超大断面隧道扁平率优化分析

对于超大断面隧道而言,合理的扁平率设计既能降低工程造价又能确保隧道支护结构受力最合理。因此,优化超大断面隧道的扁平率是隧道设计面临的首要问题。以大连光明路超大断面隧道为工程背景,通过对不同扁平率下隧道围岩位移、应力分布,以及支护结构内力对比分析,得到超大断面隧道扁平率的合理取值范围。研究结果对超大断面隧道断面优化设计有一定的参考作用。     

特大断面公路隧道扁平率数值分析

以四川省某水电工程特大断面隧道为工程背景,结合工程区岩石力学试验参数,利用有限元分析软件开展不同扁平率下特大断面隧道围岩和支护应力场、位移场等的分析研究,得出特大断面隧道的扁平率合理控制范围及其受力特性,对特大断面隧道的设计优选具有一定的参考价值。     

超大断面市政隧道合理断面型式的确定

随着城市化进程加快、汽车保有量的快速增加,单洞三车道、四车道大断面隧道在公路隧道和市政隧道中的比例逐渐增加。合理的隧道断面型式设计,将有效提高大断面隧道的空间利用率、节省工程造价。坪盐通道马峦山隧道工程全长约7.89 km,开挖跨度达16-18 m,最大开挖断面达200 m~2,属特长扁平超大断面市政隧道。利用数值模拟方法,对比分析了Ⅲ级、Ⅴ级围岩条件下三心圆和五心圆隧道的围岩位移特征、围岩受力特征、支护结构受力特征、围岩塑性区分布特征,从而确定了不同围岩的隧道的合理断面型式。为其他类似市政隧道工程的断面型式设计提供了参考。     

大断面、缓倾角节理Ⅱ、Ⅲ级围岩隧道开挖支护施工技术

南山尖隧道在Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖过程中,出现水平岩层,岩层较破碎,发育三组节理,存在间距20cm至30cm缓倾角节理,每次钻爆作业完成后,位于拱顶120°范围内的水平岩层极易坍塌,尤其是拱顶60°范围,光爆效果差,同时给隧道施工生产带来了极大的安全隐患。针对这一特点,选择合适的开挖支护形式和施工技术,不仅有利于施工组织,而且可以有效减少投入、确保施工进度。该工程在传统的工艺上的创新和突破及根据现场情况选择合适的工艺,对此类施工提供很好的借鉴和指导。     

龙昌公路隧道Ⅳ级围岩大断面机械化施工技术

为解决我国公路隧道建设中存在的以人工作业为主、施工机械化程度低、工序循环时间长、施工进度缓慢、安全风险高等问题,以贵黄高速龙昌隧道施工为例,结合中国的隧道规范与欧洲新奥法设计理念,对龙昌隧道采用大断面法进行施工,提出“9+N”设备高度配合隧道建设施工系统及其施工技术,即三臂凿岩台车、拱架锚杆安装台车等9种专用隧道施工机械设备与多功能地质钻机、全自动注浆机等多种辅助隧道施工机械设备搭配,采用相应机械化施工技术,无间隙地进行隧道施工。结果表明,“9+N”施工技术改善了隧道施工作业大量依赖人工的现状,提高了隧道施工的机械化程度、工作效率和安全性,降低了隧道施工人员数量,减小了施工对环境的影响,保证了隧道的施工质量。     

Ⅳ级围岩大断面隧道全断面开挖轮廓控制研究与应用

Ⅳ级围岩大断面隧道采用全断面爆破法开挖具有围岩强度低、雷管段别高、装药量大的特点,爆后容易出现断面轮廓控制不足,超挖严重的难题。以新疆其特长高速公路隧道为工程背景,分析了爆破开挖过程中导致轮廓围岩损伤严重的主要因素,基于现场试验方法结合围岩损伤分析,优化了光爆层厚度、装药结构、起爆顺序等爆破参数,其中利用预留光爆层试验法确定最佳光爆层厚度为65 cm,采用导爆索三角形搭接法降低了周边眼起爆误差,优化装药结构及起爆顺序降低最大单段药量及总药量。爆后连续8个循环的超欠挖统计数据及振动监测结果表明:方案优化后的平均线性超挖量控制在0.25 m以内,平均炮孔痕迹率由之前的49.3%提高至试验后的91.1%,有效地改善光面爆破效果,降低隧道支护成本。爆破过程中最大峰值振速发生在掏槽段为2.131 cm/s,符合爆破安全规程的相关要求,且整体振速分布比较均匀。故所采取爆破参数优化设计是可行的,能够有效降低Ⅳ级围岩大断面隧道全断面开挖对围岩的损伤,研究成果为类似工程提供借鉴。     

