基于多重判据综合确定的隧道二衬支护时机研究

为合理确定隧道二次衬砌支护时机，论文基于隧道变形监测成果，利用位移判据和速率发展趋势判据综合开展了隧道二衬支护时机研究，其中，位移判据是利用极限位移准则确定出位移条件下的二衬支护时机；速率发展趋势判据是利用变形预测和重标极差分析进行隧道变形速率的趋势判断，以评价前述二衬支护时机的合理性。实例分析表明：位移判据能初步确定隧道二衬支护时机，并经速率发展趋势判据评价，得出隧道变形速率趋于减小，变形向稳定方向发展；综合得出Ⅳ级围岩的二衬支护时机为23～25d,Ⅴ级围岩的二衬支护时机为29～32d。     

软岩公路隧道群二衬开裂机理分析

高速公路隧道穿越断裂带及绢云母片岩等软岩地层时,施工过程中难免出现多种类型的二衬开裂现象,为有效控制开裂发生,以多条隧道的地质概况为基础,从隧道的岩体条件和地下水的软化作用、勘察设计的有限性及施工扰动性与二衬合理支护时机等方面对二衬开裂的影响因素入手,全面分析其开裂机理。分析结果显示,二衬结构开裂是上述影响因素交互作用,但各段主导因素不同。     

广西炭质岩公路隧道二衬支护时机研究

炭质软岩公路隧道施工过程中,确定二衬支护的最佳施作时机意义重大,而公路规范中给出的参照标准显得片面及没有针对性;以广西炭质区某公路隧道为研究对象,考虑围岩的崩解、膨胀、蠕变等特性,采用FLAC3D软件进行数值分析,结合现场监测数据,综合分析确定二衬支护的最佳施作时机,指导现场施工。     

考虑围岩蠕变特性的隧道二衬合理支护时机确定方法

 通过对考虑隧道围岩蠕变特性的初衬变形的理论公式的分析,利用现场实测数据的拟合公式,确定了围岩的流变参数。结合规范对于隧道二衬支护时间的确定准则,确定各级别围岩中隧道二次衬砌支护的合理时机,并利用已知的流变参数进一步求得不同初衬厚度、开挖跨度时的二衬合理支护时机。给出的流变参数和二衬合理支护时机,可为类似工程参考。     

破碎泥质围岩遇水软化时机对台阶工法隧道力学性能影响分析

隧道软岩大变形问题是地下工程界的难题之一,大变形过程中隧道自稳能力急剧降低,变形较难得到控制,施工方法、支护刚度和时机等因素对大变形过程均有较大影响。文章针对破碎泥质围岩在地下水作用下易产生较为明显的强度损失导致隧道产生较大变形的问题,通过数值模拟,采用强度折减法控制围岩软化时机,分析了围岩遇水软化时机对台阶工法隧道位移场、围岩塑性区、二衬主应力及内力的影响,分析成果可为同类破碎泥质岩隧道工程建设提供参考。     

大跨软岩隧道二衬合理支护时机的分析与优化

随着我国高速公路大规模的建设,新奥法的基本理念已经被广泛应用于大跨软岩隧道施工中,因此,支护时机的选择尤为重要。以集呼高速公路金盆湾隧道为例,应用大型通用软件ANSYS建立有限元模型,采用弹塑性方法及Drucker-Prager屈服准则,进行二维平面应变模拟。数值模拟CD法施工时不同荷载释放系数下的开挖与支护,通过分析隧道围岩受力状态、围岩变形、初期支护结构力学性能变化及现场监测结果,初步确定二次衬砌的最佳支护时机。     

软岩大变形隧道二次衬砌施作时机探讨

软岩大变形隧道二次衬砌施作时机始终是隧道界讨论的热点问题,但目前还没有具体的软岩大变形隧道二次衬砌施作时机的判别指标.结合乌鞘岭隧道工程实例,分析二次衬砌稳定性的影响因素,以及初期支护变形与二次衬砌变形的关系、施作二次衬砌前支护变形速率与二次衬砌变形的关系、二次衬砌开裂断面对应的支护变形及二次衬砌分担围岩压力比例等.根据实测变形统计值、理论计算的极限位移及弹性位移,推算量测丢失位移,并得出实测变形、二次衬砌前变形速率与极限位移等之间的相互关系.最后提出不同大变形级别的乌鞘岭隧道二次衬砌施作时机的两个判别指标,即以隧道极限位移为基础,以现场量测日变形量与量测总变形量为依托的判别指标,在软岩大变形隧道二次衬砌施作时机方面进行探讨和尝试.     

