富水山岭隧道开挖工法对围岩稳定性的影响研究

为了探究富水山岭隧道施工工法对周边围岩稳定性的影响,基于数值分析研究手段模拟了全断面法、两台阶法以及ＣＤ法三种施工开挖过程,重点研究了围岩变形、应力分布特征以及沉降规律。结果表明:ＣＤ法施工引起的拱顶沉降为５．６６ｍｍ,拱部隆起为４．５９ｍｍ,对于洞周变形的控制优于全断面法和台阶法。特别是在围岩富水后力学强度降低的条件下,ＣＤ法可充分发挥初期支护的支挡作用,有效控制隧道整体变形。天然条件下,三种工法引起的上部沉降差异较小,但在富水条件下,ＣＤ法对于控制上部沉降的效果更加显著。     

公路隧道断层破碎带围岩变形规律数值模拟

为研究断层破碎带隧道施工围岩变形规律,采用数值模拟方法分别考查了台阶法、预留核心土法和三台阶法施工时围岩变形及地表沉降情况。结果表明:断层破碎带隧道施工围岩变形量随着荷载步增加趋于稳定,台阶法造成的拱顶沉降值较大,三台阶法和预留核心土法能较好的控制隧道拱顶沉降;隧道周边收敛值也随荷载步增加逐渐稳定,台阶法周边收敛值最大、三台阶法周边收敛值最小;地表沉降随荷载步增加逐渐达到稳定,台阶法施工造成的地表沉降最明显,三台阶法次之,预留核心土法地表沉降控制效果最好;预留核心土法隧道上方横向形成明显的沉降槽,随着荷载步增加沉降槽趋于明显,最终达到稳定。     

考虑应变软化的软岩浅埋隧道施工工法对比研究

为探求适合软岩浅埋隧道的施工工法,以某软岩浅埋隧道为依托,采用FLAC3D软件建立数值分析模型。首先根据位移释放率求得不同施工工法下的应力释放率;然后基于应力释放控制开挖的原理,对不同施工工法下隧道洞周变形及初期支护受力等进行分析;最后通过实测数据对数值模型的可靠性进行验证。模拟结果表明:CRD法对围岩受力变形的控制效果最佳,三台阶核心土法次之;三台阶核心土法下,开挖面前方围岩稳定性最好且初期支护受力最为合理。因此,推荐三台阶核心土法进行软岩浅埋隧道的开挖。     

隧道围岩变形及其衬砌内力特征研究

位于土层和岩层交界地层中的隧洞,其力学特性和水文地质条件均发生显著的变化,从而导致塌方或者围岩变形过大等。利用数值计算方法,建立二维有限元模型,对某工程隧洞土、岩接触地层中隧道开挖围岩变形和衬砌受力特性进行分析,并采用不同施工方法进行比较。结果表明,土、岩接触地层中隧道开挖围岩沉降位移场是非对称的,沉降位移最大位置在拱顶30°处,正是需要加强支护的位置;先墙后拱开挖在隧道三种施工方式中围岩最大沉降位移最小,正台阶开挖方法围岩沉降位移最大,留核心土开挖方法介于二者中间。合理的支护方式和开挖方式是土、岩层交界地层中隧洞周边岩体稳定的基本条件。     

软岩大断面浅埋暗挖隧道施工工法比选数值分析

城市地铁隧道开挖必然会对隧道围岩产生扰动,由此引起的围岩变形会对隧道本身及地表建筑物造成损害。浅埋暗挖隧道因受地质条件、断面大小、岩性情况等影响,在施工过程中易发生开挖面失稳、坍塌等工程事故。为了保证施工安全,合理控制隧道围岩变形,运用FLAC3D有限差分软件,对浅埋暗挖隧道施工工法比选进行数值分析。研究表明:全断面法、台阶法、台阶留核心土法、CD工法、CRD工法开挖引起的拱顶下沉、地表沉降、水平收敛值均逐渐减小,但底部回弹量却以全断面工法最小,现场施工应根据实际工程需求,合理选择施工工法。     

车辆荷载对浅埋大断面隧道围岩的影响研究

依托在建的甸头隧道,开展隧道开挖是否考虑初期支护下车辆荷载对围岩及大西二级公路的影响研究。结果表明:隧道开挖引起隧道顶部及腰部发生沉降,底部发生隆起,初衬的施加可以有效抑制隧道周边围岩的变形,且可减小车辆荷载对围岩位移的影响;三台阶开挖时,隧道中部开挖引起地表发生剧烈沉降,初衬的施加可以减小地表的沉降,减小车辆荷载对地表沉降的影响。因此,无初支的情况下,当公路有车辆通过时,隧道整体变形较大,路面可能由于差异沉降产生裂缝。     

