隧道穿越红层破碎带塌方处理施工技术研究

由于红层岩体强软化性、低强度的特点,导致隧道穿越过程易发生险情.修建于滇中红层的陈家冲隧道在穿越局部破碎带时遭遇塌方,通过采用数值模拟方法,并辅以现场监测数据,分析塌方原因及变形特征,同时利用不同长度的锚杆对局部破碎带进行加固,探究最优锚杆组合形式.研究表明:隧道穿越破碎带时,需及时进行锚喷支护,通过限制破碎带内塑性区...     

基于数值模拟的断层破碎带隧道注浆方案优选分析

断层破碎带会引发隧道突水突泥等地质灾害,在造成人员伤亡的同时,还会造成经济损失和工期延误。为解决断层破碎带在隧道施工过程中的突涌水问题,以大凉山1号隧道断层破碎带为工程背景,根据工程地质条件与水文地质特性将隧道划分为不同的风险等级,并提出采用纯水泥浆或水泥-水玻璃双浆注浆材料对不同风险等级的隧道段分别采用开挖后周边注浆、周边深孔预注浆、全断面深孔预注浆的注浆措施。此外,采用COMSOL软件建立注浆后的数值模型,以研究隧道应力及注浆后的渗流变化规律。研究结果显示,注浆有效缓解了应力集中现象,同时也减少了渗流集中现象,从而降低了施工过程中隧道突涌水的发生率。     

深埋长大隧道交叉段衬砌裂缝成因分析与处治

通过对某高速公路深埋隧道主、横洞交叉段开洞侧主洞衬砌裂缝的现场检测及性状分析,研究对比了可能引起衬砌开裂的各种因素,得出了开裂的主要原因,认为隧道交叉段地层工程地质情况复杂,构造应力在应力场构成中占有很大比例,水平应力要比竖向应力大,且在横洞开挖后。主洞开洞侧截面承载能力一定程度上有所削弱,衬砌受力不均匀,出现应力集中现象,从而导致混凝土开裂;基于现场地质参数及裂缝成因初步分析,利用有限元分析软件对衬砌开裂段的应力场及位移场进行了模拟,模拟结果验证了现场成因分析所得结论的正确性;基于现场裂缝实际情况,提出了详细的裂缝处治措施,可为今后解决类似隧道衬砌开裂问题提供参考。     

宽大断层构造破碎带内隧道施工稳定性分析

以穿越断层构造破碎带的哨房丫口隧道为工程背景,应用数值模拟方法,对枯水期、正常降雨、丰水雨季3种工况下隧道围岩位移变形规律和应力应变特征进行分析,结果表明,在3种工况下隧道开挖至断层构造破碎带约15m时隧道拱顶竖直位移和最大应力开始增加,越靠近构造带位移和应力越大,当进入构造带与围岩交界位置时,位移和应力达到最大值,远...     

黄土隧道施工期间仰拱底鼓机理及控制技术研究

为研究甘肃某在建高速公路黄土隧道施工期间仰拱底鼓机理,通过数值模拟研究台车和二衬自重、墙脚地基承载力和仰拱受力变形的关系。研究表明,隧道仰拱底鼓由墙脚地基承载力不足引起。根据对仰拱底鼓机理的研究,提出“锁脚钢管桩+钢筋混凝土底板”控制技术,经现场验证,该方案经济、合理,可供类似工程借鉴。     

基于开挖卸荷效应的地铁隧道施工过程数值分析

 在地铁隧道实际施工过程中,围岩处于加、卸载的复杂变化过程中。隧道的开挖与支护过程是一个多步骤的、且上一步开挖都会对随后的各次开挖产生影响的复杂过程。依据地下工程问题的特点,即“先受力,后开挖,再支护”,描述并模拟地铁隧道开挖卸荷效应下的真实施工过程。对地铁隧道施工中开挖卸荷效应进行详细分析,提出模拟地铁隧道开挖卸荷效应的四阶段模拟方法。以北京地铁8号线二期01标段西清区间隧道为工程背景,对地铁隧道盾构施工真实过程和开挖卸荷效应进行数值模拟与计算。分析开挖面支护力、支护时机、填充注浆以及考虑与不考虑开挖卸荷效应等因素对地铁隧道开挖与支护的影响,获得基于开挖卸荷效应的地铁隧道盾构施工的围岩–支护作用机制。     

