高地应力软岩隧道长、短锚杆联合支护技术研究

基于考虑应变软化特性的深埋隧道弹塑性解,采用锚杆中性点理论,系统地分析高地应力软岩隧道短锚杆支护失效机制,并论证高地应力软岩隧道中对锚杆长度进行加长的必要性:一方面增大锚固段的围压以提高黏结强度,另一方面增大锚杆头部和尾部处的围岩位移差以提高锚杆对围压的锚固效用。将高密度支护模式的短锚杆等效为复合岩体,同时将长锚杆对围岩的锚固作用考虑为作用在隧道洞壁处的等效支护力,建立隧道长、短锚杆联合支护力学模型,考虑锚杆和围岩的相互作用,得到长、短锚杆联合支护后的围岩特征曲线。通过对比每延米隧道锚杆用量相同情况下,普通短锚杆支护和长、短锚杆联合支护状态下的围岩特征曲线,说明了长、短锚杆联合支护策略对高地应力软岩隧道变形控制的有效性。该长、短锚杆联合支护力学模型考虑了长锚杆与围岩的相互作用,为高地应力软岩隧道长锚杆支护长度的设计提供了一种计算方法。     

TBM掘进技术在软岩隧洞中的应用探讨

由于软岩地质的特殊性,锚杆掘进支护等技术难以在软岩隧洞施工中获得较好的应用效果,并且极易引发隧洞巷道破坏问题,而TBM掘进技术在软岩隧洞施工中可以较好的解决这些问题.基于此,文章对TBM掘进技术在软岩地质隧洞工程施工中的具体应用进行了探讨,希望能够为提高我国隧道施工质量与施工安全提供有益参考.     

川藏铁路高地应力软岩大变形隧道施工方法分析

文章依托川藏铁路项目高地应力软岩大变形隧道工程,通过对川藏铁路沿线地质条件分析,结合川藏铁路施工特点及软岩大变形分级管理研究。对隧道不同等级高地应力软岩大变形段采取增加预留变形量、长短锚杆相结合、多层支护体系、早高强喷射混凝土、衬砌背后设置消能缓冲层等措施综合防治,对类似工程施工具有一定的借鉴意义。     

论高海拔地区软岩隧道的施工技术——以老折山隧道为例

在高海拔地区进行软岩隧道施工过程中,受不良地质、恶劣自然条件等因素的影响,导致软岩隧道工程施工效果比较差,初期支护过程中容易产生变形开裂的情况。为了保证隧道工程的施工质量和施工安全,需要将隧道初期支护变形开裂控制好。本文以实际工程为例,对高海拔地区软弱围岩的变形机理进行了分析,并合理地安排了施工,保证了高海拔地区软岩隧道的施工质量。     

软岩隧道中锚杆与岩体的相互作用模型研究

采用改进的剪应力滞后模型,对软岩隧道中锚杆的作用机理提出了一种分析方法,根据应力-应变关系分析锚杆和岩体之间的联合作用机理.应用于工程实例,根据现场监测数据及数值模拟分析,验证通过该模型计算所得的轴向应力的正确性,并确定不同锚杆长度的中性点位置,验证了软岩锚固中性点的存在,指出软岩隧道锚杆支护设计中应注意锚杆与岩体的相互作用.     

软岩隧道二衬最佳支护时机有限元分析

结合隧道二衬支护时机理论,指出软岩隧道围岩位移趋于稳定且塑性区半径扩大到锚杆长度时应进行二衬施工,并利用大型有限元软件ABAQUS对向莆铁路武夷山隧道软岩段进行三维有限元分析,确定了其二衬最佳支护时机。利用现场监测数据验证了该方法的正确性。     

水下浅埋暗挖软岩隧道拱部系统锚杆功效

软岩隧道常常在拱部设置系统锚杆,但对于地质条件和支护方式不同的软岩隧道,拱部系统锚杆的功效不尽相同,目前还很少研究水下浅埋暗挖软岩交通隧道中拱部系统锚杆的功效。以长沙浏阳河公路隧道段施工为对象,综合运用理论分析、数值模拟和现场测试等手段,对浏阳河隧道拱部系统锚杆在暗挖法施工时的锚杆轴力、初衬内力、开挖安全系数以及地下水渗流软化围岩对锚杆功效的影响进行系统研究。结果表明:在浏阳河隧道所处的地质环境中,采用台阶法暗挖施工时,拱部系统锚杆所起的作用较小,其功效不能有效发挥,建议在上台阶型钢拱架拱脚处设置锁脚锚杆,取消拱部系统锚杆。该成果已成功地应用于浏阳河隧道施工中,缩短了施工周期,降低了工程造价。     

