浅埋大跨隧道穿高压铁塔的注浆效果研究

李家冲隧道为浅埋大跨隧道,其周围介质为V级软弱围岩,隧道经过区域左洞侧上方有一高压电线塔.为保证高压电线塔的安全,防止由于隧道开挖引起的塔基不均匀沉降,需对围岩进行注浆预加固.通过应用FLAC3D,研究注浆前后隧道拱顶沉降和塔基沉降情况.数值分析表明:围岩在注浆后,拱顶沉降量和塔基沉降量有明显的减小,而且能有效控制塔基的不均匀沉降.与实际监测结果对比发现,围岩注浆效果较好,且模拟的计算值和实测值相近,说明应用FLAC3D进行注浆效果的事前分析是可行的.     

洪屏地下厂房围岩稳定性分析

通过ANSYS软件建立地下厂房网格模型,运用自行研制的ANSYS-FLAC3D转换程序将网格模型导入FLAC3D软件进行施工开挖过程模拟.针对江西洪屏抽水蓄能电站地下厂房区的特点,运用FLAC3D对地下厂房区围岩进行三维空间稳定性分析及塑性区分布分析,根据计算结果对地下厂房区围岩进行加固处理.     

洞型及衬砌厚度对软岩隧洞围岩稳定性的影响

软岩隧道工程中,洞型及衬砌厚度是影响软岩隧洞围岩稳定性的重要因素。根据工程实际情况,采用岩土工程软件FLAC3D建立模型进行数值模拟,从位移、应力和塑性区等几个方面分析洞型及衬砌厚度对围岩稳定性的影响。研究结果表明,圆形断面为最优开挖断面;衬砌厚度增加时,位移量和塑性区范围反而减小,主应力相差不大:选取1m作为最终衬砌厚度。     

小净距隧道施工顺序FLAC~（3D）模拟分析

以云南某地双线隧道工程为背景,采用FLAC3D数值模拟研究方法,对小净距隧道采用＂同向滞后开挖＂和＂对向开挖＂2种施工顺序下施工过程中的力学行为进行了对比分析,揭示出不同施工顺序下的地层剪应变增量、变形位移、应力及塑性区分布等相关方面的研究成果,得出＂对向开挖＂的施工方案优于＂同向滞后开挖＂方案的结论。同时也表明FLAC3D用于隧道围岩变形分析是可行的。     

柔性支护结构对软弱围岩隧道的支护效果研究

将格栅拱架和系统锚杆连接成整体可形成一种柔性支护结构,而这种柔性支护方式在软弱围岩隧道中应用较少。为研究该支护结构在软弱围岩隧道中的支护效果,通过FLAC 3D数值分析软件研究了该支护方式下隧道软弱围岩的应力和位移发展情况。得到如下结论:①得到了隧道各部位主应力发展规律,在新型支护结构下围岩主应力下降幅度较大,后期应力回升最大值约为其下降幅度的1/5,围岩稳定后,拱腰位置围岩应力最大;②新型结构支护围岩塑性区稍大于传统支护方式,但该支护结构更有利于围岩成拱,更大地发挥围岩自承载力;③得到了各施工阶段围岩位移发展趋势,并通过围岩特征曲线展示了该新型支护结构对围岩的作用方式,结果表明该支护结构对软弱围岩支护效果稳定。     

隧道施工动态仿真分析

由于隧道开挖施工引起围岩应力重分布,使得围岩局部产生应力集中,因而隧道容易产生塌方、变形过大等危害。因此掌握隧道施工过程中围岩及衬砌的状态,对隧道的稳定性和安全性分析尤为重要。FLAC3D数值模拟软件可以模拟隧道开挖、支护施工的整个过程[1],并可分析各施工时段的围岩应力和变形以及跟踪点的应力、变形全过程曲线,从而判断隧道的稳定性。结合在建摩天岭1#通风斜井工程采用FLAC3D软件对隧道的动态施工进行了仿真模拟分析,通过对跟踪点的位移、应力的分析,得到了不同级别围岩下的变形和应力的全过程曲线以及影响范围,为隧道的设计和施工提供了理论依据。     

隧道地震响应影响因素分析

应用有限差分软件FLAC3D分析了隧道断面形状、围岩类别、入射波方向及地震加速度水平四类因素对隧道地震响应的影响。综合考虑围岩位移、塑性区范围、应力场分布、剪应变增量等指标,得出圆形及改进直墙拱形等光滑过渡的断面形式对隧道抗震稳定性较为有利;随着围岩强度的降低及破碎程度的增加,隧道在地震响应作用下将越来越不稳定;横向地震波主要影响隧道在地震荷载下最不利的受力位置,竖直向地震波则引起围岩中应力的增大等。     

