爆破振动激励下的隧道洞口动力响应

对隧道洞口在爆破振动激励下的动力响应进行讨论.分析了隧道在爆破开挖下洞口边坡危险滑面的确定方法,建立了具有结构面的隧道洞口边坡在爆破振动激励下的动力响应计算模型;并在实际工程背景基础上针对爆破振动作用下的洞口边坡和支护结构的动力响应进行了分析计算.结果表明,爆破振动的强度、振动持续时间、隧道开挖距离、洞口边坡特征以及支护结构强度等因素均会影响到隧道洞口边坡的安全稳定性;在爆破振动持续时域内,洞口边坡安全稳定性系数会在一定范围内产生振荡,隧道支护结构上会产生附加爆破振动压力.     

偏压隧道洞口高边坡挡墙的计算与优化

隧道的偏压是影响隧道洞口段边坡安全稳定性和洞口顺利施工的主要因素.在偏压洞口处设置挡墙已成为保障偏压隧道进出洞施工安全以及边坡稳定性的一种重要方法.本文结合宜巴高速公路庙湾1号隧道偏压洞口高边坡的挡墙施工方案进行计算与优化.首先采用改进条分法进行分析,提出隧道开挖削弱坡体抗滑力的力学模型,进行了洞口开挖前后边坡稳定性安全系数的计算;其次采用ABAQUS有限元软件对隧道洞口坡体滑移带进行计算,对不同挡墙施工方案进行了优化,并与实际监测结果进行了比较,表明先施作挡墙再进行隧道洞口施工较为安全经济.分析结果为偏压隧道的挡墙设计施工提供了参考.     

考虑隧底隆起斜坡段浅埋隧道稳定性上限分析

采用极限分析上限法,基于内外能耗守恒原理,通过构建考虑隧底隆起的斜坡地段浅埋隧道破坏模式,推导出围岩压力的计算式,并通过典型算例重点分析了典型因素对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:基于泰沙基极限平衡法进行隧道围岩支护设计较为保守,不考虑隧底隆起的极限分析方法次之考虑隧底隆起极限分析方法的风险最大;斜坡地表倾角增大对浅埋隧道稳定性有着不可忽视的不利影响;围岩压力随岩土侧压力系数减小、埋深增大、断面尺寸加大而增大;岩土黏聚力增大、内摩擦角增大对提高浅埋隧道围岩稳定性有积极作用。     

浅埋偏压小净距隧道施工扰动空间效应研究

为揭示浅埋偏压小净距隧道施工对隧道围岩的扰动规律,以义东高速防军隧道为工程背景,基于有限元软件MIDAS GTS NX建立隧道进口小净距段三维模型并分析其空间效应,采用预留核心土法模拟隧道洞口段动态施工过程,研究了隧道围岩位移场和应力场演化特征与规律。结果表明：隧道开挖后,地表沉降呈现明显的非对称现象且先行洞和后行洞开挖前期对地表沉降位移影响较大;隧道开挖面空间约束的作用范围为开挖面前后1～1.5倍洞径;开挖面前后0.5倍洞径范围为强影响区,0.5～1倍洞径范围为弱影响区;后行洞开挖对围岩主应力偏压比影响较小,后行洞开挖后拱脚位置受偏压影响较大,隧道施工时应及时封闭支护结构,还应对应力集中位置重点监测。     

大断面深埋软岩隧道开挖方法适应性研究

为研究大断面隧道在深埋软岩条件下采用不同工法开挖的适应性,依托郑万高铁巴东隧道项目,运用Midas GTS NX分别模拟了三台阶法、台阶法+临时仰拱与CD法在深埋软岩中的开挖过程,并对3种开挖方法力学效应进行分析。结果表明3种工法在深埋软岩隧道施工中,围岩的最小主应力、最大位移和塑性区均出现在仰拱部位,而仰拱变形是反应开挖时围岩稳定性的重要因素。台阶法+临时仰拱对收敛位移控制较好,适用于水平应力对支护结构影响较强的地层,建议在洞口等浅埋段采用。CD法支护结构应力较大,不利于围岩稳定。三台阶法支护结构受力较小,并对仰拱变形中超前位移控制最佳,为现场施工提供了指导。     

基于3DEC节理岩体隧道开挖与支护的数值模拟

隧道在穿过节理裂隙较发育的地质环境时,地下水与支护条件等因素会对隧道开挖后围岩的稳定性产生影响.因此,以国内某山岭高速公路隧道为背景,基于离散元理论,考虑裂隙水压力作用,分析了砂浆锚杆与混凝土衬砌等支护条件在隧道开挖后对围岩稳定性的影响,并基于3DEC软件,对裂隙岩体隧道的开挖与支护进行了数值模拟.模拟结果表明:地下水...     