隧道软硬围岩交界段纤维混凝土衬砌抗震性能模型试验研究

为提高高烈度地震区隧道软硬围岩交界段的抗震安全性,依托乌鲁木齐地铁1号线某区间隧道工程,采用振动台模型试验对隧道软硬围岩交界段纤维混凝土二衬的抗震性能进行研究。研究结果表明:硬岩部分隧道结构的安全性主要由围岩﹣衬砌间的运动相互作用控制,软岩部分隧道结构的安全性由围岩﹣衬砌间的运动相互作用和地震惯性力共同控制;纤维混凝土二衬提高了支护结构的强度/刚度和韧性,由于硬岩部分隧道结构承受的地震惯性力增加很小,同时围岩﹣衬砌间的运动共同作用改善不明显,结构安全系数最小值增加较大,增大百分比最大达71.40%;软岩部分隧道采用纤维混凝土二衬后,支护结构抵抗较大地震惯性力的作用效果显著,但同时增强了围岩﹣衬砌间的运动相互作用,结构安全系数最小值增大百分比小于硬岩部分,增大百分比最大为29.11%;综合考虑地震动峰值加速度、纵向应变、接触应力及结构内力等指标,同体积纤维掺量条件下,隧道软硬围岩交界段钢纤维混凝土二衬的抗震性能及结构安全性优于玄武岩纤维混凝土二衬。研究成果可为强震艰险山区交通隧道抗震性能的提高提供参考。     

水下浅埋软岩隧道施作拱墙二衬力学效应的现场实测与分析

以一座用矿山法施工的水下浅埋软岩公路隧道为工程背景,基于现场实测数据,分析了施作拱墙二衬对初期支护受力性状的影响以及拱墙二衬本身的受力特性.研究结果表明:与浇注拱墙二衬混凝土的前一天相比,浇注完拱墙二衬混凝土后第20d,初期支护的局部锚杆轴力和局部型钢拱架应力明显减小,说明施作拱墙二衬能分担初期支护承受的部分围岩荷载;...     

软岩大变形隧道双层初期支护承载性能对比试验研究

依托西成客运专线阜川隧道炭质页岩段进行的双层支护现场试验,对比分析了软岩大变形隧道在不同双层支护方案下的变形控制效果。运用数值仿真手段,揭示了软岩大变形隧道双层支护的作用机理,分析了双层支护的合理形式,给出了第二层支护最佳施作时机的判据。研究结果表明,双层支护结构是控制高地应力软岩隧道变形有效手段;双层支护宜喷混凝土封闭,不宜采用临时套拱的形式;第二层支护的施作时机至关重要,采用第二层支护紧跟第一层支护分台阶施作的方案可获得较好的变形控制效果;第二层支护的设计和施工应以保证第一层支护的薄弱部位不至破坏为原则,薄弱部位的径向位移速率可作为判定第二层支护施作时机的依据。     

高地应力条件下软岩隧道大变形支护技术研究

利用Midas GTS软件建立高地应力软岩条件下的隧道模型,通过数值模拟的方法研究了各类支护条件下隧道变形特征与施做各类支护技术后的围岩变形特征,得出了高地应力软岩围岩变形曲线与高地应力软岩隧道支护变形特征曲线。对比了各类支护技术的优劣程度,得出了较为有效的隧道大变形支护方式,提出了解决高地应力软岩隧道大变形的合理方法。     

基于安全系数的隧道二次衬砌支护设计新方法

通过Phase2软件,对圆形隧道开挖过程中围岩的变形和衬砌结构内力进行了分析,确定了满足收敛约束法原理的二衬支护时机和满足安全系数为1.4的支护方案,并给出了其具体的应用步骤,该分析方法为定量设计和改进隧道二衬支护方案提供了新思路。     

某隧道进口二衬开裂原因分析与对策

由于软质岩具有饱水软化、蠕变的工程特性,这使得软质岩隧道围岩大变形成为国内一些类似隧道的共性问题。从麻竹高速公路黄家寨隧道进口二衬开裂问题入手,研究在复杂地质条件下隧道围岩工程力学特性,从围岩岩性、岩体结构、强度及变形特征、地下水作用等角度出发,全面分析了隧道进口二衬开裂的原因,发现围岩破碎、岩质较软、高水敏性及强蠕变性是主要原因,并据此提出了增加钢花管全断面径向注浆长度、加强隧道初期支护和二次衬砌及预留永久性排水孔的处理措施。     

公路隧道二次衬砌支护时机影响因素分析

通过对谷竹高速公路隧道工程的实例分析,结合现场监测数据,从围岩条件、隧道开挖方法、隧道埋深、二衬到掌子面距离以及初期支护形式、开挖断面结构等方面探讨对二衬支护时机的作用和影响,根据这些影响因素提出了对新奥法的修正意见.     

