侧部岩溶隧道围岩与支护结构力学特性分析

岩溶区隧道因受岩溶的影响,其围岩与支护结构力学特性与一般隧道存在较大区别.以忠垫高速公路某岩溶隧道为背景,采用三维快速拉格朗日法,对侧部岩溶隧道施工过程中的围岩位移、应力、塑性区和锚杆轴力及喷混凝土层力学特性进行研究,并将计算结果与现场监测结果进行了比较分析.结果表明,隧道开挖后,围岩分别向溶洞和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向两个相反的方向变形.塑性区主要集中在隧道的周围和溶洞的左右侧部.隧道与溶洞之间的围岩应力集中程度较高.靠近溶洞侧的锚杆轴力及喷混凝土层轴力和弯矩要比其他位置的相应值都要大.     

既有公路山岭隧道扩建技术及数值模拟研究

依托芜合高速公路试刀山隧道改扩建工程,介绍了改扩建施工方案。通过建立有限元模型模拟开挖过程,分析隧道改扩建过程中围岩的变形,扩挖完成后的拱顶沉降、周边位移的特征,初支的应力变化规律。结果表明,隧道扩挖完成后最大竖向位移12.7mm,初期支护最大弯矩116.2kN·m,中隔撑的最大弯矩为119.2kN·m;采用加中隔撑的扩挖方案可保证施工安全。隧道扩挖施工后隧道开挖量较大的一侧围岩产生的竖向位移大,初期支护弯矩、轴力、剪力均表现出不对称性,扩挖过程中应及时支护、加强监控量测。     

小净距群体隧道施工顺序研究

设计中的金鸡山群体隧道净距较小,如何对施工顺序进行优化是一个重要问题,采用数值方法对V级围岩条件下的小净距群体隧道施工顺序进行了研究.研究结果表明,当采用先修建辅路隧道再修建连拱隧道的顺序进行施工时,后建连拱隧道会导致辅路隧道左右幅初期支护轴力分别增大14.8%(拱顶)和14.3%(拱腰),相应位置安全系数减小12.5%和12.7%,辅路隧道周边围岩塑性区有小范围扩展;当采用相反的顺序进行施工后,后建辅路隧道会导致连拱隧道左右洞仰拱初期支护轴力分别增大46.2%和55.2%,相应位置安全系数减小31.7%和35.5%,连拱隧道中墙上方及两侧墙脚处围岩塑性区均有一定程度扩展.由此可见,金鸡山辅路隧道先施工为优选施工顺序.     

浅埋偏压小净距黄土隧道初支拱架选型

黄土隧道设计中初期支护拱架的选型问题是目前争论的焦点问题之一.以格栅和型钢两种类型的支护结构为研究对象,采用数值模拟的方式,重点分析了浅埋偏压小净距黄土隧道洞周特征点土体位移,并结合两种支护结构下围岩塑性区大小和支护结构内力,得出格栅支护时的特征点土体位移略大于型钢支护,实测值也证实了该结论的可靠性;而支护结构内力则相反,且两种支护结构下的围岩塑性区相差不大,因此建议在浅埋偏压小净距黄土隧道初期支护设计中宜采用格栅支护措施.     

软弱围岩偏压连拱隧道正洞合理施工布局研究

浅埋偏压连拱隧道左右洞的施工顺序和布局对围岩稳定和支护受力影响较大,为了明确浅埋偏压连拱隧道合理施工顺序,本文依托广东省南山路连拱隧道工程,结合现场监测以及数值模拟方法,研究了软弱围岩浅埋偏压连拱隧道左右正洞不同开挖布局时初期支护受力变形规律。通过建立数值模型对先开挖浅埋侧正洞和先开挖深埋侧正洞两种分案下的拱顶沉降、初期支护受力、塑性区分布、中隔墙水平侧向位移及受力等模拟结果的分析,得出:(1)不管采用哪种开挖顺序,先行洞的拱顶沉降均小于后行洞的拱顶沉降;(2)后行洞上台阶开挖后为中隔墙倾斜最为严重阶段,隧道施工完成后中隔墙向浅埋侧倾斜;(3)先行洞的初期支护整体受力较大,后行洞的初期支护受力较小;受力较大的部位一般在先行洞上台阶与中隔墙连接处以及靠近中隔墙侧拱腰处;(4)先开挖浅埋侧正洞方案较优,该方案支护受力变形较小,有利于支护结构的稳定。研究结果指导了现场工程施工,现场监测数据与计算结果较为吻合,研究结论可为类似工程提供参考。     