山岭浅埋隧道进洞方案优化与洞口段稳定性分析

若隧道洞口开挖时未采取合理的边坡加固措施，易导致边坡产生开裂、滑坡甚至崩塌等危害.以格鲁吉亚F3标5号公路隧道为背景，探讨了隧道洞口在微型桩墙支护和锚网喷支护两种加固方案下，隧道开挖引起的围岩位移场及应力场变化特征.利用有限元分析软件MIDAS-GTS建立三维模型，模拟隧道施工过程，并结合实际工程监测数据，对比研究了两种支护方案优劣性.结果表明：锚网喷支护方案围岩最大横纵向位移分别为3.55 mm和8.73 mm,最大拉应力为1.91 MPa;衬砌沿隧道开挖方向的最大弯矩为33.71 kN·m,最大横向位移为3.55 mm.锚网喷支护方案较微型桩墙支护方案更为有效，显著提高了洞口边坡稳定性.因此，锚网喷支护方案在该地形中更具合理性.其结论对山岭地区公路隧道的建设提供一定的指导作用.     

新建隧道下穿既有高速公路结构变形特征研究

新建隧道近接穿越高速公路过程中开挖进尺是影响围岩稳定性的重要因素.论文依托新建京张铁路祁家庄隧道台阶法开挖穿越既有G6高速公路工程,运用FLAC3D有限差分软件建立三维数值仿真模型,重点分析不同开挖进尺时新建隧道以及既有高速公路结构变形特征.结果表明:循环进尺大,开挖对地层的扰动越大,增加了围岩失稳情况的发生几率;在隧道下穿交叉段一定范围内对既有公路路基沉降的影响较为明显.通过建立相应模型尽可能地接近工程的实际环境,采用数值模拟的方法对隧道和路基的变形和稳定性加以研究.可以为新修隧道下穿既有公路施工影响的仿真计算方法提供一定的参考.     

隧道洞口边坡变形控制与数值分析

为了保证隧道洞口边坡上建筑物的安全,必须控制边坡变形值,以满足产生的附加应力小于建筑物的允许值.某隧道洞口位于居民区,由于拆迁的不彻底,某居民楼距离隧道边界仅仅3m,所以洞口路堑开挖时要严格控制边坡的变形,保证居民楼正常使用,根据边坡上该建筑物的结构特点和使用年限,确定该边坡允许变形值为15 mm;在采用锚杆、喷混凝土联合钢筋网预加固的前提下,模拟了每步开挖路堑的长度和宽度,得到沿隧道方向每步长度开挖2 m且宽度3 m,边坡变形满足要求,并进行了跟踪监测.此结论可为类似工程的设计、施工提供借鉴和参考.     

软岩隧道洞口爆破振动研究

以同寨隧道深埋软岩隧道洞口为研究背景,进行了隧道爆破开挖振动监测试验。对振动数据进行了归一化处理,得到了关于深埋软岩隧道洞口爆破开挖的萨氏经验公式,为爆破开挖设计优化提供了参考价值。在爆破振动速度研究中,爆破振动速度最大水平径向分量大于最大垂直分量,而最大垂直分量又大于最大水平切向分量。达到洞口位置时,爆破振动速度呈现出明显的增加,坡表表面呈现出明显的振动放大效应。深埋软岩隧道洞口开挖振动规律与断面尺寸、隧道埋深和软岩节理分布等有关。基于现场试验结果,建议在对深埋软岩隧道洞口施工中,采用隧道常规监测与爆破振动监测相结合,同时增加围岩压力测试等选测项目,可以全面监控深埋软岩隧道洞口开挖爆破振动规律,不断调整和优化爆破参数,降低爆破对软岩的损伤,有效提高爆破效果和施工效率。     

水布垭导流隧洞洞脸稳定性分析研究

水布垭水利枢纽工程导流隧洞的洞脸围岩 ,存在着高边坡稳定性问题 .根据水布垭工程导流隧洞洞脸的两种开挖方案 ,应用三维非线性弹粘塑性有限元分析方法 ,模拟了水布垭工程导流隧洞的洞脸开挖方式和运行方式 ,研究结果表明在隧洞洞脸的垂直开挖方式下 ,洞脸围岩具有整体的稳定性 ,还能减少岩石的开挖量     

变截面交叉洞室围岩稳定性仿真分析

江坪河水电站放空洞和竖井地质条件复杂,岩层、断层交错,基于大型有限元分析软件ANSYS,采用弹塑性有限元法,对其开挖后的稳定性进行了非线性有限元数值仿真,并根据实际地质情况,模拟了系统锚杆的支护作用.采用Drucker-Prager准则,依据安全系数原理,对洞室不同部位,包括各个不同的岩层稳定性进行了分析,得出了隧洞开挖及支护过程中围岩的稳定性与主应力及其分布规律,并对支护前后洞室围岩的主应力量值和分布深度进行了对比,为洞室开挖的施工过程和开挖后的检测过程提供了重要参考资料.     