成兰铁路千枚岩隧道初期支护形式试验研究

在高地应力软岩地层中开挖隧道,易发生大变形,合理地选用初期支护的钢架形式,对软岩大变形的控制是非常重要的。本文依托成兰铁路-茂县隧道,通过现场试验和数值计算研究挤压性软岩大变形隧道的初支钢架选型,主要得出以下结论：（1）高地应力软岩隧道不宜选用强度较弱的钢架作为第一层支护,第一层支护应能保证支护封闭时的合理洞形|（2）挤压性大变形隧道宜采用多层、多次的支护方法,适当释放围岩应力,保证隧道的长期稳定|（3）大变形隧道多采用分部工法开挖,易导致支护结构受力不均,应提早支护封闭时机,改善结构受力。     

高地应力软岩隧道中型钢与格栅支护适应性现场对比试验研究

结合正在修建的兰新铁路第二双线LXS-7标存在极高地应力的大梁隧道,系统开展型钢钢架与格栅钢架在高地应力软岩隧道支护中适应性的现场对比试验研究。现场设置型钢钢架支护段与格栅钢架支护段各20 m,通过现场试验及三维数值仿真模拟,对施工过程中的围岩位移、初支钢架应力、围岩-初期支护接触压力进行对比分析,结果表明：(1)在高地应力软岩隧道支护中,型钢钢架对沉降及水平位移的约束作用较强,但支护后期变形呈现台阶式增长趋势,支护设立2个月后仍无明显收敛趋势。相应地,支护结构承受了较大的围岩压力,试验断面围岩-初期支护接触压力最大值为336 kPa,钢架应力较大;二衬施作后围岩变形仍在增加,对二衬结构会有一定影响。(2)格栅钢架属于柔性支护,初期支护设立一周后拱顶累计变形达350 mm,可较好地释放高地应力区围岩应力与变形,但支护内力及变形急剧增加无法收敛。(3)为更好地控制围岩变形,在格栅支护设立一周后增设工字钢套拱作为后期刚性支护,围岩变形曲线呈现明显收敛趋势,洞室变形稳定至446 mm。断面围岩-初期支护接触压力实测最大值为190 kPa,有效地控制支护的变形与格栅应力。(4)试验表明,现场采用“先柔后刚”的支护原则,即先架立格栅后加设套拱对高地应力软岩隧道进行支护,可有效控制软岩大变形及支护内力,结构合理。经济性分析也表明,此支护形式具有较好的经济性,是一种可适用于高地应力软岩隧道的支护结构。     

隧道开挖与支护的力学性能分析

从有限元建立、隧道工程中的力学效应、开挖与支护的过程模拟等方面进行了隧道开挖与支护的有限元分析,对软岩圆形隧道开挖荷载下衬砌影响因素进行了数值模拟,得出了一般性的规律。     

软岩隧道变形特征及支护机理的研究

结合软岩隧道的特点,阐述了软岩隧道失稳原因、破坏特征及其形成的力学特征,分析软岩隧道各种支护方法的作用机理,对软岩隧道支护重点与对策进行了探讨,并对软岩隧道选择合理的支护方法提出了见解,以指导实践。     

富水大断面软岩隧道支护结构受力性能试验

富水大断面软岩隧道施工具有很大的风险,其支护结构荷载与安全一直是学术界、工程界关注的关键科学问题。以石太客运专线石板山隧道为依托,采用现场试验和三维有限元模拟相结合的方法,研究富水环境下Ⅳ级、Ⅴ级围岩隧道初期支护围岩压力、钢拱架受力、二次衬砌背后水压和接触压力分布特征。研究表明:富水大断面软岩地层隧道围岩压力分布不均匀,传统的普氏理论、泰沙基理论、谢家烋公式、比尔鲍曼公式、铁路隧道设计规范计算公式均不适用于富水环境隧道。现场实测支护承受的水压、接触压力均明显不对称,拱脚和墙脚成为关键安全控制部位,建议加强该部位参数和非对称支护设计。富水软岩环境下隧道钢拱架架设后能够立即承载,是控制富水软岩隧道稳定性的有效手段。     

卵砾石层浅埋公路隧道支护方案的优化研究

某公路隧道位于特殊残坡积卵砾石层斜坡之中,是一典型的大跨浅埋扁平公路隧道,其支护结构和施工方案的设计直接影响到隧道的安全性和经济性.采用弹塑性非线性有限元模拟分析了该隧道的开挖和支护全过程.引入释放系数模拟开挖围岩应力释放时空效应,以最能直观反映开挖围岩松动变形情况的拱顶下沉量为主要控制目标,对初期支护的施作时机进行优化研究,利用得到的最优施作时机进行初支厚度的优化分析,并对二衬设计的合理性进行评价.提出卵砾石层斜坡中浅埋大跨扁平公路隧道支护设计和施工的优化方案.采用的考虑开挖过程的系统优化方法和研究成果可以为类似地质条件下隧道工程的设计与施工提供参考意见.