上软下硬地层浅埋暗挖隧道覆跨比研究

从强度要求和变形要求两方面分析了具有明显刚度差异地层中浅埋暗挖隧道的覆跨比影响因素.以青岛地铁某车站为例,运用有限元分析方法研究了覆跨比与地表位移的关系,并分析了不同覆跨比下的开挖稳定性.研究表明地层条件是浅埋暗挖地铁车站覆跨比的决定因素;在“微风化～强风化”花岗岩地层中,极限覆跨比不应小于0.419;加固区等效变形模...     

层状黄土中浅埋隧道暗挖诱发的变形特征分析

控制地表沉降是浅埋地铁隧道暗挖施工必然面临的重要问题。针对西安市某层状黄土中浅埋暗挖隧道,通过现场实际测量和FLAC3D数值模拟对地表及围岩沉降、超前注浆导管、隧道衬砌结构受力与变形的响应规律进行了综合分析。结果表明,层状黄土中浅埋隧道暗挖诱发的地表、围岩及衬砌结构沉降随着开挖深度的增大基本呈初始快速增大而后趋于平稳的两阶段变化特征。采用0.5m进尺进行层状黄土中浅埋隧道暗挖施工能够满足隧道衬砌结构受力变形的安全性要求,而使用超前注浆导管技术能有效提高隧道周围黄土地层的自稳能力,确保了施工安全。     

合肥轨道交通2号线怀宁路站暗挖通道施工技术研究

合肥轨道交通2号线怀宁路站1,4号出入口暗挖通道下穿长江西路,2个通道属浅埋～超浅埋,通道的上覆地层与围岩为人工填土和膨胀性黏土,工程环境条件复杂。采用合理的设计与综合施工技术,实现在合肥地区浅埋土质围岩且地面道路有车辆荷载的隧道暗挖施工。其要点包括:采用超前大管棚+超前小导管相结合的超前支护,4部CRD+预留核心土开挖工法并控制循环进尺,在暗挖通道穿越的地面主干道上满铺12 000mm×2 000mm×20mm钢板以减小隧道上部地表的车辆荷载。监控量测表明,拱顶下沉等数据均符合控制标准,地表沉降、管线沉降的发展过程与暗挖隧道拱顶下沉过程相似。     

浅埋暗挖重叠隧道施工引起的地层变形分析

 重叠隧道施工必然发生相互影响,产生诸如地表沉降难于控制等一系列问题,特别是在浅埋富水软弱围岩条件下修建重叠隧道,此类问题更加明显。通过对深圳地铁一期工程国贸～老街区间重叠隧道施工引起的地层变形实测分析,得出了富水软弱围岩条件下浅埋暗挖重叠隧道施工引起的地层运动规律。在该类地层条件下施工重叠隧道,具有变形量大、地表沉陷突发、地层损失率高(地层损失率高达9.2%,远大于一般地层)、地表横向沉降槽局部曲率和斜率大的显著特征。结合隧道围岩性质试验成果和现场工程条件,对地层变形机制及其主要影响因素进行分析,在此基础上提出该类围岩条件下施工浅埋暗挖重叠隧道控制地层变形的技术措施,并在深圳地铁I期工程的后期施工中得到充分利用,取得了显著效果。研究成果对同类地层暗挖重叠隧道施工地层变形控制具有借鉴和参考价值。     

隧道开挖过程中地层变形的统计分析

 以70余座浅埋暗挖法修建的隧道的实测数据为基础，对影响地层变形的各种因素进行统计分析，提出浅埋暗挖隧道的最大沉降量计算公式。同时还得到几点地层变形规律，如：最大地表沉降和拱顶下沉值的概率分布近似成正态分布；随着围岩稳定性由好变坏，地表沉降和拱顶下沉值也呈逐渐增大的趋势；隧道跨度为5～10 m时，II，III，V类围岩条件下的最大地表沉降值与上覆土层厚度关系呈凸形状，II，III类围岩的最大拱顶沉降值在埋深25 m范围内随隧道埋深增大而增大；拱顶沉降与地表沉降比值多为0.5～1.5；在埋深小于20 m范围内，沉降槽宽度多为(8～12)R(R为等效半径)。最后对50余座产生塌方隧道的坍落高度和塌方量进行统计，并对影响隧道塌方的主要因素进行分析。该研究成果为隧道进一步的设计、施工提供科学的参考依据，具有重要的实用价值。     

