监控量测在涌水、围岩软弱隧道中的应用

监控量测在隧道施工中是1个非常重要的环节,它不仅能通过现场监测获得围岩动态和支护工作信息,为修正初期支护参数提供依据,而且还能确保施工的经济性和安全性。以晋宁至红塔区高速公路三标春和段光山1号隧道右幅为例,在隧道施工中出现大量涌水,并且围岩软弱时监控量测的实施、应用与数据分析。     

隧道开挖过程中的变形研究

在新奥法隧道中,对隧道的监控量测是隧道安全高效施工的有力保证,尤其是地形地质条件复杂的隧道,其洞口段岩体破碎、岩性较差,必须实时掌握隧道开挖过程中围岩的动态信息,保证工程安全。结合工程实例,通过对隧道洞口段围岩的变形监测,提出具体监测方案,对监测数据进行回归分析,以此来反馈隧道施工过程中支护措施的合理性,以便及时采取应对措施,修正开挖支护参数,确保后续工程的安全与质量。     

奔龙坪隧道施工方案稳定性数值分析

连拱隧道在左右洞施工时,边开挖边支护,围岩和支护结构之间的荷载转换频繁,而且目前连拱隧道的开挖多采用钻爆法,爆破施工对中隔墙及顶部围岩的扰动大。因此,结合隧道地质条件选择安全、可行的施工开挖方案意义重大。以在建的奔龙坪隧道为工程背景,采用数值模拟方法,就隧道施工中右幅正洞和左幅正洞的施工顺序进行系统的模拟分析,确定了隧道中导洞开挖其后进行右幅正洞开挖,在右幅正洞贯通后再施工左幅正洞的施工方案,指导该隧道的施工。     

隧道穿越断层破碎带的小导管注浆处治研究

隧道穿越断层破碎带时,较易发生地质灾害,针对该问题,采用超前小导管注浆的方式对围岩进行预加固处理,并在支护完成后对隧道处治效果进行监控量测,监测结果显示该处治方法保障了隧道开挖支护过程中围岩的稳定性,变形量满足隧道安全运营的初期支护设计要求。     

高地应力条件下千枚岩地段隧道稳定性分析

本文通过对锦屏辅助洞千枚岩洞段的隧洞开挖、锚喷和模筑混凝土支护的全过程的计算机仿真,探讨了采用离散单元法程序UDEC在隧道施工全过程仿真模拟的应用,并对该段锦屏辅助洞的围岩变形进行了分析,旨在为隧道施工监测设计提供理论依据。     

隧道开孔段围岩变形的薄壳理论预测方法研究

隧道围岩变形预测分析理论主要是针对无开孔隧道,而对于隧道开孔产生的围岩变形,相关预测分析研究理论较少。为此,利用薄壳理论对隧道开孔处受力进行分析,同时结合Mindlin公式对隧道开孔段围岩变形公式进行修正,从而得到了隧道开孔围岩变形预测公式。将所得隧道开孔段围岩变形预测公式应用于肯尼亚内马铁路恩贡山隧道开孔段围岩变形预测,结果显示:隧道开孔段围岩变形预测公式得到隧道开孔段位移为10.766 mm,与恩贡山隧道实际监测位移值相比,其预测分析误差为9.86%;而采用隧道非开孔段位移计算公式得到的隧道围岩预测位移为6.376 mm,其预测误差为35.04%。可见,该隧道开孔段围岩位移预测公式精度较高,满足实际施工精度要求,对实际隧道开孔段设计与施工具有较大的指导意义,并为隧道开孔段拱顶稳定性分析预测提供了新的预测方法。     

公路隧道围岩变形监测及灰色预测

以大浏高速公路道吾山隧道为研究背景,结合现场实测资料,对道吾山隧道围岩稳定状态进行分析研究,利用围岩变形监控数据建立并优化灰色预测模型GM(1,1),采用该模型对围岩位移变形进行预测,并将预测结果与现场监测结果进行对比分析,误差较小。应用灰色预测确定支护的最佳工作状态和支护结构工艺参数,并以此判别围岩的稳定性具有重要意义。     

