暗挖浅覆土大断面隧道开挖施工工法研究

地下隧道施工过程中,对于地层的扰动,原有土体的状态失去平衡、对隧道的沉降与收敛造成影响。对区间隧道在施工中必须以严格控制沉降、防止坍塌为目的。若遇覆土较浅地带、稳定性较差土质,开挖极易造成塌方、涌水、地表沉降等情况,造成地面塌陷。施工中确保浅覆土地带施工的安全稳定,核心是拱顶围岩的固结控制。为保证隧道施工中的安全稳定,通常采用井点降水或洞内预加固堵水等措施为地铁施工提供良好的条件。长春地铁1号线05标段,位于长春市交通最繁华地带,场地条件无法满足明挖施工,并横通道下穿主干道人民大街,最浅覆土只有4m,在开挖施工中,拱部处于杂填土及粉质黏土底层,土层地质较差,对开挖施工造成一定难度。该工程为暗挖区间左右双线隧道,在区间右线南端设有235m停车线大断面,在停车线大断面施工前,左线临近准断面已开挖形成。采用本工法施工,可防止地表沉降、土体坍塌,确保了施工安全。     

松散地质段隧道开挖地表压浆施工技术分析

在松散地质路段进行隧道施工,对隧道工程的实施具有较大的挑战性。松散地质具有岩层结构稳定性差、土壤易流失、土体承重力差的特点。所以,在这种条件下进行隧道施工,必须采用地表压浆等特殊的技术手段,来解决松散地质所带来的施工难题。本文针对在松散地质段进行隧道开挖地表压浆施工技术手段展开相关论述。     

压密注浆机理研究及效果检验分析

本文就压密注浆的影响范围，超孔隙水压力的分布规律，土体强度的增长规律以及压密注浆中的地层抬高效应进行了研究，并对软土地基注浆技术的效果检验方法进行了分析，提出了一些有意义的建议。     

水压爆破在单线隧道施工中的应用

本文针对隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩掘进速度慢、光面爆破效果不理想、炸药利用不充分、降尘速度慢的问题,提出改进原始的爆破方法,采用水压爆破方法对隧道进行爆破。隧道水压爆破是在传统的隧道光面爆破中加入水袋的施工方法。因为炸药爆炸引起的冲击波在水中的衰减速度远远小于在空气中衰减的速度,所以加入水袋后,能够使爆炸冲击波更好的传播,减少爆炸能量消耗,从而提高了爆破效率,节约炸药用量,降低开挖成本,大大的提高了隧道开挖的经济效益。     

软岩隧道中环形开挖方法控制沉降的主要影响因素

文章介绍了离心模型试验和三维弹塑性有限元分析的结果对环形开挖法在约束前面隧道围岩的地面沉降方面上的影响进行了澄清。在软土地及附近,利用离心加载状态下的机器人开挖一个模型隧道,用一个高精度的图像分析系统测量隧道表面在此过程中的沉降量。在两种不同的力学性能的土质中,将全断面开挖方法产生的沉降与环形开挖方法产生的沉降两者进行比较。在低强度地面时,环形开挖方法造成的最大沉降为全断面开挖方法产生的最大沉降的36%,在高强度地面时,环形开挖方法造成的最大沉降则为全断面开挖方法的58%。应用三维弹塑性有限元分析对这些现象进行考虑。     

隧道开挖作用对地层工程性质的影响

本文引入了开挖作用分区的概念,研究了软土地区浅埋隧道开挖过程中周围土体的应力路径变化规律。为研究隧道开挖过程中,隧道周围地层 的应力应变关系和抗剪强度指标随着开挖过程变化的规律,从而为深入研究软土地区浅埋隧道的设计理论开辟了一条新途径。     

粘弹性土体中深埋圆形隧道的应力和位移分析

基于Biot固结理论,采用渗流-力学耦合模型,研究分析了粘弹性饱和土体中因开挖深埋圆形隧道而引起的周围土体的应力和位移场。假设衬砌和土体均为多孔介质,隧道处于半封闭状态,边界半透水。在拉普拉斯变换域中得到的应力、位移场和孔隙水压力解答,运用拉普拉斯数值逆变换得到数值计算结果,分析了隧道周围土体中应力、位移场及孔隙水压力的消散规律,讨论了隧道边界的渗透特性和土体的流变性质对应力、位移场以及孔隙水压力消散的影响。     

