小断面隧道软弱围岩台阶法施工参数优化研究

为减小三台阶开挖法对隧道软弱围岩的变形影响,依托崤山隧道,通过数值模拟对三台阶开挖时的台阶长度、高度进行优化,研究分析不同台阶参数下隧道围岩变形情况及掌子面的稳定性,结果表明根据各参数对围岩变形及掌子面稳定性的影响,上中台阶高度宜取0.35H～0.4H;考虑到隧道小断面施工空间问题,上、中台阶长度宜控制在5m左右.通过隧道三台阶开挖实测变形分析,最大拱顶沉降为40.3mm,最大水平收敛为33.28mm,均控制在预留变形量之内,且支护结构的变形具有一定的规律性.     

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。     

某隧道台阶开挖法模拟分析

以甘肃省某隧道为例,应用ANSYS有限元软件,对采用上下台阶法开挖大断面隧道的稳定性进行了模拟分析,通过对隧道变形、围岩塑性区分布及初衬、二衬应力的分析,得出了台阶法能有效控制围岩的变形,使衬砌有较好的受力条件,但围岩在施工过程中会出现较大塑性区,为今后类似隧道施工提供了依据。     

连拱隧道施工台阶错距对围岩影响分析

隧道开挖必然扰动或破坏天然岩体相对平衡状态的初始地应力场,从而在一定范围内引起地应力的重新分布,并且导致岩体发生变形。连拱隧道开挖、支护和衬砌施工相互交错影响,使得围岩应力和衬砌荷载转换变得更为复杂。结合云南大中山1号连拱隧道施工情况,利用MIDAS/GTS软件建立了隧道三维数值模拟计算模型,对连拱隧道V级围岩采用中导洞-台阶法开挖,不同台阶错距对隧道围岩受力状况及变形位移进行了模拟分析。结果表明,当浅埋侧主洞先行,上下台阶开挖错距为0.5D时,围岩受力及变形量较小。     

浅谈微台阶开挖工法在黄土隧道中的应用

隧道开挖的方法多种多样,可根据不同的地质条件、安全因素、施工造价及施工进度等方面选择。微台阶开挖法是一种新型的开挖工法,它是由台阶法演变而来的,主要是在台阶长度上进行了优化,以某山岭隧道施工为例,从微台阶开挖法施工原理、施工工艺、施工优缺点、施工注意事项进行了介绍,并通过对微台阶施工工法与三台阶施工工法功效分析,得出了微台阶施工工法具有应用范围广、封闭成环快的特点,降低了隧道塌方、软岩大变形的安全风险。     

高速公路隧道S-Ⅲ级围岩上下台阶法开挖施工技术研究

文中研究了高速公路隧道S-Ⅲ级围岩上下台阶法开挖施工技术,采用C32混凝土喷护岩石,通过小管棚预注浆加固锁口段岩体。通过钻爆作业来保证开挖轮廓正常,安装小导管向四周围岩合理注浆,实现超前加固。采用上下台阶法进行开挖,并采取相应支护措施完成施工。测试结果显示,断面处岩石试件回弹表征值均在45以内;三个测试点的沉降量均在20 mm以下,结果符合预期,该技术能够有效控制围岩变形,施工效果良好。     

软弱土层隧道开挖工法研究

为了研究隧道穿越软弱土层时的开挖工法,结合我国某软弱土层隧道施工的案例,采用有限元计算模型模拟了隧道采用台阶法、CD法开挖时的围岩变形规律,表明隧道穿越软弱土层采用台阶法施工时,隧道拱脚附近的横向位移受隧道开挖的影响较大,对竖向位移的影响主要在拱部与拱底附近处;采用CD法施工时,隧道边墙附近的横向位移受隧道开挖的影响最大,对竖向位移的影响主要在拱部与拱底附近处;在软弱土层中隧道施工时,相对台阶法而言,应考虑采用CD法,并加强支护措施。结论可为有针对性的隧道设计施工提供参考。     