小垂距交叉软岩隧道现场监测分析

针对公路与铁路小垂距交叉软岩隧道的特点,以云南某上穿公路隧道为背景,对该隧道右幅交叉段进行隧道净空收敛、围岩内部结构应力、围岩深部位移等项目的监测。根据监测结果,分析该隧道的围岩和支护结构的变形以及受力特点。结果表明,隧道右幅交叉段Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖是可行的,能够有效地控制围岩变形,围岩稳定变形时间在30 d左右。监测成果可用于对隧道稳定性进行评估与预警,以便及时调整支护参数,保证隧道施工安全性。     

黄土隧道双侧壁导坑法施工围岩力学性状及变形界限值

黄土特殊的工程性质给大断面黄土隧道设计中围岩变形控制量与预留变形量值的确定带来了困难。本研究以大断面马蹄形黄土隧道为对象,采用ＦＬＡＣ3Ｄ数值计算软件,建立三维数值模型,依据黄土物理与力学指标,研究了不同支护强度条件下黄土隧道围岩应力、变形变化规律以及拱顶监测变形极限值。结果表明:开挖扰动作用下黄土隧道地层应力由地面到拱顶距离先增大后减小,地层沉降位移随与地面距离增大而增大。隧道拱顶最大沉降随支护模量的减小先缓慢增长,随后迅速增长,不易控制。因此需要找到拱顶沉降加速增长的临界点,对应的极限值作为拱顶沉降的控制条件。由于隧道拱顶最终沉降由掌子面开挖前拱顶沉降和掌子面开挖后可检测出的拱顶监测沉降组成,可结合位移释放率得出监测沉降极限值,确定拱顶监测沉降控制条件。研究成果为黄土隧道围岩稳定性监测提供理论依据。     

Ⅴ级围岩浅埋大跨双洞隧道施工力学行为及安全净距研究

为研究交叉中隔墙法（ＣＲＤ）在浅埋大跨双洞隧道Ⅴ级围岩条件下的适应性,基于ＡＮＳＹＳ有限元软件进行了二次开发,依托将军山隧道建立计算模型,开展了洞室开挖各施工工序下“围岩－支护”系统的动态施工力学行为研究,并对洞口段安全净距做了进一步的探讨。结果表明:隧道各开挖工序下围岩变形均呈突增态势,前四步开挖位移变化较大;洞室围岩应力随着开挖工序的进行在不断调整,最大主压应力总体上呈较高水平;隧道塌落区面积随着开挖工序的不断进行而增大;钢拱架的弯矩随着开挖工序的不断进行而调整;初期支护和二次衬砌在整个施工过程中的安全系数均满足要求。研究成果可为类似隧道工程的设计和施工提供参考。     

地铁盾构隧道穿越高架桥梁基的力学行为分析

以兰州地铁盾构隧道穿越高架桥基础的实际工程为分析对象,通过数值方法模拟盾构开挖、衬砌施工过程,建立了地层结构及土性条件、高架桥及其基础的三维数值计算模型,开展了盾构隧道单向开挖及双向开挖完成的数值分析,得到了隧道上覆围岩地层沉降变形、衬砌结构应力、桥梁结构应力、桥基应力和变形变化规律。表明隧道上覆土层形成了沉降槽,其沉降曲线呈正态分布;开挖后桩身倾斜变形,桩身下部向洞内方向收敛变形,桩顶保持不变位;桩身的水平应力及轴力影响自上而下逐渐增大。为保证施工安全,对盾构开挖进行超前喷浆加固,对比结果表明注浆加固方法对减小不均匀沉降及盾构施工扰动具有明显效果。更多还原     

珠藏洞隧道施工安全监测与评价

为了保证谷城至竹溪高速公路珠藏洞隧道开挖过程中的施工安全,在优化围岩变形的监测方案与预警方法的基础上,对典型监测断面位移量测数据进行了回归分析。分析结果表明,隧道监测断面拱顶沉降和边墙收敛位移累积值均明显小于警戒值,隧道开挖后围岩稳定性较好;隧道围岩变形量和稳定时间与隧道埋深和地质条件密切相关,埋深越大或岩体质量越差,变形越大。     

珠藏洞隧道施工安全监测与量测分析

为保证谷城至竹溪高速公路珠藏洞隧道开挖过程中的施工安全,在优化围岩变形监测方案与预警方法的基础上,采用指数函数回归分析模型,对典型监测断面位移量测数据进行了回归分析与精度判定。结果表明:指数函数能较好地拟合实测值,且能反映隧道开挖后围岩的时态变化情况,可以作为围岩稳定性判定和确定二次衬砌施作时间的依据;典型监测断面的拱顶沉降和周边收敛累计位移均远小于警戒值,隧道围岩稳定性较好,支护结构合理。     