破碎千枚岩隧道施工工法比选试验研究

 为探明破碎千枚岩隧道在不同工法下的变形及支护力学响应特征,寻求一套适宜该种地层的合理工法体系,以该地层的隧道开挖为依托,采取现场试验与数值模拟相结合的方法,研究隧道在7种不同工法下的洞周变形、锚杆轴力、围岩–初期支护和初期支护–二衬接触压力、拱架及二衬内力变化规律。研究表明：工法S1,S2因较易引发洞室大变形等病害而不适合隧道开挖;工法S3能满足开挖条件但需增强支护参数体系;工法S4～S7均能有效抑制变形、保障隧道稳定,其中,工法S5,S6以支护承受较大荷载为代价,且施工难度大、工期长、造价高,工法S7对围岩扰动次数最多且初期支护不能及时封闭成环,工法S4既可抑制围岩变形,减小作用至衬砌的形变压力,又可提供稳定的支护力,在特殊地层时该法能迅速转变成工法S6,S7,缩短工法转换时间,有利于破碎千枚岩等软岩隧道的长期稳定。     

深埋隧道围岩及支护结构稳定性分析

运用FLAC3D应变软化模型,模拟分析了共和隧道深埋段某断面围岩及支护结构稳定性以及围岩塑性区的变化特点,结果表明:(1)拱顶位移>拱腰位移>拱脚位移,拱顶最大位移量约20 mm,底板有膨胀现象,但其绝对位移较小,为4.5 mm;(2)随着掌子面的向前推进,模拟特征断面上围岩及支护结构的位移及应力均有所增加;当掌子面与特征断面之间的距离大于30 m时,特征断面上各特征点的位移及应力基本趋于稳定,拱顶、拱腰和拱脚的位移收敛值分别为18 mm、15 mm及10 mm,竖向应力收敛值分别为31 MPa、22.5 MPa及7.5 MPa,水平应力收敛值分别为8.1 MPa、6.0 MPa及2.5 MPa。     

断层破碎带区隧道的开挖变形分析

断层破碎带是隧道施工中常见的不良地质体,在含有断层破碎带的隧道中进行施工建设极易诱发岩块掉落、突水突泥等地质灾害,研究断层破碎带区隧道的开挖变形可以有效预判工程风险,提高工程质量.本文采用数值模拟方法,结合枫树下隧道穿越断层破碎带工程背景,在考虑断层破碎带这个关键因素的基础上,对断层破碎带的数值本构模型进行了选取,并对...     

隧道穿越断层破碎带震害机理研究

首先对汶川“5.12”等各次大地震中跨越断层破碎带隧道震害进行了资料调研,然后通过振动台模型试验及数值计算对跨断层破碎带隧道的动力响应进行了研究,研究内容主要包括围岩与隧道结构的加速度响应特性、地层变形及衬砌结构内力分布规律等。分析结果表明：震害调研结果、振动台模型试验和数值模拟结果有较好的吻合性,穿越断层破碎带隧道在地震中易于产生破坏;隧道断层带段围岩有较大的加速度响应特性,加速度响应在断层接触段不连续;地震过程中断层带段隧道结构对地层具有明显的追随性和依赖性;断层带隧道错动破坏主要由断层带隧道围岩与较好段围岩位移不同步性而造成的位移差值引起,且位移差值与断层带和隧道较好围岩类型有关;隧道断层破碎带段与较好围岩段衬砌结构横断面具有基本相同的内力分布规律,衬砌内力在共轭45°方向最大,但断层破碎带段衬砌具有最大的内力峰值,更易于在地震过程中产生破坏等。以上成果对于合理认识跨越断层破碎带隧道的地震响应特征具有重要意义,可为隧道实际工程设计和施工的抗震设防提供宝贵的基础资料。     

膨胀岩公路隧道结构设计与施工稳定性分析

膨胀岩是遇水发生物理及化学反应,引起岩石含水量及岩性发生变化,且体积发生膨胀的一类岩石。为研究公路隧道在膨胀性围岩段的结构稳定性,依托大华岭特长公路隧道,对膨胀岩隧道的膨胀岩等级判别、结构设计和施工稳定性等方面进行了综合分析。通过对隧道施工过程的数值模拟分析,结果表明,结构的薄弱部位为分步开挖的交接处,尽管应力集中现象及围岩塑性区没有影响结构的安全性能,但在结构设计和施工中仍然要注意设置锁脚锚杆,并严格控制钢架接头的质量及喷射混凝土的厚度。如今该隧道已成功运营,进一步说明文中论述的结构设计参数及施工方案是合理的。     

