高速铁路隧道支护参数的计算研究

为探索隧道初期支护安全系数的计算问题,并为高速铁路隧道支护参数优化提供理论依据,根据喷锚支护的性能与特点以及现代隧道力学的基本理论,建立初期支护荷载结构模型和对应的安全系数计算方法; 针对时速350 km高速铁路双线隧道提出的3种不同的初期支护方案（无系统锚杆支护、喷锚结合支护和以锚为主的支护方案）展开适应性研究,计算分析不同埋深（400 m和800 m）条件下初期支护的优化参数以及优化后的二次衬砌承载能力,在此基础上提出优化后的高铁隧道支护参数建议值,并对优化前后的安全系数进行计算与对比。主要结论如下： 1）提出了采用围岩压力代表值作为荷载结构模型设计荷载的方法,为解决设计中围岩压力不确定的问题提供了思路,且所推荐的围岩压力代表值计算方法具有安全性与经济性; 2）提出了3种初期支护计算模型,可以为初期支护构件的选择与量化设计提供一定的理论基础; 3）提出了时速350 km高速铁路双线隧道初期支护方案及优化后的复合式衬砌设计参数,并明确了不同围岩级别、不同埋深时的承载主体; 4）提出了按照不同埋深进行支护结构参数设计的建议。     

地铁隧道新型初期支护结构支护参数敏感性正交数值模拟试验

为研究喷混等级、波纹钢板厚度、砂浆锚杆长度和间距4 种主要因素对隧道围岩稳定性的影响程度,以广州市轨道交通22 号线横沥站至番禺广场站暗挖区间隧道工程为研究背景,把正交试验法与地下工程有限元法结合应用于隧道支护参数的优化,并设计了9 种试验工况,通过极差分析优化锚喷支护参数和波纹钢板厚度,利用结构内力验算安全系数确保其满足设计要求。研究结果表明: 针对广州地区典型的上软下硬地层,分析了不同支护参数组合下的围岩及支护结构受力变形规律,得出了优化后的支护参数;通过极差分析得到混凝土等级为重要影响因素,在很大程度上影响了围岩的稳定性,而波纹钢板、锚杆长度和间距为次要影响因素。     

郑万高铁隧道大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性研究

为研究郑万高铁大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性,依托郑万高铁隧道现场实测数据,确定台阶法和大型机械化配套全断面法2种工法施工的围岩压力分布特征,并采用数值模拟的方法建立围岩-支护结构有限元模型,分析2种工法对围岩压力和结构内力的影响规律。研究结果表明： 1)台阶法多次施工扰动易导致支护结构和围岩之间产生空隙而发生脱空,大型机械化配套全断面法施工对围岩扰动次数少,初期支护快速封闭成环,可保证初期支护及围岩之间良好的密贴性; 2)在软弱围岩中,采用大型机械化配套全断面法施工比台阶法更有利于改善结构受力,减缓结构内部偏心受压的程度,能有效发挥拱形隧道结构承载力; 3)大型机械化配套全断面法在软弱围岩快速施工、控制支护结构变形、保证支护结构受力安全等方面具有综合优势。     

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。     

公路隧道支护结构参数化有限元优化设计与分析

运用APDL参数化有限元语言编制用户程序对隧道支护结构进行优化,得到了在满足围岩稳定性要求基础上的优化结果,通过对不同优化结果的分析,对优化结果进行适当调整,给出了几种较为合理的优化方案；根据数值分析结果对给出的几种支护结构优化方案进行围岩位移场和应力场、支护结构受力对比分析,根据分析结果提出了较为经济、合理的支护结构优化方案.     

