大断面隧道双侧壁导坑法数值建模及力学特性分析

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。     

大断面黄土隧道不同试验工法下的力学特性及变形特征研究

针对大断面黄土隧道的工法适用性问题,依托郑西客运专线陕西境内秦东、潼洛川和高桥等隧道,开展大断面黄土隧道中的CRD、双侧壁导坑、CD、留核心土台阶法及双层支护台阶法5种试验工法的试验,通过现场试验测试及数据分析,研究不同试验工法下的力学特性和变形特征。总结其变形特征为垂直位移显著,变形受封闭距离与支护刚度影响明显;分析对地表沉降的控制效果,受力特征分析显示型钢受压明显而锚杆受力较小;得到不同埋深下的围岩压力特征曲线;接触压力测试显示刚度大的双层支护较单层支护小。最后对不同试验工法的适用性进行综合评价。     

郑西大断面黄土隧道施工方法模拟分析

针对郑西客运专线大断面黄土隧道在不同施工方法下围岩和隧道支护结构的力学问题,运用有限元方法,对弧形导坑、CRD、CD及双侧壁施工方法进行动态数值模拟计算,进而对这四种施工方法进行了比较.所建立的大断面黄土隧道支护结构体系模型,对大断面隧道的设计和施工具有重大的指导意义.     

大跨隧道软弱围岩高效施工工艺

以对桐梓隧道出口段软弱围岩为研究对象,分别模拟双侧壁导坑法、CD法、台阶法3种开挖施工方法下围岩变形的不同特征及衬砌结构的工作状态,分析不同施工过程对围岩及支护的影响。结果表明:3种施工方法初期支护轴力从大到小分别为台阶法、CD法、双侧壁导坑法,弯矩最大值三者相当;台阶法施工隧道二次衬砌的最大主应力比CD法、双侧壁导坑法略小。     

非等大断面小净距地铁隧道施工方案分析及优化

为同时满足双线行车和右线停车线扩大断面的功能需要,西安地铁一号线枣园北路站—汉城路站区间采用非等大断面小净距黄土地铁隧道。针对断面不等大、盾构法与新奥法组合施工方案、小净距黄土地铁隧道的特点,进行了左线小断面盾构法、右线大断面双侧壁导坑法或CRD法双线依次先后贯通3种施工方案的数值模拟与比选分析。计算结果表明,与先贯通小洞、后开挖大洞的方案相比较,采用先新奥法贯通大断面隧道、后盾构法掘进小断面隧道的施工方案对围岩扰动较小,能更有利于控制地表变形;双侧壁导坑法较CRD法虽更能充分体现围岩的自承能力,有效发挥初期支护的承载能力,提高二次衬砌的安全储备,但若将先贯通的大断面隧道施工方案由双侧壁导坑法改为CRD法,可在确保工程安全的前提下降低施工成本,并加快施工进度,顺利地完成隧道建设。     

高原浅埋隧道不同施工方法力学行为分析

为了分析不同施工方法对高原浅埋隧道施工过程中稳定性的影响规律,以某隧道工程实例为背景,采用有限差分软件FLAC3D对双侧壁导坑法和三台阶预留核心土法进行数值模拟,并分析对比高原浅埋隧道在2种施工方法中的围岩变形、支护应力和围岩塑性区分布规律。数值模拟结果表明:双侧壁导坑法在控制围岩变形和地表沉降方面优于三台阶预留核心土法;支护拉压应力更小,围岩塑性区分布范围也更加均匀合理。因此,对于高原浅埋隧道,采用双侧壁导坑法施工具有更大优势。     

浅埋大跨度隧道施工方法的比选与应用

结合京珠复线长湘高速公路三车道隧道工程,采用数值模拟对双侧壁导坑法、三台阶法施工隧道围岩和支护系统变形及受力特点进行对比分析,并结合现场施工应用情况,对比分析两种工法的优缺点。研究结果表明,双侧壁导坑法施工在控制围岩变形及地面沉降方面优于三台阶法,且产生的围岩塑性区较小,但两种工法施工均能满足围岩及支护稳定性的要求;三台阶法在施工进度、资源利用、造价、工序转化及施工难度方面具有优势,长沙地区浅埋大跨度隧道采用三台阶法施工,可以保证施工的安全、快速、高效。     