地铁浅埋隧道初期支护变形侵限换拱施工技术

成都地铁18号线太平隧道为单线隧道,全隧岩体为V级围岩,隧道为进口向出口单向施工,采用矿山法施工,出口端为缓坡出洞,埋深5～10 m,洞段岩体为软弱土质围岩。在隧道施工到出口浅埋段时,左右线均出现沉降变形且变形较大,造成部分初期支护侵限二衬,现场对变形侵限部位的拱架进行了更换与加固处理。浅埋隧道软弱围岩初期支护侵限换拱加固后取得了良好的效果,最终监控量测结果证明:在进行初期支护支护换拱后,结构稳定,达到了结构安全要求,保证了隧道净空和二衬混凝土厚度。针对太平隧道软弱围岩段初期支护变形侵限换拱技术进行了阐述,可为类似工程提供借鉴。     

一般质量围岩隧道锚杆的功效性探讨

目前工程类比法被广泛应用于公路隧道支护参数的设计当中,基于此设计的支护体系是否能够最大限度的发挥其应有的支护功能或作用,到目前为止还缺乏足够的实测数据支持。为了深入了解高速公路隧道一般质量围岩锚杆的实际功效,在邢汾高速邢台段贺坪峡隧道与黄岩子隧道内选择四个监测断面安设测力锚杆对其受力特性进行监测。监测结果显示部分测力锚杆内部测点承受压力,该结果与锚杆受拉才起到支护作用相背离;其余受拉测点最大值仅占规范设计最大受拉值的10%,表明锚杆在实际当中发挥的功效非常有限,几乎起不到应有的支护作用。基于此可认为,在今后实际工程实践当中对于类似工程与类似的一般质量围岩,可以考虑将系统锚杆进行必要的优化。     

丽香铁路中义隧道初期支护大变形的力学机制

针对高地应力软岩隧道初期支护大变形力学机制研究的不足,以隧址区地应力最大主应力为水平方向,且与隧道轴线接近垂直的丽香铁路中义隧道为工程背景,通过现场监测资料的综合分析,得出了大变形区段初期支护变形、破坏的力学机制,并在此基础上提出了大变形控制措施。研究表明:在地应力最大主应力为水平方向且与隧道轴线垂直的条件下,初期支护表现出水平收敛大于拱顶下沉的变形特点,破坏形式以拱顶喷射混凝土剥落、掉块,边墙拱架压曲外鼓为主,初期支护边墙段既是受力最大的部位,又是变形最大的部位,应将其作为变形控制的重点部位;初期支护边墙段的变形、破坏经历两个阶段;第一阶段边墙受力以围岩的水平挤压应力为主,变形以水平向围岩压力作用下的弯曲变形为主;第二阶段边墙受力以竖向压力为主,变形以压弯共同作用下的压弯屈服破坏为主。     

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。     

高地应力环境下引水隧洞软弱围岩稳定性分析

以实际深埋软岩引水隧洞施工为背景,在对导致大变形的围岩压力性质认识和力学行为分析的基础上,结合室内实验、数值模拟手段、施工变形监测数据和围岩—衬砌接触压力现场试验,研究了隧洞开挖后洞周位移分布特征、围岩变形和支护受力随时间发展规律。研究结论表明:(1)大主应力方向为垂直方向的高地应力环境中,隧洞软岩大变形以挤压型变形为主;(2)开挖面和二衬对约束隧洞空间位移分布具有重要作用;(3)软弱围岩变形发展和支护受力具有明显的流变特性和时间效应,及时施加二衬能有效限制流变变形的发展。在研究基础上提出了一些施工中有益于控制围岩稳定性的建议。     

