全断面富水砂层浅埋盾构隧道下穿平房群施工参数研究

盾构在富水砂层中掘进时,容易出现喷涌、地表沉降大、流砂等现象,给掘进施工带来很多问题和困难,尤其是在全断面富水砂层中掘进时,如何控制盾构施工参数显得极其重要。文章结合广州地铁21号线水西站—长平站盾构区间隧道工程实例,考虑了工程实践中盾构穿越全断面富水砂层且下穿薄弱基础的水西村民房建筑的情况,进行了盾构施工措施及试验段掘进参数分析,确定了盾构下穿水西村民房建筑的施工参数。监测结果表明:参数实际控制值与分析拟定值接近,地表沉降可以控制在5 mm内,房屋沉降可以控制在10 mm内,验证了参数选取的正确性。盾构在全断面富水砂层中下穿平房群时,实际土舱压力高于静止土压力,同步注浆量不低于1.6倍的理论值,提高土压力和推力可以有效降低平房群的沉降值。     

隧道爆破荷载作用下中隔壁动力响应与破坏机理研究

中隔壁结构作为隧道初期支护体系中重要的承载构件,在隧道爆破荷载作用下极易发生损伤开裂和破坏。首先依托双向八车道的港沟高速公路隧道工程,进行爆破荷载作用下中隔壁的动力损伤破坏试验,提出中隔壁支护结构的破坏形态及类型;然后利用ANSYS/LS-DYNA建立隧道爆破与中隔壁支护结构数值模型,采用流固耦合的方法模拟岩体爆破及中隔壁支护结构的动力响应,并考虑单段装药量、爆距等不同因素,研究其对中隔壁破坏模式及形态的影响。研究结果表明：隧道爆破荷载作用下中隔壁破坏形式分为背爆侧混凝土开裂剥落、中心区域混凝土震塌成洞、钢筋网及纵向连接钢筋震坏断裂、钢拱架发生扭曲变形4种类型;中隔壁支护结构在爆破应力波的作用下处于反复拉压状态,并在岩石破碎抛掷冲击的作用下发生破坏,且中隔壁支护结构中心、顶部和底部是结构最易发生损伤的部位;单段装药量和爆距的改变会对中隔壁支护结构的破坏范围和破坏程度产生影响,且结构呈现出不同的破坏形态,与现场试验结果一致;建议隧道爆破施工时爆距控制在40 cm以上,单段药量控制在7.2 kg以下,以减少对中隔壁支护结构的破坏。     

火灾高温下盾构隧道衬砌结构热力耦合模型试验

为研究火灾高温下盾构隧道衬砌结构的热力耦合行为,利用自主研制的温度加载设备和衬砌管环外压加载设备,分别设计并开展整环衬砌结构的无外压受热模型试验和热力耦合模型试验。试验使用不考虑接头效应的钢纤维混凝土匀质管片。首先,介绍2种试验设备的原理、主要构造和各类参数;在此基础上,针对模型试验过程进行细致的说明。然后,通过对衬砌管片结构形式的分析确定试验的火灾加载工况;详尽描述不同试验的相关结果,重点分析衬砌结构内表面各处温度场的变化过程、分布情况、管片的变形结果及破坏模式。研究结果表明：温度加载设备和衬砌管环外压加载设备能够较好的满足整环衬砌热力耦合研究的模型试验要求;试验初期底部管片的升温速率相对顶部管片有所滞后,但各部分间的温差数值随加热的持续进行会逐渐减小,衬砌结构内部能够形成稳定的温度场;无外力作用下匀质管片的破坏形式表现为沿幅宽方向的贯穿裂缝,各管片结构的裂缝发展路径存在差异;衬砌管片由于外压作用产生的压应变随温度的升高而减小;外压荷载对衬砌结构在高温下产生的膨胀变形存在抑制效果。研究结果可为盾构隧道整环衬砌结构热力耦合研究的进一步发展提供参考。     