软弱围岩隧道不同施工方法数值分析研究

针对软弱围岩强度低,变形大,自稳性差等特点,以某铁路隧道为工程背景,采用数值模拟和现场监测相结合的方法对软弱围岩隧道不同施工方法下围岩的变形和受力进行分析研究,结果表明:隧道分别采用三台阶法、CD法和双侧壁导坑法开挖,围岩的变形规律基本相似,大致分为快速变形、缓慢变形和基本稳定3个阶段,且隧道掌子面空间效应的影响范围约为1.3～5倍的洞径;双侧壁导坑法开挖隧道相比三台阶法和CD法开挖隧道,围岩的变形速度较慢,变形量较小,围岩应力较低,其数值模拟计算结果与现场实测吻合度较好,双侧壁导坑法最适合软弱围岩隧道开挖。     

滇中红层地质大断面浅埋隧道的工法适应性研究

大断面公路隧道浅埋段地质条件多变,结构受力复杂;加之处于层间结合力差的滇中红层地区,在隧道开挖过程中极易发生围岩坍塌、失稳,支护变形、开裂等灾害影响。考虑隧道施工过程及运营期间的安全性和结构耐久性,应根据隧道所处地质环境选择合适的施工工法;本文工程背景为宜石公路昆明段山冲箐隧道,借助Midas GTS/NX有限元软件研究V级围岩条件下不同开挖工法对隧道稳定性的影响。结果表明CRD工法在V级围岩段施工时,隧道右拱腰处水平位移值最小;采用双侧壁导坑法开挖时,隧道左拱腰位移、拱顶沉降以及围岩塑性区分布范围较小;基于不同工法结果对比,建议在类似工况中采用双侧壁导坑法。     

大断面黄土隧道施工工法研究

以墩梁隧道为背景,采用高精度全站仪和反光膜片进行隧道施工现场监控量测。通过量测数据分析,比较了双侧壁导坑、单侧壁导坑和三台阶开挖施工工法在大断面黄土隧道中的适用性及优缺点,得出： 双侧壁导坑法操作安全系数高,适应性较强,控制围岩松弛效果明显,但造价高;单侧壁导坑法对围岩扰动小,但施工进度较慢;三台阶法施工进度快,但在地质较差地段变形难以控制;采取及时闭合成环的方法、重视及优化锁脚锚杆施工、控制仰拱与掌子面间的距离可有效地控制施工变形。     

浅析单侧壁导坑法在大跨径黄土隧道施工中的应用

单侧壁导坑施工法的原理是通过中隔壁(临时支撑)将大断面隧道分割成跨径较小的导坑施工,施工时采用"短进尺、强支护,早封闭、勤量测"的施工原则,使大跨径黄土隧道安全、稳步的向前施工。主要应用与跨径大、围岩破碎Ⅴ级围岩(黄土)隧道。结合工程实例,介绍单侧壁导坑法在黄延高速公路扩能工程王村隧道施工中的应用。     

深埋大断面公路隧道开挖方法数值模拟分析

依托大连南部滨海大道东端桥隧建设工程,利用大型有限差分软件FLAC3D建立三维公路隧道模型,分别采用三台阶预留核心土法、导洞法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法模拟深埋大断面公路隧道的开挖过程,详细分析隧道开挖支护后围岩的位移场、应力场、锚杆轴力和塑性区分布。数值模拟结果表明:综合比较4种开挖方法,双侧壁导坑法开挖过程位移变化和锚杆受力最小,受力更加均匀,塑性区分布范围较小,更有利于维持围岩的稳定性。最终确定双侧壁导坑法为该工程较合理的开挖方法,为类似的大断面公路隧道的设计和施工提供了必要的参考依据。     

施工工法在翔安海底隧道中的应用研究

基于翔安隧道现场监测数据,并结合数值方法,对CD法、CRD法及双侧壁导坑法的应用情况进行了探讨.研究发现,在大跨度海底隧道修建过程中,施工工法对隧道结构的变形及受力具有重要的影响.应用双侧壁导坑法施工时隧道拱顶下沉量比CRD和CD法小,而CRD法施工引起的该值又比CD法小;在控制隧道结构水平收敛方面,CRD法效果最好,它所引起的隧道水平收敛量值明显低于双侧壁导坑法和CD法.在支护结构安全性方面,应用双侧壁导坑法施工时,隧道结构受力较好,结构安全系数较大,而采用CD法施工时,隧道边墙安全系数小于1.因此,在翔安隧道施工期间,双侧壁导坑法和CRD法为合理工法.     

