浅埋暗挖隧道衬砌受力实验研究

本文以合肥市府广场地下通道为依托,以原位测试为手段,对围岩与初期支护接触压力,初期衬砌和二次衬砌结构压力进行分析研究。结果表明:初期衬砌和二次衬砌均对土体变形产生约束,二衬浇筑后,土体变形逐渐趋于稳定,土压力也趋于稳定;初衬钢拱架受力规律性较明显,拱顶到拱腰的上半部分区域受压,下部受拉;二衬轴力和弯矩较小,反映了浅埋暗挖法中初期支护承担全部基本荷载,二次衬砌作为安全储备和初期支护共同承担特殊荷载的设计原理。     

软岩隧道项目初期支护施工技术分析

随着公路隧道项目建设规模的不断扩大,施工时容易遇到不同类型的地质条件,其中软弱围岩隧道比较常见,为了能够保证软弱围堰隧道的施工质量及安全,就需要合理采用初期支护施工技术.文章以软岩隧道项目为例,从钢架制安、系统锚杆施工、钢筋网片安装以及混凝土喷射等角度着重分析了隧道初期支护施工技术.实践表明,此项目采用的软岩隧道初期支...     

考虑围岩应力释放的饱和 Q2 黄土大断面隧道预留变形量研究

由于饱和黄土具有含水率高、强度低、稳定性差的特点,饱和黄土隧道施工过程中常遇到初期支护沉降变形过大、预留变形量难以确定等问题。考虑到饱和 Q2 黄土承载力小,无法计算位移释放率和体积释放率,应力释放率成为研究大断面饱和黄土隧道预留变形量的有效手段。鉴于此,本文提出了饱和黄土隧道围岩应力释放率计算思路,研究了围岩变形特性及预留变形量。结果表明,饱和软黄土隧道施工过程中,围岩最终变形量受施工时间影响较大,大多数断面在监测时间范围内仍有较大变形速率,围岩应力释放不充分;现场围岩应力释放率在 25% ~ 30% 之间,当应力释放率超过 30%,拱顶沉降量迅速增大,围岩易产生失稳;建议饱和 Q2 黄土隧道施工预留变形量为 35 cm,变形控制值在 25 cm。     

不同大变形等级下层理角度对层状软岩隧道的影响

为探究不同大变形等级下层理角度对层状软岩隧道的影响,依托九绵高速全线软岩大变形隧道,通过岩石力学试验确定遍布节理模型参数,基于数值模拟,探究不同软岩大变形等级（轻微、中等、强烈）下层理角度对层状软岩大变形隧道围岩及支护体系受力变形的影响,并通过现场统计的层理角度与大变形情况对数值模拟结果进行验证。结果表明：1）层理小角度（0°、15°）与大角度（90°）围岩变形、支护结构受力变形较大,随着大变形等级的增大,层理角度引起的围岩支护变化效果越明显。2）随着层理角度的增大,围岩变形从拱底逐渐转移到右拱腰。围岩变形主要发生在隧道轮廓与层理面相切位置,其中拱底及左拱脚对层理角度变化较敏感。3）初支应力偏向及节理塑性区大致与层理弱面法向一致,随着层理角度的增大,节理的剪切塑性区由拱顶、拱底转移到左拱脚、右拱肩,最终偏移到左右拱腰上下位置;相比初支压应力,初支拉应力对层理角度更敏感,垂直节理增大了张拉剪切破坏塑性区贯通的风险,但剪切破坏塑性区半径反而有可能减小。4）现场的统计规律表现为小角度与大角度大变形等级较高,层理角度为60°以下时,岩层破坏发生在拱腰及拱肩处,随着层理角度的增大,有向拱肩发展的趋势,大角度层理时岩层破坏主要发生在拱腰处。     

浅埋隧道复杂交叉口变形的数值分析

以重庆轨道交通六号线曹家湾站为工程依托,基于岩体非线性弹塑性理论,对浅埋隧道施工通道交叉段进行数值分析及力学特性研究。运用有限差分数值软件FLAC3D建立了浅埋隧道复杂交叉段的三维模型,研究了隧道交叉口3个不同截面的拱顶沉降和围岩收敛,以及初期支护钢筋的内力变化特征,并与现场监控量测数据变化情况进行对比分析。研究结果表明:主、支通道交叉区域段受力存在相互影响;3个截面的拱顶、内空位移均有明显变化;在交叉隧道拱顶、拱肩区域,初支钢筋受应力影响较大。     

