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为探讨巨跨超扁平地下洞库勘察设计和施工运营过程中的关键技术难题,采用文献调研、理论分析和实践验证相结合的方法,对巨跨超扁平洞库洞室稳定机制、关键性地质参数及其评价体系、定量化设计方法、施工工艺工法以及监控技术进行研究。得出: 1)通过及时、主动的支护体系有序调整围岩承载力是巨跨超扁平地下洞库成洞的关键。2)巨跨超扁平地下洞库围岩稳定性评价方法必须考虑尺寸效应,结构面产状、地应力、跨度、高跨比、摩擦角是影响围岩稳定性的显著因素。3)喷+锚+网柔性支护体系是合适的,宜采用“以数值计算为主,类似大跨经验为参考,施工监测动态反馈调整”相结合的综合设计方法。4)采用预留双岩柱支撑开挖方法是合理的。5)应采用多种手段对结构及围岩应力场和位移场进行监控量测,可采用“以收敛和沉降指标为主,围岩内部位移指标相结合”的综合判断方法,评判施工及运营过程中围岩的稳定性和结构的安全性。 相似文献
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依托广西百色达康隧道实际工程,简化隧道施工模型,通过FLAC 3D数值模拟软件构建了隧道施工动态三维模型,模拟了大断面隧道采用双侧壁导坑法施工流程,得到在不同施工步骤时隧道围岩应力、变形,以及隧道衬砌的轴力、弯矩变化情况,探究动态施工过程中围岩变形规律和支护结构受力变化规律,并且分析了隧道向前掘进时距掌子面不同距离的断面拱顶、拱底的变形量,分析了其变化规律,对双侧壁导坑法施工时超前支护与施工量测具有参考作用。数值分析结果表明,隧道开挖过程中隧道拱顶底达到竖直位移极值,左、右拱腰处产生水平位移极值;隧道开挖对前方围岩影响范围大约为隧道跨度;隧道衬砌轴力与弯矩最大值均出现在左侧导洞初期支护中期支护中部偏上,二衬拱脚两侧和隧道洞室顶部和仰拱处,所受内力较大。 相似文献
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对长沙市某桩锚支护路堑边坡的施工过程进行数值模拟,分析研究边坡开挖对周围土体变形、支护结构变形及受力的影响。结果表明:桩顶的位移先向边坡土体变形,再向坡前临空面变形;边坡开挖后坡顶的小土坡在其坡面中点高度处产生的y向位移最大;边坡开挖对坡顶的6层建筑物无太大影响;边坡土体开挖后在开挖面的中部和边缘处会出现较大的地表隆起;开挖面以上桩后各点的土压力随着开挖高度的增加出现先增大后减小的现象;第1~3排预应力锚索自由段的轴力是随开挖高度增加先减小后增大,而第4~6排预应力锚索自由段的轴力仅有增长的趋势,最终锚索的最大轴力均小于初始预应力值。 相似文献
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为解决高地压、高流变条件下软岩隧道围岩及支护结构大变形控制难题,通过理论和数值分析,研究让压预应力锚索在隧道大变形控制中的作用机制。研究内容包括2个方面,一是研究新型让压锚垫板在低预紧力及低围压下的力学性能,满足支护结构先柔让压的要求; 二是让压结束后,预应力锚索在高预紧力条件下改善支护结构受力性能,实现后刚强支的作用。结果表明: 1)预应力锚索通过施加预紧力,增大洞壁径向阻力,提高围岩稳定性; 2)预应力锚索在让压结束后对支护结构的主要作用是减跨,由此提高支护结构刚度和承载能力; 3)围岩、支护结构和让压预应力锚索变形协调,力学上相互耦合,构成“先柔后刚”的支护体系。 相似文献
