基于合理拱轴线的偏压隧道最优断面研究

偏压隧道是工程中常见的一种隧道形式，隧道的断面形状会影响到衬砌结构受力性能和围岩的稳定性。针对偏压隧道的断面形状优化设计，基于衬砌合理拱轴线，开展偏压隧道最优断面形状的研究。根据偏压隧道的工程特点，建立初始断面形状为圆形的偏压隧道有限元模型，计算得到隧道衬砌的弯矩、轴力和偏心距。进一步，以偏心距最小作为目标函数，通过反复调整衬砌轴线的位置，使衬砌轴线逐渐逼近合理拱轴线，从而获得偏压隧道的最优断面。在此基础上，对比研究偏压隧道优化前后衬砌的力学性能和隧道围岩的应力分布情况。结果表明，这种最优断面形状的偏压隧道极大改善衬砌结构受力状况，衬砌主要承受轴向压力作用，能够充分发挥混凝土材料的抗压性能，而且隧道围岩的应力分布均匀，避免了隧道围岩的应力集中。     

特大断面连拱隧道中墙偏压机制及施工影响分析

 中墙作为连拱隧道的主要承载结构,自身的稳定性直接影响着隧道工程整体的稳定性,是连拱隧道设计和施工的重点。中墙失稳的主要力学原因是中墙受力不均而产生偏压失稳,因此,控制中墙稳定的关键是控制中墙偏压及其偏压程度。中墙偏压的出现源于隧道工程自身的地层偏压和非对称式施工产生的施工偏压,根据中墙受力状态可以确定地层偏压、施工偏压下中墙偏压的条件及偏压发生部位;利用有限元计算方法对地层偏压、施工偏压条件下不同施工工序进行计算,分析不同工序对中墙偏压的影响;根据得到的规律对施工工序进行优化分析;最后,给出双向八车道连拱隧道的工程实例。     

交叉中隔墙法开挖浅埋偏压隧道围岩稳定性分析

为对比分析采用交叉中隔墙法开挖浅埋偏压隧道和常规非偏压隧道围岩稳定性的区别,以及围岩参数对其安全系数的影响,通过建立数值仿真模型,基于强度折减法对隧道围岩稳定性展开分析。研究结果表明：采用交叉中隔墙法开挖时,V级围岩浅埋偏压隧道的沉降和水平位移均随开挖面积扩大而不断增大,初期支护封闭成环后,围岩塑性应变值降低,稳定性得到显著提升,安全系数为1.6时的最大沉降值为23.83 mm;V级围岩非偏压隧道安全系数为2.2时的最大沉降值为23.71 mm,其沉降和水平位移均随折减系数增长而发展速率相对较慢,非偏压隧道的稳定性显著强于偏压隧道;随围岩级别降低,偏压隧道的沉降和水平位移均减小,安全系数提高。     

偏压连拱隧道围岩稳定性数值仿真

连拱隧道作为公路隧道新的结构型式,理论上还不成熟,特别是在复杂应力条件下隧道的应力、位移分布及稳定性研究很少.文章以元磨高速公路的一座连拱隧道作为工程背景,采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟偏压条件下直墙连拱隧道的施工工况,得出了施工过程中偏压连拱隧道围岩位移、应力和塑性区分布规律,这对今后偏压条件下连拱隧道的设计和施工具有一定的理论意义和应用价值.     

隧道偏压地段开挖过程模拟分析

讨论了隧道工程开挖过程计算理论基础和分析方法,结合天坪岭隧道工程,对隧道偏压地段的开挖过程用有限元软件对围岩的稳定性和支护结构进行了计算分析,得出了一些有意义的结论。     

软弱地层双连拱隧道中隔墙结构型式选择及稳定性研究

中隔墙作为连拱隧道最主要的受力结构,其稳定性既关系到施工期间的结构安全,还直接影响后期隧道的运营安全。如何确保中隔墙的稳定是软弱地层双连拱隧道设计施工的关键难题之一,而不同结构型式的中隔墙对双连拱隧道整体结构和中隔墙稳定性影响较大。文中以南山路双连拱隧道为背景,从中隔墙受力机理入手,通过理论分析、三维数值模拟并结合现场实测,分析对称和不对称型式中隔墙的受力特点及稳定性。结果表明:(1)非对称式中隔墙在地表偏压区适应性更强,比对称式中隔墙有明显的优势;(2)在双连拱隧道开挖过程中,中隔墙始终有向先行洞一侧偏转的趋势;(3)双连拱隧道开挖过程中,中隔墙应力变化复杂,墙顶处偏压明显,在后行洞上台阶开挖时其偏压最大;开挖结束后,中隔墙仍存在局部偏压。因此,为防止中隔墙倾覆,建议先行主洞施工时要在中隔墙另一侧施加横撑或回填片石作为临时支撑。     