基于围岩动态分级的隧道底部支护优化与稳定性研究

在对以往隧道工程进行调研的基础上,确定合适的围岩动态分级方法后,采用围岩分级后的岩石力学参数在承赤高速进行现场试验与监测得出平底隧道支护符合稳定要求。并根据霍克布朗准则,通过FLAC3D有限差分软件对比不同隧道底部模型的拱顶沉降、拱底隆起和二衬应力得出:Ⅳ1级围岩下隧道两个模型的竖向位移变形值相差不超1 mm,平底隧道的二衬与仰拱隧道二衬在承载应力上差距较小。故Ⅳ1级围岩下取消仰拱,采用平底隧道的形式具有可行性。其他类似工程可借鉴于此研究成果。     

深部巷道组合钢架合理支护间距数值模拟研究

为确定深部巷道组合钢架合理支护间距,有效控制深部巷道围岩变形,提高巷道施工机械化水平,以焦作煤业集团赵固(新乡)能源有限责任公司赵固二矿11071工作面回风巷为研究背景,采用三维有限差分软件对深部巷道6种支护方案的围岩变形、应力和塑性区分布进行对比分析.结果表明:深部巷道围岩变形和塑性区分布受围岩局部让压效应影响显著;在巷道拱顶、拱底以及两帮与底板交接部位均易出现应力集中现象;巷道开挖引起的岩体破坏以剪切破坏为主.根据数值模拟试验得出了深部巷道组合钢架合理支护间距,优选出的最佳支护方案可以减缓围岩变形,改善围岩应力状态,减少围岩塑性破坏范围,从而提高深部巷道围岩的稳定性.     

公路隧道应力释放率对软弱围岩稳定性影响

近年来,由于新奥法广泛地运用于地下工程的施工过程中,围岩与支护结构之间的相互作用以及支护时机受到越来越多的关注。中条山隧道洞口段软弱围岩开挖步序多、工序及应力变化复杂,尤其是核心土解除后和二衬施工前安全风险大。本文采用有限差分软件对该隧道洞口段施工过程进行三维数值模拟,研究了洞周位移及支护结构在不同应力释放率下的力学响应,重点分析了典型断面处洞周围岩及支护结构的位移和受力情况,以及洞周位移随施工过程的动态变化规律。研究结果表明：对于软弱围岩公路隧道,应力释放率越大,围岩的塑性区发展范围越大,洞周位移越大;开挖过程中,拱顶沉降受到的持续性扰动较大;待二次衬砌施作后,仰拱隆起和收敛位移趋于稳定。     

喷射混凝土套拱加固方法的现场测试与分析

为研究喷射混凝土套拱加固的受力特性,以实际工程八里关隧道为依托,结合现有的大量公路隧道存在的突出病害问题,在借鉴吸收国内外隧道衬砌病害治理的相关科研成果基础上,采用现场测试的手段来研究喷射混凝土套拱的受力特性,以求在公路隧道喷射混凝土套拱加固受力特性方面实现改善。结果表明:通过二次衬砌与喷射混凝土套拱间的压力测试结果可得出整个断面各个测点压应力随时间变化而增大,增大趋势随时间变化而变缓;通过喷射混凝土套拱格栅拱架的应力测量结果可得出整个断面各测点钢筋应力值基本呈现逐渐增大趋势且增大趋势逐渐变缓,说明喷射混凝土套拱起到的支撑能力越来越大,支撑能力基本趋向于稳定状态;通过喷射混凝土套拱内力测量结果可得出喷射混凝土套拱以受压为主,随时间变化套拱内力逐渐增加,增大趋势逐渐变缓。     