软岩隧道大变形控制技术研究

随着我国西部铁路建设的不断发展,隧道建设中的软岩大变形问题逐渐增多,对铁路的工期和投资控制造成很大影响。文中依托成兰铁路柿子园隧道工程,采用理论分析和现场监测的方法,分析了隧道大变形的破坏形式和产生的原因,提出了针对性改进支护措施,并对支护效果进行对比分析。研究表明:(1)大变形受区域地应力、围岩力学性质、断层破碎带、爆破施工等因素的影响;(2)采取改进开挖方式,加强初期支护,非对称预留变形量,径向注浆加固围岩,长锚杆加固围岩,加强监控量测等措施可以有效控制软岩隧道大变形。研究结果对今后类似工程施工具有参考价值。     

软岩巷道锚注支护技术及其工程实践

分析了国内外锚杆支护的技术特点，认为我国软岩巷道锚杆技术的主要问题是锚杆支护系统的支护强度不够。进一步研究认为，锚杆与注浆联合支护是目前中国软岩（裂隙发育、可注性好）巷道支护很有前途的新途径。提出了锚注结合加固软岩巷道的新思路，发明了外锚内注式新型锚杆及其加固软岩巷道新技术，解决了一系列工艺问题，成功地将该技术用于旗山矿软岩动压巷道的加固工程     

软岩锚杆强壳体支护结构及合理参数研究

提出了软岩巷道强壳体支护的基本内涵及3种基本支护形式，对锚杆强壳体支护原理进行了力学分析。在此基础上推导出强壳体合理锚杆支护长度、支护间排距、锚杆直径等支护参数的求算公式及其对强壳体结构的影响。研究结果表明，软岩巷道应用“短、细、密”锚杆支护效果优于普通锚杆支护，研究结果在龙口矿务局软岩巷道支护的实践中得到证实。     

坝陵河大桥西锚洞岩溶围岩分级

 坝陵河大桥隧道锚洞工程周边围岩的岩溶较发育,勘察设计阶段确定其围岩级别为II～IV级。根据实际开挖所揭露的岩溶状况,需要调整超前支护和初期支护参数,以保证锚洞施工安全。在岩溶地质预报和一般地下工程岩体质量分级基础上,专门针对围岩为不同岩溶发育状态的岩体进行质量分级修正,建立锚洞岩溶围岩分级的物理模型和数学模型。根据岩体波速测试、岩体抗压强度以及岩溶发育程度修正系数等参数的确定,计算锚洞岩溶围岩级别主要为V级。事实上,在整个锚洞施工过程中,均采用超前小导管、超前锚杆、型钢拱架、挂网及喷射混凝土等强支护措施,锚洞开挖采用台阶法分步开挖。锚洞开挖完毕后对周边的破碎岩体及溶洞进行了注浆加固处理,也就是说,锚洞施工的超前支护和初期支护参数实际均按照V级围岩实施。实践表明,本工程岩溶围岩分级是合理的,对其他同类工程可提供借鉴。     

隧道围岩与支护结构变形协调控制机理及工程应用

为解决高应力下隧道岩爆以及软岩大变形控制难题,本文从隧道围岩荷载与支护平衡、变形协调控制及围岩能量守恒三方面进一步分析地下工程平衡稳定方法的特点;根据不同围岩级别总结地下工程平衡稳定方法中隧道支护结构抗力与围岩变形特征曲线,并提出隧道围岩支护的施工建议;通过分析围岩与支护结构有效荷载传递规律与功能转换特征,揭示围岩平衡与支护结构变形协调控制机理,并结合高应变吸能层材料设计一种表征为“吸能让压 支承抗压”的一体化新型隧道围岩支护工艺。通过工程应用表明,基于新型支护工艺在岩爆、软岩大变形隧道中围岩压力降低28.09%,保障了隧道安全高效施工。     

高地应力断层带软岩隧道变形特征与控制措施研究

隧道在穿越断层地带时由高地应力引起的软岩大变形问题是隧道建设施工中难点,给隧道建设的施工与进度带来很大影响。本文结合区域地应力,围岩强度实验等分析柿子园隧道穿越断层地区产生支护结构破坏现象的原因,并对围岩压力,钢架应力,围岩变形进行了现场监测,得到了高地应力软岩大变形引起的支护应力特征与变形特征,提出了控制大变形的技术措施。研究表明,高地应力区软岩隧道穿越断层地带时,由于复杂的构造应力造成隧道结构受力不均,隧道左右两侧围岩压力,支护内力与围岩变形呈现出很大的不对称性。采用优化断面形式、加强初支刚度、非对称预留变形量和锚杆布置等措施可以有效减小隧道结构受力,控制隧道变形。     