偏压双连拱隧道信息化施工与仿真分析

针对湖南一高速公路偏压双连拱隧道进口段埋深浅、地质条件复杂以及隧道结构受力复杂等情况，对隧道典型断面的拱顶下沉量、中墙顶部位移和收敛位移进行现场监控量测，结合隧道开挖情况和工程地质条件分析其发展规律和产生原因，给设计和施工反馈围岩变形信息，指导现场施工。同时，对隧道的施工全过程进行有限元仿真模拟分析，把有限元计算结果与现场监测数据进行比较，结果表明二者反映围岩位移的变化规律是一致的，能够动态地指导偏压双连拱隧道全过程施工，确保施工安全。     

浅埋偏压软弱围岩隧道施工技术分析

浅埋偏压软弱围岩隧道施工过程中,由于土体结构非常松散,围岩的稳定性差。在隧道开挖施工过程中容易出现冒顶、塌方等灾害,为了保证施工质量,需要根据工程的具体情况合理地选择施工技术。论文以实际工程为例,对浅埋偏压软弱围岩的特点进行了分析,对偏压软弱围岩隧道的施工技术进行了探讨,并对存在的问题提供了解决方案。     

偏压隧道明洞段初步设计浅析

以汶川至马尔康公路L2比较线米亚罗隧道为研究对象,针对米亚罗隧道土质高边坡偏压的地形、地质情况,以及明洞段隧道的结构特点提出围岩压力计算公式,并采用荷载-结构模型对隧道衬砌受力状态进行有限元计算,分析隧道衬砌的安全性和稳定性,提出参考建议.     

浅埋偏压隧道动力响应与加固技术研究

以某浅埋偏压隧道为例,采用有限元软件ABAQUS分析不同围岩类型、偏压角度下隧道动力响应和围岩稳定性,并研究抗滑桩桩长对隧道加固效果的影响。研究结果表明,随着偏压角度的增大和围岩等级的降低,塑性区范围逐渐增大,且深埋侧塑性区发展较快,围岩稳定性降低;抗滑桩虽未改善隧道偏压现象,但有助于降低衬砌最大压应力和最大变形,且抗滑桩存在最优长度;衬砌最大压应力随着抗滑桩与隧道距离的增加先减小后增大。     

偏压隧道顶部山体稳定性数值分析

以某偏压隧道下穿山体工程为依托,对偏压隧道顶部山体的稳定性进行了数值模拟研究,结果表明,若不采取超前支护措施而直接开挖,很容易导致岩体失稳坍塌;在隧道开挖过程中,进行预加固处理能够最大可能保证山体的稳定性。     

浅埋偏压隧道进洞施工力学特性研究

隧道进口段围岩常常具有浅埋、偏压、风化严重等特点,若施工处理不当,极易造成洞口边、仰坡滑动和洞内塌方等事故,从而影响隧道正常施工和人员安全。结合具体工程,对浅埋偏压隧道进洞施工开展了三维数值模拟,并结合监测数据分析了施工对围岩和支护结构力学特性的影响,主要结论如下:围岩变形具有非对称性,浅埋侧围岩变形量要小于深埋侧;随着隧道的逐步开挖,隧道深埋侧拱脚和浅埋侧拱肩处围岩易于发生剪切破坏,而且围岩的塑性区也主要位于这两个区域,并逐渐向拱顶上方贯通;初期支护结构的受力状态受偏压地形影响显著呈非对称性,而超前支护受偏压影响较小;现场实测围岩变形与计算结果较为吻合,且变形在22天后达到稳定状态。     

偏压小间距隧道荷载结构计算模型研究

荷载结构法是目前隧道结构设计比较通用的方法,为了简化计算,人们建立了多种隧道荷载结构的计算模型.文章采用荷载结构法,通过对荷载结构计算模型的分析和比较,总结了各种计算模型的特点.以云南元磨高速公路平年小间距隧道为例,进行有限元数值模拟,并将数值模拟结果和所采用的楔体结构模型计算结果进行对比分析,得到的关于隧道结构计算模型的几条结论,对偏压隧道的荷载结构计算具有一定的参考价值.     

特大跨度连拱隧道岩体节理的精细化描述及其块体稳定性分析

 福州长乐国际机场高速二期金鸡山隧道是双向八车道连拱隧道,隧道区域内节理发育,开挖过程易于产生块体,而块体稳定则是公路隧道施工过程中最为关键的问题之一。通过对金鸡山隧道中导洞开挖掌子面及其他出露区域的节理进行精细化采集与描述,经统计分析后预测隧道正洞区域内的节理分布,运用关键块体理论分析中导洞节理精细采集断面所对应的隧道正洞区域在开挖过程中可能产生的关键块体的位置、大小、下滑力、安全系数等与关键块体稳定相关的参数。对各关键块体在先后施加锚杆和衬砌加固的情况下进行力学计算,分析块体的稳定性,评价支护方案,为隧道的设计与施工提供依据。     