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针对软弱围岩条件下大跨度多连拱隧道施工过程中荷载转换和施工工序复杂,施工风险高等问题,介绍观音岩四连拱隧道设计施工方法,提出“先主后辅”的施工工序,并应用数值模拟及现场监测手段,分析四连拱隧道多洞施工、主辅洞开挖相互扰动下,围岩与结构的反应、现场施工工序的可行性以及支护结构的安全性。结果表明: 1)采用先开挖主洞后开挖辅洞的施工工序是安全可行的; 2)多连拱隧道施工,洞室受到的开挖扰动次数越多,结构受力越复杂,建设过程需重点关注先行洞室受到后行洞室施工扰动带来的安全风险; 3)相邻洞室间的施工扰动影响要远大于不相邻洞室。现场实施效果表明,隧道施工过程中围岩变形稳定、支护结构安全,不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法可行。 相似文献
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京沪高速公路济南连接线浆水泉隧道全长3 101 m,最大开挖断面尺寸为19.5 m×13.1 m,是目前中国最长的双向八车道高速公路隧道。浆水泉隧道穿越地层主要以Ⅲ,Ⅳ级硬质灰岩为主,且施工工期紧,传统的双侧壁导坑法、CRD法等因施工工序繁琐,临时支撑多,施工效率低,无法满足工程工期需求。基于以上背景,提出钢架岩墙组合支撑分部施工工法,主要特点是中间岩墙和上台阶临时钢架组成临时支护体系,在减少临时支撑的同时,中部岩墙还能通行车辆,5个工作面可同时施工,从而实现快速施工;在此基础上,进一步运用数值计算与室内模型试验相结合的方法,对该工法的动态施工力学特性进行研究。结果表明:施工过程中,隧道上部围岩开挖的时间段是支护结构受力最不利时期,支护结构内力在此期间增长迅速,波动较大;中隔壁是支护结构中受力最不利处,其余部位结构受力对隧道施工反馈很小;影响拱顶沉降和仰拱隆起的主要因素是隧道上部围岩的开挖,影响拱脚处围岩水平收敛的主要因素是隧道下部围岩的开挖;支护结构承载和围岩变形均能够满足公路隧道施工安全需要;通过在浆水泉隧道中的实际运用表明该工法能有效提高施工效率,缩短施工工期,是一种可行的超大扁平断面隧道快速施工工法。 相似文献
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为更直观地得到桩锚支护基坑在开挖过程中的变形和受力特征,并反馈于实际设计与施工,以珠海市某桩锚支护深基坑工程为例,基于有限差分软件FLAC3D建立精细化数值模型,计算分析各工况下基坑的变形和受力特性。分析结果表明:随着基坑开挖的进行,坑顶地表沉降量逐渐增大,最大地表沉降出现在距桩顶28 m的位置;坑顶地表沉降增速慢,表明预应力锚索的加入对于限制基坑变形具有较好的效果;锚索所需提供的抗拔力随开挖而逐渐增大,且第一级锚索所需提供的抗拔力最大,其次是第三级锚索;使用所建数值模型分析该基坑开挖过程是合理的,计算结果可为实际施工和设计提供参考。 相似文献
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以北京地铁19号线新宫站基坑工程复合支护结构为例,运用MIDAS/GTS软件实现对基坑施工过程的模拟,分析支护参数对支护结构受力和变形的影响。结果表明:①随桩径增大,桩体水平位移逐渐减小,各层锚索轴力最大值逐渐减小。②随桩间距增大,桩体水平位移逐渐增大,各层锚索轴力最大值逐渐增大。③随锚索倾角增大,桩体水平位移逐渐增大,各层锚索轴力变化呈现出先增大后减小趋势;在倾角为15°时,锚索受力最大。④锚索锚固段长度越大,桩体水平位移越小,各层锚索轴力最大值均增大。 相似文献
