松潘高地应力软岩隧道变形预测

以成兰高速铁路松潘隧道高地应力软岩大变形施工段为工程背景,对隧道典型断面D3K246+265的围岩拱顶下沉和水平收敛位移的实际监控量测数据进行回归分析并作曲线拟合,并据此预测围岩的最终变形量,并和断面D3K246+285的最终变形量进行对比验证。结果表明,该种变形预测方法对于赋存在复杂地质环境的高地应力软岩隧道具有较好的可行性,对调整与修正隧道支护设计参数、预留量的大小和保证隧道安全方面具有一定的指导意义。     

高地应力软岩隧道松弛效应研究

高地应力软岩隧道的长期稳定性评价是个技术与理论难题,隧道工程衬砌施工后,一方面要承担由于岩体本身强度较低而产生的蠕变变形,另一方面需要承担围岩的自承能力随时间不断降低产生的松弛荷载。高地应力软岩隧道通过选择合理的施工工法和支护参数,减小围岩的变形和松动范围,降低作用在支护结构上的荷载,是当前软岩隧道设计施工的重要发展方向。以某高速公路隧道软岩隧道为例,通过现场地应力测试与数值仿真,研究其松弛机理,为高地应力软岩隧道的设计与施工方案的选择提供有益的探索。     

高地应力软岩隧道断面优化研究

高应力软岩隧道如开挖和支护方案不合理围岩很容易出现大变形,严重的还会出现隧道坍塌,严重影响施工安全和施工进度。本文针对大埋深软岩隧道的合理开挖断面、合理施工工序、支护参数进行了深入研究。优化后的方案改善了断面仰拱位置的几何奇异性,使得开挖断面更加的平滑,使衬砌的受力更加均匀。优化后的方案在尽量不增加开挖面积的前提下,增加了仰拱的深度,很好的控制了围岩的竖向收敛,从而有效地控制了围岩塑性区的发展。从计算结果可以看出,优化断面在开挖面积仅仅增大6.8%的情况下,可以使得隧道的竖向收敛减少33.1%,衬砌最大拉应力减少35.1%。     

高地应力软岩大变形隧道施工技术分析

依托成兰铁路项目高地应力软岩大变形隧道工程,通过对成兰铁路铁路沿线地质条件的分析,结合成兰铁路施工特点及软岩大变形分级管理研究,对隧道不同等级高地应力软岩大变形段采取增加预留变形量、长短锚杆相结合、多层支护体系、早高强喷射混凝土、衬砌背后设置消能缓冲层等措施综合防治。     

高地应力软岩隧道合理施工工法研究

以宜昌—巴东段的几座软岩特长隧道为例,针对隧道埋深大、围岩超过50%为软弱易流变的粉砂质泥岩、泥质灰岩、页岩等特点,通过对高地应力软岩隧道合理施工工法的研究,分析了高地应力软岩隧道合理的施工工法,为今后类似工程的建设提供有益的借鉴。     

高地应力软岩隧道合理支护方案研究

 基于高地应力软岩隧道明显流变效应的特点,提出在喷锚网支护的基础上增设U型钢可压缩支架和泡沫混凝土填充层的支护方案。利用建立的U型钢连接件力学模型和围岩与支架接触模型,分析2种支护方案下,宜昌-巴东(宜巴)高速公路峡口高地应力软岩隧道的长期稳定性。研究表明：(1) 建立的U型钢可压缩支架的连接件力学模型和围岩与支架之间的接触模型可以很好地反映支架缩动性与摩阻力之间的关系;(2) U型钢可压缩支架和泡沫混凝土填充层的联合支护既可以吸收围岩的流变变形,减小二次衬砌上的形变压力,又可以提供稳定的支护力,有利于高地应力软岩隧道的长期稳定。     

峡口隧道高地应力软岩段变形施工技术研究

结合工程实例,分析了在高应力作用下的隧道围岩和支护结构的变形特征,并采用超前预报技术、超前预加固等多种施工技术组合,探索出一套应对复杂地质高应力软岩隧道施工技术措施,同时根据现场围岩监控量测结果,验证了峡口隧道高地应力软岩段变形施工技术的科学合理性,对类似工程隧道建设具有一定的参考价值。     