厦门海底隧道最小顶板厚度三维弹塑性断裂损伤研究

为了验证厦门海底隧道最小顶板厚度比设计厚度减小时隧道的稳定性，根据设计方案，在厦门海底隧道轴线的地质剖面图上，选取了4个典型剖面处的对应段，将隧道轴线高程比原设计升高2m和4m，应用多裂隙岩体三维弹塑性本构关系和损伤演化方程进行有限元分析，对隧道轴线在原设计高程以及升高2m和4m的高程开挖后的应力分布、洞周位移、塑性区、损伤区等结果进行分析比较，可以得出将设计方案的轴线位置升高4m后，隧道仍是稳定的结论。同时。该结论对后续施工和其他工程有一定的指导意义。     

铁路隧道初期支护极限位移的意义及确定

阐述了隧道支护系统极限位移的意义,系统地介绍了初期支护极限位移的确定方法。采用连续体模型,按铁路隧道衬砌标准设计采用的断面形式和材料参数,对各级围岩中不同埋深条件下铁路隧道初期支护极限位移进行计算模拟,并对计算结果进行统计处理,与允许位移进行比较,单、双线断面相对位移分开,拱顶下沉、拱脚水平位移和墙脚水平位移设不同判据,采用修订前规范所列的埋深档次,确定档次范围值,最后综合确定出一套适于当今铁路隧道位移判别的极限位移数据。     

阿公店水庫越域引水路工程泥岩隧道之設計

阿公店水庫位於高雄縣燕巢鄉境,係以防洪為主並兼具灌溉及公共給水之多目標水庫,惟因庫區淤積情況嚴重,為恢復水庫原有功能並達水資源永續利用之目的,經核定辦理"阿公店水庫更新工程計畫",採台灣首創排潤蓄清之空庫防淤操作,輔以越域引水路導引旗山溪潔淨水源蓄存運用,以同時解決水庫防洪、淤積及給水問题於一舉。隧道基於水理及施工性考量採4.0m内徑2R-3R-3R之正馬蹄型斷面,隧道開挖主要可能遭遇問題包括擠壓破壞及砂岩夾層蕴藏地下水狀況,由於泥岩隧道岩體分類及支撐設計不盡適用CSIR-RMR及NGI-Q值之經驗設計法則,遂採近似Terzaghi之岩壓估算方式,輔以數值分析法計算隧道變形與岩體-支撐之應力,俾檢核支撐設計之適用性,施工期間並彙整監測资料進行反算分析回饑設計,以期達兼顧安全與經濟之合理設計。考量儘早有效抑制隧道岩體擠壓及潛變變形,確保隧道長期之穩定性,並可維護洞内施工動綜提升施工效率,隧道仰拱設計以預鑄混凝土版進行斷面支撐閉合。     

浅埋偏压连拱隧道中墙优化分析

浅埋偏压连拱隧道中墙型式直接关系到隧道工程施工及正常运营,本文采用有限元数值方法对不同中墙型式下偏压连拱隧道结构受力特征作了计算分析,偏压连拱隧道采用复合曲中墙结构将有助于改善中墙受力状况,减小应力集中及上部位移,降低衬砌开裂渗水的可能性,从而为偏压连拱隧道合理设计提供理论根据。     

连拱隧道中隔墙设计与施工力学行为研究

在连拱隧道施工中，中隔墙扮演着至关重要的角色。中隔墙上方作用荷载大小，不仅关系着连拱隧道在施工期间结构的安全，还直接影响工程造价以及隧道建成后衬砌结构的长期安全性。结合连拱隧道施工期间中隔墙的实际受力过程，建立中隔墙作用荷载的计算力学模型；采用FLAC程序，在0．5～2．0D埋深条件下，采用三导洞法和中导洞法对连拱隧道施工力学过程的Ⅱ～Ⅳ类围岩的21种工况进行非线性数值模拟。同时，提出应用于中隔墙设计的作用荷载计算表达式及各类围岩相适应的施工工法。研究结果直接指导金丽温高速公路二期工程多座连拱隧道的变更设计，对今后国内连拱隧道中隔墙的设计施工有一定的参考价值。     

深埋黄土隧道受力变形特性分析

本文研究了深埋黄土隧道在施工开挖过程中围岩与初期支护结构的变形特性及稳定性,通过对连霍高速公路古浪隧道围岩的变形进行现场监测与计算分析,采用有限元软件对隧道施工过程进行数值模拟分析。得出以下结论:对于深埋黄土隧道,在施工过程中超前支护尤其应加强拱顶和拱脚处支护结构的强度;应尽可能早的施作仰拱,减轻隧道底部的隆起;为了减轻拱铰处的应力集中现象,拱铰和仰拱之间应圆弧连接。