隧道穿越活动断裂带活化围岩力学分析

为研究地铁隧道穿越活动断裂带时围岩与隧道结构之间的相互作用,本文以乌鲁木齐地铁2号线南—农区间暗挖隧道为依托,对断裂带处的隧道围岩及支护体系受力特征进行理论分析,并利用Midas GTS/NX软件进行数值模拟作为验证和补充,重点对比分析无隧道穿越时(初始应力状态)和隧道穿越时(活化后)围岩及支护体系的受力特性.结果 表...     

断层影响下隧道喷锚支护效果的数值模拟

喷锚支护是以喷射混凝土、锚杆支护为主要手段,保证围岩稳定的隧道施工方法,其参数设计是维护隧道围岩结构稳定性的关键。结合大华岭隧道及F1断层的结构特点,根据隧址区断层实际走向、断层面产状与隧道轴线不同夹角,采用半经验半理论方法,设计F1断层段锚杆支护参数及混凝土喷射厚度,利用岩土与隧道分析软件MIDAS/GTS对断层影响下的隧道喷锚支护效果进行数值模拟,分析了特定施工段支护前后沉降对比及位移量,讨论了围岩和支护体系的结构状态及工程效果。结果表明,合理选择喷锚支护设计参数可以有效地限制围岩位移,维护围岩的稳定性。该方法可为同类隧道锚杆支护设计、施工和研究提供有益借鉴。     

西南地区节理化薄层软岩隧道大变形力学机理及支护控制方法

针对西南山区高地应力软岩隧道支护结构破坏、围岩大变形等问题,以云南昌宁隧道为工程背景,分析了隧道围岩大变形破坏模式及力学机理,开展了软岩隧道NPR锚索应力补偿支护技术应用研究工作。首先采用现场勘查和室内试验的方法,对隧道地质条件及破坏成因进行分析;然后,研究了昌宁隧道影响围岩稳定性的主要控制因素和围岩破坏模式,提出了以NPR锚索为核心的应力补偿支护技术;最后,通过现场试验分析了NPR锚网耦合支护条件下昌宁隧道围岩控制效果。结果表明：岩层挤压弯折和层间剪切滑移是昌宁隧道围岩破坏的主要模式;以NPR锚索为核心的应力补偿支护技术能有效控制隧道围岩初期支护大变形,隧道围岩最大变形量从2 150 mm降低到100 mm以内,效果显著。研究成果可为软岩隧道大变形的防治提供参考。     

分离式隧道围岩—支护体系稳定性分析

针对分离式隧道的稳定性问题,以浙江省诸永高速公路前坑隧道施工为例,应用FLAC3D软件对隧道施工过程进行了数值模拟,计算出隧道开挖过程中围岩位移随时间的变化规律和空间分布特点;根据数值模拟结果,对隧道围岩的拱顶沉降和周边收敛情况进行监控量测,从而判定隧道围岩—支护体系的稳定性,在此基础上对支护参数和支护时机提出了合理的建议。结果表明,利用数值模拟与监控量测相结合的方式对隧道动态设计具有很好的效果。     

对高速公路隧道软质围岩段支护的认识

通过综合分析隧道软质岩的工程地质特征及隧道开挖后围岩压力的计算方法,提出软质围岩的不同支护形式及软岩区段隧道的施工要素,达到了对隧道软质围岩的深入认识和合理的支护方式.     

考虑σ2及围岩—支护结构相互作用的隧道力学模型

目前的隧道力学模型未能同时考虑中间主应力σ₂及围岩—支护结构相互作用对围岩塑性区等隧道力学特性的影响。为此,首先采用岩石统一强度理论替代目前常用的Mohr-Coulomb（M-C）强度准则以考虑σ₂对隧道围岩塑性区的影响。其次,针对Kastner方法未能很好地考虑支护前隧道围岩初始弹性位移及围岩—支护结构相互作用的不足,在其基础上,结合圆形隧道实际施工特点,提出了能够同时考虑σ₂、隧道围岩初始弹性位移及围岩—支护结构相互作用的圆形隧道力学模型。最后,通过算例研究了σ₂、隧道围岩初始弹性位移、原始地应力、支护结构刚度和岩石内摩擦角等对围岩塑性区、隧道洞壁位移和支护力的影响规律。研究结果表明：σ₂的影响不可忽略;一定的隧道围岩初始弹性位移可以减少支护应力,但会导致围岩塑性区和隧道洞壁位移的增加;支护结构刚度的增加可以有效减小围岩塑性区及隧道洞壁位移,但会增加支护结构应力;初始地应力的增加将增大围岩塑性区、隧道洞壁位移及支护结构应力;随着岩石内摩擦角的增加,围岩塑性区、隧道洞壁位移及支护结构应力均减小。最后,通过工程实例对模型的合理性进行了验证。     

