高地应力软岩隧道开挖方案优化研究

麻竹高速公路黄家寨隧道围岩强度低,且属于极高地应力区。隧道现场监测数据显示,围岩整体变形速率快、累计变形量大且变形时间长,呈现显著的蠕变变形特点。采用Phase2软件对隧道开挖支护方案进行了模拟,分别计算在两台阶开挖不支护、两台阶开挖支护、预留核心土开挖支护、三台阶开挖支护四种工况下围岩的塑性区和位移。计算结果表明:通过初期支护可以有效减少围岩塑性区及位移,支护后围岩最大变形部位由拱顶转移到拱脚。对比不同开挖方案下的计算结果,可知采用预留核心土开挖方法时,隧道围岩塑性区深度和拱顶沉降小于其他两种开挖方案;采用三台阶开挖方法时,围岩最大位移最小,但拱顶沉降最大。由于该隧道水平收敛远大于拱顶沉降,因此建议黄家寨隧道采用对围岩水平收敛控制效果较好的三台阶开挖方案。     

小凿子岭隧道现场监控量测及施工方法优化

通过对小凿子岭分离式隧道进行现场监控量测．建立了三维有限元模型．进行开挖支护模拟,分析了隧道不同的开挖方法和支护形式。围岩的位移场和应力场随着开挖变化的规律,优化了隧道施工开挖方法,并对量测数据进行了处理和分析,以判断围岩一支护的稳定性,为二次衬砌的施作提供依据。该研究成果可用于指导隧道施工,提高经济效率．为后续类似隧道的建造提供经验．     

松潘高地应力软岩隧道变形预测

以成兰高速铁路松潘隧道高地应力软岩大变形施工段为工程背景,对隧道典型断面D3K246+265的围岩拱顶下沉和水平收敛位移的实际监控量测数据进行回归分析并作曲线拟合,并据此预测围岩的最终变形量,并和断面D3K246+285的最终变形量进行对比验证。结果表明,该种变形预测方法对于赋存在复杂地质环境的高地应力软岩隧道具有较好的可行性,对调整与修正隧道支护设计参数、预留量的大小和保证隧道安全方面具有一定的指导意义。     

基于监测分析的隧道围岩与支护力学响应

结合具体工程实际,研究了复杂地质背景下围岩变形与初期支护受力特征,并基于现场监测数据,从隧道水平收敛监测、拱顶沉降监测两个角度,分析了施工期隧道围岩的受力状态及围岩与支护的力学响应规律。结果表明,隧道围岩位移-时间曲线图呈"台阶型",曲线类型可分为三个阶段:增长和急速增长阶段,该阶段一般出现在开挖的1~10d左右;缓慢增长阶段,该阶段一般出现在开挖的11~30d左右;趋于稳定阶段,该阶段一般出现在开挖的31~42d左右。"台阶型"曲线与实际相符,当开始开挖隧道时围岩变形速率急速增大,随着围岩变形速率逐渐减慢,然后受下一步开挖的影响,围岩变形仍然处于缓慢增长,最后随着开挖步骤的减少,围岩变形逐渐趋于稳定。     

灰色模型在隧道围岩变形预测中的应用

结合某工程实例,建立了灰色系统GM(1,1)、DGM(2,1)模型、Verhulst模型,并进行了实例预测,同时采用指数函数回归拟合,与之对比,结果表明,一般的GM(1,1)灰色预测模型适用于围岩变形量的短期预测;DGM(2,1)模型和Verhulst模型在围岩变形量预测中精度更高,可以比较准确地预测隧道变形和隧道的最终位移,以此可以在隧道施工中及时调整、确定支护参数及进行施工决策。     

单洞四车道公路隧道开挖的模型试验

通过对某单洞4车道公路隧道在2种不同围岩条件下3种开挖方案的相似模型实验研究，得到了4车道公路隧道在相似模拟开挖中的位移规律和隧道围岩最终位移，并对依托工程隧道施工进行了指导。     

单洞四车道公路隧道开挖的模型试验

通过对某单洞4车道公路隧道在2种不同围岩条件下3种开挖方案的相似模型实验研究,得到了4车道公路隧道在相似模拟开挖中的位移规律和隧道围岩最终位移,并对依托工程隧道施工进行了指导。     

