关于土体隧洞围岩稳定性分析方法的探索

本文以某一黄土隧洞为例，通过建模的方式对土体隧洞的安全系数以及土体隧洞围岩的稳定性进行了分析和探讨。     

关于土体隧洞围岩稳定性分析方法的探索

本文以某一黄土隧洞为例,通过建模的方式对土体隧洞的安全系数以及土体隧洞围岩的稳定性进行了分析和探讨。     

高跨比对城门洞形土质隧洞变形的影响分析

土质隧洞的开挖稳定是一个复杂的加载卸载过程,在土体中修建隧洞的施工难度远远大于修建同类型的岩石隧洞;鉴于目前对土质隧洞的变形特性研究尚不够深入,在设计和施工中可供借鉴的资料和经验有限,文中借助数值分析软件FLAC3D对不同高跨比的隧洞的围岩变形进行了分析研究,讨论了其对围岩变形及围岩位移释放系数的影响规律,为类似的隧道工程设计和施工提供借鉴与参考。     

采用ANSYS软件讨论无衬砌黄土隧洞安全系数

通过分析黄土隧洞的破坏机理,借鉴有限元强度折减法的思想,在黄土隧洞稳定性分析中提出剪切安全系数与拉裂安全系数的概念.通过不断折减土体的抗剪强度参数,使黄土隧洞围岩塑性区不断扩展,直至塑性应变或位移发生突变时,即表明隧洞发生剪切破坏,此时的折减系数即为剪切安全系数.通过不断折减土体的抗拉强度参数,使黄土隧洞内临空面处(不包括底部临空面)围岩出现第一个单元拉裂破坏时,即表明隧洞发生拉裂破坏,此时的折减系数即为拉裂安全系数.为了保证黄土隧洞的整体安全性,在隧洞设计中必须给出上述两种不同的设计安全系数值.     

弱光栅技术在隧洞深层围岩变形监测中的应用

隧洞深层围岩变形监测对确保隧洞工程安全具有十分重要的意义，但传统监测技术难以满足目前隧洞监测的要求。弱光栅传感技术具有高密度、高精度和耐腐蚀性等特点，为隧洞监测领域提供了新的思路和技术手段。本文以平阳县南湖分洪隧洞工程为例，基于弱光栅技术设计了隧洞深层围岩变形监测方案，实现了对隧洞钻爆开挖期和开挖后期的深层围岩变形的原位实时监测。研究结果表明：本文研发的弱光栅感测光缆装置可以有效监测隧洞深层围岩变形；变形主要发生在浅部围岩，随着围岩深度增加变形程度减小；隧洞的钻爆开挖施工影响围岩变形，横向范围可以达到160m,纵向深度范围可以达到25m,且以围岩收敛变形为主；开挖后期围岩变形较小，保持基本稳定状态。研究结果可为同类隧洞工程变形监测与评价提供相应参考。     

黄土隧洞安全系数初探

通过分析黄土破坏机理及形式,借鉴有限元强度折减法的思想,探索性提出黄土隧洞剪切与拉裂安全系数的定义及计算方法.文章先采用FLAC3D分析软件,模拟无衬砌黄土隧洞开挖,计算稳定安全系数.不断降低土体的抗剪切强度参数c-tanψ,使黄土隧洞达到极限破坏状态,此时的折减系数即为剪切安全系数.不断降低土体的抗拉强度参数,黄土隧洞内临空面上(不包括底部临空面)出现第一个拉裂破坏单元时,表明黄土隧洞发生拉裂破坏,定义拉裂安全系数为实际抗拉强度与破坏时折减抗拉强度的比值.采用ANSYS分析软件,模拟跨度较大黄土隧洞开挖,根据不同支护方式:老式支护和复合支护,分别计算围岩和衬砌安全系数,比较支护前后安全系数变化.提出了黄土隧洞的稳定必须同时满足两个要求:初期支护后土体围岩的安全系数不小于1.15～1.2;根据规范要求二次支护后衬砌结构的安全系数大于2.0～2.4,以确保隧洞在施工与运行过程中的工程安全.     