Q2黄土地层隧道深埋段台阶法支护参数研究

本文通过对Q2黄土地层隧道深埋段台阶法2种支护参数进行基于有限元理论的数值模拟计算,对两种支护参数条件下围岩变形大小及规律、支护结构受力特性进行了对比分析,并对Q2黄土地层隧道深埋段台阶法2种支护参数的合理性进行评价,可为黄土隧道支护参数的设计提供理论支撑。     

单洞四车道特大断面公路隧道设计与施工关键技术

针对单洞四车道公路隧道断面面积大、跨度大以及扁平率低等特点,依托广州东二环高速公路龙头山隧道工程,利用数值仿真手段对单洞四车道特大断面公路隧道的断面形式、支护参数和施工方法等关键因素进行系统的研究、分析,并对有代表性的断面进行现场实测.通过监控量测与反馈分析,评估大断面公路隧道支护结构的受力性态,完善和优化设计,合理控制工程造价,解决了特大隧道断面形状的选择、不同围岩类别条件下合理隧道支护形式及支护参数的确定等关键问题,保证了龙头山隧道的施工安全、运营安全,还可为今后类似的大跨度隧道及其他地下工程的设计、施工和造价控制提供定量依据.     

大跨度连拱隧道开挖方法对围岩稳定性影响分析

某Ⅲ级围岩场地大跨度双连拱隧道工程为依托,基于弹塑性本构关系和D-P屈服准则,采用"地层-结构"模型,应用ANSYS程序分别对工程中的四种开挖方法(即中导洞全断面开挖、中导洞半断面法、三导洞全断面法、三导洞半断面法等)进行了数值模拟。分析、评价了四种工法条件下的围岩位移场、围岩应力场、支护结构受力三个方面的变化规律,获得了一些有意义的结论,可以为大跨度连拱隧道设计和施工提供参考依据。     

大断面软岩隧道三台阶开挖技术优化研究

为了解决大断面软岩隧道的软弱破碎围岩径向位移增速快、开挖后初期支护结构不能尽早发挥作用、极大可能导致围岩失稳和发生安全事故等问题,以新奥法设计理念为基础,保证围岩自身一定的承载能力,同时满足围岩自身和支护结构的稳定性要求,初期支护施作适时而行.以马湾隧道为依托工程,对通过方案比选后得出的,仍存在诸多缺陷的三台阶分步交错...     

沙尔-沙尔隧道洞口段施工方法数值模拟研究

以沙尔-沙尔隧道为研究对象，结合隧道的施工设计、支护参数和地质情况，通过对隧道南洞口段进行全断面开挖与分台阶开挖两种施工方式的数值模拟，分析了围岩和支护结构在不同施工方式的应力场、位移场，经对比分析研究认为采用分台阶开挖模式，隧道结构变形较小，能够保持稳定状态，为指导施工和修正支护参数提供科学依据。     

大直径高压旋喷桩+双排钻孔灌注桩复合式基坑支护结构工作性状

针对深厚软弱地层且特殊施工环境下的基坑围护,多采用大直径高压旋喷桩+双排钻孔灌注桩复合式支护结构,为研究该支护结构的工作性状,通过数值计算、现场监测等,分析不同的旋喷桩加固与灌注桩施作组合工况下,支护结构的变形、地表沉降以及桩间土的塑性区分布与塑性应变水平等变化特征。结果表明： 大直径高压旋喷桩+双排钻孔灌注桩复合式支护结构能有效控制基坑变形,而仅施作双排灌注桩或仅采用旋喷桩加固,均不能满足基坑安全的要求;相比排桩数量而言,旋喷加固参数对支护结构的工作性状影响更为显著。该项研究可为今后类似支护结构的设计和应用提供参考。     

基于块体理论的隧道围岩稳定性分析

为了解决隧道工程施工中围岩稳定性分析这一工程难题,依托某在建公路隧道,基于地质素描与数理统计分析工作,精细化描述节理产状、间距、填充物、黏聚力等特征,并利用三维重构技术建立基于节理特征的隧址区地层模型,最后利用块体理论检索了无支护、有支护工况下隧道临空面潜在的关键块体,分析了滑移形式和安全系数,并对支护参数进行了优化,得知原设计支护强度富余,适当优化后仍可确保结构安全。     

一种确定预应力锚索在地下工程支护设计中自由段长度的方法

随着地铁地下车站大跨径洞室的修建,出现了很多围岩坍塌病害问题,预应力锚索通过施加预应力对洞室围岩有良好的支护效果。针对地下洞室顶部的围岩特性,介绍在其支护设计中,确定预应力锚索自由段长度的一种方法。     