浅埋轻轨隧道支护体应力监测及失稳控制

结合重庆市轻轨较新线大坪车站大跨度地下空间DK7 692断面施工支护体应力监测的工程实例,阐述了该大跨度地下空间支护结构的参数选择、地下空间的开挖方法、支护体结构的应力量测方法及测试手段;分析了支护体初期支护工字钢拱应力、锚杆轴力、喷射混凝土内应力、临时工字钢支撑应力、二次衬砌钢筋应力等测试结果和变化规律;确定了工字钢拱应力急剧增大而可能引起支护体系失稳的原因。在此基础上,针对施工中出现的问题,及时调整了施工方案及支护措施,控制了支护体系的失稳,避免施工中险情的发生,实现了隧道的信息化施工和施工安全。     

龙溪隧道初期支护变形原因分析及处治

龙溪隧道属深埋长大隧道,地质条件复杂,受构造作用影响强烈．初期支护后部分地段发生支护变形、开裂．从地质条件、设计及施工管理角度出发分析了该隧道初期支护破坏的原因,采取围岩注浆、调整开挖方式和支护参数等针对性处治措施对变形破坏地段进行了有效整治．     

松散堆积体围岩隧道施工方案对比分析

在某高速公路大型堆积体围岩隧道施工中出现了拱顶塌方、超前支护砸毁、二衬开裂现象,致使施工方案多次变更,为此,采用大型室内饱和固结排水剪试验获得堆积体力学参数,结合现场监测和设计方案,利用三维数值模拟方法模拟了上下台阶法、三台阶分步开挖法及单侧壁导坑法等方案施工过程,对各方案进行了对比分析.结果表明,单侧壁导坑施工方案能有效减小拱顶位移和塑性区的发展,二衬受力也相对合理,因此较适合松散堆积体围岩隧道.分析结果可为同类型松散堆积体围岩隧道施工和方案设计提供参考.     

高应力软岩隧道施工的时空效应分析

以湖南某高应力软岩隧道为背景,应用有限元软件ABAQUS对其施工的时空效应进行了分析,并对其影响范围及大小进行了研究,结果表明：高应力软岩隧道围岩稳定很大程度上受到隧道的＂空间效应＂及＂时间效应＂的影响,同时指出在施工时应尽早施加初期支护提高围岩自承能力,在围岩变形趋于稳定时施加二次支护坚决抑制软岩的流变所引起的大变形.     

超大断面隧道软弱围岩控制机制及应用

为明确超大断面隧道软弱围岩破坏及控制机制,系统开展交叉中隔墙(center cross diagram, CRD)法和双侧壁导洞开挖方法下超大断面隧道软弱围岩控制机制数值试验,对比分析不同强度等级围岩、不同开挖方法在无支护、锚杆支护、H型钢拱架支护和H型钢拱架+锚杆支护四种支护方式下隧道围岩变形、支护构件受力变化规律,并研究超大断面隧道软弱围岩控制机制。同时对H型钢+锚网喷联合支护方式在超大断面破碎围岩隧道进行了CRD和双侧壁导洞两种开挖方法下的现场试验,拱顶沉降分别稳定在27.2 mm和18.7 mm,很好地控制了围岩变形、保证了现场初期支护安全。     

隧道高强钢管格栅与钢筋格栅承载特性室内模型试验

强化初期支护使之快速干预围岩应力状态是保障隧道施工及运营期安全稳定的有效途径之一。基于此，从“及时支护，强支护”理念内涵入手，对高强无缝钢管代替螺纹钢筋，以增强初期支护结构承载能力，从而实现变形控制的作用机理进行了研究。通过开展钢筋格栅和钢管格栅在单独受荷，与混凝土共同受荷条件下的室内加载试验，对2种支护结构的破坏形态、变形特征、极限承载力、全过程应力及裂缝发展规律等方面进行了系统分析。研究结果表明：2种支护结构的用钢量基本相同，但钢管格栅最大允许变形量和极限承载力分别为钢筋格栅的1.6倍和1.8倍，验证了高强度无缝钢管可以有效改善格栅结构的承载性能；钢筋格栅表现出折线形压弯破坏，而钢管格栅表现为平滑曲线形破坏，且卸载后回弹变形量更大；钢管格栅混凝土试件具有与钢筋格栅混凝土试件相近的抗弯刚度，极限承载力较钢筋格栅混凝土试件提高了22.5 %；钢筋格栅自身承载力有限，与混凝土形成组合结构后方能具备较高的承载能力；钢管格栅具有高强度高韧性的特点，结构受力合理，可以及时、有效地对围岩提供径向支护力，适合于软弱破碎、早期变形速度快的围岩条件。     