浅埋暗挖法隧道施工技术及其地面沉降控制

本文结合当下浅埋暗挖法在隧道施工中的实际应用为依据,从开挖阶段的地面沉降控制策略、采取土体改良措施、优化施工方案这三方面进行深入探索与研究,主要目的在于推进浅埋暗挖技术获得更大的发展。     

强夯作用下土体动力特性研究

讨论了用于计算土体动力压密有限元方程的建立及其数值计算方法,给出了山西化肥厂场地动力压密的数值解,得出了相应的应力场、位移场、加速度场等,计算结果与实测结果吻合较好。采用了新的分析模型研究了强夯后土体的振动特性,同弹性模型、理想弹塑性模型进行了比较,两个工程实例的计算结果表明,提出的新模型更加优越。     

《不同隧道断面结构处的地表振动分析》

地铁列车的振动对隧道周围土体强度和变形有较大的影响。本文以北京地铁5号线的隧道尺寸和土质特性为研究背景,用有限元软件对圆形隧道和矩形隧道在相同列车振动荷载作用下的动力响应进行计算,给出了隧道周围土体的变形情况和地表位移。并将这两种断面的有限元计算结果进行比较和分析,为以后的工程设计提供依据。     

Explosion‐induced dynamic soil–structure interaction analysis with the coupled Godunov–variational difference approach

The paper presents a coupled 2D Godunov–variational difference approach for soil–structure interaction due to a nearby explosion. Owing to the high‐intensity dynamic loads, complex processes take place, including transient separation of the buried structure from the surrounding soil, large deformations of the buried structure including loss of stability, and so on. The approach takes into account the irreversible bulk compaction of the soil medium and is based on the relationships of the shock and rarefaction waves with finite‐difference equations of the shell motion, using a simple iteration method. The model reduces the contact problem to the self‐similar symmetric Riemann problem. The proposed approach is demonstrated by the solution of a buried explosion in the proximity of a lined tunnel buried in soil. The peak contact pressure envelope along the lining was studied. It was found that for an explosion in the proximity of a relatively rigid shell, the maximum value of this envelope is located at some distance from the lining's axis of symmetry. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

复杂环境下既有隧道扩挖爆破技术

针对复杂环境下既有浅埋隧道扩挖工程具有围岩风化严重、开挖方式单一、保留边帮易受损和爆破振动难控制的特点,以某隧道K116+140～K116+312段扩挖工程为实例,综合分析、研究了该隧道扩挖工程的难点,依据以往隧道掘进施工经验,提出了隧道上部超前开挖法,台阶钻爆法、光面爆破技术和有效的爆破安全措施。同时通过精细化的装药结构设计和起爆网路的连接,控制了爆破振动对既有隧道的危害,确保了隧道扩挖壁面的平整,达到了预期的扩挖要求,可为类似隧道扩挖工程提供经验借鉴。     

水压爆破在隧道掘进中的应用

利用水压爆破技术特点,在人防工程、阵地工程隧道掘进中进行水压爆破。结果表明,水压爆破应用于隧道掘进中的光面爆破,具有很好效果,既有效地控制了爆破震动,又可以防毒降烟,同时破碎围岩较均匀,大块率降低,有利于机械化施工,显著提高了经济效益。     

水压爆破在隧道掘进中的应用

利用水压爆破技术特点,在人防工程、阵地工程隧道掘进中进行水压爆破。结果表明,水压爆破应用于隧道掘进中的光面爆破,具有很好效果,既有效地控制了爆破震动,又可以防毒降烟,同时破碎围岩较均匀,大块率降低,有利于机械化施工,显著提高了经济效益。     