泥岩地层大断面隧道围岩变形控制

以兰渝铁路胡家湾隧道进口段施工为例,介绍泥岩地层修建大断面隧道变形控制的方法。施工中通过围岩量测掌握围岩变形动态,采取分部开挖临时仰拱封闭成环及上半断面扇形支撑的技术措施,控制围岩的变形。实践证明:效果较好,对目前的客专大断面隧道控制大变形施工有一定的帮助。     

大断面隧道围岩压力特征综合分析

运用数值计算方法对单洞2车道、3车道、4车道隧道进行计算分析,通过对衬砌结构受力特征的比较研究,表明单洞四车道隧道结构受力比两车道隧道增加了40%以上、部分位移增加60%以上,表明新建大断面隧道与传统的两车道隧道相比,隧道衬砌结构受力状态、隧道围岩压力分布状况变得十分复杂;通过对工程实例衬砌结构参数分析表明,现行隧道松散荷载计算方法难以反映隧道结构的实际荷载隧道,其计算方法的适宜性受到了质疑。     

V级围岩条件下超大断面隧道的适宜喷层厚度研究

为了研究V级围岩条件下超大断面隧道的适宜喷层厚度,以深圳某隧道工程V级围岩四车道段为依托,首先基于隧道所处地质条件、自身断面形式和试验加载设备条件,分别建立了20,30,40 cm喷层厚度的室内相似模型,对自重应力场工况下不同厚度喷射混凝土可承受的最大竖向(围岩)应力、位移变化规律和破坏失效特征进行了分析。随后建立了数值仿真模型,并参照模型试验过程,在模型上边界施加竖向应力,分析了不同喷层厚度初支的最大竖向(围岩)应力和极限位移,对室内模型试验结论进行了验证,并进一步优化了喷层厚度。结果表明:随喷层厚度增加,最大竖向(围岩)应力增大,但增量逐渐减小,20,30,40 cm厚度喷层,依次为5.0,5.7,6.0 MPa;20 cm厚度喷层的失效模式不同于30 cm和40 cm厚度喷层,其以拱底位移为断面最大位移,而30 cm和40 cm厚度喷层则以拱顶位移为断面最大位移;在支护结构的变形能力上,30 cm厚度喷层要显著优于20 cm和40 cm厚度喷层,对应失效前极限位移为127,80,82 mm;结合数值模拟、综合喷层结构的支护能力和变形能力,V级围岩条件下超大断面隧道喷层厚度优化为26～38 cm,最优值为32 cm。     

富水大断面软弱围岩隧道施工方法研究

某富水超大断面隧道采用钻爆法施工,其最大跨度为27. 8m,最大断面面积405m~2,埋深为15～23m,围岩破碎,节理发育。隧道上方临近建筑物,对地表沉降控制严格,施工难度大。本文依据该部分初步设计方案,即双侧壁导坑,采用大型有限差分软件FLAC~(3D)研究了不同施工工序和支护结构对岩体变形、破坏特性的影响,确定了合理施工方案,为隧道工程的施工决策提供了必要的参考,也可为类似工程提供借鉴。     

大断面软弱围岩隧道三台阶法施工

以新建武广铁路客运专线XXTJV标成镜塘隧道施工为例,介绍了软弱围岩地质（Ⅳ、Ⅴ级）大断面客运专线隧道三台阶环形开挖法的施工技术。实践证明：此项技术较好地完成了武广客运专线境塘隧道施工任务．为今后类似工程提供了有益的借鉴和指导。     

大断面公路隧道围岩变形地质因素分析

新七道梁隧道是甘肃省在建的开挖断面最大的公路隧道,地质条件复杂.对隧道围岩收敛测量数据进行曲线分析,并从岩体质量、断层破碎带、不连续面空间位置、地下水、隧道埋深等方面分析它们对围岩变形的影响程度.结果显示:1)岩体质量与隧道开挖后围岩的变形成反比;2)断层破碎带区段围岩变形量大、持续时间长;3)隧道开挖与不连续面成逆倾向、大倾角时,围岩变形小;4)地下水引起围岩稳定性下降,变形增大;5)隧道埋深也是影响围岩变形的因素.     