隧道跨度对双侧壁导坑法施工围岩与支护结构的影响

依托广西百色达康隧道工程,简化隧道施工与结构模型,通过FLAC3D数值模拟软件构建了隧道施工三维模型,分别模拟了跨度为10,14,18.7m的隧道采用双侧壁导坑法施工时的围岩变形、围岩塑性区域分布及初支与二衬的内力分布。探究隧道跨度对双侧壁导坑法施工的隧道变形、围岩与支护结构应力的影响。数值分析结果表明:隧道跨度不同,竖向位移沉降极值均出现在隧道洞室顶部,水平位移极值均出现在隧道拱腰附近;最终沉降隆起值、初期支护轴力与二衬应力随跨度的增大而稳步增大;初期支护弯矩随跨度的增大而增长,但增长速度显著加快;围岩形成的塑性区域随跨度增大明显增大。     

小净距群体隧道施工顺序研究

设计中的金鸡山群体隧道净距较小，如何对施工顺序进行优化是一个重要问题，采用数值方法对V级围岩条件下的小净距群体隧道施工顺序进行了研究。研究结果表明，当采用先修建辅路隧道再修建连拱隧道的顺序进行施工时，后建连拱隧道会导致辅路隧道左右幅初期支护轴力分别增大14．8％（拱项）和14．3％（拱腰），相应位置安全系数减小12．5％和12．7％，辅路隧道周边围岩塑性区有小范围扩展；当采用相反的顺序进行施工后，后建辅路隧道会导致连拱隧道左右洞仰拱初期支护轴力分别增大46．2％和55．2％，相应位置安全系数减小31．7％和35．5％，连拱隧道中墙上方及两侧墙脚处围岩塑性区均有一定程度扩展。由此可见，金鸡山辅路隧道先施工为优选施工顺序。     

高地应力隧道台阶法施工过程数值模拟

结合高地应力区兰渝铁路某隧道实际施工方法,运用有限元分析软件MIDAS-GTS进行隧道三台阶法开挖数值模拟分析,通过选取合适物理力学参数进行建模,从模型中提取围岩位移、塑性区、二衬位移、轴力、弯矩等数据进行分析,通过对比分析,得出台阶法施工中应加强支护部位及支护控制措施(如超前支护、拱腰、拱脚加密锁脚锚管等),二衬受力、变形随侧压力系数变化趋势、二衬安全系数等,并和隧道实际监测数据进行对比分析,验证数值模拟的合理性和正确性,可以为高地应力隧道设计施工提供有益的参考。     

复杂硐室交叉口转向挑顶施工力学行为研究

长大隧道的辅助坑道与正洞交叉段施工工序繁多,围岩易受到开挖扰动,进而产生失稳破坏。以伏牛山隧道为工程背景,借助有限元软件PLAXIS3D构建三维数值模型,模拟了辅助坑道进入正洞的施工过程,研究了小导洞转向挑顶施工及正洞反向台阶法开挖的施工力学行为与三维空间效应,分析了施工过程中围岩应力、拱顶沉降、洞周横向收敛位移及围岩塑性区演化规律。结果表明:横向通道交叉口段施工会导致交叉口附近风机房正洞围岩产生应力重分布,在正洞拱顶及右拱腰处形成拉应力,沿风机房纵向影响范围约为1倍洞径; 风机房拱顶最终沉降量为3.7～3.9 mm,在交叉口及其附近,以小导洞爬坡挑顶阶段和风机房正洞反向开挖通过时引起的拱顶沉降量最大,小导洞转向挑顶施工引起的拱顶总沉降量相对较小; 联络通道左侧进洞使得正洞左侧横向位移增加,进而导致正洞左右两侧横向位移呈现不对称分布; 交叉口处联络通道与风机房产生了连续的塑性区,塑性点主要在开挖侧壁,拱腰处最为集中,向上延伸至拱肩,拱脚处向下发展至一定深度; 针对小导洞扩挖施工过程中交叉口、上台阶侧壁、底面出现的少量受拉破坏点,施工中应对这些部位予以重点关注,及时施作初期支护,防止局部掉块。     