高地应力软岩隧道开挖方案优化研究

麻竹高速公路黄家寨隧道围岩强度低,且属于极高地应力区。隧道现场监测数据显示,围岩整体变形速率快、累计变形量大且变形时间长,呈现显著的蠕变变形特点。采用Phase2软件对隧道开挖支护方案进行了模拟,分别计算在两台阶开挖不支护、两台阶开挖支护、预留核心土开挖支护、三台阶开挖支护四种工况下围岩的塑性区和位移。计算结果表明:通过初期支护可以有效减少围岩塑性区及位移,支护后围岩最大变形部位由拱顶转移到拱脚。对比不同开挖方案下的计算结果,可知采用预留核心土开挖方法时,隧道围岩塑性区深度和拱顶沉降小于其他两种开挖方案;采用三台阶开挖方法时,围岩最大位移最小,但拱顶沉降最大。由于该隧道水平收敛远大于拱顶沉降,因此建议黄家寨隧道采用对围岩水平收敛控制效果较好的三台阶开挖方案。     

高地应力顺层偏压软岩长大隧道综合施工技术

针对堡镇隧道高地应力顺层偏压软岩长大隧道工程,就施工中的施工区段划分、总体施工方案和施工工艺作了阐述,并提出施工建议,达到了指导施工的目的,并对类似工程有积极的借鉴意义。     

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。     

高地应力软岩隧道变形特征与控制技术研究

通过对围岩变形破坏特征进行深入分析,确定了高地应力作用下隧道围岩变形破坏的主要原因,据此提出了相应的支护理念,并进一步提出了超前加固,封闭掌子面,采用双层初支,扩大拱脚等具体控制措施,较好的控制了隧道围岩的变形,保证了隧道的施工安全。     

高地应力软岩隧道有限元仿真与工程应用

高地应力软岩隧道开挖过程中围岩自稳能力差,极易出现坍塌、冒顶等大变形灾害,选择合适的施工工法至关重要。以某高地应力软岩隧道为对象,基于有限元仿真模型,结合现场监测结果,分析了采用上下台阶分步法施工时高地应力软岩隧道围岩及支护结构的力学行为。分析表明:(1)上下台阶分步法施工适合于高地应力软岩隧道开挖,具有围岩变形小、安全可靠的优点;(2)开挖时,围岩塑性区由边墙两侧拱腰向拱部和仰拱位置逐渐扩展;(3)由于洞顶、拱底均向洞内收敛,致使两侧腰处承受较大压力而向外扩张。两侧腰处围岩竖向应力较大,而洞顶和拱底附近则水平向应力集中。同样的,支护结构在两侧腰处承受较大拉应力,而在洞顶、拱底位置承受较大压应力。     

高地应力软岩隧道大变形的控制技术探讨

为解决高地应力条件下软弱围岩大变形造成的断面缩小、基角下沉等破坏问题,分析了隧道内软弱围岩的受力情况,并建立了数值分析模型,对两种不同的开挖方法进行了模拟分析,以探索出更好的控制高地应力软岩隧道变形的措施。     

隧道不良地质与塌方处理技术

结合陕山隧道工程实例,通过对塌方概况的研究,详细地阐述了塌方处理方案,并得出了该方案能达到有效控制并固结山体岩层,使变形的岩层和围岩稳定的效果,以推广该隧道塌方处理技术。     

高地应力软岩隧道长、短锚杆联合支护技术研究

基于考虑应变软化特性的深埋隧道弹塑性解,采用锚杆中性点理论,系统地分析高地应力软岩隧道短锚杆支护失效机制,并论证高地应力软岩隧道中对锚杆长度进行加长的必要性:一方面增大锚固段的围压以提高黏结强度,另一方面增大锚杆头部和尾部处的围岩位移差以提高锚杆对围压的锚固效用。将高密度支护模式的短锚杆等效为复合岩体,同时将长锚杆对围岩的锚固作用考虑为作用在隧道洞壁处的等效支护力,建立隧道长、短锚杆联合支护力学模型,考虑锚杆和围岩的相互作用,得到长、短锚杆联合支护后的围岩特征曲线。通过对比每延米隧道锚杆用量相同情况下,普通短锚杆支护和长、短锚杆联合支护状态下的围岩特征曲线,说明了长、短锚杆联合支护策略对高地应力软岩隧道变形控制的有效性。该长、短锚杆联合支护力学模型考虑了长锚杆与围岩的相互作用,为高地应力软岩隧道长锚杆支护长度的设计提供了一种计算方法。     

