深埋大断面公路隧道松散荷载计算方法研究EI北大核心CSCD

通过数值模拟与理论分析手段,开展深埋大断面公路隧道松散荷载计算方法研究。采用应变软化模型分析深埋大断面公路隧道分步施工中塌落拱的发展规律,结果表明:分步开挖大断面隧道可有效控制塌落拱的扩展,隧道塌落拱是各导坑开挖逐步积累的结果,传统荷载计算方法可用于开挖过程中各导坑松散荷载的计算,但不适用于大断面隧道最终成型时的松散荷载计算。因此,以状态设计法为基础,动态设计为手段,充分体现临时支护的作用,提出深埋大断面公路隧道分步施工松散荷载计算公式,并进行应用;通过与马林隧道的实测数据对比,表明该方法应用于深埋大断面公路隧道松散荷载计算时具有较高的准确度。研究成果可以为确定该类隧道支护参数提供设计依据。     

深埋大断面公路隧道松散荷载计算方法研究

通过数值模拟与理论分析手段,开展深埋大断面公路隧道松散荷载计算方法研究。采用应变软化模型分析深埋大断面公路隧道分步施工中塌落拱的发展规律,结果表明:分步开挖大断面隧道可有效控制塌落拱的扩展,隧道塌落拱是各导坑开挖逐步积累的结果,传统荷载计算方法可用于开挖过程中各导坑松散荷载的计算,但不适用于大断面隧道最终成型时的松散荷载计算。因此,以状态设计法为基础,动态设计为手段,充分体现临时支护的作用,提出深埋大断面公路隧道分步施工松散荷载计算公式,并进行应用;通过与马林隧道的实测数据对比,表明该方法应用于深埋大断面公路隧道松散荷载计算时具有较高的准确度。研究成果可以为确定该类隧道支护参数提供设计依据。     

大断面公路隧道施工初探

公路的发展迫切需要大断面隧道,通过介绍隧道基本开挖方法和辅助施工方法,并对全断面法、双侧壁导坑法、台阶法和中隔墙法进行了分析比较,选择了适合大跨度隧道施工的方法,为大断面隧道施工提供了参考。     

大断面公路隧道开挖方法数值分析

依托大连某桥隧建设工程,分别采用导洞法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法模拟大断面公路隧道的开挖过程,详细分析了隧道开挖支护后围岩的位移场与应力场的变化,通过对比研究,得出双侧壁导坑法开挖过程位移变化最小,受力均匀,更有利于维持围岩稳定性的结论。     

大断面纯黄土公路隧道施工技术研究

黄土在受水浸蚀后结构迅速破坏而引发的湿陷现象,对隧道的安全稳定和正常使用产生巨大影响。加之大断面隧道开挖过程中,对土体扰动大,极易发生地表开裂、拱部下沉、衬砌变形甚至塌方等严重问题。我国目前在大断面纯黄土公路隧道施工领域还没有成熟的经验可借鉴。本文结合神府高速公路大断面黄土隧道施工,总结出浅埋段采用双侧壁导坑开挖,深埋段根据地质情况分别采用双侧壁导坑法、单侧壁导坑法和三台阶七步流水法进行施工,并分析了三种工法的优劣和适用条件,为同类工程提供借鉴。     

公路隧道软弱围岩开挖方法研究

以漳龙高速公路龙岩段乌石山隧道软弱围岩施工为对象,基于公路隧道开挖常用的全断面法、上下台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁小导坑法进行数值计算和理论分析,研究开挖方式对围岩的变形量、应力场、塑性区以及洞周整体稳定性的影响,从力学的角度选择最适合在公路隧道软弱围岩地层的开挖方法,为隧道的合理支护和施工安全提供依据。     

超大断面分岔隧道施工力学特性模拟及监测分析

采用数值模拟与现场监测相结合的方式,结合工程实例,分析了超大断面隧道围岩应力分布的特点及施工力学特性。研究结果表明Ⅲ级围岩超大断面隧道单侧壁导坑法开挖时,受拉破坏区域均存在于台阶处,上部导坑掌子面未发生受拉破坏,塑性破坏分布于开挖台阶两侧;上部导坑若一次性开挖,面积过大,掌子面出现较大范围塑性屈服破坏区域,需采用上下台阶法开挖上部导坑。本文工程隧道拱顶最大下沉量、钢拱架所受最大拉应力和最大压应力、拱顶处围岩压力均处于安全状态;现场监测与数值模拟计算结果较为吻合,验证了超大断面隧道采用单侧壁上下导洞法开挖的安全可行性。     

软弱围岩分岔大断面暗挖隧道反挖施工技术分析

在深圳市东部过境高速公路连接线工程中,采用大跨段隧道施工方案与大断面不对称开挖施工方案,采用数值有限元方法,对分岔隧道大跨段施工工法进行研究,分析围岩变形与受力,并分析不对称开挖施工过程的最大剪应力,研究大断面不对称开挖过程中的围岩塑性区、初支受力、临时支撑变形、初衬变形和初衬受力,验证计算非对称双侧壁导坑大断面隧道支...     