地铁隧道爆破开挖对高层框架结构的动态响应

针对城市地铁建设过程中隧道爆破对高层建筑物带来的不利影响,基于萨道夫斯基公式,对现场爆破振动测试与有限元模拟对比分析,现场测试结果与计算结果吻合较好。以框架结构垂向振速为研究对象,采用动力有限元方法对高层框架结构在爆破地震波作用下的响应规律进行了研究,并分析了并行隧道不同开挖工况下高层框架结构不同响应特点。计算结果表明:高层框架结构在爆破地震波影响下存在明显高层放大效应放大倍数最大达3.48倍;地铁隧道已开挖段对高层结构振动有空腔放大效应,空腔放大效应的主要影响因素有框架结构与隧道的间距、已开挖隧道空腔相对爆源位置等,前者影响更显著。     

软岩隧洞中乳化炸药拒爆的解决办法

为解决在软岩隧洞掘进爆破中乳化炸药发生拒爆的问题,通过分析乳化炸药破乳的原因,发现乳化炸药在爆炸环境中结构成分容易发生变化。研究结果表明,在分段延时爆破作业中,先引爆的炮孔产生的冲击波会对其作用范围内后引爆炮孔中的炸药产生挤压作用,被挤压的部分微小敏化气泡消失,导致乳化炸药破乳失效。盐边县偏路水库泄洪排沙隧洞爆破工程的实验,验证了在不改变爆破器材的情况下,可以通过改变装药结构,调整布孔参数以及起爆顺序成功克服乳化炸药在软岩隧洞掘进爆破中发生的拒爆问题,并取得了良好的爆破效果,可为类似爆破工程提供参考。     

软岩隧洞中乳化炸药拒爆的解决办法

为解决在软岩隧洞掘进爆破中乳化炸药发生拒爆的问题,通过分析乳化炸药破乳的原因,发现乳化炸药在爆炸环境中结构成分容易发生变化。研究结果表明,在分段延时爆破作业中,先引爆的炮孔产生的冲击波会对其作用范围内后引爆炮孔中的炸药产生挤压作用,被挤压的部分微小敏化气泡消失,导致乳化炸药破乳失效。盐边县偏路水库泄洪排沙隧洞爆破工程的实验,验证了在不改变爆破器材的情况下,可以通过改变装药结构,调整布孔参数以及起爆顺序成功克服乳化炸药在软岩隧洞掘进爆破中发生的拒爆问题,并取得了良好的爆破效果,可为类似爆破工程提供参考。     

城市隧道爆破振动速度峰值预测神经网络法应用

结合南京机场线地铁项目,进行了邻近隧道爆破开挖作用下既有隧道的爆破振动速度现场监测试验,应用BP神经网络,建立了既有隧道爆破振动速度的预测模型,并与多种经验公式预测进行了比较分析。结果表明:BP神经网络爆破振动速度预测数据与试验监测数据拟合较好,相比于经验公式预测,具有误差小、精度高的特点。研究成果可为邻近隧道爆破开挖作用下既有隧道爆破振动控制和新建隧道爆破开挖方案完善提供理论参考。     

新建隧道上跨既有隧道爆破振动响应研究

以福平铁路新鼓山隧道开挖工程为例,采用FLAC3D软件对其下部既有隧道的振动响应进行了模拟。将MATLAB与FLAC3D软件联合应用,以爆破作用下岩石模拟振动信号与实际监测信号的误差作为适应度函数,采用PSO算法优化反演出无规律爆破参数和岩石振动阻尼参数,实现模拟参数的自适应选取,解决实际模拟中参数难确定的问题。实际结果表明,上述MATLAB-FLAC3D结合的方法是可行的,不仅可以研究既有隧道对上跨隧道爆破的振动响应,还可以显著提高岩体爆炸效应数值模拟结果的精度,实现隧道振动响应的预测。     

新建隧道上跨既有隧道爆破振动响应研究

以福平铁路新鼓山隧道开挖工程为例,采用FLAC3D软件对其下部既有隧道的振动响应进行了模拟。将MATLAB与FLAC3D软件联合应用,以爆破作用下岩石模拟振动信号与实际监测信号的误差作为适应度函数,采用PSO算法优化反演出无规律爆破参数和岩石振动阻尼参数,实现模拟参数的自适应选取,解决实际模拟中参数难确定的问题。实际结果表明,上述MATLAB-FLAC3D结合的方法是可行的,不仅可以研究既有隧道对上跨隧道爆破的振动响应,还可以显著提高岩体爆炸效应数值模拟结果的精度,实现隧道振动响应的预测。