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。     

德格隧道施工过程分析及冒落成因机理

为探明公路隧道过深埋破碎带施工中地层变形与受力特性,揭示围岩碎裂形成冒落破坏的成因机理,依托川藏公路新建德格隧道,对隧道施工过程进行了三维数值模拟和力学分析。研究表明:受构造破碎带和埋深影响,隧道过冲沟深埋段施工中拱顶位移均较大且会有突变,施工在竖向对围岩压应力的影响非常明显,而在水平方向对拉应力的影响更为显著,围岩竖向与水平向较大的压应力差值增加了围岩松弛区范围;深埋自重应力场较大,受施工扰动位于冲沟底部的破碎带围岩碎裂变形加剧出现冒落体,因松动地压超过支护结构承载力最终导致冒落破坏。     

软弱围岩大跨隧道施工技术的探讨

隧道工程的成败,很大程度上决定于施工方法和开挖工序是否与隧道本身所处的围岩或地质情况相适应,传统的矿山施工法,不仅在钻爆过程中对围岩造成较大的松动和破坏,导致围岩过早、过快松弛,同时需要强大的支护结构,承担围岩产生的松弛荷载。本文结合实例分析了大跨度隧道的施工方法及新技术的发展。     

赣龙铁路梅花山隧道围岩应力及岩体模量研究

基于赣龙铁路梅花山隧道围岩应力以及围岩岩体模量实测结果,对隧道围岩应力分布特征、围岩模量的分布特征、围岩应力集中区向深部转移特性以及开挖方式对围岩松弛区影响进行分析。研究结果表明:(1)梅花山隧道是以构造应力为主的高地应力区;(2)围岩的应力集中区向深部发生了转移,水平孔应力集中区范围为5.9~11.9 m,铅直孔应力集中区范围为7.9~15.9 m。围岩应力集中区向深部转移后,其应力集中度大为降低,水平孔最大主应力集中度为1.87倍,铅直孔最大主应力集中度为1.23倍。(3)采用光面爆破隧道壁松弛范围为0~5 m,底板没有采用光面爆破松弛范围为0.0~7.2 m。松弛区相同深度水平孔岩体模量值及应力值均比铅直孔岩体模量值及应力值大。应力峰值的转移,改变了围岩应力场分布规律,为隧道支护提供一种思路和方法,具有很好的工程应用价值。     

山岭隧道开挖施工监测及仿真分析

通过山岭高速公里隧道施工监控量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。在山岭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,同时结合有限元软件ADINA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。     

应力路径对特大断面隧道围岩压力的影响

 介绍4车道公路隧道的建设状况,分析目前4车道公路隧道的设计、施工等研究进展。结合广州龙头山双向8车道高速公路隧道,利用现场监测数据和不同开挖方式对应的围岩荷载的数值计算结果,分析和讨论应力路径对特大断面隧道围岩荷载的影响,并验证4车道特大断面隧道施工的围岩松弛范围。引入过程荷载影响系数 ,对导洞的荷载影响系数进行修正,在与普氏理论、公路隧道设计规范、曲海峰提出的荷载公式进行计算对比后,提出特大断面隧道更为合理的过程荷载计算公式。     

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。     

“红层”软岩隧道进口段CRD法数值模拟及现场实测研究

受岩体赋存条件、隧道设计和施工方案等因素的共同影响,软弱围岩在隧道开挖应力重分布过程中较易发生塌方破坏,尤其是在隧道洞口段部分。本文结合具体工程实践,对软岩隧道进口段CRD法施工过程进行了非线性数值仿真模拟和现场实测分析,在此基础上开展了隧道围岩和支护结构的施工力学行为和变形性状的研究。研究结果表明:(1)由于隧道围岩较为软弱,隧道施工对周边围岩变形影响较大,纵向约2倍洞径、横向一倍洞径为施工的强烈扰动区域,施工时应加强支护;(2)隧道施工后,拱顶处围岩应力由于围岩变形释放使得其值大幅度减小,而拱腰处岩体应力上升,并出现塑性破坏,故在实际施工时应对该部位加强支护;(3)采用CRD法施工后,实测围岩变形在隧道开挖约20天后趋稳,而围岩压力、钢拱架和初期衬砌受力均在隧道开挖后的前10天内受力增幅最为明显,之后才逐渐趋稳。     

深埋隧道煤层区围岩内部位移特征

隧道围岩内部位移为研究围岩变形、确定围岩松弛范围和检验支护参数是否合理的重要依据.通过采用多点位移计对通渝深埋隧道C1煤层围岩深部位移的量测,分析了围岩深部位移-时间特征、位移-深度特征和围岩松弛范围,预测了围岩的变形发展趋势,并对围岩的稳定性和支护参数的合理性进行了评价,对深埋隧道的设计和施工具有重要的指导意义.     

浅埋软岩隧道开挖围岩变形非线性模拟分析

由于隧道施工过程和开挖顺序的不同都会引起各自不同的应力和应变的非线性历程,最终导致不同的力学效应,特别是软弱围岩隧道,其力学效应表现的更加显著.结合沿海地区软弱围岩浅埋暗挖矩形隧道施工,使用有限差分软件（FLAC）对分部开挖进行非线性数值模拟,研究矩形隧道软弱围岩在开挖过程中大变形的机理.分析结果表明,围岩和初期支护的应力应变是非线性不可逆过程,其开挖方案应采用软弱围岩非线形大变形力学设计方法,以确保开挖施工安全.     