大管棚在浅埋暗挖施工中的应用

结合深圳地铁4号线工程下穿梅拗八路浅埋暗挖隧道施工实例,探讨了大管棚超前注浆支护技术在城市地铁施工中的应用。地表下沉监测结果表明,最大沉降值在允许的沉降范围内,表明了大管棚超前注浆支护技术能有效地控制浅埋暗挖隧道施工中的地层变形。     

地下商业街超浅埋暗挖法拱顶结构变形计算分析

城市道路下地下工程超浅埋暗挖施工是解决地下工程建设不拆迁、不扰民、不影响交通的有效方法,但施工难度较大,影响因素多。从地下结构受力来看,覆土厚度、起拱高度和跨度等是主要影响因素。以洛阳市解放路地下人防商业街超浅埋暗挖段作为计算原型,采用ABAQUS建立数值模型,研究了覆跨比和矢跨比对所开挖洞室顶部的变形、应力及钢筋格栅受力的影响。结果表明,覆跨比对隧道洞室初支拱顶部位移影响最大,角部最小;矢跨比变化对隧道洞室的拱顶到拱底各处应力集中系数的影响不同,拱脚处最敏感。最后,得出了土体中人防工程超浅埋暗挖分部开挖单个洞室跨度宜在3 m左右,起拱矢跨比宜为0.1～0.2的控制指标,经现场施工实践证明,分析结论科学可靠。     

浅埋暗挖电力隧道穿越砂卵石地层时地上建筑物沉降控制研究

浅埋暗挖电力隧道施工容易引起地层结构变形,控制地面建筑物(构筑物)及相关管线的沉降,特别是不均匀沉降等方面仍是浅埋暗挖电力隧道施工的重点.针对砂卵石地层自稳能力差,施工过程中易出现局部坍塌的特点,宜采用管超前、短台阶、短进尺,环形开挖留核心土,及时施作初期支护,勤量测及时反馈信息等措施,来控制电力隧道围岩的变形,防止围岩坍塌,并通过压力注浆方式对地层进行预加固和超前支护,使拱部砂卵石层得到有效固结,形成注浆固结体,依托"岳各庄220 kV输变电(电力沟)工程(第五标段)",提出砂卵石地层浅埋暗挖隧道下穿施工时地层加固方案和开挖施工方法.     

我国城市地铁复杂洞群暗挖技术获突破

北京地铁王(府井)东(单)区间工程,地处闹市区、洞群复杂、围岩软弱、地下水丰富、断面起大。铁道部十六局地下工程指挥部在该区间施工中,综合利用台阶法、中隔壁法等5种国内领先工法,获得成功,取得了城市软弱围岩洞群开挖支护、综合防排水等7项浅埋暗挖施工技术新成果,确保了地下管网不断不裂,地表下沉量控制在30ｍｍ以内,并且保持了良好的环保条件,保证了长安街交通与商贸社会活动的正常进行。地铁王东区间这一国内最大单跨地铁隧道工程的修建成功,首创了“城市松散含水地层复杂洞群浅埋暗挖施工技术”,标志着我国城市浅埋暗挖技术迈上了新…     

浅埋煤系地层公路隧道断面收敛规律研究

随着我国公路工程深入山区,高标准等级公路增多,公路隧道的建设将大规模增加。在西南地区,工程地质条件复杂,尤其是穿越煤层的隧道施工区,将对隧道施工造成巨大困难,监控量测是保证煤系地层地区浅埋暗挖隧道施工安全的重要手段。通过对某浅埋煤系地层隧道拱顶下沉与周边收敛监控量测数据的分析,总结了施工期内煤系地层浅埋隧道开挖后围岩的变形规律,可为类似工程地质条件下的隧道施工提供借鉴。     

紧邻建筑物的浅埋隧道开挖施工方案仿真分析

以重庆轻轨6号线小什字车站区间隧道为例,利用FLAC3D软件建立了由建筑物造成的浅埋偏压隧道计算模型;运用有限差分数值方法对三种不同开挖施工方案进行了数值仿真,得出了浅埋、偏压隧道围岩的地层变形与塑性区的分布受开挖施工先后顺序影响较大.研究结果表明,采用CD法开挖小什字浅埋偏压隧道,首先开挖右导坑是不适宜的;实际施工采...     