Ⅳ级围岩地铁暗挖车站开挖工法探讨

该文依托重庆地铁金山寺车站工程,提出了设计的双侧壁导坑法在Ⅲ~Ⅳ级围岩施工存在的问题,在车站开挖工法初步增选了三台阶法、保留核心土法,对车站开挖三种工法建立弹塑性有限元进行模拟分析,得到了三种开挖工法的围岩位移分析结果,再经过工法比选,提出了一种安全合理的工法,即保留核心土法,从而指导车站的开挖施工,解决了双侧壁导坑法在Ⅲ~Ⅳ级围岩施工存在的问题,可为类似工程提供参考。     

岩石隧道三台阶三步开挖施工方法研究

采用传统施工方法开挖隧道时会面临围岩分割断面多、开挖进度缓慢、大型机械使用程度低、工作效率低、对围岩扰动多、台阶过长、初支封闭成环较晚等问题。针对上述问题,提出了三台阶三步开挖工法,通过采用左右侧对称开挖支护施工方法、缩小台阶长度、快速初支封闭成环等措施,减少了围岩暴露时间,缩短了仰拱初支成环时间,成环时间仅为8d。该工法工序简单,减少了临时支撑体系拆除工序,减轻了对围岩的扰动,有效减小了隧道围岩变形。     

公路隧道台阶法施工地层变形分析

以山西某高速公路隧道为工程背景,运用ANSYS大型有限元软件对台阶法施工过程进行了三维数值模拟分析,探究了该工法开挖隧道时引起的地层变形规律,得出了地层最大沉降主要发生在上台阶开挖后,约占70%,台阶法施工应减少分布开挖,上下台阶错开一定距离,预留核心土等有益结论,为以后类似工程施工提供参考。     

大跨软岩隧道两台阶法合理开挖比例的数值研究

以集呼高速旗下营隧道为例,建立隧道二维有限元模型,并对计算参数的选取进行了探讨,研究了Ⅳ级围岩下两台阶施工时不同台阶比例对隧道围岩稳定性的影响,研究结果表明,隧道两台阶开挖上下台阶比例为1.4时,隧道施工对围岩的稳定性影响较小,可以保证施工的安全。     

高地应力软岩隧道有限元仿真与工程应用

高地应力软岩隧道开挖过程中围岩自稳能力差,极易出现坍塌、冒顶等大变形灾害,选择合适的施工工法至关重要。以某高地应力软岩隧道为对象,基于有限元仿真模型,结合现场监测结果,分析了采用上下台阶分步法施工时高地应力软岩隧道围岩及支护结构的力学行为。分析表明:(1)上下台阶分步法施工适合于高地应力软岩隧道开挖,具有围岩变形小、安全可靠的优点;(2)开挖时,围岩塑性区由边墙两侧拱腰向拱部和仰拱位置逐渐扩展;(3)由于洞顶、拱底均向洞内收敛,致使两侧腰处承受较大压力而向外扩张。两侧腰处围岩竖向应力较大,而洞顶和拱底附近则水平向应力集中。同样的,支护结构在两侧腰处承受较大拉应力,而在洞顶、拱底位置承受较大压应力。     

软岩隧道台阶法含仰拱一次开挖台阶高度与长度研究

软弱围岩隧道采用传统台阶法施工时,仰拱的开挖及其初期支护均作为独立工序存在,可能引起由于初支封闭不及时而产生的初支过大变形、掉拱、关门塌方等安全事故,与掌子面开挖施工不可避免会产生相互干扰。依托蒙华铁路段家坪隧道,采用FLAC3D数值模拟方法,建立不同台阶高度和长度的数值模拟计算模型,从拱顶沉降、周边收敛、初期支护的最大主应力、掌子面稳定性、施工工效和施工便利性方面,对软弱围岩隧道台阶法(含仰拱)一次开挖台阶高度与长度进行研究,研究结果表明,中台阶高度宜控制在3m左右,下台阶高度控制在隧道高度的30%~45%之间且不宜小于中台阶的高度,上台阶高度控制在隧道高度的25%~40%之间,中上台阶长度易控制在4~6m以内,为工程施工提供参考。     

