不同侧覆土厚度条件下连拱隧道的偏压特性研究

起凤山隧道进、出口浅埋偏压严重,上覆土层较薄,稳定性差,开挖扰动后上部土层易发生滑动.后行洞开挖时常会出现围岩变形过大、坍塌、失稳等安全事故.本文结合现场连拱隧道的地质条件和围岩的力学特点,采用理论分析和数值模拟方法对开挖后连拱隧道埋深、侧覆土层厚度与围岩应力和位移的变形规律展开研究,研究结果表明:隧道在竖向方向受到的偏压应力随着埋深的增加而减小,埋深越浅其偏压作用越明显,当埋深超过20 m后偏压作用的偏压应力增加量逐渐减小.对不同侧覆土层厚度的隧道开挖引起的岩体竖向变形特性进行分析,结果表明:竖向位移随侧覆土层厚度的增加逐步减小,当侧覆土厚度超过21 m时,竖向位移受侧覆土厚度的影响较小,基本只受围岩本身岩土性质的影响.     

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。     

偏压隧道不均匀来压下钢拱架应力变化的机理分析

钢拱架常作偏压隧道的支护结构,其应力变化对隧道的稳定性影响较大。以某铁路隧道偏压段为研究对象,利用SAP2000对该隧道进行建模,通过在模型中选取关键位置,施加与现场实测相近的应力,分析了不同来压对钢拱架应力变化的影响。分析结果为:在初期支护中,钢拱架应力的变化能通过围岩压力有效地反映,围岩压力越大,钢拱架应力变化越大。研究结果可为隧道支护结构的稳定性分析和施工提供一定的借鉴。     

浅埋软岩段隧道进洞施工变形特征与失稳分析

为研究隧道开挖过程中浅埋软岩段塌方变形特征,对隧道地质情况进行有效辨识,结合隧道施工过程围岩监测数据,并依据地质雷达探测结果建立三维数值模型并进行数值分析。研究结果表明:在隧道开挖阶段,拱底与拱顶位置均出现明显塑性区,伴随掌子面逐渐靠近围岩破碎区域,塑性区范围逐渐扩大并向拱顶右上方及围岩内部转移,破碎区域应力水平较低且位移显著增大,围岩完整性大大降低;不良地质构造是隧道发生塌方大变形的主要原因,降雨和地表水的入渗劣化围岩力学性质加速了隧道灾害的发生。对于隧道五级围岩浅埋段施工,应加强监控量测分析并及时做出预警,对关键部位开展超前地质预报工作。研究结果可以指导隧道塌方灾害的防治,对于实现隧道信息化施工具有借鉴意义。     

小净距隧道拓宽前后围岩应力应变分析

以重庆市机场路渝州隧道为背景,该隧道为存在严重偏压的小净距隧道。根据其实际地质情况,选取了承受偏压最严重的最不利断面,通过建立ANSYS有限元模型模拟隧道的拓展过程。通过对比分析隧道拓宽前后的围岩位移、应力应变及塑性区的变化情况,得出结论:在隧道拓宽过程中,中央岩柱及隧道右侧边墙承受较大的压应力并发生了明显的塑性变形,建议在开挖施工时对该部分区域加强支护力度。     

双连拱浅埋偏压隧道受力机制分析

浅埋偏压地质条件下修建双连拱隧道难度大,对支护结构强度及支护时间要求高.总结了双连拱隧道的施工方法,利用ANSYS程序模拟双连拱隧道施工工序,研究每步开挖完成后产生的围岩塑性变形,全部开挖完成后支护结构的弯矩和轴力,中隔墙的应力状态,支护结构的安全系数,得出的结果对双连拱隧道施工过程,支护结构的强度和施作时间具有指导意义,为以后浅埋偏压地质修建双连拱隧道提供参考.     

基于Mogi-Coulomb强度准则的隧道围岩理想弹塑性解答

合理选择岩石强度准则对隧道应力及位移预测和支护设计都具有重要意义,基于Mogi‐Coulomb强度准则和理想弹塑性模型,通过中间主应力系数反映中间主应力的影响,推导了圆形隧道围岩应力和位移的解析解,并对所得结果进行比较与验证,得到了中间主应力和围岩抗剪强度参数的影响特性。研究表明：具有广泛的适用性和较好的可比性,Mohr‐Coulomb强度准则解答和Matsuoka‐Nakai准则解答均为其特例;结果关于中间主应力系数 b＝0.5对称,较好地反映了岩石强度的中间主应力效应及其区间性;粘聚力及内摩擦角对围岩塑性区半径和隧道洞壁位移的影响显著,应充分考虑中间主应力影响及围岩抗剪强度参数变化对隧道设计与施工的影响。     

各向异性黏弹性隧道开挖位移时变解析解

针对各向异性初始应力状态(侧压力系数K0不等于1)的岩体隧道开挖问题,假定开挖岩体为Max-well黏弹性模型,从各向异性条件下围岩位移解答出发,通过对应性原理求解圆形隧道施工开挖过程中的围岩位移时变解,探讨各因素对围岩位移的影响.结果表明:对于隧道顶点,当各向异性参数(侧压力系数)K0＞1时,先是向围岩方向产生位移,...     

破碎围岩浅埋偏压隧道衬砌荷载的计算方法

隧道洞口大都会面临围岩破碎、浅埋和偏压等不良地质地形情况,现行规范只给出了偏压隧道衬砌荷载的计算方法。对于破碎围岩浅埋偏压隧道,根据现场情况及实测的衬砌受力和变形特征表明其与规范假定不同,不宜直接利用规范方法。通过工程实例分析及隧道三维数值分析结果提出了浅埋偏压隧道破碎围岩的破坏模式,即隧道开挖后深埋侧岩体滑塌下落挤压支护结构使其向外侧变形,从而外侧支护受到被动土压力。根据提出的破坏模式,将隧道开挖后围岩主要分为滑塌区和被动区,在此基础上利用极限平衡法推导出了衬砌荷载的计算公式。将计算得到的结果与现场实测值对比发现,对于围岩极其破碎且存在较严重偏压的浅埋隧道工程,提出的计算方法比采用规范方法更接近实际情况。     

大跨度浅埋隧道岩体的工程地质研究

目的以我国跨度最大的公路隧道韩家岭浅埋隧道为背景，讨论通过不连续面网络图模拟真实岩体的几何特征．建立工程适。用的计算模型问题。探讨地表不连续面研究成果对于隧道稳定性分析和设计的意义．方法采用蒙特卡洛方法建立不连续面模拟的数学模型。应用计算机随机绘制拟开挖岩体不连续面三维网络图．结果介绍了隧道岩体相关工程地质工作。给出了基于统计原理的岩体不连续面三维计算机模拟方法．结论应用“岩体不连续面数据处理系统”进行数据的计算机处理，可以随机模拟不同不连续面产状参数．绘制出拟开挖岩体不连续面三维网络图，建立工程适用的计算模型．设计初期由拟开挖隧道附近公路路堑边坡得到的工程地质研究结果与隧道施工期间得到的隧道围岩工程地质研究结果基本一致，表明采用地表不连续面工程地质工作研究结果进行隧道设计的可能性．