水电站进水口高边坡与引水洞优化设计与施工过程数值模拟

柘溪水电站扩机工程进水口高边坡地质条件复杂,工程难度大,现采用三维弹塑性有限元方法,建立包含三组裂隙与两组层问错动以及边坡支护锚杆、锚索等在内的三维有限元模型,按照实际施工步骤进行数值模拟。模拟结果显示：进水口高边坡、闸门洞室及引水洞整体稳定性较好,原分步开挖方案合理可行,但两组裂隙及两条层间错动带对高边坡、闸门洞室及引水洞局部岩体的稳定性有一定影响,建议增强这些部位的支护措施。工程实践结果证明了分析方法与分析结果的正确性。     

矩形浅埋软岩隧道开挖非线性过程数值模拟

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,研究矩形隧道初期支护在开挖过程中大变形机制。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性大变形力学设计方法,以确保开挖施工安全。     

大跨软岩公路隧道围岩稳定性分析

本文针对大跨度软岩隧道的围岩变形特点,以集呼高速公路旗下营隧道右线出口段YK197+040断面在CD法施工下围岩变形的现场监测数据为背景,整理了拱顶沉降的位移-时间曲线,探讨了拱顶沉降随开挖时间的变化情况。运用ABAQUS软件,结合实际隧道工艺建立了三维有限元模型,数值分析了隧道开挖后拱顶及周边位移的变化趋势,研究了围岩力学性能参数对隧道变形以及围岩稳定性的影响。在综合考虑监测数据与数值结果的基础上,为后续隧道安全施工提供了有益的理论建议。     

软弱夹层对隧道围岩稳定性影响规律研究

宜巴高速公路石门垭隧道具有地质条件复杂、围岩软硬交替、高地应力等特点,施工过程中常发生围岩层状剥落、侧墙滑塌等现象,严重威胁隧道施工安全。为确保施工安全,有必要采取一些措施为实际施工提供技术指导,采用FLAC^3D有限差分法分析软件,模拟分析了隧道含不同倾角及位置的软弱夹层时围岩的稳定性,通过分析围岩位移场、塑性区及应力场的分布特征,得出了软弱夹层倾角及位置对隧道围岩变形、破坏区及应力分布的影响规律。所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供借鉴和参考。     

软弱围岩隧道掌子面挤出变形特征分析

软弱围岩在隧道工程中经常遇到,它的空间大变形特征受台阶长度、台阶高度、工法及地应力水平等条件的影响。结合兰渝铁路两水隧道现场监测和数值模拟相结合的方法对软弱围岩隧道的空间变形特征进行了详细分析。研究结果表明:围岩越弱掌子面纵向挤出变形大小及变形速率越大,掌子面挤出变形受上台阶断面开挖高度和围岩级别影响较受台阶长度影响显著;在洞周先行变形中,拱顶下沉较水平收敛更加明显;初始地应力场应力水平增高,隧道掌子面挤出变形会大幅增加。研究结果可为指导隧道的施工和设计提供有效依据。     

单线铁路隧道围岩稳定的二维有限元分析

本文从施工角度出发,应用ANSYS9.0有限元分析程序进行数值模拟分析,分析了不同围岩条件下开挖隧道对围岩稳定性的影响,得出了围岩条件变化时围岩应力与塑性区变化规律。     

观音庙隧道Ⅳ级围岩段施工方法数值模拟分析

根据重庆市云万高速公路观音庙隧道Ⅳ级围岩段的施工方法数值模拟分析结果,得出Ⅳ级围岩段切实可行的施工方法,可供工程参考。     

浅埋软岩大跨度铁路隧道施工技术研究

结合浙赣线新羊石隧道的工程实践,对浅埋、软岩条件下采用以H175型钢钢架作为初期支护的环形开挖预留核心土法施工大跨度铁路隧道的施工技术进行探讨和研究。通过经济技术比较分析,介绍了该方法与常用的中隔壁法(CD)相比的施工效果。