马鞍子梁软岩隧道围岩变形规律及支护技术模拟分析

结合马鞍子梁隧道工程,采用FLAC数值模拟方法对该隧道上下台阶法施工全过程进行模拟分析,完成了现场监测研究,与数值模拟预测的结果进行了比较,得到了软岩隧道的围岩变形规律,提出合理的支护方案。结果表明,该开挖方法适用于此软岩隧道,竖向位移主要集中在拱顶和拱底处,拱顶位移比较大,水平位移主要集中在隧道两肩和两脚处。现场监测表明:隧道开挖初期拱顶下沉与水平收敛变形速率比较大,处于不稳定状态,随时间变形速率较小,曲线趋于稳定状态。FLAC数值模拟预测结果与实测结果基本一致,一次支护和二次衬砌的合理间隔时间为30d。     

基于收敛约束法的隧道开挖纵剖面变形曲线研究

收敛约束法是应用于隧道支护设计的一种简化分析方法,纵剖面变形曲线是该分析法的重要曲线。考虑隧道开挖工作面效应和纵剖面变形曲线的关系,进行数值模拟研究,探讨纵剖面变形曲线的影响因素,并与理论公式计算结果进行对比分析。结果表明:隧道纵剖面变形曲线与收敛损失随开挖的变化规律是一致的;弹性条件下隧道的前期位移量为25%~34%,本次模拟结果为32.8%;归一化的纵剖面变形曲线受支护条件影响较大,受埋深、弹模和泊松比影响较小;由二维纵剖面变形曲线的分布,可计算得隧道前期位移量及各个阶段的收敛损失值,了解隧道开挖工作面效应的三维影响,进而能够分析计算隧道围岩结构的应力与位移等变量。     

基于Hoek-Brown屈服准则的修正纵向变形曲线分析

围岩纵向变形曲线反映了开挖面附近因隧道开挖而引起的围岩变形,目前最为常用的纵向变形曲线拟合公式并不能有效反映多种质量围岩的变形情况。针对该问题,根据有限差分软件FLAC3D建立了三维隧道开挖模型,基于Hoek-Brown屈服准则得出了不同工况理想弹塑性围岩的纵向变形曲线,通过对数值模拟计算结果进行非线性回归分析,得到了修正的纵向变形曲线拟合公式,并探讨了不同质量围岩条件下开挖面附近的位移释放率。结果表明:对于质量较差的围岩,在开挖面后方,原有的拟合公式会在较大程度上高估位移释放率,低估施加于支护上的荷载,相应的支护设计偏不安全。     

老鹰山隧道拱顶下沉建模与监测比对分析

隧道监控量测中拱顶下沉是重要的必测项目之一。根据隧址区不同围岩性质及围岩级别确定参数预计算出围岩最终变形十分重要,对隧道动态设计预留变形量具有指导意义。依托老鹰山隧道为案例,对隧道拱顶下沉项目通过有限元正分析软件进行建模分析,计算围岩受力及最终位移。通过对应实际监控量测的数据利用回归分析法验证,并比对有限元正分析计算最终位移与通过实际监测数据得出的最终位移,得出结论,为今后类似隧道拱顶下沉项目提供借鉴作用。     

基于监控量测的隧道的稳定性研究

在隧道施工过程中,对围岩及支护结构的位移进行监控量测,监测围岩的自承能力和变形,以便最大限度地利用围岩自承能力,并利用掌子面附近的量测资料和已施作初期支护隧道的量测资料,对围岩及隧道支护结构当前的和最终的稳定性进行分析,并据之对设计和施工安全进行动态判断。     

深埋隧道煤层区围岩内部位移特征

隧道围岩内部位移为研究围岩变形、确定围岩松弛范围和检验支护参数是否合理的重要依据.通过采用多点位移计对通渝深埋隧道C1煤层围岩深部位移的量测,分析了围岩深部位移-时间特征、位移-深度特征和围岩松弛范围,预测了围岩的变形发展趋势,并对围岩的稳定性和支护参数的合理性进行了评价,对深埋隧道的设计和施工具有重要的指导意义.     