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针对软土地层深基坑施工扰动引发锚索支护系统预应力损失及其支护效果风险演化等不确定性问题,结合温州机场大型深基坑工程,进行基坑开挖全过程土锚索预应力分布特性及其演化的原位试验。通过实时数据,系统研究基坑开挖过程锚固力变化特性、施工方式和参数对锚固力的影响规律、锚索几何参数对自身受力和作用效果的影响。结果表明,近距离土体开挖卸载对锚索体系的实时锚固力产生较大幅度的突变性影响;随基坑开挖过程,各试样锚固力呈缓慢增大趋势;锚固力的损失与增大,取决于锚索结构的几何参数,当锚索长度大于等于3倍基坑深度时,锚固力损失趋于零并呈现逐渐增加趋势。该结果对软土基坑锚索支护设计具有借鉴意义。 相似文献
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文中以开挖面积为604 m2的超大断面清水江通航隧洞为研究对象,以数值分析手段模拟超大断面软弱围岩隧道施工过程中围岩及支护体系受力变形特性。研究表明,隧洞开挖过程中,拱顶围岩变形影响区域较边墙大,但边墙处围岩受剪应力较拱顶围岩更高;采用长锚杆加固拱顶围岩,可取得较好效果,但长锚杆对边墙围岩加固作用不明显,边墙处更适宜采用短锚杆;隧洞临时支撑拆除前,下导坑临时侧壁弯矩、轴力急剧增大,接近屈服破坏;临时支撑拆除后,主洞初期支护受力明显增大,拱部和仰拱以受弯为主,边墙以受压为主,受力最不利位置为拱脚。 相似文献
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软弱破碎岩土条件下合理确定浅埋偏压小间距大跨隧道开挖方法是隧道工程界目前一个亟待解决的难题。采用FLAC3D对软弱围岩条件下大跨度浅埋偏压小间距隧道不同开挖工法的动态施工进行了数值模拟,得出了隧道开挖支护施工过程中围岩与支护体系的位移变形及应力扩展的发展规律。数值结果表明:隧道开挖支护过程中,仰拱处存在隆起应力,中间岩柱和深埋隧道右侧出现应力集中,二次衬砌顺承较大残余应力。研究成果有利于提高隧道的结构设计和施工水平,达到设计和施工更为经济、安全、合理的目标。 相似文献
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为解决超大跨度隧道围岩和支护结构的稳定性问题,实现支护结构设计的定量化,根据初始地应力对围岩承载拱受力的影响,得到围岩受力最优的开挖轮廓线形状,提出围岩支护结构体系构件化设计方法,即将隧道周边一定范围内的围岩圈作为一个拱形结构进行强度、刚度和稳定性计算,进而设计锚杆、锚索、喷射混凝土和衬砌等支护结构。围岩支护结构体系构件化设计方法成功应用于京张高铁八达岭长城站超大跨隧道的设计中。实践表明,在采用该方法设计的支护结构体系作用下,大跨段拱顶最大累计沉降仅为17. 3 mm,拱顶相对下沉仅为0. 09%,能够满足工程安全需要。 相似文献
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甘肃庆阳新近纪上新统红层由于特殊的成因,其工程力学特性与南方红黏土有较大差别。为系统研究穿越该地层大断面隧道支护结构的受力特征,以银西高铁庆阳隧道为研究对象,通过现场实测和有限元模拟获得衬砌结构内力、围岩压力、5~10 m围岩深部位移、支护收敛变形的时空分布特性,对现场监测结果体现的衬砌-围岩复合结构受力状态产生的原因进行分析,并利用ABAQUS软件模拟隧道开挖过程以对比验证衬砌结构受力规律,得出该地层隧道地应力、围岩压力、衬砌结构内力特征。研究结果表明: 1)围岩各项指标属于极硬土-极软岩临界范畴。2)该地层衬砌结构围岩质量较好,水平地应力为垂直地应力的2倍,可优化为Ⅲ-Ⅳ级围岩进行设计的同时增大侧压力系数。3)未闭合的初期支护不能有效限制围岩变形,可通过设置临时仰拱等措施改善受力状态;数值模拟结果与现场实测规律相符。4)该地层变形剧烈区为洞周开挖界限向围岩内1倍洞径范围,变形区域主要集中在拱顶;延迟开挖仰拱可有效减少仰拱内衬砌结构受力。 相似文献