大理岩硬性结构面剪切蠕变及粗糙度效应研究

 针对锦屏二级水电站地下洞室富含节理的实际情况,利用双轴蠕变仪对大理岩硬性结构面进行剪切蠕变试验。通过对大理岩硬性结构面表面的量测,采用平均粗糙角描述大理岩硬性结构面表面粗糙度情况;分析不同粗糙度情况下岩样剪切位移与时间的变化规律。结果表明,粗糙角大的岩样瞬时变形要小于粗糙角小的岩样。此外,试验在较低的应力水平下,岩样蠕变变形表现为衰减蠕变和稳态蠕变,但当剪应力水平达到某一应力水平时,岩样在极短时间内迅速破坏,未出现加速破坏阶段,因此,利用大理岩剪切蠕变试验数据对标准线性体剪切蠕变模型进行辩识,得出各岩样的剪切蠕变模型参数,通过由模型参数得出的拟合曲线与试验曲线比较知采用标准线性体模型是合理的。最后分析各大理岩岩样的平均粗糙角与剪切蠕变模型参数的变化规律。     

浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

 防控地表塌陷特别是海床塌陷是浅埋暗挖海底隧道施工的关键问题之一，一旦发生海床塌陷，海水可能大量涌入隧道，将造成灾难性后果。因此，明确地表塌陷的发生机制、诱发因素和相应的控制措施是浅埋暗挖隧道包括海底隧道安全施工的重要保证。以深圳地铁一隧道施工引起的两次地表塌陷事故为工程背景，根据普氏平衡拱理论，对浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷进行深入的分析，明确地表塌陷的发生机制，并结合地层条件和施工情况给出了诱发地表塌陷的原因，在此基础上提出相应的控制技术，并在隧道后续施工中得到应用，取得了理想的控制效果。研究结果表明，严格按照浅埋暗挖法的基本原理和技术要点进行隧道施工，可以有效地避免地表塌陷事故的发生。研究成果对浅埋暗挖城市地铁隧道和海底隧道等类似工程施工预防地表塌陷具有一定的指导意义。     

浅埋隧道塌方处治方法研究

根据工程塌方处治实例,探讨了浅埋隧道塌方处治中超前支护系统的作用原理,利用有限元手段分析了二次衬砌结构的内力情况,给出了塌方处治方案,根据处治效果可得出:(1)管棚注浆法作为一种行之有效的辅助工法,其力学效应是显著的;(2)处于浅埋顺层围岩条件下的隧道,围岩的变形往往带有突然性;(3)施工中及时构筑二次衬砌,早日形成封闭式支承体系,加快围岩变形稳定过程,可有效地抑制围岩过度变形及塌方事故。     

分段柔性接头地铁隧道适应地裂缝大变形的模型试验研究

西安地裂缝是一种特殊的城市地质灾害,地铁隧道穿越地裂缝带时必须分段设特殊变形缝。以西安地铁隧道正交穿越地裂缝带为工程背景,采用几何比1:5的大比例尺模型试验,研究分段设缝柔性接头隧道穿越地裂缝带的适应性。试验结果表明:地裂缝活动环境下隧道设置特殊变形缝的柔性接头避免了衬砌结构应力集中,对结构起到保护作用,分段柔性接头隧道具有较强的适应地裂缝大变形的能力。设置与地裂缝倾角一致的斜变形缝对围岩压力与位移有一定影响,而对衬砌结构安全性影响较小。正交条件下斜变形缝能消耗20%以上的地裂缝位移量,在地裂缝影响区隧道可通过多段设变形缝串联的方式最大限度地消除地裂缝大变形对隧道的影响。接头处顶底部止水带基本完好,而两侧止水带因地裂缝垂直位移作用出现撕裂现象,防水设计应重点考虑接头两侧壁的防水。研究结果可为地裂缝活动环境下地铁隧道结构与防水设计提供重要参考。     

