以三个不同地区的软岩隧道为工程背景,依据施工现场对拱顶沉降和水平收敛的监测数据,探讨软岩隧道围岩变形的影响因素。研究结果表明:围岩的变形与埋深、断面形式、围岩级别以及围岩岩性密切相关;围岩变形的增量并不一定与隧道的埋深成线性关系;断面形式对围岩变形的影响明显大于施工方法对围岩变形的影响。由于不同地区的地质条件千差万别,岩石岩性和分布特征也可能存在较大差异,这种差异往往对围岩变形起到决定性作用。因而在隧道工程设计和施工阶段,不能完全照搬经验类比法,应依据信息化施工对围岩的稳定性进行监控,进而调整相应的支护参数和施工方法,从而实现施工安全和工程造价利益的最大化。     

公路连体隧道的设计与施工

综述国内外连体隧道设计施工研究现状,分析国内外在隧道围岩分类、连体隧道力学模型、公路连体隧道的防水设计与施工,指出公路连体隧道设计施工中亟待解决的问题,结合海游连体隧道实例对连体隧道设计和施工进行了应用研究。     

椿树垭隧道围岩分级的基本参数现场获取方法研究

隧道围岩分级是确定和修改隧道设计参数的重要依据,也是确定隧道施工方法的重要依据.现行的设计规范确定的围岩分级参数在施工现场很难快速获取,而目前系统地进行这方面的研究较少.本文以武神公路椿树垭隧道为例,以公路隧道设计规范中的围岩分级方法为基础,提出了隧道施工围岩综合动态分级方法的基本思路,重点研究了BQ法中基本参数的现场快速获取方法.应用表明,该方法是可行的,可为修改和完善设计提供参考,并指导施工.     

岩石损伤强度理论与隧道设计施工应用探索

研究目的:介绍岩石损伤强度理论及工程应用尚存在的问题.探索研究成果在当前隧道设计施工中应用的可能性.对隧道"承载拱"形成机制、影响因素进行分析,探索提高围岩承载能力的途径.研究结论:(1) 岩石损伤强度理论的研究成果与方法对隧道设计与施工具有指导意义,可在理念层面加以应用;(2) 改善应力状态有助于提高围岩的承载能力;(3) 围岩的承载能力是时间的函数,可以通过施工措施加以控制;(4) 在地壳浅层,隧道设计荷载取决于应力状态和洞周围岩整体破坏的范围;(5) 应重视施工措施对围岩承载能力的负面影响,施工过程必然在围岩中产生正、反2种作用,施工要做的是将正向作用发挥到极至;(6) 尝试在宏观层面开展能量耗散与释放机制及相应超前探测技术研究,对加快隧道设计施工基础理论的科学化进程有积极作用.     

围岩量测在东秦岭特长隧道施工中的应用

围岩量测是隧道“新奥法”施工三要素之一。结合东秦岭隧道出口段围岩量测实施方案 ,详细阐述围岩量测在隧道施工中的应用技术以及量测的数据处理和分析方法     

小净距隧道施工监控量测与数值分析

针对小净距隧道净距小和出口段围岩较差的特点,在进洞施工过程中,严格按照新奥法对其进行监控量测,对洞内掌子面、支护状况、拱顶沉降、水平收敛和地表沉降等项目进行了监测,并对量测数据进行分析;同时建立数值计算模型,对施工过程进行模拟分析.通过现场监测和数值模拟对比分析,得出该隧道围岩变形规律.此结果对变更施工措施和安全施工有...     

喷锚衬砌在无二衬支护的大断面软弱围岩隧道中的应用研究

软弱围岩隧道设计及施工技术在国内外屡见不鲜,但隧道的设计理念及施工方法的差异却很大。本文以以色列卡迈尔公路隧道为例,从隧道设计理念、支护参数设计、施工步骤、关键部位工艺控制等方面介绍了没有二衬支护情况下的软岩大断面隧道的设计及施工技术,提出了软弱围岩大断面隧道喷锚衬砌新技术,并在实践中取得了良好的效果。     

第四系富水红砂岩地层隧道围岩变形特征研究

研究目的:富水条件下砂岩地层隧道开挖极易产生大变形。本文以蒙华铁路阳城隧道第四系富水红砂岩地层围岩大变形段为研究对象,通过室内试验、现场试验及数值模拟等方法,对围岩变形特征进行研究,从而提出围岩大变形的整治措施。研究结论:(1)对地层围岩认识有限、支护与降水措施不到位,导致围岩背后脱空溜砂,是产生大变形的主要原因;(2)工法变更辅以加密降水能有效控制围岩变形,拱顶沉降、水平收敛降低60%～65%,掌子面挤出降低50%;(3)现场试验监测结果显示,大变形整治措施、工法变更辅以加密降水行之有效,围岩变形量皆在规范允许范围内,后续施工段拱顶沉降监测值与数值模拟值相差18%,拟合较好,数值模拟有一定可靠度;(4)本文提出的围岩大变形相关整治措施,可为类似地层隧道围岩大变形整治、控制围岩变形及隧道安全施工提供借鉴。     

客运专线铁路隧道Ⅵ级围岩地段设计探讨

宝兰客运专线马鞍梁隧道Ⅵ级围岩地段处于富水的松散地层中,下穿浅埋沟谷,工程力学条件差、施工风险大,隧道设计方案的选择不仅对工程施工安全、进度和投资影响较大,甚至会对工程的运营安全带来影响。通过工程实例研究客运专线隧道Ⅵ级围岩地段主要工程特点,提出Ⅵ级围岩隧道设计的合理方案。通过工程类比法及数值分析确定结构支护参数,采用全包防水理念,并辅以井点降水及注浆加固等措施改善地层,保障了Ⅵ级围岩隧道工程的施工安全,方案经济合理。     

关垭子隧道软弱围岩大变形机理分析

关垭子隧道穿越极高地应力状态软岩,施工过程中发生了大变形。在工程地质勘查、现场调研、岩石力学试验及监控量测的基础上,通过分析隧道变形特征,从隧道埋深、施工方法、围岩岩性、地应力及地下水等方面研究该隧道大变形的发生机理。研究结果表明:该隧道大变形以围岩塑性变形为主,膨胀变形影响较小,并对类似隧道的设计施工进行了展望。     

融化圈深度对多年冻土隧道稳定性影响分析

青藏铁路多年冻土隧道处于高海拔、高寒及冻土的特殊环境中,冻土的热稳定性是多年冻土隧道围岩稳定的保障。通过对多年冻土隧道毛洞的融化深度及冻土围岩融化圈深度对隧道稳定性的影响分析,提出了冻土隧道施工中保证围岩稳定及施工安全的主要措施。