渗流对重叠盾构隧道的影响分析

为研究渗流对重叠盾构隧道的影响,以杭州地铁1号线武-文区间工程为背景,采用FLAC3D软件的渗流模拟方法对交叉重叠盾构隧道的地表沉降、衬砌位移与内力等进行了分析,如何有效预测隧道施工引起的地表沉降或衬砌内力就显得尤为关键。采用数值模拟分析方法显然是一种行之有效的方法,但其前提是保证模型参数和分析方法必须尽可能与实际保持一致。然而现有隧道的数值分析结果却大多没有考虑地下水的渗流影响,导致数值模拟结果与实际存在较大误差。因此,文章基于杭州地铁1号线武文-区间工程,采用FLAC3D的渗流模拟分析方法,研究渗流作用下重叠盾构隧道的地表沉降、围岩塑性区、衬砌内力等,以为实际工程以及今后类似工程提供借鉴或参考。     

断层破碎带公路隧道底鼓小导管注浆数值模拟

隧道仰拱底鼓危害较大,处置措施中径向注浆加固较为普遍有效,为进一步分析断层破碎带地 质条件下合理的底鼓小导管注浆长度,基于某断层破碎带富水泥质粉砂岩公路隧道底鼓全面检测,分析 注浆加固机理及成效,利用有限元软件ＦＬＡＣ３Ｄ模拟底鼓在不同长度小导管注浆时围岩竖向位移分布及 塑性区变化情况,结果表明:径向注浆加固隧道底鼓能改善围岩力学性能,提高承载力;对比分析注浆小 导管长度,考虑安全和经济的前提下采用６．０ｍ长度注浆小导管最为合适;监测结果验证注浆后支护结 构渐趋稳定。     

某水电站地下厂房喷锚支护数值模拟

建立某水电站地下厂房洞室群区域三维数值模型,利用FLAC3D软件模拟无支护和喷锚支护两种工况下分层开挖的施工过程。对两种工况下围岩应力、位移和塑性区分布特征进行分析,认识喷锚支护对围岩稳定性的影响。分析结果表明,喷锚支护能够有效地控制围岩变形和塑性区分布深度,减小应力集中区的范围,提高围岩整体稳定性。     

考虑渗流效应下的常吉高速公路隧道数值模拟

针对常德—吉首高速公路中蓖麻溪双连拱隧道工程,使用计算软件FLAC3D,在考虑水的渗流效应和不考虑水的渗流效应的两种情况下,分别对隧道围岩进行三维数值分析。得到了两种情况下的隧道围岩在分步开挖时的应力场、位移场的变化情况,以及围岩稳定性的分析。结论表明,考虑渗流效应的隧道围岩应力小于不考虑渗流效应时计算出的围岩应力;考虑渗流效应的围岩竖向位移远大于不考虑渗流作用的围岩竖向位移,而两种情况下的水平位移则相差不大;考虑渗流情况下的围岩的稳定性比不考虑渗流情况稍差。结论将为该隧道施工和防渗设计提供依据。     

浅埋小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案研究

为了探究小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案,以四川德阳白竹山1号隧道为背景,基于普氏平衡拱理论,提出小净距隧道中夹岩柱上覆围岩压力计算公式,研究了小净距隧道上覆围岩压力影响因素。运用有限元软件MIDAS GTS NX建立浅埋小净距隧道三维模型,分析了在不同隧道净距工况下的围岩位移、塑性区分布以及中夹岩柱竖向应力分布情况,确定了合理净距。对中夹岩柱进行区域划分并对不同组合方式进行注浆加固,研究了不同加固方案对围岩变形的控制效果。研究结果表明:小净距隧道开挖方式、中夹岩柱加固措施和隧道净距直接影响平衡拱的形成以及上覆围岩压力的大小;白竹山1号隧道进口小净距段设计净距13.94 m是合理的;对中夹岩柱中岩盘采用小导管注浆加固极大地提高了中夹岩柱整体性和稳定性,限制了围岩变形。研究成果可为类似小净距隧道中夹岩柱最小安全净距及加固设计和施工提供参考。     

软硬互层岩体流变特性的数值模拟

通过对单轴、三轴软硬互层岩体在不同应力水平和 加载路径下的蠕变试验结果分析,研究了应力状态及加载方式对软硬互层岩体时间相关性特征的影响,利用软件FLAC^3D对所建立的计算模型进行了三维粘弹塑性数值模拟。结果表明：对于所研究的软硬相间复合岩体,在施加荷载相同的情况下,软岩层数、软岩埋深以及倾斜角度,对岩体蠕变变形和塑性区均有不同程度的影响。     