峡口隧道高地应力软岩段变形施工技术研究

结合工程实例,分析了在高应力作用下的隧道围岩和支护结构的变形特征,并采用超前预报技术、超前预加固等多种施工技术组合,探索出一套应对复杂地质高应力软岩隧道施工技术措施,同时根据现场围岩监控量测结果,验证了峡口隧道高地应力软岩段变形施工技术的科学合理性,对类似工程隧道建设具有一定的参考价值。     

软弱围岩小净距三车道公路隧道施工技术

以佛山市顺番一级公路大金山隧道为例,分别阐述了软岩地质条件下,小净距三车道公路隧道洞口施工技术和预应力锚杆加固中夹岩技术,并对施工效果进行了分析,指出该技术中洞口施工是关键,预应力中空锚杆加固时应施加预应力。     

高应力软岩隧道开挖优化及锚杆加固效果研究

针对高应力软岩地层中时常发生的隧道塌方事故,以某铁路隧道Ⅳ级较软围岩洞段为研究对象,在隧道工程地质条件与地应力测试分析结果的基础上,对该隧道进行有限元分析,从不同角度对开挖方案进行优化,并在优选方案的基础上对锚杆加固效果进行了研究。研究表明:(1)开挖进尺越大,开挖扰动越大,围岩的变形位移量越大;(2)采用预留核心土法比采用全断面法和三步台阶法更有利于隧道稳定;(3)锚杆加固法在高应力软弱围岩中具有较好的效果。研究结果为隧道的开挖稳定性及安全支护提供参考,并对类似高应力软岩隧道的分析提供借鉴。     

复杂地质条件下大埋深隧洞衬砌与围岩协同作用#br# 物理模型试验研究

围岩-支护协同作用是地下工程支护结构设计的核心问题,关乎着地下工程建设的成败。为揭示深埋隧洞围岩与支护结构协同作用机理,以滇中引水最大埋深约1512m的香炉山隧洞为研究背景工程,首次开展复杂地质条件下深埋隧洞衬砌与围岩协同作用真三维地质力学模型试验,真实再现隧洞开挖与支护的施工全过程。模型试验研究表明：1）不同地质条件下隧洞围岩的应力释放过程不同,硬岩隧洞围岩应力释放速率先慢后快,软岩隧洞应力释放速率先快后慢;2）不同地质条件下隧洞衬砌与围岩接触压力的分布形式不同,硬岩隧洞最大接触压力位于拱肩,软岩隧洞最大接触压力位于拱顶;3）衬砌与围岩协同作用包括两种应力释放机制、3个施工阶段和4种承载状态;4）不同地质条件下隧洞衬砌施作后围岩和衬砌承担的荷载比例不同,硬岩隧洞围岩平均承担约85%的荷载,衬砌约承担15%的荷载,软岩隧洞围岩平均承担约25%的荷载,衬砌承担约75%的荷载。     

深部软岩隧道施工性态时空效应分析

随着我国交通事业的迅速发展,在深部岩体中修筑隧道工程已必不可少,随之而来的深部岩体所具有的特殊工程地质问题也更加突出。主要对深部软岩隧道工程中施工力学性态和变形时空效应进行三维非线性黏弹性数值模拟,并将计算结果与现场实测数据进行比较验证。研究结果表明,计入围岩流变效应,考虑深部软岩隧道时空效应影响,在作业面影响范围内,开挖面空间效应占主导因素,围岩应力随距作业面距离的加大而逐步释放;在此范围外,软弱岩体流变属性得以充分发挥。通过分析和施工实践证明,对于深埋软岩隧道应尽早施作衬护,以改善承载环范围内围岩受力,减少扰动,提高围岩自承能力;由于软岩流变效应显著,必须适时设置二次衬砌以承受来自围岩的后期流变压力,限制围岩大变形。研究成果丰富了地下工程施工力学理论,可应用于工程实践。     

广西柳州经合山至南宁高速公路吾排隧道工程地质特性评价

工程地质特性会直接影响工程设计和施工。文章在详细分析吾排隧道工程地质概况、不良地质作用,水文地质特征等基础上,对隧道岩体工程地质特征、隧道围岩分级进行研究,最后对隧址区域稳定性,隧道进出洞口边坡、仰坡稳定性,隧道围岩稳定性、岩爆及偏压问题进行评价。研究结果为全面提升隧道工程施工质量和建设水平提供可靠的数据支撑。     

无线智能锚杆研制及应用

锚杆是岩土工程重要的加固支护方式。锚杆固定后将产生预应力。但岩体结构发生变化时,锚杆预应力将发生变化。本文研制一种无线智能锚杆,应用于隧道岩体加固支护。对智能锚杆原理、结构等做了详细阐述,并将实际产品应用于某大型隧道。结果显示,该智能锚杆效果良好,不仅对岩体有加固作用,而且可以实时监测隧道岩体健康状态