郑万高铁向家湾隧道地应力分布特征研究

探明郑州-万州高铁向家湾隧道隧址区地应力分布特征,基于区域工程地质条件和临近沪蓉高速峡口隧道实测地应力值,综合应用Rhino 6、COMSOL等数值模拟软件对向家湾隧道隧址区地应力进行数值反算。结果表明,①向家湾隧道为高地应力区,局部段有极高地应力;②最大水平主应力与隧道轴线呈小角度相交,利于围岩稳定;③隧道轴向应力呈"中间大,两头小"的分布规律,主要受上覆岩层自重应力所制约,应力最大值集中于D2K583+560-D2K583+710里程段。     

断层影响下隧道围岩稳定性的数值分析

断层等软弱结构面是隧道工程中最常见的一类规模较大的地质不连续面。诸多工程实践和研究表明,隧道围岩的变形与破坏大多受到断层等软弱结构面的控制。结合大华岭隧道施工过程,根据隧址区断层实际走向、断层面产状与隧道轴线不同夹角,利用基于有限元方法的岩土与隧道分析系统(MIDAS/GTS)对断层影响下的隧道围岩稳定性进行数值模拟分析,以DX(V)位移等值线数据分析为例,分析了特定施工段支护前后沉降对比及位移量,讨论了围岩和支护体系的结构状态及工程效果。该方法可为同类隧道设计、施工和研究提供有益借鉴。     

大跨地铁隧道组合工法穿越断层时的围岩变形控制分析

以深圳轨道交通2号线新莲区间隧道为工程背景,针对大跨地铁隧道穿越断层的围岩变形与控制问题,采用FLAC3D数值模拟,分析双侧壁导坑工法与CD工法不同组合穿越断层的围岩变形规律与注浆控制效果。结果表明： 1）隧道穿越断层破碎带时,Ⅳ、Ⅴ级围岩交界并与断层相交的拱顶处以及Ⅴ级围岩与断层相交的拱腰处的围岩位移最大,是变形控制的关键部位; 2）双侧壁导坑法穿越断层对大跨地铁隧道的围岩变形控制较好,工程实际工法组合下围岩变形的最大影响范围为12.4 m,围岩位移控制较好,工法组合合理有效; 3）注浆加固对断层破碎带处围岩变形模式的影响与控制作用明显,注浆后围岩变形区域由未注浆的“枣核形”变为较均匀的“椭圆形”; 4）提出位移控制率均值的概念,以定量描述围岩的注浆效果,隧道穿越断层时3 m厚度注浆的围岩位移控制率均值达51%,围岩变形控制效果较优。     

穿越次级断层隧道地震动力响应及减震层效果分析

为研究地震动荷载作用下次级断层对隧道衬砌应力、变形及加速度等动力响应的影响,找出穿越次级断层隧道结构抗震设防的思路及重点部位,以高烈度区典型穿越次级断层隧道为依托,通过有限差分软件FLAC3D对隧道穿越次级断层的动力响应进行计算分析,并建立在隧道初支及二衬之间设置6 cm,8 cm,10 cm三种厚度减震层的计算模型,对比分析减震层厚度与减震效果的关系。计算结果表明:次级断层与隧道相交位置沿轴向前后各20 m范围的衬砌地震动力响应有明显放大,为抗震设防重点位置;设置减震层能够明显减小隧道衬砌位移及应力响应,但随着减震层厚度的增加,衬砌加速度响应有所增加,建议穿越次级断层隧道采用厚度为6 cm~8 cm的减震层为宜。研究成果能够为穿越次级断层隧道的抗震设防提供参考。     

隧道穿越断层带围岩超前小导管预加固措施参数研究

断层破碎带是隧道施工中最易发生灾害的区域。针对隧道穿越断层破碎带时围岩失稳、掉块、塌方等灾害频发的现状，结合山西晋中左权县桥上隧道穿越断层破碎带的工程背景，应用FLAC3D软件模拟了不同参数下超前小导管预加固措施对隧道围岩变形、小导管受力的影响，根据模拟结果，提出了基于原设计参数的优化方案，并对优化方案进行了评估。研究结果表明：外插角度对预加固效果的敏感性更为显著，小导管长度参数排在其次。小导管最佳外插角度为15°,外插角过小会显著降低对破碎围岩的加固效果，外插角度过大不利于小导管自身结构受力。小导管长度取4 m最佳，此后小导管长度的增加对围岩加固效果的提高并不显著。     

砂板互层岩体中隧道围岩力学特性研究

通过建立可反映互层岩体中砂岩与板岩组成、岩层倾角、岩层走向等因素变化对岩体变形影响的互层岩体本构模型,研究了砂板互层岩体中隧道围岩的力学特性。研究结果表明:岩体中板岩体积含量越高,围岩最大变形及破坏范围越大,隧道周边围岩变形不对称性也越明显,板岩结构面的内摩擦角大小对岩体变形及破坏范围影响很大,板岩沿结构面破坏为砂板互层岩体的主要破坏形式之一;砂板互层岩体的倾角变化将影响隧道周边围岩变形的对称性及破坏区域的分布,倾角在40°～60°时,围岩变形的不对称性最明显,板岩含量较高时,砂板互层岩体的最大变形随倾角的增大而降低;岩层的走向与洞轴线交角越大,围岩变形越小,隧道周边围岩变形也越趋于对称,在陡倾砂板互层岩体中,洞轴线应尽可能沿与岩层走向大角度相交的方向布置以利于围岩的稳定;随着埋深的增加,围岩变形及破坏范围均增长,因岩层倾角、走向变化引起的隧道周边围岩变形不对称性也越明显。     