悬浮隧道整体冲击响应模拟方法及试验验证

为研究水下悬浮隧道管体在冲击荷载下的整体动力响应,提出对应的简化模拟方法,在有限元软件ABAQUS中结合自定义幅值（UAMP）子程序进行了冲击荷载作用下考虑流体作用的悬浮隧道整体响应分析。基于Morison方程,将流体作用分为非线性阻力和附加质量力。首先,以分段线荷载的形式表示流体阻力沿管体纵向的不均匀分布。在UAMP子程序中采用FORTRAN语言编写与管体运动速度相关的流体阻力幅值计算程序。通过在ABAQUS与UAMP子程序之间管体运动速度和流体阻力幅值的交互传递,实现了荷载大小同时随时间和空间变化的非线性流体阻力加载。其次,考虑与管体加速度相关的流体附加质量力,其幅值在ABAQUS中通过定义浸没式截面自动计算。最后,进行悬浮隧道整体模型冲击试验,采用提出的模拟方法对试验典型工况进行分析,并将计算结果与试验实测值进行对比。结果表明：提出的建模方法能较好反映悬浮隧道结构动力特性;随着冲击强度的增大,冲击点处管体最大位移和加速度增大,且峰值均出现在第1个运动周期内;采用简化模拟方法分析所得的管体位移和加速度响应与试验结果基本一致;该模拟方法的计算精度与流体阻力分段线荷载的分段长度有关,当分段长度小于管体总长的1/20时,分析结果趋于稳定。因此,基于UAMP子程序的流体作用的简化数值模拟方法能较好地用于悬浮隧道整体冲击响应分析,误差在工程允许范围内。     

地震折射层析和高密度电法在隧道勘察中的应用

地震折射层析和高密度电法在隧道勘察中有着效率高、信息丰富、成本低、周期短、效果好等优点,因此得到了广泛的应用。对此,简介了折射层析成像和高密度电法的原理,采用高密度电阻率法与折射层析法对冰山谷沟隧道工程地质联合探测。利用折射波探测下方地质体中的波速特征,利用电阻率法探测地质体的裂隙发育及电阻率特征。综合两种方法进行风化带的分层,判断地质体的完整性及不良地质体的发育情况,并充分利用两种方法的优势,为后期隧道设计和施工提供地质信息和依据。     

岳家岭隧道进口仰坡稳定性分析及治理措施研究

岳家岭隧道进口仰坡自然坡度45°~60°,高度约80 m,坡体为泥灰岩夹灰岩,整体形成顺向坡,洞口无作业场地,处理不当可能出现岩体崩塌,给边坡稳定和施工人员作业带来巨大安全隐患。为了排除隧道进口仰坡的安全隐患,根据野外调查和钻探、物探结果,对隧道进口山坡坡体进行稳定性分析,采用8级台阶式边坡清方、锚杆框架植草的永久防护措施和挂网喷混凝土的临时防护措施相结合进行仰坡防护,并设置施工便道圆管涵等排水系统,利用清方土形成施工作业平台,洞口边坡和作业平台稳定性满足要求。     

川藏铁路隧道钻爆法施工机械选型与开挖方法探讨

对于川藏铁路隧道工程采用钻爆法施工机械的选型,分析了近二十年来高原寒区铁路长大隧道无轨运输施工机械配置情况,针对川藏铁路隧道不良地质和现有的应对措施,介绍与之相适应的机械设备,并对有利于隧道钻爆法机械化施工的开挖方法提出建议。     

骡坪隧道洞口山体滑坡稳定性分析及治理措施研究

骡坪隧道洞口山体边坡因暴雨影响出现裂缝,沿隧道顶上方横向贯通发生滑坡,通过地质勘探研究工程地质条件,分析滑坡变形特征及变形原因,使用勘查数据进行滑坡稳定性分析,并确定了治理措施。结果表明:斜坡治理前,天然工况和降雨工况下滑坡的安全系数分别为1.167,1.025;采用削坡、坡体注浆、锚索框架等治理措施后,山体滑坡在天然工况和降雨工况下的安全系数分别为1.360,1.210,降低了边坡地下水位,减小了渗水压力,改善了边坡稳定条件,提高了边坡稳定性,达到设计安全要求。     

天津软土地层运营盾构隧道纵向不均匀沉降分析及应对措施探讨

天津软土地层大直径盾构隧道,受区域不均匀沉降影响产生纵向不均匀沉降,此类沉降会侵占已运营隧道内轮廓,对区间隧道正常运营造成影响。为此,基于InSAR分析及隧道所在地层水准点沉降数据预测30年及100年隧道所在地层累计沉降。分析预测累计沉降值在同一坡度范围内的差异沉降,得出隧道全线最大差异沉降。针对隧道横断面预留竖向最大调整空间受纵向不均匀沉降影响不满足远期运营需求的情况,探讨应对措施的可行性。     

含煤公路隧道施工瓦斯突出安全风险评估

针对隧道施工中瓦斯突出安全风险评估模糊性与随机性并存的特点,基于云模型理论,选取煤的坚固系数、煤层的厚度等8项主要影响因素构成评估指标体系,并将每项评估指标具体量化为4个风险等级,分别计算各评估指标隶属于不同风险等级的云模型数字特征值,通过层次分析法确定指标权重,结合正向正态云发生器,计算综合确定度并确定施工安全风险等级。采用该评估模型对工程实例进行分析,结果表明该模型是合理可行的。