软流塑围岩段隧道施工过程的动态模拟

结合具体实例,采用ANSYS有限元计算软件,按平面应变弹塑性分析方法,对软流塑地层区间台阶法开挖的施工工法进行了动态模拟计算,并进行了围岩弹塑性应力、围岩变形及地面沉降的分析,得出了一些有益于施工的结论,以供参考。     

软弱地层连拱隧道开挖错距和台阶长度研究

近年来连拱隧道的施工方法不断优化,其中3导洞法在围岩状况较差的地段能够有效减少地表沉降和隧道变形,使施工更加安全。但由于3导洞法存在着施工工序复杂、施工参数不明确和成本高等缺点,对3导洞法的研究一般多集中在结构受力、开挖方法和支护参数等方面,而其在软弱地层中主洞开挖错距和台阶长度的重要性往往被忽视。依托广东南山路连拱隧道工程,采用数值模拟的方法,对比分析了隧道拱顶沉降和拱脚水平收敛,研究了V级围岩3导洞法合理的主洞开挖错距和台阶长度。研究结果表明:1)V级围岩3导洞法合理的主洞开挖错距是2.5～3倍洞径;2)V级围岩3导洞法合理的开挖台阶长度是10 m(中台阶)。     

大断面隧道开挖方案分析

采用数值有限元法,模拟分析了隧道浅埋段V类围岩采用双侧壁导坑法、CD工法和上下台阶法的隧道变形与受力特点,对比分析了不同开挖工法的优缺点,为该隧道施工方案的比选提供了依据,保证了工程的顺利施工,可供参考。     

三台阶七步开挖法黄土铁路隧道围岩变形规律研究

三台阶七步开挖工法运用在大断面黄土隧道开挖,具有较好的效果,研究各个开挖步中围岩的变形与受力,对隧道施工过程中的安全、支护措施和质量控制以及施工结束后对结构内力的影响,具有重要的工程应用意义。以太兴铁路二标段向阳村大断面黄土铁路隧道Ⅴ级围岩加强段工程为背景,采用断面预埋压力计、应变计等监测仪器对围岩压力及钢拱架变形进行动态监测,掌握围岩的变形特性;同时利用有限差分软件,模拟七步开挖工法开挖过程,并用壳结构单元模拟初期支护,分析得出不同开挖步下围岩的塑性区、位移、应力以及初期支护的内力变化。结合数值计算和现场试验采集的数据,从而确定开挖过程中围岩变形规律和支护受力分布特征。     

谈炭质片岩隧道变形原理及三台阶错位施工法

结合炭质片岩岩体受构造挤压影响扭曲、揉皱现象明显,施工过程中初期支护变形非常大等特征,就炭质片岩的变形原理进行了剖析,并针对该类围岩施工提出＂三台阶六部错位施工法＂,从而解决了该类围岩的开挖问题。     

软弱破碎围岩隧道开挖工法比选研究

软弱破碎围岩隧道的开挖一直是隧道工程施工的难点,其特点在于围岩开挖后变形量大,掌子面易失衡,施工过程中经常出现掉块滑塌等现象。为了进一步研究软弱破碎围岩隧道的合理开挖方法及施工过程中围岩和支护结构的应力、位移等变化,依托金家庄特长隧道工程,采用FLAC3D三维数值模拟手段分析了隧道在不同开挖方法(两台阶法、三台阶预留核心土法)下的受力及变形规律特征,研究表明:(1)开挖过程中采用三台阶预留核心土法时,围岩整体变形较两台阶法小;(2)从初支、二衬结构受力情况得出,采用两台阶法施工优于三台阶预留核心土法;(3)隧道的开挖工法应随开挖揭示的围岩的情况进行相应的调整。     

公路隧道软弱围岩开挖方法研究

以漳龙高速公路龙岩段乌石山隧道软弱围岩施工为对象,基于公路隧道开挖常用的全断面法、上下台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁小导坑法进行数值计算和理论分析,研究开挖方式对围岩的变形量、应力场、塑性区以及洞周整体稳定性的影响,从力学的角度选择最适合在公路隧道软弱围岩地层的开挖方法,为隧道的合理支护和施工安全提供依据。