不良地质引水隧洞开挖支护应力变形数值模拟研究

选取围岩强度低、变形量大的不良地质段为代表断面进行计算分析,建立了FLAC3D模型,研究隧洞开挖支护围岩的变应力变形情况。结果表明:隧洞的开挖破坏了围岩的原始应力场,隧洞径向轴力释放,切向应力集中,隧洞顶拱位置形成了比较明显的开挖松动圈。隧洞支护后,支护措施承受部分围岩压力,围岩应力得到改善,隧洞围岩变形明显减小,开挖断面变形整体趋于均匀,隧洞周边塑性区有所改善,因此支护措施对围岩变形起明显的限制作用。     

关山特长隧道高地应力下硬岩大变形规律研究

高地应力下隧道的围岩变形是岩体力学的关键问题之一,甘肃关山隧道埋深较大,在穿越高地应力区域时极易出现围岩失稳、塌方及支护结构大变形等现象。选取隧道典型试验段,通过数值计算及数据监测,对其大变形规律和防控技术进行了研究,进而得到了隧道围岩的变形和应力分布规律。根据分析结果,建议隧道衬砌施工时采用柔性支护的理念进行设计,优化边墙曲率,加大预留变形量,采取径向注浆加固及降低扰动。实践表明,一系列防控措施有效控制了围岩变形,降低了隧道施工风险,可为以后类似工程的设计和施工提供实践借鉴。     

排水结构设置后软岩隧洞的渗流-应力耦合分析

高外水作用下,深埋软岩隧洞围岩-支护结构安全将受到极大挑战。为了降低高外水压对软岩隧洞围岩-支护体系的影响,较常见的工程处理措施为在隧洞周围布置排水结构,以降低洞周外水压力。笔者首先提出了一种简便的隧洞围岩-衬砌结构渗流-应力分析思路。然后,以某过断层带深埋软岩隧洞为研究对象,通过开展隧洞施工期、运行期渗流-应力耦合分析,研究了软岩隧洞排水结构的排水效应。研究发现,在注浆圈和排水结构的综合作用下,隧洞衬砌附近的水力比降较小,注浆圈水力比降较大,使注浆圈承担绝大部分外水荷载,而衬砌承担少部分外水荷载;在软岩和衬砌的变形协调作用下,最终形成注浆圈与衬砌的协同承载效应,有效提高了隧洞的运行安全水平。     

深埋水工隧洞衬砌渗透压力控制措施研究

我国西部高山峡谷地区水电站工程地下水位高, 深埋水工隧洞衬砌外水压力大, 防渗排水措施要求高。为减小作用于衬砌上的外水压力, 提高衬砌结构的安全性和经济性, 同时减小排水对地下环境的影响, 需要采取合理的围岩防渗排水措施。结合某在建水电站工程, 拟采用固结灌浆、排水孔等防渗排水措施, 建立泄洪洞的三维有限元模型, 精细模拟固结灌浆和排水孔作用, 研究不同方案下隧洞围岩浸润面变化和衬砌所受渗透压力分布规律。结果表明:泄洪洞深部固结灌浆可大幅减少围岩地下水内渗, 有效降低对地下水位的影响, 有利于生态环境保护;排水孔的排水降压作用显著, 可有效减小衬砌所受外水压力。若需兼顾考虑地下水环境影响及有效减小衬砌所受外水压力时, 可采用深固结灌浆联合浅排水孔的处理方案, 且建议固结灌浆范围为5~8 m, 排水孔深度1~2 m。     

不同加固方案下富水黄土隧道地层变形规律分析

以西安地铁5号线暗挖隧道为工程背景,采用降水加固与注浆加固2种地层加固措施,建立渗流-应力耦合数值计算模型,对富水黄土隧道地表沉降、洞周土体变形及力学效应进行了研究,并结合现场监测资料进行了验证。结果表明:降水加固隧道施工最大地表沉降是注浆加固的13.7倍,2种加固方案洞周土体变形规律一致,开挖10 d内变形值均达到稳定值的70%~80%左右;注浆加固下洞周土体均为压应力,降水加固开挖过程中在中隔壁及中隔板处土层出现拉应力;注浆加固下衬砌各部位受力均大于降水加固;降水加固塑性区极值是注浆加固的11.3倍,主要分布在两侧拱肩、拱腰及拱脚处;2种加固方案下地表沉降以及洞周土体变形的模拟值与监测值相近且变化规律基本一致。