锁脚锚管和仰拱注浆对控制大断面海底隧道位移的有效性分析

 厦门海底隧道两端陆域软弱地段大断面浅埋暗挖施工中，部分断面拱顶下沉偏大。对量测数据进行分析后发现，隧道发生的整体下沉(包括开挖中的各部整体下沉和初期支护全环封闭后的整体下沉)是构成隧道拱顶下沉量偏大的一个重要因素。为控制隧道结构变形过大这一问题，施工中根据经验采用锁脚锚管和仰拱注浆。为探知两种处理措施的实际效果，首先利用设计文件提供及现场试验获取的支护结构及围岩的物理力学参数，对其进行数值模拟。然后通过对数值模拟结果与现场实测数据进行综合分析，得出以下结论：锁脚锚管在控制开挖中隧道发生的整体下沉方面比较有效，可减小拱顶下沉约17%，减小水平收敛约12%；仰拱注浆比较适于控制初期支护封闭后隧道发生的整体下沉，可减小拱顶下沉约18%；另外这两种措施都能在一定程度上减小洞周围岩塑性区范围，并提高支护结构安全性。     

利用岩石的Kaiser效应测定储层地应力

 用单轴压缩试验测试岩石Kaiser效应特征,进而确定岩体地应力状态的方法,在岩体工程实践中得到广泛的应用。长庆靖安油田长6储层属于低孔低渗储层,需要进行水力压裂后才能得到高效地开发,为此必须研究该储层的地应力。用岩石的Kaiser效应,结合岩芯古地磁定向来研究储层19口井的地应力。研究结果表明,岩石声发射得到的最小主应力与水压致裂瞬时停泵法进行比较,大小吻合较好,而用岩芯古地磁定向结合岩石的声发射测试,能准确测定出地层中主应力分布的方向,与地层倾角测井解释成果比较接近。     

采动影响下强充水型隐伏岩溶陷落柱 围岩变形与渗流场数值模拟

 通过引入孔隙水作用于围岩的体积力项 ,采用弹塑性本构模型和达西渗流模型,有限元数值模拟和分析存在一穿透煤层的强充水型隐伏岩溶陷落柱时的带压开采过程中,煤层围岩的变形和渗流场随采煤工作面逐步接近陷落柱时的变化规律,探讨孔隙水压力对围岩变形的影响,并分析在存在岩溶陷落柱条件下的合理防水煤柱预留距离。数值模拟结果可为含特殊地质构造煤层的开采设计提供依据,同时为进一步的流固耦合作用和煤层底板突水机制的研究以及防水煤柱的留设提供一定的参考。     

厦门海底隧道地层变形监测与机制分析

厦门海底隧道施工过程中,工程技术人员将临着陆域段地层大变形、砂层施工控制、全风化花岗岩地层变形机制以及如何穿越结构交界面和全(强)风化深槽(囊)等诸多难题,这些都迫切需要深入研究海底隧道上覆地层的变形规律以及地层变形发展的机制和控制技术。通过陆域段地层变形实测以及对隧道施工过程进行三维流固耦合数值模拟分析,较好地反应了地层变形的分布、发展规律,地下水的运行、作用机制,以及地层大变形发生的力学原因。同时,也较好地描述了海底隧道中围岩-衬砌结构-超前支护-注浆加固-地下水,这一结构体系在地层变形中的相互影响和相互作用。研究结果可为海底隧道陆域段顺利施工提供了技术参考和安全保障,也为即将通过海域软弱风化深槽作研究准备。研究结果表明,考虑流固耦合作用的数值模拟结果与现场监测、观测结果具有良好的一致性,进一步说明围岩、地下水以及相应的施工控制是海底隧道的三大核心技术要素。     

周期荷载作用下白砂岩的疲劳特性研究

 利用RMT–150B岩石力学试验系统,分别采用固定下限应力改变上限应力和固定上限应力改变下限应力的试验方法,进行不同加载条件下白砂岩的疲劳试验,研究周期荷载作用下白砂岩疲劳破坏过程中的疲劳特性、轴向应变的累积规律和轴向不可逆变形的发展规律和应变速率与循环次数的关系。研究结果表明,周期荷载作用下白砂岩的破坏过程宏观上是轴向不可逆变形的逐步发展累积,直到其破坏的过程,且其轴向不可逆变形发展过程表现出不依赖于应力比的三阶段发展规律;且疲劳破坏过程受静态应力–应变全过程曲线的控制,周期荷载的上限应力和振幅是影响白砂岩疲劳破坏过程和疲劳寿命的主要因素。