软岩小净距隧道中夹岩柱分区及加固方法研究

中夹岩柱是软岩小净距隧道围岩稳定控制的关键部位。结合具体工程,提出对中夹岩柱进行区域划分,针对软弱围岩,采用二维有限元计算方法,对中夹岩柱预应力锚杆及注浆加固、中岩墙预应力锚杆加固和中夹岩柱不同加固组合方式进行了研究。数值计算结果表明:在中夹岩柱各区加固中,中岩墙加固是最重要的,对其进行加固,可以减小隧道变形,提高围岩稳定性,改善支护结构的力学状态;各种加固方法对于不同级别的围岩其加固效果不同,在软弱围岩中,注浆加固比对拉锚杆或预应力锚杆效果更显著;加固参数应根据围岩级别、净距大小、中夹岩柱加固组合方式等综合确定,围岩越差,净距越小,则注浆参数应提高越大。     

非对称小净距隧道施工顺序优化分析

结合在建的大连至旅顺中部通道工程,建立有限元数值模拟分析模型,针对非对称小净距隧道不同施工顺序,从拱顶下沉、水平位移、初期支护内力以及围岩塑性区方面进行对比分析。结果表明,非对称小净距隧道小断面先行、较大断面后行在控制隧道周边拱顶下沉、水平围岩、初期支护结构内力以及中间岩柱整体稳定性更有效。因此,小断面先行大断面后行为非对称小净距隧道的最佳施工顺序。     

大断面隧道双侧壁导坑法施工数值分析

以成兰铁路某处大断面隧道为工程背景,采用数值模拟的方法分析了双侧壁导坑法施工过程中隧道围岩变形、应力分布、塑性区扩展以及中间岩柱位移轨迹情况,并提出了针对性的支护对策。研究结果表明,采用双侧壁导坑法施工大断面隧道时:(1)中间岩柱发生塑性破坏,但仍能保持一定的承载能力,作为维护隧道稳定的关键,应加强对中间岩柱的支护;(2)左侧导坑开挖后,应及时采用锚杆支护导坑左帮,适当增大左侧顶角与左侧底角锚杆的支护密度,全断面喷射混凝土与施加钢梁支护,并安装斜支撑钢梁;(3)左右侧导坑开挖过程中,中间岩柱整体向左移动,内部出现离层裂隙,右侧导坑开挖前应通过安装横支撑钢梁对左侧导坑进行补强支护,开挖后应及时施加锚杆、喷射混凝土和钢梁支护;(4)中间岩柱开挖后隧道顶底板塑性区范围较大,应及时采用锚杆支护隧道顶底板并对全断面实施混凝土二衬支护。     

浅埋大跨小净距隧道安全净距与中岩柱力学特性研究

结合魁歧双洞八车道小净距隧道工程实践,采用三维弹塑性有限元,通过分析围岩位移、等效塑性应变以及隧道安全系数随净距的变化,综合确定魁歧隧道最小净距为0.55B是安全、合适的.在隧道开挖模拟过程中,采用三种不同中间岩柱加固措施,研究Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩条件下中间岩柱受力、变形特性.研究结果表明,预应力锚杆对控制围岩水平变形最为...     

挤压陡倾千枚岩地层小净距隧道大变形研究

为了探明小净距隧道穿越挤压性软岩地层的大变形机制,提出相应的大变形控制技术,本文采用理论分析、数值计算、现场试验等手段对这种隧道大变形的影响因素、围岩变形规律、支护受力特征等进行研究,得出主要结论如下:(1)高构造应力、陡倾围岩产状、低围岩强度、近接施工扰动等多因素的耦合作用,导致了该隧道大变形的发生;(2)后行隧道对先行隧道的卸荷扰动,一方面使先行隧道承受偏压荷载,另一方面使先行隧道中岩柱侧围岩向洞外产生弯曲破坏,主要表现在先行隧道中岩柱侧边墙位移的减小、初期支护拱部受力状态的转变、二次衬砌拱部和仰拱拉应力的增大;(3)根据围岩变形和支护受力情况,按近接施工影响程度对小净距隧道进行分区,并以此作为控制措施动态调整和工程类比的依据;(4)严格控制施工工序,避免先行隧道二次衬砌端头处于后行隧道开挖作业面之内,并根据应力分布特征调整隧道断面形状,根据岩体产状特征调整锚杆角度,根据近接扰动情况对中岩柱进行保护与加固。     