软岩隧道开挖预防塌方经验总结

从内因和外因两方面分析了隧道出现塌方的原因,通过对爆破方案的选择、控制开挖及加强初期支护、仰拱及衬砌、监控量测等措施进行具体阐述,总结了软岩隧道开挖过程中预防塌方的经验,以期指导实践。     

高地应力软岩隧道初支侵限诱因及控制措施研究

高地应力软弱围岩隧道施工易发生软岩大变形不良地质灾害,进一步引发掌子面失稳塌方、初支结构破坏、钢拱架弯折、初支结构侵限等不良现象,严重影响施工安全,阻碍工期。依托九绵高速白马隧道工程,结合工程特点,从围岩自身力学特性及高地应力软岩变形特征方面深入分析了白马隧道初支侵限机理,并针对此特点,提出了一套适用于软岩大变形初支结构侵限专项施工方案。研究结果表明,由于地下水的侵蚀,炭质千枚岩发生软化,岩体力学性质变差,自承能力降低,在高地应力持续作用下,围岩发生挤压大变形,进一步诱导初支侵限。变更支护方案后,6 m锚杆结合小导管注浆加固对围岩变形有一定控制作用,但6 m锚杆无法将松动区岩块锚固在稳定母体中,不能充分发挥锚杆悬吊能力,对围岩变形控制效果有限,无法满足现场围岩变形需求,建议采用8 m长锚杆。初支拆换过程中应实时监测围岩变化情况,明确围岩变化方向、速率、累计值等,并根据现场实时监测数据反馈施工,实时调整支护参数,确保施工质量。     

川藏铁路高地应力软岩大变形隧道施工方法分析

文章依托川藏铁路项目高地应力软岩大变形隧道工程,通过对川藏铁路沿线地质条件分析,结合川藏铁路施工特点及软岩大变形分级管理研究。对隧道不同等级高地应力软岩大变形段采取增加预留变形量、长短锚杆相结合、多层支护体系、早高强喷射混凝土、衬砌背后设置消能缓冲层等措施综合防治,对类似工程施工具有一定的借鉴意义。     

高地应力陡倾层状软岩隧道变形破坏机理分析

为分析高应力陡倾层状软岩隧道变形破坏机理,以新建成都—兰州铁路杨家坪隧道为例,分析隧道变形特征,论述了隧道开挖后围岩应力重分布特点。结合岩石单轴抗压强度试验,分析了层状围岩的强度及变形破坏的各向异性;采用FLAC有限差分软件,进行隧道开挖数值模拟,分析围岩塑性破坏特点,提出高应力陡倾层状软岩隧道变形破坏机理。结果表明:隧道变形以边墙收敛为主,变形量大,持续时间长;平行层面加载强度小于垂直层面加载强度,当平行于岩石层面加载,岩石为拉伸破坏,当垂直于层面加载,岩石为剪切破坏;隧道开挖后围岩按层面剪切—层面拉伸—岩石剪切的顺序发生塑性破坏,浅部围岩三种破坏全部发生,深部围岩主要发生层面的剪切破坏。     

高地应力断层带软岩隧道变形特征与控制措施研究

隧道在穿越断层地带时由高地应力引起的软岩大变形问题是隧道建设施工中难点,给隧道建设的施工与进度带来很大影响。本文结合区域地应力,围岩强度实验等分析柿子园隧道穿越断层地区产生支护结构破坏现象的原因,并对围岩压力,钢架应力,围岩变形进行了现场监测,得到了高地应力软岩大变形引起的支护应力特征与变形特征,提出了控制大变形的技术措施。研究表明,高地应力区软岩隧道穿越断层地带时,由于复杂的构造应力造成隧道结构受力不均,隧道左右两侧围岩压力,支护内力与围岩变形呈现出很大的不对称性。采用优化断面形式、加强初支刚度、非对称预留变形量和锚杆布置等措施可以有效减小隧道结构受力,控制隧道变形。