断层倾角和厚度对隧道稳定性的影响

随着中国隧道修建的规模越来越大越来越长,遇到的地质情况也会越来越多,隧道通过断层区段的案例也变得越来越多,断层与隧道位置的关系复杂多样,断层的厚度也有大有小,这些因素都会对隧道的施工产生影响,对于隧道的稳定性来说是非常不利的因素。通过数值模拟,探讨在不同的断层角度和断层厚度下隧道拱顶和周边位移的发展规律,在隧道施工开挖的过程中断层区段的力学响应特征,总结隧道施工通过断层的一些分布规律。为今后的工程项目的设计尤其是施工提供一些有益的参考。     

试用QC控制小曲率半径盾构推进

随着上海轨道交通的迅速发展,盾构法施工的隧道工程受环境的制约越来越大。该文从监理的角度,运用现代质量管理手段着重介绍了小曲率半径盾构推进轴线控制的监理措施和方法。     

隧道穿越活动断裂区地下结构抗震性能研究

以乌鲁木齐市轨道交通1号线为工程依托,运用有限元计算软件模拟有减震缝隧道衬砌与无减震缝隧道衬砌,对两种工况下衬砌沿隧道轴线方向位移、衬砌沿主震方向位移及衬砌最大剪力部位进行对比分析,研究了隧道结构环向减震缝对衬砌抗震性能影响规律,得出在活动断层区隧道设置减震缝能够有效地对隧道结构起到减震作用。     

超大埋深特长公路隧道初始地应力场反演分析

为探明蓝家岩超大埋深特长公路隧道轴线方向的初始地应力场状态,依据工程地质勘察报告,利用有限元计算软件ANSYS建立了工程区三维地质模型;以现场水压致裂法测得的初始地应力资料为研究基础,通过地质力学分析确定影响初始地应力场形成的主要因素,并将其表达为数值计算所需的边界和初始条件;在各影响因素单独作用下,计算得到水压致裂法各测点位置的地应力量值;运用多元回归分析获得了蓝家岩隧道轴线方向上的初始地应力场分布规律。根据蓝家岩隧道轴线处地应力场回归方程,计算得到现场应力解除法各测点位置处的地应力,并与实测结果进行比较,从而验证反演回归计算结果的合理性。结果表明:主应力量值随埋深呈现出近似线性增长的关系,垂直主应力等于或略大于单位面积上覆岩层的自重应力;主应力量值呈现出S_H(最大水平主应力)S_h(最小水平主应力S_V(垂直主应力)的规律,表明蓝家岩隧道初始地应力场以水平构造应力为主导;主应力量值大部分在20 MPa以上,说明蓝家岩隧道为高地应力场隧道;最大水平主应力与最小水平主应力的量值相差较大,根据摩尔-库仑强度理论可知隧道水平面内存在较大剪应力,易导致围岩产生过大变形或破坏;在断层经过区域,受断层挤压剪切作用,地应力变化剧烈,相对断层前后的地层而言有一定的应力松弛。     

断层破碎带隧道地震反应规律的数值模拟研究

基于土—结构相互作用理论,对高烈度地震区跨断层破碎带公路隧道进行了抗震计算,分析得出了隧道结构各控制点的位移、加速度及应力响应的一般规律,同时分析了不同断层倾角对隧道纵向稳定性的影响。结果表明:在地震作用下,断层破碎带隧道拱部、墙脚为抗震薄弱位置;结构振动加速度波形与输入波形相似;断层倾角越小,隧道结构受力越不安全。这些结果可为地震区断层破碎带隧道结构设计提供参考。     

泥巴山深埋特长隧道高地应力场三维数值反演

运用三维回归原理,对泥巴山隧道场区高地应力场进行数值回归,回归和实测结果吻合良好,能较好地反映场区地应力状况.隧道轴线附近的高地应力达30～50 MPa,区内断层较多,软、硬岩石交错,岩爆可能性较大,施工应予特别注意.     

高频大地电磁法在慈母山隧道勘察中的应用

慈母山隧道是重庆市城市快速干道之"三横线"的关键节段工程,隧址区地形地质条件复杂,隧道涌突水、断层破碎带、煤系地层与瓦斯成为工程的主要不良地质和施工地质灾害问题.为查明上述不良地质,沿隧道轴线采用高频大地电磁测深(EH-4电导率系统)方法开展地球物理探测,并根据探测结果,圈定了低阻异常区,与隧道施工开挖对比分析表明,发...     