大风垭口岩石公路隧道围岩及初期支护变形与内力研究

按“新奥法”施工的云南大风垭口隧道全长约3300m，为上、下行分离的双洞单向行车双车道，属于长、大岩石公路隧道。通过现场施工量测，在分析了收敛位移、拱顶位移、围岩内部位移及钢支撑内力等大量实测数据的基础上，研究了围岩及初期支护的变形包括岩石蠕变变形、内力随开挖进度及时间变化的规律，讨论了上、下台阶开挖对围岩的影响。研究结论可望为岩石公路隧道施工提供一定的指导。     

坝陵河大桥隧道锚碇围岩稳定性及与上方公路隧道相互影响分析

通过三维弹塑性有限元分析,对包括上部公路隧道施工、支护以及隧道锚洞开挖支护、锚塞体回填等工序进行了数值模拟分析.计算结果表明,隧道锚洞开挖期间,锚洞洞周位移变化微小,围岩基本处于弹性状态.通过对计算锚洞周边位移与现场量测的隧道锚洞洞周变形进行比较分析,以期给类似工程的设计和施工提供借鉴和参考.     

偏压双连拱公路隧道围岩稳定性动态预测分析

由于高速公路偏压双连拱隧道的复杂地质条件,会给隧道安全施工带来严重威胁,提出在加强隧道开挖现场监控量测的基础上,以位移量测结果作为学习样本,应用BP神经网络预测隧道围岩位移的大小,分析围岩的稳定性。由于BP神经网络能综合考虑隧道围岩节理、裂隙等对围岩位移的影响,所以与有限元反分析法计算隧道围岩位移结果比较,显示BP神经网络预测结果的误差较小,预测值与实际测量值趋于一致,因此应用BP网络预测偏压双连拱隧道围岩位移,超前分析其稳定性是安全可靠的,该预测方法的预测结果可以指导现场的施工。     

数据挖掘在厦门第二西通道双连拱隧道围岩变形中的应用研究

通过预测双连拱隧道变形量可以了解地层与支护结构的动态变化,判断围岩的稳定性,支护、衬砌的可靠性,弥补理论分析过程中存在的不足,把结果反馈设计,指导施工。选用开挖洞室、隧道埋深、纵波波速、密度、渗透系数和弹性模量6个影响因子,建立包括6个输入神经元、1层隐含层、13个隐含层神经元和2个输出神经元的人工神经网络模型,通过数据挖掘对厦门第二西通道工程A2标双连拱隧道BYK16+895—BYK16+880断面进行计算,得到相对应断面的拱顶沉降量和水平收敛变形量。对该断面进行监测,比较监测结果和预测结果发现计算得到的反演结果误差较小并且与实际测量值之间有较好的线性关系。     

等值地应力下岩质圆形隧道位移释放系数比较及应用

 隧道前期变形是利用收敛约束法确定支护压力和围岩稳定变形的关键,在分析隧道开挖面空间效应机制的基础上,总结具有代表性的深埋岩质圆形隧道位移释放系数公式,对其进行分类、适用性及空间效应的比较,得到不同位移释放系数、不同支护施作距离和不同控制目标下的收敛约束差异。研究结果表明：以围岩塑性区最大半径为基础的位移释放系数对弹性围岩和各种弹塑性围岩均适用,具有广泛的工程应用前景;弹性位移释放系数仅适用于弹性围岩,常用塑性位移释放系数仅适用于相对半径为2的隧道围岩;不宜将依据距开挖面较远处得到的支护压力而设计的支护结构随意前移构筑,应依据实际工程的围岩特性,合理选择位移释放系数公式,适时施作不同刚度的支护。     

隧道开挖施工过程的有限元动态模拟研究

利用通用有限元程序ABAQUS建立隧道、围岩以及支护的平面应变有限元模型,模拟实际开挖过程,分析了隧道开挖前后硐室围岩应力分布、围岩位移等的影响,为今后的隧道围岩应力计算理论的丰富及隧道施工提供依据。     

大湾沟隧道开挖顺序FLAC~(3D)数值模拟研究

隧道的不同开挖顺序对围岩的变形及后续支护工作具有重要的影响,但由于隧道开挖顺序主要依赖于工程类比和现场量测设计方法,不能很好地选出合理的开挖方案。应用FLAC3D对大湾沟隧道不同开挖顺序进行模拟,通过综合分析不同开挖顺序的隧道围岩位移、塑性区、围岩应力等指标,从而确定大湾沟隧道开挖顺序的最佳方案。