宽幅异形钢板组合梁的设计与研究

以丰台火车站东侧立交专用匝道宽幅异形钢板组合梁桥为研究对象，从结构优化和安全设计两方面对组合梁桥进行分析，以桥梁结构安全性与经济性为原则，提出最优设计方案。在有限元软件中，采取刚臂连接模拟剪力钉设置，结合混凝土桥面板和工字形钢主梁，建立全桥整体模型；通过调整中横梁设置个数、改变支座平面布置方式，优化桥梁结构设计；根据桥梁实际受力情况，分析桥梁结构在常态下钢主梁的刚度、承载能力、屈曲稳定和疲劳应力情况。结果表明：在满足结构使用安全的情况下，减少中横梁数量，会增加结构应力，降低稳定安全系数；宽幅异形钢板组合梁受混凝土收缩影响明显，外侧支座容易脱空，优化支座布置显得尤为重要；在正常使用状态下，钢板组合梁外侧主梁刚度较小，变形明显，应力较大，最早容易出现屈曲失稳，且受疲劳荷载影响较为敏感。     

一种实用新型底盘装配支撑结构的开发

底盘装配支撑应用于商用汽车底盘装配与工程机械车辆底盘装配,属于装配线附属工装设施.底盘装配支撑结构的适用性、可靠性、耐久性关系到底盘装配线的运行安全与运行效率.文章结合公司在建底盘装配线工艺验证问题整改,对底盘装配支撑结构进行优化,开发出一种适用于驱动桥桥包支撑的实用新型支撑结构.     

以初期支护为主要承载结构的复合式衬砌设计研究

包兰线香山隧道和青天寺隧道长度均超过20 km,为全线控制工期的重点工程,为加快施工进度和降低工程投资,在满足机械化配套、快速施工的要求下,开展了以初期支护为主要承载结构的复合式衬砌设计参数研究。主要介绍了研究的方法和成果,结合安全性检算,系统地提出了时速200 km/h双层集装箱铁路以初期支护为主要承载结构的隧道结构优化参数,并进行优化前后的工程量对比,在施工机械化配套条件下隧道施工综合进度提高约20%。该成果对转变传统的隧道设计理念、改变目前以部颁标准图支护参数为设计依据的设计现状、对于以后时速200 km/h铁路特长单线隧道的施工方法和机械化配套的工程设计(施工)都有很好的参考价值。     

隧道稳定性分析与设计方法讲座之三：隧道设计理念与方法

本文作为一个讲座对以往研究成果作一综述。回顾了当前采用的3种隧道设计方法,提出了基于数值极限分析的地层－结构法,克服了地层－结构法缺点,可以求得设计所需的围岩稳定安全系数,解决了当前设计中的人为性问题。对隧道深浅埋分界线进行了探索,叙述了基于散体理论的隧洞深浅埋分界标准。提出了基于弹塑性理论的隧洞深浅埋分界标准,并对2种分解标准的优缺点进行了评述。阐述了隧道设计计算的5个基本理念： 1）隧道设计必须满足运行和施工中安全要求,提出初期支护后围岩安全系数必须保证施工安全; 2）隧道设计计算模型必须适应不同工程地质条件、围岩压力特征,符合隧道实际受力情况; 3）必须符合现代围岩压力理论与现代支护原理,充分发挥围岩自承作用; 4）隧道结构计算模型也应符合结构实际受力状态,树立初期支护作为围岩加固材料,按塑性理论计算的新理念; 5）采用合理的计算方法与计算参数,确保隧道设计计算的科学性。最后以一个地铁车站为例,采用本讲座提出的方法介绍了Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ级围岩中隧道的设计方法与成果。     

排桩支护在软土地层超深基坑中的应用

通过金鸡湖A岛中间风井采用钻孔灌注排桩+止水帷幕围护体系的设计与施工实例,分析、研究软土地层超深基坑在复杂环境条件制约下合理的支护结构设计类型,有针对性地分析粉砂地层中旋喷桩与搅拌桩的适用条件和止水效果,同时通过加强施工技术管理等措施,提高了基坑支护结构及盾构端头井土体加固的安全和可靠性,为盾构顺利过井和施工关键工期提供了有力保障。