公路隧道爆破冲击波洞内传播规律研究

为研究在长大断面隧道中爆破产生的冲击波传播规律,以攀枝花至大理高速公路宝鼎2号隧道为工程背景,通过建立三维数值模型,在LS-DYNA中分析了爆轰产物和冲击波的传播形态,并基于超压准则对爆破冲击波在隧道内的传播规律进行研究。研究结果表明:1)16kgTNT炸药在隧道内爆轰产物的极限传播距离为20m;2)冲击波在未接触到隧道壁面时以"球对称"形式向四周传播,在经过隧道壁面多次反射后最终以二维平面波的形式向前传播;3)受隧道内壁面多次反射影响,冲击波在轴向和径向的超压时程曲线传播规律基本相同,伴随着多个波峰震荡,呈明显的锯齿状衰减;4)冲击波沿横断面径向传播时,最大超压值在离隧道轴线3/4半径处陡然增大,且隧道壁面处最大超压值为轴线处最大超压值的1.3倍。     

胶州湾海底隧道注浆施工技术研究

胶州湾海底隧道海域段隧道轴线穿越两组断裂带、9条断层,断层及其影响带裂隙发育,地下水丰富且受海水补给。注浆技术的研究是为探讨快速注浆工艺,确保注浆质量。根据不同的围岩条件,文中采用不同的注浆方式,使围岩加固与防水效果明显改善,既提高了施工进度,又确保了工期和施工安全。     

基于力学效应的隧道车行横通道布置方式

以汕昆高速公路龙川至怀集段金门隧道为依托,采用三维有限元仿真和现场试验相结合的方法,基于力学效应对隧道车行横通道不同的布置方式进行了研究与分析。结果表明:车行横通道开挖将导致主隧道围岩位移增大,但相比于主隧道施工的影响较小;车行横通道与主隧道的交叉角度越小,横通道施工引起的围岩变形越大,产生的应力集中越明显;相比于紧急停车带与车行横通道相邻的情况,紧急停车带与主隧道相对时,围岩总体变形和附加应力均较大;依托工程采用车行横通道与主隧道60°相交,紧急停车带与车行横通道相邻布置时,围岩变形满足规范要求。     

考虑盾构隧道轴线倾角的施工地表变形评价

针对盾构掘进过程中地层损失引起的地表变形,目前的理论解析法均假设盾构沿水平线进行掘进,尚未考虑盾构施工角度因素对地表变形的影响效应。基于修正源汇法公式,引入盾构俯仰角、隧道轴线倾角因素,通过离散方法建立考虑隧道轴线倾角的地表变形计算公式。通过基于实际工程参数的数值模拟计算及工程监测数据对提出的方法进行有效性验证,在此基础上深入分析隧道轴线倾角对地表变形的影响规律。分析表明,隧道轴线倾角对地表变形有明显影响:纵断面上,倾角直接影响地表变形曲线的斜率;横断面上,随着倾角增大,地表最大沉降越大,沉降槽越窄,变形曲线越尖锐。提出的考虑盾构隧道轴线倾角的施工地表变形评价方法能够反映实际施工时角度因素对地表变形的影响。     

隧道管片拼装常见问题分析

管片拼装是盾构施工中的一个关键环节.由于管片拼装与隧道开挖同时进行,隧道设计轴线、盾构轴线、管片轴线三者在施工中存在不同的位置关系,压浆的作用荷载和土压力荷载,在盾构后方的衬砌环中引起变形,管片环面的平整度、千斤顶与管片的接触角度等因素都会造成管片拼装的工程问题.结合工程实际,总结了管片拼装中易出现的6类工程问题,对每一类工程问题从现象人手认识问题,剖析产生的原因,在此基础上提出预防的方法和治理措施,进而确保隧道管片的拼装质量,提高隧道使用的安全性与耐久性.     

同水平面地铁隧道与既有人防隧道相交段施工影响分析

哈尔滨市轨道交通1号线地铁隧道与既有人防隧道位置冲突,地铁隧道在同一水平面垂直穿越既有人防隧道时存在安全隐患。结合工程实际,对相交段隧道土体变形情况进行数值模拟。与单线地铁隧道开挖相比,相交段的地表及拱顶沉降均有所增大。由于相交段施工,其受影响的土体区域远大于隧道直径。通过既有人防隧道预加固处理,模拟结果与施工监测数据均显示地层变形得到了有效控制,保证了安全。     

洋碰隧道左线出口端断层带涌水整治技术

洋碰隧道是京珠高速公路粤境北段最长的越岭隧道,由于隧址区内地质条件复杂,断裂构造发育,隧道穿过大小断裂20多条,主要灾害形式为涌水,以典型F12、F13断层破碎带交汇处洞内涌水为例,在介绍工程地质特征基础上,分析了隧道涌水原因;由于F12与F13断层影响带较宽,地表水不断补给断层带,地面出现很多陷坑,提出了采用洞内深层注浆与小锚索加固围岩的综合整治措施,通过隧道断面围岩接触压力监测,该断层破碎带整治效果良好.