Ⅴ级围岩大断面隧道开挖步序及对边坡稳定性影响研究

以重庆某高速公路Ⅴ级围岩大断面隧道为研究对象,采用FLAC3D软件对开挖步序及对边坡稳定性影响进行研究,在隧道洞口段,基岩为泥质砂岩,自身稳定性较差;岩土剪应力的变化情况在岩土分层界限上部非常显著,此时将造成剪应力和后岩土拉应力的屈服现象。在洞口段边坡刷坡后,造成覆填筑土坡体前沿局部块体出现较小抗滑力,促进该局部块体发生滑移;由于前沿块体发生滑移而造成后方块体支挡作用的降低,从而出现后方块体向前滑移。进行隧道开挖的过程,能够确保隧道上方岩体具有足够的提供移动临空面;地表沉降现象将会伴随隧道埋深较浅时出现;滑移现象将会伴随坡体前沿岩土向下沉降而发生,从而造成岩土体的滑移产生持续性作用;边坡岩土体开始向前滑移,进一步增强推力,使隧道支护结构发生显著变化,产生边坡岩土体前移的情况。     

隧道Ⅲ级水平围岩中光面爆破的施工技术

爆破参数的选择直接影响着爆破效果,是光面爆破工程设计施工中的重要内容。本文以黄岩隧道工程为例,针对隧道特性及爆破工原则确定了光面爆破最优参数,并对爆破控制要点进行了探讨,为同类型地质结构的隧道爆破施工提供参考。     

三车道大断面公路隧道软弱围岩施工技术

重庆外环玉峰山隧道施工时遭遇了煤窑采空区、大溶洞、松散围岩堆积区、富水段,施工中采取了三台阶预留核心土、CRD工法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法实现了安全通过。结合玉峰山隧道的工程实际,介绍了隧道通过大溶洞充填区和松散围岩堆积区所采用的开挖方法和辅助施工方法,总结了一些三车道大断面公路隧道软弱围岩的施工技术,以期能对类似工程有一定的借鉴作用。     

扁平特大断面隧道修筑及研究概述

扁平特大断面隧道是近几年为适应多车道高速公路而发展起来的一种隧道形式。该类隧道的扁平率低,开挖方法、受力及应力重分布的情况复杂。但是,当前我国扁平特大断面公路隧道修建数量较少,施工实践经验缺乏,无设计规范或标准。为此,文章重点总结和综述了国内扁平特大断面隧道及相似工程的建设与修筑情况;对扁平特大断面隧道的施工方法、隧道力学问题及围岩稳定性、隧道断面形式等研究热点进行总结和分析。     

大断面公路隧道CRD法施工影响下围岩变形规律研究

以山东滨莱高速双向8车道公路大断面乐疃隧道为依托工程,采用ABAQUS软件对CRD法施工过程中围岩变形规律进行了研究,并结合现场监测结果进行对比分析。研究结果表明:1)CRD法施工过程中,地表沉降呈现出阶梯状增大规律;2)随着开挖的进行,地表沉降最大值点不断移动,全断面开挖完成后,最终地表沉降曲线呈正态分布;3)隧道开挖对地表的影响范围在隧道中心线两侧40 m左右,约为2倍隧道跨度,在该影响范围内,应加强监测;4)通过统计53个实测断面监测数据,得到浅埋段地表下沉及拱顶下沉监测值分布具有一定相似性,在类似的工程条件下,建议拱顶沉降值宜控制在30 mm、周边收敛控制在20 mm。     

超大断面隧道围岩压力研究

随着中国铁路客运专线的兴建,超大断面隧道越来越多,其围岩压力如何计算成为急需解决的问题。笔者依托南梁隧道喇叭口段工程,对目前常用的几种围岩压力理论进行分析研究,提出了超大断面隧道围岩压力的计算公式。     

大断面客专隧道软弱围岩快速施工探讨

软弱围岩隧道快速施工是亟待解决的一个问题,在我国,由于工装设备落后,只能通过改变施工方法加以解决。实践证明,微台阶施工方法是软弱围岩隧道施工的较好方法。武广客运专线吊沟岭隧道位于湖南省衡阳和郴州市境内,具有设计标准高(350km/h)、开挖断面大(150 m2)、地质条件复杂(软弱围岩段长、断层多、岩溶发育充分)的特点,以XXTJⅣ标第二长隧吊沟岭隧道为例,探讨大断面软弱围岩隧道快速施工的方法及配套技术,给其他类似工程提供参考。     

大断面公路隧道临近大型溶洞围岩稳定性分析

依托某高速公路隧道,运用有限元分析软件,对大断面公路隧道临近溶洞不同尺寸的围岩稳定性及钢拱架内力进行了分析。结果表明:①洞周位移随溶洞尺寸的增大均有所增加,溶洞尺寸显著影响掌子面挤出;②掌子面临近溶洞位置的塑性应变最大;③初期支护整体承受的弯矩以正弯矩为主（内侧受拉）,墙脚位置出现小范围的负弯矩（外侧受拉）,并伴随应力集中现象,是受力的薄弱环节,随着溶洞尺寸的增大,临近溶洞位置的弯矩出现不同程度的减小;④初期支护的轴力整体呈上大下小的分布,随着溶洞尺寸的增大,初期支护临近溶洞位置的轴力显著增加,加剧了轴力分布的不均匀性。