不稳定岩堆体大跨隧道稳定性控制

本文对岩堆体大跨隧道围岩及支护结构的稳定性特点进行了分析 ,由此提出了隧道支护参数和围岩加固和防坍塌措施 ,并在内昆铁路部分大跨隧道中应用 ,取得了较好的效果。     

隧道围岩结构易损性测试方法

为了分析隧道出现垮塌风险,提出了隧道围岩结构易损性测试方法。计算隧道围岩结构损伤指数,选取了合适的隧道围岩结构损伤指标,采用OPENSEES方法模拟了隧道围岩结构和支护结构的力学行为;根据隧道围岩和支护结构的物理力学参数,模拟了隧道施工过程及空洞;结合隧道围岩结构易损性测试流程,实现了隧道围岩结构易损性测试。实例测试结果表明,该测试方法可以测试出隧道围岩结构的损伤概率,与实地调查结果相符,可以有效控制隧道出现垮塌风险。     

广甘高速公路杜家山隧道软弱围岩大变形机理分析

以广甘高速公路杜家山隧道的工程建设项目为依托,对穿越强震断裂带深埋隧道软弱围岩大变形问题进行研究,以隧道典型断面的监控量测原始数据为基础,采用地质力学分析和数值模拟分析等方法,分析围岩变形破坏力学机理。采用FLAC3D软件对围岩在几种不同支护工况下的变形破坏进行分析,研究穿越强震断裂带深埋隧道软弱围岩变形机理,为类似工程支护提供科学依据。     

基于FLAC~(3D)的浅埋破碎围岩隧道支护方案分段优化分析

针对某隧道工程存在的过度支护问题,结合现场调研的情况,采用FLAC~(3D)软件对该隧道工程的支护结构和支护参数进行优化,提出了根据围岩稳定性分段支护的方案.通过对原支护方案和新支护方案的对比分析结果表明:原支护方案虽能控制围岩变形,但是支护成本过高.经优化后的支护方案在有效控制隧道围岩的变形的前提下能够最大程度的节约支护成本,获得了显著的经济效益.     

拓扑优化在隧道工程中的运用

拓扑优化作为结构优化的高层次优化方法,目前正成为工程界研究的热点,而对于隧道工程的拓扑优化还未见研究成果。建立了隧道洞室的拓扑优化模型,利用高层次拓扑优化理论对隧道洞室进行了拓扑优化分析,提出了预强支护理论,即开挖围岩影响区内进行强支护结合复合衬砌支护的三层支护体系,通过拓扑优化分析确定了预强支护的具体位置。     

不稳定岩堆体大跨隧道稳定性控制

本文对岩堆体大跨隧道围岩及支护结构的稳定性特点进行了分析，由此提出了隧道支护参数和围岩和固和防坍塌措施，并在内昆铁路部分大跨隧道中应用，取得了较好的效果。     

浅埋大断面黄土隧道变形控制技术研究

浅埋黄土隧道在施工过程中普遍存在着围岩变形量大、拱脚稳定性差、地表沉降量大、围岩裂隙广泛发育等诸多弊端。为探究浅埋大断面黄土隧道施工变形原因及变形控制技术措施,以银西铁路宁县2~#隧道进口浅埋段为研究对象,对浅埋大断面黄土隧道的施工影响因素进行理论分析,采用三台阶设临时仰拱法,大管棚和中管棚联合超前支护,锚网喷配合钢拱架初期支护,钢筋混凝土二衬支护和围岩监测分析等多种技术手段,最终确保了顺利施工。结果表明,施工方法、支护结构及工艺措施等都会对隧道围岩变形控制有较大影响,支护结构封闭成环是黄土隧道围岩变形控制的关键,现场施工过程中缩短仰拱封闭的时间和距离至关重要。     