扁平特大断面公路隧道核心土模拟与分析

破碎围岩段大断面隧道施工时,较多采用双侧壁导坑法,预留核心土对在开挖过程中隧道的围岩变形和支护受力有很大影响,对隧道围岩稳定性起着至关重要的作用.文章依托广州龙头山单向4车道公路隧道,对扁平特大断面公路隧道在破碎围岩段采用双侧壁导坑法开挖时,预留核心土厚度的区别和开挖方式的不同进行了有限元模拟,分析了围岩应力、围岩塑性区、拱顶沉降、二衬和核心土临时支护的内力,得出了核心土的合理厚度及较为合理的开挖方式.结论对扁平大跨隧道的设计和施工具有指导意义.     

大跨径隧道双上侧壁导坑法施工技术

大跨径隧道双上侧壁导坑法是根据隧道软硬围岩相间的情况,将双侧壁导坑法与上下台阶法相结合的一种技术.以开挖断面的起拱线为界,将隧道横断面分为上下两部分,上部采取双侧壁导坑法施工,下部分左右幅先后开挖,适用于上部围岩较差、下部围岩较好的单向三车道及三车道以上隧道.详细介绍了洞身超前支护、洞身开挖、洞身初期支护与临时支护的施工方法与注意事项.工程应用结果表明,与传统的双侧壁导坑法相比,该方法安全可靠、灵活多变、经济社会效益明显.     

列车振动荷载作用下隧道衬砌结构动力响应特性分析

论述隧道衬砌结构动力有限元分析的理论与数值计算方法，并以京广线朱亭隧道列车振动荷载现场测试成果为基础，通过对3种不同断面形状的隧道衬砌结构的动力响应特征进行分析研究，可获得隧道衬砌结构竖向位移、竖向加速度及各种内力时程曲线。研究成果对评价既有提速铁路隧道衬砌结构的动力稳定性和完善铁路隧道结构的设计理论具有一定的指导意义。     

铁路运营隧道衬砌背后接触状态及其分析

 铁路隧道衬砌背后接触状态可分为衬砌背后接触密实、衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞3种情况,其中,衬砌背后接触松散和衬砌背后空洞统称为衬砌背后接触不良,是常见的隧道质量缺陷。研究表明：衬砌背后接触不良是诱发隧道病害的重要原因,直接影响到隧道结构的安全性。通过对100余座铁路运营隧道衬砌无损检测及统计分析,取得以下结论：(1) 同等条件下,单层衬砌比复合式衬砌更易出现衬砌背后接触不良状况,且单层衬砌背后接触不良程度高于复合式衬砌;(2) 衬砌背后接触不良段所占比例及严重程度与围岩级别有密切关系,在隧道围岩稳定性较差的区段更为严重;(3) 衬砌背后接触不良状况随断面位置而变化,以拱顶处最大,拱脚减小;(4) 衬砌背后空洞的存在受到隧道设计理念、工程质量控制和运营养护水平等因素的影响,而衬砌背后及时的回填注浆则是控制的关键。取得的隧道衬砌背后接触状态及其分布规律可为结构缺陷的病害演化及致灾机制的研究提供参考与借鉴。     

Large rectangular cross-section tunneling by the multi-micro shield tunneling (MMST) method

The Metropolitan Expressway Public Corporation is planning to construct a 4-lane highway tunnel of rectangular cross-section with a shallow depth below an existing city street which width is approximately equal to the one of tunnel to be newly constructed. A non-cut-and-cover method is required. To achieve this, the multi-micro shield tunneling (MMST) method has been developed. To construct a large cross-section as a whole section of tunnel, first, smaller cross-sections, as units of tunnel, which are located at the circumference of a whole section of tunnel are excavated by shield machines and lined with segments. Secondary, these smaller units are connected and, finally, a tunnel by the MMST method is completed by excavating soil inside connected smaller units which function as a lining of whole section of tunnel (a large cross-section). This paper describes the MMST method and the outline of the shield machine developed to be applied to the MMST method, the construction results of the tunnels and the test implementation.     

海底隧道最小岩石覆盖厚度确定方法研究

目前国内正在修建或拟修建多条海底隧道,其最小岩石覆盖厚度是海底隧道纵断面线路设计的主要参数之一,将直接制约着海底隧道的安全和工程造价。为此,开展了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的确定方法和准则研究,并综合分析了各种不同方法确定的海底隧道最小岩石覆盖厚度对最终岩石覆盖厚度的权重影响。通过加权的方法得到了确定海底隧道最小岩石覆盖厚度的方法和原则。最后结合工程实例,应用上述方法,得到了宁波象山港海底隧道最小岩石覆盖厚度。     