浅埋偏压连拱隧道施工优化及支护结构安全性分析

两江连拱隧道所穿区域地形偏压严重,且岩体破碎,连拱隧道施工开挖对围岩扰动大,不同的施工方案及施工工序隧道支挡结构受力影响较大,本文结合穿越严重偏压地层的两江连拱隧道为例,基于数值分析方法,对在不同施工工序方案下隧道结构内力、变形及偏压支挡结构力学特征进行分析。研究认为:对于复杂地质条件下浅埋偏压连拱隧道,先开挖浅埋侧隧道后开挖深埋侧隧道的施工顺序,比先开挖深埋埋侧隧道后开挖浅埋侧隧道的施工顺序更有利,先开挖浅埋埋侧右洞时,隧道初期支护结构内力、变形及偏压支挡结构桩的内力均比先开挖深埋侧左洞时小,但不管是采用哪种开挖顺序,深埋侧隧道拱顶位移均大于浅埋侧隧道,内排桩的所受弯矩也均大于外排桩。     

隧道开挖时不同宽度断层对围岩扰动的影响

文章以宝鼎2号特长公路隧道为依托,建立3个三维数值计算模型,分析隧道穿过不同宽度的断层围岩以及二衬的变形规律。研究结果表明:隧道穿过不同宽度的断层,隧道拱顶,拱腰,仰拱围岩位移的变化规律一致,在靠近断层段,隧道拱顶、拱腰、仰拱都发生位移突变,收敛位移先快速增长然后又迅速减小,且洞周围岩收敛位移随着断层宽度的增加而增加,剪切破坏塑性区也相应增加;同时支护结构的位移突变区范围以及最大位移值也随着断层宽度的增加而增大,支护结构最大位移出现在隧道拱顶以及仰拱处,在施工过程中需要重点考虑。     

浅埋偏压连拱隧道施工数值模拟分析

针对浅埋偏压连拱隧道,采用中导洞施工方法,对浅埋偏压连拱隧道的两种不同施工顺序（先挖深侧后挖浅侧或先挖浅侧再挖深侧）进行数值模拟,分析两种不同施工顺序下围岩应力、位移,中墙应力、位移及初期支护内力、位移的变化值,得出“先浅后深”施TII~I序优于“先深后浅”施工顺序。     

浅埋偏压大断面隧道施工力学分析及方案比选

结合南宁玉象隧道偏压浅埋大断面隧道工程实际,建立了偏压浅埋大断面隧道施工动态有限元数值模型,分别采用上下台阶法、CD法和双侧壁导坑法3种施工方案,模拟施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响,对围岩位移、应力、锚杆、初期支护轴力与二衬弯矩等进行对比分析,结果表明,双侧壁导坑法能较好地控制围岩位移,应力分布与隧道支护结构内力分配较合理。     

双向八车道小净距公路隧道监控量测分析

摘要:为保证安全、顺利地进行隧道施工以及便于研究施工期间围岩的稳定情况,对魁岐2#隧道进行大量现场监控量测.通过分析监测数据,研究地表沉降、拱顶下沉及洞周收敛、围岩内部位移、锚杆轴力、围岩与初期支护压力的分布特征及其变化规律.研究结果可为隧道后续施工和设计方案优化调整提供依据,也可为类似条件下隧道工程的设计、施工和监测提供借鉴.     