关于土体隧洞围岩稳定性分析方法的探索

 长期以来,地下隧洞围岩稳定性分析没有科学合理的方法,一直停留在以洞周某点位移或塑性区大小的经验值作为判断稳定性的依据。隧洞洞周位移或收敛位移受围岩弹性模量、洞室形状大小等因素影响,洞周不同部位的位移值也不相同,很难找到统一的位移判据标准。以塑性区大小作为围岩稳定性的判据要优于位移标准,但围岩塑性区受泊松比、洞室形状大小等因素影响,不同软件计算出的塑性区大小也有差异,这种方法同样也不可靠。由此可见,传统的经验分析法不够合理。为此,提出将基于有限元强度折减法求出的安全系数作为稳定性分析判据,该判据有严格的力学依据,有统一的标准,而且不受其他因素的影响。以黄土洞室为例,提出洞室的剪切与拉裂安全系数的概念,通过不断折减土体的抗剪强度参数c,j 值或c,j 与抗拉强度,使黄土隧洞围岩塑性区不断扩展,直至塑性应变或位移发生突变时,即表明隧洞发生剪切破坏,此时的折减系数即为剪切安全系数。通过不断折减土体的抗拉强度参数,使黄土隧洞内临空面处(不包括底部临空面)围岩出现第一个单元拉裂破坏时,即表明隧洞发生拉裂破坏,此时的折减系数即为拉裂安全系数。该研究仅是对围岩稳定性分析方法的尝试性探索,供同行分析、讨论。     

地铁工程中抗剪强度试验方法选择及指标应用

红杭州地铁一号线主要建筑物均位于软土地基中,土的抗剪强度对建筑物稳定与安全关系重大。本文简要分析了地铁工程前期勘探阶段地下隧洞的软土围岩及地铁车站深基坑软土边坡、基坑底部土体的应力状态与抗剪强度试验方法关联,指标的选用及实际应用中应注意的问题。     

水工隧洞围岩类别与岩石抗力系数的关系

水工隧洞围岩的选择一般取决于隧洞过水量以及围岩所受压强的大小。本文从水工隧道的具体施工出发,以力学为分析工具,具体论述了围岩的选择与岩石抗力系数的具体关系。     

花中输水隧洞工程地质分析及围岩支护类型判定

花中输水隧洞属于花溪水库至南郊、中曹水厂输水工程中的三大隧洞之一,主要由白云岩及灰岩组成,喀斯特地貌非常突出。为准确查明隧洞围岩特性,判定围岩类别是本项目输水隧洞顺利贯通的关键工作。通过对输水隧洞所在区域的地质资料收集、野外调查、超前地质预报及超前地质探孔等各种手段,分析地质构造,查明围岩类别分布,对隧洞围岩分类进行判定,提出隧洞支护类型,为本项目现场施工提供重要指导。     

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。     

远场剪切波作用下深埋矩形隧洞地震响应解析解

 既有理论针对土体与结构相互作用的地震响应研究一直集中在圆形隧洞截面,而就矩形隧洞的分析往往会增加动力计算的复杂性。基于拟静力法,采用复变函数理论和保角变换方法,推导获得远场剪切波作用下深埋矩形隧洞的地震响应解析解。该复变函数解答考虑了土体与隧洞间相互作用的剪应力和法向正应力,并针对保角转化函数引入修正系数,提高了在复平面转化时矩形隧洞截面表示函数的计算精度。结合数值模型验证解析方法的正确性,并对矩形隧洞归一化位移比和土体应力场变化进行参数分析。研究表明,通过引入修正系数,使得解析解精度得到一定提高,与数值模拟解答更为接近。矩形隧洞归一化位移比值随着隧洞衬砌与土体的相对刚度比值增大而减小,而随着截面尺寸比率的增大而增大。在矩形隧洞截面尺寸的比率和相对刚度比值一定的情况下,矩形隧洞的归一化位移比随着土体泊松比的减小而增大。当截面尺寸比率为1时(正方形隧洞),土体泊松比的变化对于隧洞归一化位移比值影响较小。矩形隧洞周围土体应力随着土体泊松比的增大而增大,随着土体弹性模量的增大而减小,而随着衬砌剪切模量的增大而减小。     