输水隧洞软岩段TBM掘进挤压大变形与支护受力分析

隧洞软岩大变形严重威胁到 TBM 安全运行,软弱围岩的变形具有明显的蠕变特性。针对某深埋输水隧洞软岩TBM掘进洞段的围岩变形和支护结构安全展开分析和评价,研究高应力条件下软岩的蠕变特性,比较不同支护方式管片结构的受力状态。研究表明:软岩洞段TBM掘进采取大断面扩挖和管片+豆砾石层+聚乙烯泡沫板缓冲层支护,缓冲层的施加明显改善管片的受力状态,有效地提高了管片结构的安全裕度。建议在类似的深埋软岩隧洞工程中,开展有针对性的岩体流变试验和变形监测,选取合适扩挖断面尺寸和支护方式,给围岩变形预留足够空间,为TBM的顺利掘进提供可靠的作业条件。研究成果为保障隧洞顺利掘进提供了技术支持,也可为其他同类超长深埋隧洞的修建提供参考。     

第三系泥岩隧洞围岩大变形成因及应对措施

围岩大变形是软岩隧洞建设中危及隧洞施工及长期安全的重大工程灾害之一。结合第三系泥岩隧洞出现的显著围岩大变形及支护结构破坏等现象的工程现场调查,通过开展围岩监测、室内试验及数值模拟等工作,获得了第三系泥岩隧洞围岩大变形的主要成因和发生机理。研究表明:触发该隧洞围岩大变形的主要因素是低岩石强度条件下隧洞开挖卸荷引起的塑性变形以及地下水对围岩的软化作用,围岩挤压膨胀变形和不同岩层间的非一致变形共同主导了支护结构的破坏;围岩大变形的发生机理主要体现在第三系泥岩洞段横穿一条常年流水的冲沟,加之隧洞中部透水性良好的砂砾岩层,使得隧洞开挖后围岩含水率显著增加,第三系泥岩遇水泥化、软化,强度显著降低并呈现出一定的膨胀性,最终促使围岩产生显著的大变形。在此认识的基础上,提出了提高钢拱架型号、增强钢拱架之间的纵向连接、增设底拱外八字锁脚锚管、施加初期支护与二次衬砌之间的聚乙烯缓释消能层等应对措施,实施后的现场监测结果表明,所提出的控制措施有效解决了第三系泥岩洞段开挖过程中的软岩大变形难题。     

考虑压力溶腔影响的岩溶隧道围岩稳定性分析

岩溶地区的富水压力溶腔常常对隧道施工安全造成不利影响。为研究岩溶溶腔对隧道施工过程围岩及支护受力的影响,依托某岩溶隧道,采用Flac3D有限元方法系统开展了不同工况的数值试验研究,主要考虑溶腔大小、溶腔位置及溶腔压力3因素影响,分析了不同工况下围岩受力变形、围岩应力及支护受力情况。结果表明:岩溶隧道溶腔会引起隧道施工过程围岩收敛变形和应力增大,溶腔大小、溶腔位置及溶腔压力均会对收敛变形和应力产生影响,溶腔越大、溶腔存在压力会造成靠近溶腔测点的收敛变形和应力值明显增加,溶腔位于拱顶时对隧道整体受力影响最大,溶腔位于边墙时对隧道影响次之,溶腔位于仰拱时对隧道影响最小;溶腔的存在会对初支受力造成不利影响,引起溶腔近侧初支应力重分布,建议加强溶腔施工段初支整体强度。     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

糯扎渡水电站大直径尾水隧洞穿越断层施工技术

糯扎渡水电站尾水隧洞位于厂区地质最差的地区,岩体蚀变严重,高岭土化、泥化强烈。针对断层和影响带的地质特性以及尾水隧洞开挖断面直径大的特点,开挖施工中合理划分了开挖分层,采取了超前支护、钢支撑、锚杆和锚筋桩、喷钢纤维混凝土等综合支护手段,重视监测工作,成功穿越了F3断层,且施工过程中未发生任何塌方事故。施工完成后的监测结果显示,尾水洞变形主要发生在开挖初期,支护完成后,围岩变形逐步稳定。     

利民堡深埋红粘土隧洞的新奥法施工

粘土地层特别是在地下水位以下进行隧洞开挖时，随着洞周应力的释放将产生较大的收敛变形，极易导致围岩失稳并造成塌方，对于在埋深较大的塑性粘土地层中开挖隧洞，其施工难度就更大。作为一个典型工程实例，引黄南干５＾＃洞利民堡洞段粘土覆盖层厚度深达１８０ｍ，围岩应力高达３．６ＭＰａ，但由于合理运用了新奥法施工，包括采用分步开挖断面、适当预留收敛变形量、缩短开挖循环进尺、加密格栅拱架和及时喷混凝土支护等综合措施，因而顺利贯通。