大断面黄土隧道施工工法研究

以墩梁隧道为背景采用高精度全站仪和反光模片进行隧道施工现场监控量测,通过量测数据分析,比较了双侧壁导坑、单侧壁导坑和三台阶开挖施工工法在大断面黄土隧道中的适用性及优缺点,得出了不同施工工法在大断面黄土隧道开挖施工中控制变形的关键技术措施,以期为类似隧道工程施工提供借鉴。     

兰州地铁富水大断面黄土隧道流固耦合作用机理研究

兰州地铁一号线一期工程东岗站后配线段大断面隧道施工过程中黄土状土层含水率达26.81%,饱和度较高。结合室内土工试验与施工监测,建立三维有限元数值模型,对比分析了大断面黄土隧道双侧壁导坑法和CRD法施工在考虑流固耦合效应下的初支受力特点及围岩变形机理。结果表明,在考虑流固耦合作用下CRD六部开挖法控制围岩变形效果要优于双侧壁导坑法;双侧壁导坑法最大弯矩值152.6kN·m,位于左拱肩与中隔墙连接处,外侧受拉,CRD六部开挖法最大弯矩值159.0kN·m,位于右拱肩处,内侧受拉;两种工法拱腰和拱脚处初支环向轴力相对较大,处于受压状态;孔隙水压力场以隧道开挖面为中心,在周围形成明显的低水压区域并呈漏斗状分布,边墙和仰拱处水力梯度较大,易发生渗漏,与现场情况一致。     

平行小净距黄土隧道施工力学分析

为同时满足双线正常行车和右线停车线扩大断面的工程功能需要,西安轨道交通工程一号线枣园北路站-汉城路站一区段成为非等大断面盾构法与新奥法小净距黄土地铁隧道。针对断面不等、盾构法与新奥法组合施工方案、小净距黄土地铁隧道的特点,进行了左线小断面盾构法与右线大断面双侧壁导坑法或CRD法双线依次先后贯通共4种施工方案的数值模拟与比选分析。计算结果表明:与先贯通小洞后开挖大洞方案相比较,采用先双侧壁导坑法贯通大断面隧道后采用盾构法掘进小断面隧道的施工方案对围岩扰动较小,能够更有利于减小拱顶下沉,控制地表变形和中间土体应力。结合西安地铁隧道工程实践开展的数值模拟分析研究,可为今后在黄土地区修建地铁隧道提供宝贵的工程实践经验。     

基于三维数值模拟的软岩超大断面隧道施工技术优化研究

为研究超大断面隧道在软岩地层中开挖施工引起的变形情况,基于铁路设计规范和围岩分级标准对王岗山隧道穿越岩层进行围岩亚分级,通过考虑开挖方向、复杂围岩条件及断层破碎带的影响,利用ABAQUS有限元软件开展三维施工过程模拟,获得三台阶法开挖后的隧道衬砌及围岩受力及变形特征。在此基础上,提出采用更适宜控制变形的双侧壁导坑开挖法,并对其控制效果进行验证。最后,分析影响隧道衬砌和围岩变形的相关因素,得到利于控制变形过大问题的最优进尺设置参数及初期/临时支护形式。数值计算结果表明:1)双侧壁导坑法能够有效降低隧道开挖引起的衬砌及围岩变形;2)锚杆在复杂地层中能够发挥重要作用;3)循环进尺和初期支护强度均对施工引起的变形存在影响,使用新型复合管片临时支护有利于控制隧道衬砌及围岩变形;4)断层破碎带是王岗山隧道施工必须重视的关键部位,除采用合理的开挖工法外,还应辅以其他降低围岩扰动进而控制开挖变形的有效措施。     

羊角大断面隧道双侧壁导坑施工

渝湘高速公路武水段B6合同段羊角隧道属大断面超长隧道,具有施工难度大、技术复杂、技术要求高的特点。结合工程现场实际,利用荷载结构法进行数据分析,最终采用双侧壁导坑法进行开挖,施工过程中注意监测控制、预留变形量的设置,顺利通过软弱围岩段,有效控制了总体变形。主要就羊角隧道双侧壁导坑施工技术展开阐述,为类似工程的施工提供参考。     

软岩隧道不同开挖方法对围岩变形的影响

为分析软岩隧道的不同开挖方法对围岩的稳定性及变形规律的影响,以贵广铁路大岐山隧道为工程背景,利用MIDAS/GTS进行数值模拟,对围岩在使用台阶法和双侧壁导坑法开挖时的位移和应力变化进行分析。结果表明:采用双侧壁导坑法进行开挖的围岩变形及应力均小于台阶法,利用双侧壁导坑法进行软岩隧道的开挖较为安全。     

现场监控量测在双侧壁导坑施工中的应用

针对隧道洞口浅埋段双侧壁导坑施工工艺的特点,结合文坑隧道的地表下沉、洞周收敛、拱顶下沉以及初期支护内力等施工监控量测项目的监测结果,分析了该施工工艺下隧道围岩和支护系统的变形及受力特点,指出了施工过程中需要注意的问题、临时钢拱架的合理拆除时机,为支护体系的优化提供依据.