关山特长隧道高地应力下硬岩大变形规律研究

高地应力下隧道的围岩变形是岩体力学的关键问题之一,甘肃关山隧道埋深较大,在穿越高地应力区域时极易出现围岩失稳、塌方及支护结构大变形等现象。选取隧道典型试验段,通过数值计算及数据监测,对其大变形规律和防控技术进行了研究,进而得到了隧道围岩的变形和应力分布规律。根据分析结果,建议隧道衬砌施工时采用柔性支护的理念进行设计,优化边墙曲率,加大预留变形量,采取径向注浆加固及降低扰动。实践表明,一系列防控措施有效控制了围岩变形,降低了隧道施工风险,可为以后类似工程的设计和施工提供实践借鉴。     

基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解

为进行流变围岩圆形隧洞工程应力、应变分析,将Hoek-Brown强度准则引入到西原流变本构模型,同时在力学模型中考虑掌子面推进效应和支护阻力对围岩应力释放率的影响,得到了支护条件下基于Hoek-Brown准则西原模型的圆形隧洞黏弹塑性解。通过锦屏二级水电站引水隧洞案例验证解析方法的可靠性,并进行了塑性区半径和围岩变形的影响因素定量分析。研究结果表明:(1)基于Hoek-Brown准则的西原模型更能反映实际隧洞工程岩体流变特性,建立的解析方法能够考虑围岩应力释放效应和塑性体积扩容特征对围岩变形的影响,其计算结果与实际监测数据吻合良好;(2)围岩应力释放系数、Hoek-Brown准则参数s、原岩应力和隧洞半径对塑性区半径的影响较大,是判断流变围岩隧洞稳定性的主要考虑指标,相对而言,岩石单轴抗压强度和Hoek-Brown准则参数m对塑性区半径的影响较小;(3)引入围岩扩容系数后,围岩位移量显著增加,但基本不影响围岩流变变形曲线形态和塑性区半径,从洞壁向围岩内部延伸,围岩扩容系数对围岩变形的影响越来越小。     

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。     

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。     

锦屏一级水电站左岸导流洞施工期监测及围岩稳定分析

 简单介绍了锦屏一级水电站左岸导流洞的工程地质 概况及施工期安全监测设计，详细阐述了施工期安全监测成果，对围岩的变形、应力规律及 特征进行了深入的分析。目前该导流洞开挖支护已完成,围岩变形及锚杆应力变化较小，表 明围岩已趋于稳定。安全监测为设计与施工提供了可靠的依据。     

引汉济渭工程秦岭引水隧洞岩爆三维 NPR 支护技术

针对引汉济渭工程秦岭引水隧洞岭北段频繁产生岩爆灾害、原支护结构破坏等问题，对秦岭引水隧洞岭北 段进行地质勘测调查，分析隧道围岩岩爆破坏特征及破坏模式，开展超深隧洞岩爆三维负泊松比（negative Poisson’s?ration，NPR）高应力补偿支护体系研究工作。采用现场勘查等方法，对隧道地质条件及岩爆破坏成因进 行分析，并采用对比试验的思想设计出秦岭引水隧洞岭北段岩爆监测预警试验方案，提出以微观 NPR 锚杆为核心 的三维 NPR 高应力补偿支护体系；通过现场试验分析新支护体系下围岩岩爆控制程度及其支护效果。结果表明： 以微观 NPR 锚杆为核心的三维 NPR 高应力补偿支护体系能有效控制隧道围岩岩爆灾害发生，新支护体系试验段 微震能量、频次均明显降低，爆坑深度、钢拱架受力和变形量明显减小。研究成果可为超深隧道岩爆灾害的防治 提供参考。     

考虑应变软化的高速公路软岩隧道围岩变形分析

软岩隧道具有变形大流变时间长等特点,采用何种模型模拟软岩的应力应变关系在数值计算中至关重要。通过数值模拟和三轴试验对比,确定以驼峰曲线函数表达式描述软岩的应变软化材料特性关系,结合 FLAC 软件采用应变软化模型对三种开挖方式进行了模拟计算分析,确定最优开挖方式。然后针对软岩围岩变形进行了理想弹塑性模型和应变软化模型的分析对比。将软岩应变软化本构模型得出的围岩变形与实测值进行对比分析,发现其二者值能够较好吻合,因此采用应变软化模型计算软岩隧道变形是可取的。     

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。