隧道明暗挖分界面处基坑支护桩施工力学效应

论文以重庆某轻轨车站区间隧道明暗挖工程为例,提出隧道明暗挖分界面处支护桩结构的物理概化模型,采用数值模拟并结合现场监测结果,对隧道明暗挖分界面处基坑支护桩施工力学效应进行研究。分析结果表明:支护桩桩间距、桩截面尺寸、桩截面形状对支护桩力学效应的影响中,桩截面尺寸对支护桩桩身变形及力学效应影响最为显著;隧道洞径、埋深及走向变化对支护桩力学效应的影响中,洞径对支护桩变形影响较大;先开挖隧道后开挖基坑能有效减少坡顶沉降及侧向位移,同时桩身弯矩剪力值也较小;支护桩施工后设置拱形连梁可以有效增强余桩的支护作用。     

大跨度浅埋复杂渡线隧道的施工模拟及其分析

本文通过对一个复杂渡线隧道施工力学行为模拟分析的具体事例,论述了采用合理的数值分析方法进行模拟计算是十分必要且可行的.通过计算分析,作者认为在第四系地层采用浅埋暗挖法修建城市隧道,限制地表隆陷应重点从隧道施工力学行为着手,包括:主动加固和反复加固以改善地层的承载能力;加强初期支护和临时支护,实现支护结构快速承载;分步实施、快速封闭,尽量减少对围岩的扰动;加强监控量测,实现信息化施工等技术措施.本文建议,从行业层面建立健全标准统一、操作规范的现场监控量测体系,形成面广、量大可追溯的隧道施工行为数据库,加强隧道施工力学分析的基础资料建设,提升国内隧道建设的总体技术水平.     

潜埋富水偏压隧道施工稳定控制分析

以新疆玉希莫勒盖隧道工程为依托,通过FLAC3D软件对其洞口段施工过程进行模拟,分析施工过程中围岩以及支护结构的变形、应力分布规律,及围岩开挖次序和地下水位对其的影响。研究结果表明:潜埋富水偏压隧道的最大竖向和水平位移位于隧道斜向4个角点位置,同时高压侧的围岩变形明显大于低压侧,且在隧道第1步开挖时差别最为明显;隧道开挖完成后,隧道底部围岩塑性区将会与泄水洞上方围岩塑性区连通成为一个整体,隧道围岩在隧道周边的破裂范围为底部4.2m、顶部5.6m、低压侧4m、高压侧7.6m;对于采用4步CRD法开挖的潜埋富水偏压隧道,应先开挖低压侧隧道上部土体,再开挖低压侧下部土体,最后再开挖高压侧上部和下部土体。     

高地应力软弱围岩隧道初期支护受力特性的现场监测研究

由于作用在初期支护上的围岩压力大,高地应力软弱围岩隧道开挖后经常出现围岩大变形、喷混凝土开裂、钢架扭曲等破坏现象,影响隧道的施工和长期运营安全。依托宜万铁路堡镇隧道,通过对围岩压力、初期支护喷混凝土应力、钢架应力、锚杆轴力和围岩深部位移等的现场监测,得到围岩压力与初期支护体系各子构件的力学特性,讨论其随时间的演化特性和沿隧道横断面的空间分布规律,指出围岩压力、钢架应力、喷混凝土应力随开挖进程存在急剧变化阶段,受施工扰动的影响显著,敏感性依次降低,沿洞周分布总体表现出“上部大,下部小”等特征。研究方法和结论为建立科学合理的高地应力软弱围岩隧道支护结构设计方法具有一定的指导和借鉴意义。     

浅埋偏压大断面暗挖隧道施工力学行为数值模拟分析

针对浅埋偏压大断面隧道开挖过程中风险较大,从常用的三种施工方法入手,对三台阶法、中隔墙法、双侧壁法等进行数值模拟分析,分别对其围岩应力、塑性区、初期支护结构内力、地表沉降、洞周位移等多个方面进行对比分析。研究结果表明双侧壁法开挖时,支护结构受力、变形及围岩变形、受力均最小,其次为中隔墙法,最不利为三台阶法开挖。     

隧道上导坑初期支护发生变形处理施工方案

针对某隧道右洞右侧上导坑YK0+200^YK0+221段初期支护拱腰位置Ⅰ20b工字钢突然向隧道中心发生侧向位移,拱顶、拱腰发生变形,通过采用Ⅰ20工字钢进行临时加固支撑、全断面钻孔注浆加固等方案,使隧道初期支护出现的险情得到及时有效处理,该方案为今后隧道工程掘进时出现类似情况提供了参考。