基于数值模拟的北京地区地下道路立交隧道围岩变形分析

城市地下道路立交隧道施工过程中围岩变形分析是工程建设中的核心问题。依托北京城市地下道路工程,采用城区地质条件分层概化方法、三维数值模拟方法分析了临时仰拱台阶法（台阶法）、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）和双侧壁导坑法（双侧壁法）施工影响下的立交隧道地表沉降、洞周变形和塑性区分布特征,明确了立交区域上下层隧道施工的影响规律。研究发现,立交区域同时受到了上下层隧道施工的影响,在地表形成椭球形的沉降盆,在洞周出现了较大的差异沉降|在地表地层和洞周拱脚、拱肩截面的“X”形区域出现了较为集中的破坏区|CRD法和双侧壁法在控制立交隧道地层变形和破坏方面具有明显优势。研究成果可为北京城市地下道路立交隧道设计、施工决策制定提供参考。     

隧道格栅钢架喷混凝土支护安全性评价

 在过去研究成果基础上,建立施工期隧道格栅钢架喷混凝土支护的安全性评价方法。首先根据我国相关规范中的有关公式,提出支护结构截面失效的功能函数。接着,采用抛物线来插值支护中线,在线弹性、小变形和平截面等假设条件下,推导了根据测量位移求支护内力的计算公式。然后,讨论钢筋材料特性(钢筋抗压强度、抗拉强度和弹性模量)、钢筋截面面积及喷混凝土保护层厚度等基本随机变量的不确定性。最后,对兰新铁路增建二线乌鞘岭隧道及北京地铁四号线黄庄车站2个隧道进行工程实例分析。实例分析表明,所提方法的评价结果能够正确反映隧道的实际安全状态,得到的可靠指标也与我国规范所要求的范围相一致。本研究是对施工期隧道安全性位移方法的进一步完善,所提方法可用于隧道格栅钢架喷混凝土支护的安全性评价,具有较好的理论和实用价值。     

卵砾石土层大跨公路隧道初期支护优化研究

 江苏省宁常高速公路茅山隧道位于卵砾石土层斜坡中,具有浅埋、大跨扁平的特点,结合现场大型剪切试验分析、获取卵砾石层剪切强度参数,采用弹塑性非线性有限元法模拟并分析开挖和支护的全过程。根据新奥法,喷混凝土是公路隧道施工中体现初期支护柔性支护特点的主要因素之一,针对卵砾石土层II类软弱围岩浅埋地段交叉中隔壁法实际施工工艺特点,选择拱顶区右上部、中轴线、左上部3个测点下沉值(S1,S2,S3)建立协方差函数,并结合围岩和二衬塑性区的分析,对初支喷混凝土厚度进行合理性研究,提出该隧道卵砾石土层拱顶埋深在26 m左右断面最合理的初支喷混凝土厚度为22～28 cm,该典型断面最优初支喷混凝土厚度为26 cm,该研究成果对斜坡浅埋软弱II类围岩地段交叉中隔壁法施工设计有一定参考价值     

半明半暗隧道洞口段力学特征分析与现场监测

 由于结构复杂和荷载多变,不同条件下的半明半暗隧道洞口段在各施工阶段的力学行为差异很大,给施工和监控带来很大困难。根据洞口段结构承受水平荷载和垂直荷载的比重不同,将半明半暗洞口分为受推型、受压型和推压组合型3类。应用有限元软件对3类结构进行数值模拟,研究不同条件下半明半暗洞口的位移和应力分布规律,得到其在不同施工阶段的受力变形特征,掌握各类结构在不同施工阶段的薄弱部位,并提出监测要点。根据研究得出的监测要点,对4处实体工程进行现场监测,结果表明：(1) 结构的实际位移和应力分布与理论分析结果相符;(2) 结构破坏部位和破坏形式与理论分析相符;(3) 根据相应结构类型的受力变形机制选取合理处治措施,能够有效地控制结构异常变形。研究结果可供类似工程设计、施工和现场监测参考。     

超小净距矩形顶管隧道群施工力学研究

在繁华城区超小净距平行矩形顶管隧道群施工过程中,管节结构及其与地层土体间的受力状态对施工安全和结构优化至关重要。为此,文中依托某城市下穿主干道顶管隧道群工程,通过现场实测顶进施工过程中管节结构及其与土体之间的受力大小,研究了管节结构与土体之间的受力规律、管节结构的纵向受力状态,同时分析了先、后施工情况下,相邻管节结构之间的受力影响。研究结果可应用于繁华城区超小净距矩形顶管隧道群的结构设计和施工控制,具有很大的实用价值。     

高速公路浅埋大跨度双跨连拱隧道爆破振动影响研究

沪蓉高速公路宜昌-恩施段修建在崇山峻岭之中,其桥隧长占路线总长的50％,为减少工程的投资,在部分地段将采用浅埋双跨连拱隧道的方案来实现桥隧的合理过渡。在小间距(5.5-25m)隧道过渡段,隧道爆破将对相邻隧道的稳定性造成较大影响。为确定合理的爆破装药量以确保相邻洞室围岩在爆破振动时的稳定性,应用有限差分法FLAC3D程序对钻爆法施工时爆破孔进行起爆加载,动态模拟了隧道在不同围岩特性条件下装药量大小对相邻洞室围岩关键点的影响程度,得到了爆破时围岩的振动速度历时曲线和围岩的破损情况,并提出了确保工程稳定的合理装药量,研究成果为工程的设计与施工提供了科学依据。