昆仑山隧道围岩冻融状况数值分析

用有限元方法分析了昆仑山隧道DK976+410断面围岩的冻融状况,结果表明隧道边墙围岩温度场受到扰动比拱顶和仰拱底大,且由施工引起的融化夹层回冻较拱顶及仰拱底迟缓.由于工程活动影响,隧道贯通第30年围岩温度场仍未达到稳定.     

富水黄土隧道围岩软化对结构受力影响研究

以银百高速榆林子隧道为依托工程,通过有限元软件ABAQUS温度场模块摸拟隧道施工围岩软化过程,研究了富水黄土隧道围岩在不同软化阶段和软化范围工况下,隧道围岩、初期支护、仰拱填充层的位移和应力的变化规律。结果显示：拱顶沉降和仰拱填充层隆起随软化范围的扩大而增大,而隧底隆起减小,仰拱填充层隆起在软化范围3 m时趋于稳定;围岩软化对仰拱填充层中心影响最大,而仰拱填充层拱脚处几乎不受影响;围岩软化后在初期支护拱脚位置产生最大拉应力,拱墙和拱顶应力变化不明显;塑性区以内是围岩软化的主要影响范围,需特别关注塑性区内的地下水赋存状态。     

探析隧道施工控制要点及处理措施

从拱墙和仰拱施工、拱顶回填注浆等方面,阐述了隧道施工控制要点,并分析了隧道防水施工中防水层的铺设工艺,有利于消除隧道施工中潜在的安全隐患,提升工程的整体质量。     

基于现场实测的炭质板岩隧道围岩大变形与衬砌受力特征研究

炭质板岩是西南地区普遍存在的一种典型软岩,隧道开挖过程中极易发生大变形、局部垮塌等灾害,甚至造成重大经济损失与人员伤亡。以香丽高速公路海巴洛隧道典型炭质板岩工程为背景,通过对炭质板岩围岩位移、初支内力和二衬内力的施工全过程进行监测,探讨不同施工阶段隧道大变形段衬砌受力特征。分析结果表明:上台阶开挖是围岩变形的主要发生阶段,且围岩变形呈现出"左小右大"的不对称变形模式,最大沉降(208.9mm)发生在右拱肩处;钢拱架应力沿洞周分布特点为"上大下小",上台阶最大压应力值为550.4 MPa,下台阶最大压应力值为134.9 MPa;初支拱顶、左拱肩、右拱肩监测点及二衬混凝土左仰拱处安全系数均小于规范限值,支护结构偏于危险。研究成果可为类似炭质板岩隧道工程的设计、施工等提供借鉴和参考。     

风火山隧道温度特性非线性分析

风火山隧道是青藏铁路的控制性工程之一,全隧道位于多年冻土之中,这种特殊隧道的温度分布将直接影响隧道结构的稳定性。根据带相变瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程,应用Galerkin法推导出了三维有限元计算公式。根据风火山隧道内的实测大气温度,利用三维有限元计算公式,计算分析了该隧道在未来50 a的温度特性,并与现场实测围岩温度进行了对比分析,分析表明计算理论、模型、参数和条件是可靠的,风火山隧道在未来50 a内不会出现季节性融化。从而为寒区工程设计提供理论依据和计算方法。     

单洞双线隧道平行近接施工时效性研究

以福平铁路单洞双线隧道近接施工为背景,探讨考虑围岩流变情况下近接隧道施工对既有隧道的时效性影响,通过建立数值计算模型,分析新建隧道开挖一定时间后既有隧道的位移、二次衬砌受力、塑性区的变化。结果表明:单洞双线隧道平行近接施工时,对既有隧道左右边墙的影响要大于对拱顶、仰拱的影响,右边墙最大位移达到0.148 5 mm,其中仰拱、左右边墙位移稳定后,拱顶位移180 d后仍在发展;近接隧道施工后,二次衬砌受力状态得到改善,所受压应力减小,随着时间的发展二次衬砌依然能保持稳定;新建隧道的开挖不会引起既有隧道塑性区的变化,结合新建隧道塑性区演化规律,建议在第29 d左右施作新建隧道的二次衬砌。     

黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩压力特征研究

 为准确认识黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩和支护体系在施工过程中的应力变化规律,以西安地铁二号线工程为依托,开展较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及各测试部位围岩压力随施工进展的变化规律进行研究。研究结果表明：先开挖洞室初期支护各部位(仰拱位置除外)所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;隧道拱顶与仰拱底部围岩压力随开挖跨度的增大而增大;左、右线中隔墙底部因承担了较大的上部土体荷载而受力最大;二次衬砌施作后初期支护结构受力整体增大;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例分别为52.81%和47.19%,设计时可按50%进行取值;先行施工的各部位围岩压力随后续洞室的施工均出现增长趋势。     

青藏铁路多年冻土隧道围岩季节活动层温度及响应的试验研究

高原多年冻土区隧道的修建,将不可避免地影响到隧道背后多年冻结围岩的热稳定性,并形成季节融化与冻结的活动层。结合青藏铁路二期工程格尔木—拉萨段风火山隧道修建,选取11个断面对多年冻土隧道开挖直到贯通引起隧道冻结围岩体的热学响应规律进行深入的现场试验研究。现场试验结果表明：（1）隧道背后围岩地温随时间及深度呈线性变化趋势。（2）施工期间,因受人为热源影响,围岩冻融范围超过该地区天然冻土上限值。有些断面隧道背后围岩融化深度超过5m,远远超过该地区天然冻土上限值（1.36～2.11m）。分析结果表明,其围岩融化范围与多年冻土上限的比值,随着洞内温度与洞外温度比值呈现线性变化。（3）贯通后,良好的保温措施使得围岩冻融圈范围小于天然冻土上限,且其围岩融化范围与多年冻土上限的比值,随着围岩表面温度与隧道洞外温度比值也呈现线性变化。     

大跨隧道CD法施工稳定性与力学特征

为研究超大跨隧道施工安全性,结合某隧道大跨段,基于强度折减上限有限元与下限有限元法,分析大跨隧道在CD工法下各开挖步下的上下限稳定系数,以及能量耗散特征,并研究围岩条件以及跨对稳定性的影响,进而分析其变形受力特性。结果表明:随着隧道跨度增大,整体安全系数降低;围岩条件差,整体安全系数降低;隧道开挖部增大,开挖断面变大,安全系数降低。但各部安全系数均大于1.5,表明采用CD法施工整体安全性满足要求。开挖跨度越大,围岩变形越大;各施工步下,较大值发生在开挖部范围周边的中部;由于竖撑的约束,拱顶与仰拱位移较小;竖撑能很好控制变形。中墙轴力较大,且存在横向弯矩,易发生失稳,建议加强横向联系或约束。拱顶、边墙、拱脚及仰拱等部位应力较集中,施工应注意,保证锁脚锚杆等安设质量。     

挤压性软岩隧道大变形灾害及控制措施研究

软岩大变形隧道修建时,由于围岩自稳能力弱,隧道时常发生较大收敛问题。根据云南省云临高速公路大亮山隧道地质勘察报告,对ZK20+160～ZK20+320段初期支护大范围开裂、仰拱隆起严重等问题采用有限差分数值方法进行模拟研究。通过对数值模拟结果的分析得出软岩大变形隧道变化规律,并由此提出相应的设计施工优化措施。研究表明：隧道拱顶沉降与仰拱隆起大,隧道围岩塑性区半径大,符合高地应力下软岩大变形隧道开挖的物理力学变化特征;将数值模拟二次衬砌拱顶沉降曲线与现场实测拱顶沉降曲线对比分析,结果表明两者变化规律一致;针对现场初期支护开裂、仰拱隆起与钢拱架扭曲变形等工程问题并结合数值模拟结果,建议采用双层支护、增设锁脚锚杆和仰拱尽早封闭等优化措施控制隧道变形开裂问题。