浅埋大断面隧道围岩稳定性数值模拟及现场监控量测

浅埋大断面隧道由于开挖断面大、埋深浅、围岩物理力学性质差,开挖后容易产生大变形及变形速度过快,严重影响施工进度和施工安全。本文基于RFPA数值模拟软件,模拟了隧道开挖时掌子面围岩的应力、位移及变形破坏特征;在数值模拟的基础上采用应力和声发射联合法对隧道现场开挖围岩的应力和岩体应力调整进行监测,分析开挖过程中岩体变形与时间和空间的变化关系,得到了掌子面开挖及施工中岩体的变形和变化规律,可以为支护措施的设计与支护时机的选取提供一定的参考建议。     

连拱隧道动态施工模型试验与三维数值仿真模拟研究

连拱隧道作为公路隧道新的结构型式，理论上还不成熟。以云南省元磨高速公路的一座连拱隧道作为工程背景，按弹性阶段相似原则进行连拱隧道室内模型试验，模拟连拱隧道的施工工况，采用压力盒、数码摄像、沉降板等仪器量测施工过程中隧道围岩应力和位移分布，采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟连拱隧道的施工工况，得出施工过程中隧道围岩位移、应力和塑性区分布规律，其结果与模型试验所得结果基本一致。     

西安地铁区间隧道开挖过程中的数值模拟研究

利用数值模拟方法进行隧道开挖过程模拟分析。通过计算,分析不同开挖步骤中隧道围岩应力的变化以及进行加固施工前后围岩的应力和位移的变化比较,得出暗挖隧道在开挖过程中的应力变化规律,为施工提供一些参考和依据。     

基于FLAC 3D在不同断面形状下隧道围岩的稳定性分析

针对施工过程中常见的圆形、椭圆形和马蹄形这3种断面形状隧道,利用FLAC3D软件在相同的围岩条件下进行了隧道开挖的数值模拟,通过对隧道四周围岩的应力分布、塑性区范围等结果进行分析比较,得出圆形断面隧道是对围岩扰动最小的最优断面形状隧道.     

软岩隧道开挖方式的数值模拟研究

通过对某软岩隧道秉用二维有限差分法数值计算,介绍软岩隧道多种开挖方式下隧道周边围岩的应力、应变特征的对比分析,得出结论是：随软岩隧道开挖卸载顺序不同,隧道围岩应力集中的大小、产生时间、塑性区范围、围岩变形大小及其范围都存在明显差异。分析认为,在软岩隧道施工中减少开挖扰动次数和及时封闭初期支护,是控制软岩隧道变形和塑性区扩展的有效措施。     

大跨度小净距隧道围岩应力计算方法

隧道施工过程中,围岩应力和变形是反映施工安全的2个指标。笔者分别以某3线大跨度小净距隧道和某立交小净距隧道的施工为例,利用圆形洞室围岩应力计算公式进行简化解析计算,得到的结果与数值模拟分析结果相差不大。说明该应力计算方法可以简易快捷地计算多隧道开挖过程中最大围岩应力发生的位置及其数量级,从而为隧道的开挖顺序、步骤以及支护方案的确定提供参考。     

浅埋偏压隧道CRD法施工方案优化研究

浅埋偏压隧道CRD法施工中隔壁偏向和施工工序直接影响到隧道的结构应力分布和变形,甚至影响隧道施工安全。基于隧道施工监控量测对隧道CRD法施工进行反分析和数值模拟分析,结果表明:中隔壁偏向于围岩压力较小侧时,围岩扰动小,塑性区范围小,先开挖隧道浅埋一侧时,隧道的收敛和沉降较小,中隔壁轴力和弯矩较小,有利于隧道的安全施工;当隧道中隔壁偏向围岩压力较大侧或先开挖深埋侧时会对隧道顶部围岩和中夹岩柱产生较大扰动,围岩的收敛和沉降速率增加,中隔壁轴力和弯矩也明显增加,不利于隧道施工安全。因此建议浅埋偏压隧道CRD法中隔壁应偏向围岩压力较小一侧,同时应先开挖浅埋侧。     

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。     

盾构掘进过程中围岩变形规律的研究

无论采用什么样的施工工艺开挖隧道,都不可避免隧道开挖过程中围岩的应力释放。通常,土体颗粒在新的应力平衡条件下发生位移,引起围岩变形,变形较大时更可能诱发隧道失稳坍塌,最终破坏。为此,对隧道在开挖过程中围岩的变形规律的研究一直从未间断。并结合工程实例,建立三维有限元分析模型,通过对比理论计算和实测数据相结合的方法,对盾构法施工隧道掘进过程中围岩的变形进行了深入的研究,总结了盾构施工过程中围岩变形规律,能够为类似工程设计及施工提供参考意义。     

TBM隧道施工中高地应力区的应对措施

中天山隧道是南疆线增建吐库二线穿越天山的特长隧道，采用敞开式TBM掘进机施工。由于隧道埋深大，高地应力大，表现形式主要有围岩变形、岩爆等。本文介绍了在高地应力区施工采取的应对措施。