软岩小净距隧道施工力学效应研究

以软岩小净距隧道在不同开挖方式下达到稳定后围岩和复合衬砌的力学效应为对象,重点分析不同开挖方式下锚杆、喷射混凝土层和二次衬砌的受力特点,考察不同净距对中夹岩柱塑性区的影响.结果表明：施工小净距隧道应慎重选择后继施工隧道的开挖方式;后继隧道施工的开挖方式直接对先行既有隧道锚杆、喷射混凝土层和二次衬砌应力状态产生很大影响;中夹岩柱塑性区大小与净距紧密相关,同时,隧道埋深和围岩类别也是影响塑性区大小的重要因素.     

小净距隧道围岩松动范围的测试与分析

结合冯家梁子小净距隧道的工程概况及开挖参数,对隧道围岩松动范围进行了检测,并对实测数据进行了整理分析,指出小净距隧道先行洞爆破开挖会加大小净距隧道的中夹岩柱的松动范围。     

小净距隧道合理净距的取值

小净距隧道由于净距较小,中夹岩柱厚度远比普通双洞隧道要小,隧道围岩稳定主要受中夹岩柱稳定性影响。因此,选择合理的净距,不必采用过多的措施来加固中夹岩柱而又能保证其稳定性,成为小净距隧道研究的热点和难点。     

大断面三孔小净距隧道围岩稳定性数值研究及工程实践

隧道支护设计的核心目标是提高围岩自稳能力，然而大断面三孔小净距隧道围岩失稳机制尚不明确，相关控制手段也鲜有研究。依托京张高铁长城站大断面三孔小净距隧道工程，系统研究其围岩稳定特性，提出相应的控制方法，并开展工程应用。研究表明：通过一系列三维数值分析，大断面三孔小净距隧道围岩稳定特征可以凝练为超前变形破坏大与夹岩变差易失稳；后行中洞由于受先行边洞开挖扰动的剧烈影响，造成过大超前变形和严重超前破坏，因此中洞安全状态最差；为防止围岩失稳破坏，提出纵向超前控制和横向夹岩控制两种方法，通过数值分析对超前支护参数进行优化，并研究管棚与帷幕注浆联合超前控制效果；控制措施在长城站得到工程实践，控制手段应用后，拱顶沉降减少62.5%，横向收敛缩小48.0%，围岩压力降低25.2%，有效保证隧道开挖安全。     

杭州紫之隧道交叉口渐变段施工工艺流程

该文介绍了杭州市紫之隧道(紫金港路-之江路)工程中交叉口渐变段大跨段隧道、小净距隧道、下穿匝道隧道的施工工艺流程。渐变段大跨段隧道施工,利用匝道上台阶作为超前导洞,完成超前导洞后再横向扩挖至设计断面,最后进行纵向开挖。小净距隧道施工,净距小于1.5m时,采用C35混凝土对下部岩柱换填,净距大于1.5m时,对两相邻隧道间的岩柱进行对拉锚杆和注浆处理。下穿匝道隧道施工,先对围岩进行预先加固,采用管棚并注浆加固围岩,开挖时,采用CD工法开挖并及时进行钢架支护。     