柱面SH波作用下圆形隧洞对附近场地动力响应的影响分析

在柱面SH波作用下,分析具有圆形隧洞的场地的动力响应。基于弹性波动理论,采用数学模型,分析含圆形隧洞的弹性半空间中的弹性波的散射问题,得到圆形隧洞附近场地的位移的解析解,并对解答的正确性进行验证。通过对圆形隧洞的埋深、半径和衬砌刚度等参数进行分析,研究圆形隧洞周围土体的位移幅值沿深度的变化情况。结果表明,圆形隧洞的存在对附近场地的动力响应行为有着显著的影响;圆形隧洞周围土体的位移幅值与圆形隧洞的物理力学参数有着密切的关系;随着圆形隧洞的衬砌刚度和埋深的减小,圆形隧洞周围土体的位移幅值逐渐增大;随着圆形隧洞半径的增大,周围土体的位移幅值随之增大。     

围岩强度对隧洞安全系数和加速度的影响研究

将基于加速度稳定分析思路用于地下隧洞,可以采用与边坡极限平衡法类似方法计算隧洞的最大加速度和安全系数。对不同围岩强度的圆形隧洞进行稳定分析,并且比较不同支护条件的影响。计算结果表明:对于围岩性质均匀的圆形地下隧洞,其最危险的位置在洞壁上,计算结果与点安全系数的数值非常接近,表明了基于加速度的方法能够用于地下隧洞的稳定分析。对于不同强度围岩的圆形地下隧洞,其加速度和安全系数随距隧洞中心距离变化而变化的趋势大致相同。采用不同厚度的衬砌进行支护,围岩整体的稳定性得到提升。支护结构具有一定的影响范围,衬砌结构越厚,影响范围越大,表明本文的方法能够定量评价结构的支护效果。     

软岩隧洞开挖施工技术

在软弱围岩条件下采用钻爆法开挖隧洞,应采取措施减少爆破的负影响并加强支护以保证围岩的稳定。本文结合工程实际介绍了软岩条件下隧洞开挖和支护的施工方法。并阐述了软岩隧洞钻爆开挖的施工经验。     

隧洞施工期变形过程分析

隧洞施工期相对收敛值是新奥地利隧洞施工方法判断围岩稳定的重要准则。本文提出了分析隧洞围岩变形过程的三维粘塑性有限元方法的递推方法,这一方法在对试验洞的分析中得到了与观测资料相一致的成果。用递推法还对天生桥一级水电站导流洞在给定施工程序的条件下的最大收敛值进行了分析。     

平顶山采煤塌陷区某隧洞围岩稳定监测与评价

采煤塌陷区隧洞围岩稳定性，既受隧洞自身开挖的影响，又受洞下采煤引起地层移动的影响，是一个极其复杂的问题。通过对隧洞沉降、收敛、裂缝开度及拱架支承压力等的监测，对某隧洞围岩及衬砌稳定性进行了分析和评价。     

隧道围岩力学特性的敏感性分析

在深埋软岩引水隧洞工程中,为掌握隧洞施工期围岩变形特征,开展对隧洞支护时机的研究,需要确定准确的岩石力学参数以反映真实的围岩力学特性。文章依托实际隧道工程,借助有限差分软件FLAC3D建立反映隧洞开挖支护工序以及蠕变过程的三维数值仿真计算模型,采用极差法研究隧洞围岩基本力学参数对围岩变形的影响,并确定待反演参数;基于正交试验设计构建25组待反演参数组合,代入到数值模型中进行计算,得到监测断面各测点位移值。研究结果表明,隧洞围岩参数敏感性大小排序为：弹性模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比。在隧洞施工过程中,掌子面附近围岩变形受开挖扰动影响明显,随着时间的延后,位移不断增大但位移速率逐渐减小至一稳定值。     

谈软岩隧洞围岩稳定分析及施工方法

结合影响围岩稳定性的因素,对软岩地区隧洞围岩稳定性进行了分析,并以实际工程为例,探讨了软岩隧洞围岩开挖的施工方法,以期为相关施工单位提供参考。     

玛河隧洞围岩与衬砌结构的应力位移分析

对玛河隧洞围岩及支护系统进行了三维非线性数值模拟,对工程典型断面在不同工况下的围岩变形和应力分布进行了模拟分析。结果表明:隧洞开挖后,围岩出现了不同程度的应力重分布,洞室四周出现明显的塑性区;而最大变形一般出现在左、右侧墙的上部附近。衬砌支护后,围岩位移减小,塑性区范围也明显减小,隧洞围岩整体处于稳定状态。