乌鞘岭隧道大变形围岩松动圈测试与分析

隧道工程施工期围岩松动圈的测试与判定,对于施工支护设计具有重要作用。地震折射层析法是测试围岩松动圈的较为有效的方法。通过对乌鞘岭隧道大变形围岩松动圈测试与分析,明确了乌鞘岭隧道穿越F7断层带地段的围岩松动圈范围,指导了该段隧道的开挖支护施工。     

膨胀岩隧道预留胀缝、刚柔结合支护施工技术

兰渝铁路胡麻岭隧道围岩构成中存在大段落膨胀性泥岩,初期采取较为强硬的支护手段来遏制围岩的膨胀变形,但是此类方法成本高、进度慢,且会造成膨胀力的过于集中,后采用本技术,针对膨胀性围岩的变形特性,通过采用刚柔结合的支护形式,并预留膨胀缝,既能有效的控制围岩有害变形,又适当地释放了围岩变形应力,降低了支护体系承担的围岩压力,保证了隧道施工安全和质量。     

高速公路隧道施工监测与开挖仿真分析

通过高速公路隧道施工监测及有限元数值分析方法,分析隧道施工过程中围岩应力变化情况。在隧道施工过程中对围岩位移和应力进行监测,分析围岩的位移、应力状态随时间的变化规律,同时结合有限元计算软件ADI-NA对隧道开挖过程进行模拟,寻找围岩应力分布规律,分析围岩稳定性。为隧道施工过程中支护时间的选取提供了依据。     

隧道围岩稳定性及安全性分析的位移判别方法

针对隧道围岩支护系统的稳定性和安全性问题,以及隧道围岩位移参数在隧道围岩稳定性及安全性中的重要作用,分析了隧道围岩位移的极限状态,建立了隧道围岩极限位移的确定方法和隧道围岩极限位移的判别准则。有助于构建隧道围岩稳定性分析的位移预测预报系统来解决这一复杂问题。     

基于FLAC~(3D)的深埋膨胀性黄土隧道初期支护安全稳定性分析

为分析研究深埋膨胀性黄土隧道初期支护后的安全稳定性,依托埋深约为88m的小河沟黄土隧道工程深埋段,借助FLAC~(3D)软件,对设计变更前后的隧道开挖与支护进行了数值模拟,分析了围岩应力和变形、联合支护结构的变形及前方未开挖段的土体位移情况。结果表明,深埋膨胀性黄土隧道施工中,使用管棚外插超前小导管注浆进行超前支护,配合钢拱架和锚网喷联合支护结构,能够有效地提高围岩整体强度和自稳能力,承担围岩荷载,减小土体位移,提高施工安全性。     

洛带古镇隧道支护结构设计与受力特性研究

针对洛带古镇隧道支护结构的受力问题,先运用"同济曙光-公路隧道设计系统"对支护方案进行设计验算,然后利用FLAC3D软件进行数值模拟研究。以Ⅳ级围岩段为例,选取一研究断面,分析该断面的围岩位移、锚杆轴力及衬砌结构的受力特性随施工进行的变化规律。结果显示:在施工过程中,随着开挖面与研究断面距离的增大,围岩位移和支护结构内力均有一定程度增长,且在隧道仰拱与拱脚相接处附近容易出现应力集中现象,在实际施工过程中应当给予重点考虑;但总体来说,围岩位移和支护结构内力的绝对值均较小,隧道支护结构稳定,支护设计方案可以满足隧道安全要求。     

金华山软岩隧道纤维混凝土初期支护试验研究

混凝土中掺入聚丙烯纤维可以提高混凝土的延性,有利于混凝土支护结构和围岩共同作用。将湿喷工艺和纤维混凝土应用于隧道支护结构可以提高支护结构的施工质量和围岩的自承载能力,介绍了金华山隧道纤维混凝土支护结构的设计,材料的选用。为了评价湿喷纤维混凝土支护结构支护效果,采用现场试验量测的方法量测了对比段和试验段围岩压力、混凝土支护层压力,并进行了数据分析。分析结果表明,采用纤维混凝土支护结构试验段围岩压力分布均匀,围岩压力数值较小,混凝土支护层压力数值较小;对比段围岩压力数值要略大于试验段围岩压力,对比段混凝土支护层压力数值大于试验段混凝土支护层压力数值;纤维混凝土试验段支护效果良好。