近接桥桩暗挖隧道支护结构内力监测分析

针对北京地铁某车站暗挖隧道工程,制定了支护结构内力、围岩接触压力监测方案.通过现场监测,分析了施工过程中,在既有桥桩影响下,支护结构内力、围岩接触压力的变化特征,及时掌握了隧道变形、支撑内力的变化动态,并及时反馈,为判断隧道安全稳定提供了参考数据.测试结果表明,浅埋暗挖隧道支护结构的仰拱部位压力大;近接桥桩对隧道的变形产生了抑制作用,造成隧道断面变形的不对称性,围岩压力增大;桥桩的存在与否,造成隧道支护结构内力分布情况的不同.     

浅埋大跨度小净距连拱隧道施工监测及分析

针对浅埋大跨度小净距双连拱隧道在施工过程中围岩变形及应力分布复杂的特点,基于苏州凤凰山隧道,根据监测结果,分析了双连拱隧道施工过程中拱顶沉降和水平收敛的变化情况及各洞开挖过程中的相互影响、围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌的接触应力及锚杆轴力的变化规律。结果表明:1)在洞口处拱顶沉降较大,上台阶环向土的开挖对拱顶沉降影响最大。2)在各导洞及主洞进口处收敛值较大,各断面开挖时,初始收敛速率很快,最快达到1.2 mm/d,最后趋于平稳。3)中隔墙左侧接触压应力最大,支护体系受力小于设计值,围岩基本处于稳定状态。     

浅埋大跨度小净距连拱隧道施工监测及分析

针对浅埋大跨度小净距双连拱隧道在施工过程中围岩变形及应力分布复杂的特点,基于苏州凤凰山隧道,根据监测结果,分析了双连拱隧道施工过程中拱顶沉降和水平收敛的变化情况及各洞开挖过程中的相互影响、围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌的接触应力及锚杆轴力的变化规律。结果表明:1)在洞口处拱顶沉降较大,上台阶环向土的开挖对拱顶沉降影响最大。2)在各导洞及主洞进口处收敛值较大,各断面开挖时,初始收敛速率很快,最快达到1.2 mm/d,最后趋于平稳。3)中隔墙左侧接触压应力最大,支护体系受力小于设计值,围岩基本处于稳定状态。 更多还原     

隧道围岩-喷射混凝土界面应力解析

根据喷射混凝土支护隧道围岩的界面力学特点,考虑喷层与围岩结合界面受力和变形协调关系,并结合围岩承载拱效应,建立了围岩一喷层结构的复合曲梁共同承载模型,然后通过各微单元静力平衡推导复合曲梁的径向位移的控制微分方程,得到任意分布荷载作用下喷层与围岩界面应力以及喷层与围岩各自内力的解析式,可迅速获取喷层与围岩结合界面的力学状况,进而判断围岩稳定性与预测安全性,为隧道施工决策提供技术支撑。最后经隧道台阶法开挖的算例研究表明,喷层支护通过其与围岩的结合界面上传递应力使围岩内部形成压应力带,有利于围岩的稳定。     

浅埋偏压隧道开挖数值模拟及稳定性研究

浅埋偏压会对隧道围岩稳定和支护结构产生很大影响,开挖过程中极易发生垮塌。利用FLAC3D 程序对烟海高速公路解家河隧道穿越浅埋偏压洞段采用的施工过程进行仿真分析,得到解家河隧道在采用不同开挖工序时各阶段围岩及支护结构的变形和应力变化情况。结合现场监测断面的量测成果,经过数据整理和计算得到解家河隧道浅埋偏压洞段围岩及支护的受力特征,对隧道围岩稳定性进行分析判断。所得结论为解家河隧道顺利施工提供了可靠依据,可为具有类似地质、地形情况的隧道设计和施工提供技术参考。