煤柱尺寸留设与巷道围岩稳定性关系实验研究

煤柱尺寸大小影响巷道围岩稳定性,通过不同煤柱尺寸软煤巷道围岩变形与应力分布相似模拟实验,研究了不同煤柱尺寸下巷道围岩裂隙、岩层移动的演化特征与巷道围岩应力、支架载荷的分布规律,确定了巷道围岩初始扰动与临界失稳的煤柱尺寸。结果表明:软煤平巷围岩裂隙演化特征表现为两帮煤体裂隙水平扩展后的顶板裂隙产生,围岩失稳诱发点为巷道两帮上角部;当煤柱尺寸小于300 mm后,巷道两帮表现为非对称塑性破坏后顶板裂隙扩展的加剧,顶板下沉量、两帮移近量与巷道围岩应力、支架载荷变化剧烈,围岩与支架最大应力集中系数分别为2.53和1.67;当煤柱尺寸为150 mm时,煤柱两侧的巷道围岩裂隙与采区煤壁裂隙贯通,煤柱呈屈服承载状态,巷道支架载荷右侧大于左侧,巷道围岩稳定性降低;对巷道围岩稳定性产生影响的煤柱尺寸为300 mm,保证巷道围岩稳定性的最小煤柱尺寸为150 mm。     

Effects of rock pillar width on the excavation behavior of parallel tunnels

Most of the road tunnels were designed as a twin tunnel dual-carriage system with one traffic direction in each tunnel. However, for some long road tunnels, three-parallel-tube tunnel was required to meet the needs of construction and operation. The main aim of this paper is to numerically investigate the effects of rock pillar width on the behavior of three-parallel-tube and four-parallel-tube tunnels during excavation. The results showed that the interaction effects were related not only to the geological condition and tunnel cross-section, but also the rock pillar widths. As the pillar width reduces, the interaction effects becomes more evident. When the rock pillar width was less than two and a half times the radii of the main and pilot tunnels in adverse geology section, grouting for rock mass was required to improve the stability of the tunnel. For twin-tube tunnel, if the rock pillar width near the portal section were too narrow then the central-pillar-gallery tunnel may be constructed to reduce this effect.     

超大断面隧道软弱围岩卸荷渐进破坏特性研究

以深圳市东部过境高速公路连接线工程为背景,针对谷对岭“Y”形喇叭口大断面分岔隧道,通过室内地质力学模型试验和数值模拟等手段,对大断面隧道围岩的渐进性破坏过程、岩体内部变形和应力变化规律进行了研究。研究结果表明:软弱隧道围岩的破坏是始自拱腰以下的岩体,而后自拱腰向上继续扩展成拱,为此必须要对拱腰以下岩体施作锁脚锚杆,从而制止岩体的初始剪切破坏;当采取左右导洞分块开挖时,后开挖导洞会引起既有洞室围岩的破坏,因此需要对导洞之间的隔墙进行加固;拱顶上方0.95B（B为隧道跨度）范围内的岩体变形受到隧洞开挖影响,但最终塌落成拱的高度为0.55B;隧道开挖后,拱顶上方岩体应力升高区主要集中在0.4B~0.95B的范围内。     

水平互层岩体并行隧道中间岩柱稳定分析

 针对水平互层岩体中双孔并行隧道的开挖特点,将各岩层视作各向同性连续介质,考虑层面的影响,建立数值模型。采用FLAC进行分析,主要从围岩塑性区及中间岩柱应力分布方面,研究中间岩柱的稳定性,分析不同间距条件和不同围岩互层类型对中间岩柱稳定性的影响;同时,提出改进的双孔隧道中间岩柱稳定安全系数计算方法。计算结果表明：中间岩柱体的稳定性随洞室间距的增加而增大,不同围岩互层类型下中间岩柱体的稳定性依次为：全硬岩→软硬互层→全软岩;通过对并行隧道开挖后围岩塑性区和应力分布,以及计算所得中间岩柱安全系数的综合分析,可以对互层岩体下并行隧道开挖中间岩柱的稳定性进行有效地评价;软硬互层岩体下进行并行隧道的开挖,采用1.0倍以上洞跨的隧道净间距,中间岩柱体不采取特别的加固措施,不至于产生中间岩柱失稳破坏,该研究结果可供并行双线隧道设计参考。     