岩质边坡在降雨条件下的稳定性分析

雨水入渗改变了岩质边坡非饱和区渗流场的分布,是引发边坡滑坡的主要因素之一.在极限平衡理论和非饱和土抗剪强度理论基础上,引入了渗透力的概念,利用有限单元法进行了降雨条件下岩质边坡稳定性的分析.最后,利用编制的边坡稳定程序进行了算例分析,结果表明,岩体边坡的稳定安全系数随着雨水的不断渗入在逐渐地降低,即降雨入渗对边坡的稳定具有不利影响.     

基于弹塑性有限元的深挖路堑碎裂岩质边坡稳定性分析

西部地区地形地质条件复杂,对于岩体破碎、裂隙发育的边坡,前期地勘和试验工作获取到的信息非常有限,难以确定岩体力学参数统计特征.本文结合边坡施工开挖逐步揭示的工程地质信息,建立切合工程地质特征的三维弹塑性有限元模型,模拟边坡开挖过程对工程岩体岩石力学参数进行反分析,对比开挖过程测斜监测获得的位移变形,获得了接近实际情况的...     

Numerical evaluation of new Austrian tunneling method excavation sequences: A case study

The main aspects that require attention in tunnel design in terms of safety and economy are the precise estimation of probable ground conditions and ground behavior during construction. The variation in rock mass behavior due to tunnel excavation sequence plays an important role during the construction stage.The purpose of this research is to numerically evaluate the effect of excavation sequence on the ground behavior for the Lowari tunnel project, Pakistan. For the tunnel stability, the ground behavior observed during the actual partial face excavation sequence is compared with the top heading and bench excavation sequence. For this purpose, the intact rock parameters are used along with the characterization of rock mass joints related parameters to provide input for numerical modelling via FLAC 2D. The in-situ stresses for the numerical modelling are obtained using empirical equations. From the comparison of the two excavation sequences, it was observed that the actual excavation sequence used for Lowari tunnel construction utilized more support than the top heading and bench method. However, the actual excavation sequence provided good results in terms of stability.     

小净距隧道洞口段施工方法优化分析

以小净距林屋隧道洞口段开挖为工程背景,对现场爆破振动、拱顶沉降和水平收敛进行监控量测.监测结果表明,在超前大管棚支护下,原设计开挖方法(CRD法)需要进行优化.由此提出了台阶法施工的方案,并结合洞口段地形状况和掌子面实际暴露的围岩状况,建立了有限元数值分析模型,以验证台阶法施工的合理性.监测和数值分析结果表明:台阶法施工的方案可行,体现了新奥法动态设计和施工的理念.结果可为超前大管棚支护下小净距隧道洞口段的开挖提供参考和借鉴.     

资兴高速K21段顺层岩质边坡支护过程数值模拟研究

以资兴高速K21段顺层岩质边坡为研究对象,借助现场调查、数值模拟研究段边坡的开挖和支护过程,对各阶段的稳定性、位移、应力等的变化规律进行分析,验证了开挖、支护设计的合理性以及边坡加固的安全性,研究了边坡在开挖支护过程中应力应变规律。结果表明,顺层岩质边坡开挖扰动开挖破坏了边坡原有的应力分布,导致岩体产生裂隙损伤和变形,并逐渐扩张,弱化岩体和层面自身的强度。同时,边坡开挖,直接破坏了边坡原有的连续受力体系,由于软弱层面的抗剪强度较低,从而导致岩层沿开挖揭露的软弱层面整体下滑。锚索框架一方面通过对坡体的位移的控制作用,增加坡体的稳定性,另一方面通过预应力锚索把层状岩体锚固在一起,使得各层之间摩阻力增大,内应力和挠度大为减少,大大提高了层面的抗剪强度。     

水工隧洞砂岩段围岩环形开挖预留核心土法受力分析

宁夏沙坡头水利枢纽北干渠输水隧洞砂岩段属V类围岩,岩体自稳时间短,自稳程度差,因此需要通过数值模拟对隧洞施工方法进行分析．设计采用环形开挖预留核心土法进行开挖支护施工．利用ANSYS有限元软件,采用Druck—Prager弹塑性模型对隧洞分部开挖支护施工过程进行模拟,分析了施工各阶段的应力和变形情况,从拱顶位移、应力分析和塑性区分布来看,砂岩段采用环形开挖预留核心土法施工是可行的．为保证掌子面稳定,建议在施工过程中,对预留土体进行加固．     

隧道开挖引起地表变形及应力分布模拟分析

应用有限元法对某地铁车站隧道开挖引起的地表沉降和水平变形及隧道围岩的应力分布进行了模拟分析．结果表明,在隧道开挖过程中,采用边开挖边支护的方法可以有效减轻地表沉降及水平变形．