全风化花岗岩小净距隧道中夹岩柱注浆加固技术

根据天马山隧道工程实践,利用ABAQUS建立数值模型,从施工时力学的角度,对先行洞开挖后小净距隧道中夹岩柱加固前后的受力变形情况进行了数值模拟分析,计算结果表明:对中夹岩柱加固后,其力学性能增强,承载能力提高,在隧道开挖的过程中,靠近中夹岩柱一侧的初衬混凝土层拉应力区域明显减小。     

大跨径尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析

 针对目前国内外水利工程中大跨径地下尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析现状,对其存在的主要问题进行讨论。总结大跨径尾水岔洞开挖与衬砌稳定的分析方法,包括数值模型建立原则、分析内容、流程、评价指标等。应用此分析方法,对溪洛渡水电站尾水岔洞开挖与衬砌稳定开展研究,包括大跨径尾水岔洞开挖过程中变形、应力及屈服区分布特点,以及不同应力释放荷载条件下的喷锚支护效果;针对运行和检修工况,分析岔洞围岩、衬砌结构的变形及应力分布情况,变形计算结果与监测结果一致。通过实际工程分析与应用,表明所建议的大跨径地下尾水岔洞开挖与衬砌稳定分析方法可用于指导同类岩土结构工程设计。     

某水电站引水隧道三维粘弹塑性有限元分析

同时对某水电站引水隧道系统进行了三维粘弹塑性有限元数值模拟和三维弹塑性有限元数值模拟.分析对比了围岩结构的受力、变形演化状况,评价了隧道开挖系统的稳定性.结论表明软岩流变性对隧道稳定性的影响显著.     

基于现场监测数据的隧道围岩变形特性研究

 隧道变形是衡量隧道结构体系稳定性的重要指标,该指标可以科学、及时、可靠、便捷地反映隧道工程的安全性。在收集、整理我国103座山岭隧道836个拱顶沉降数据、806个水平收敛数据的基础上,系统分析围岩变形量、围岩变形稳定时间与围岩级别、隧道开挖面积等因素之间的关系。研究表明：隧道围岩变形数据主要集中在低值区间,中高值区间数据较少但分布范围较广,随着围岩级别增大,围岩变形值增大,数据集中区间增大,变形分布区间增大;隧道断面面积对隧道围岩变形影响较大,随着隧道断面面积的增大,变形值增大;实测数据表明,隧道围岩变形与隧道埋深并没有明显的联系;隧道围岩变形稳定时间主要集中在中低值区间,高值区间的数据相对较少,随着围岩级别增大,围岩变形稳定时间增大,分布区间增大。根据统计结果,提出不同围岩级别下,隧道变形的建议控制值以及变形稳定时间参考值。     

跨断层隧道围岩渐进性破坏模型试验及数值模拟

 断层及其破碎带是隧道开挖过程中常见的不良地质现象,也是围岩不稳定且容易出现事故的地段。以山区隧道施工中常见的IV级围岩为参照对象,利用地质力学模型试验和数值模拟研究跨断层隧道施工过程中围岩的渐进性破坏过程及其受力变形特性。研究结果表明：(1) 位于拱顶之上的断层下盘岩体在隧道开挖后呈悬挑状态,且在靠近断层部位易出现拉裂缝;(2) 隧道开挖使得上覆荷载向隧洞左、右两侧转移,从而导致拱腰以下的岩体往往率先剪切破坏,尤以断层下盘一侧岩体为甚;(3) 隧道开挖将引起围岩应力重分布,若调整后的围岩应力超出岩体自身强度极限时,洞周岩体就会塌落成拱,且位于塌落范围内的岩体切向应力呈“跌落式”下降,此特征可用于判断岩体塌落范围;(4) 隧道开挖后,由于断层的阻隔作用,岩体应力在跨越断层上、下盘时呈不连续、非线性分布的特征。