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。     

大跨隧道核心土临时支护稳定性研究

随着断面跨度的不断增大,公路隧道设计开挖方式也在不断转变。同三、京珠国道主干线绕广州公路东环段龙头山隧道属单洞四车道特大断面公路隧道,进出口Ⅴ级围岩段地质条件恶劣,采用双侧壁导坑法施工。在龙头山隧道的施工过程中,其核心土临时支护出现失稳。通过简化临时支护稳定的影响因素,建立力学平衡方程,推导出核心土临时支护稳定性的判别准则,开挖上台阶时临时支护稳定性的控制因素为基底围岩承载力与临时支护曲率,并通过算例计算了Ⅴ级围岩临时支护设计曲率条件下满足龙头山隧道临时支护安全要求的基底承载力的要求,在同类工程中有较大的应用价值。     

大断面浅埋隧道开挖施工技术及其数值模拟

京新高速苏木山隧道进洞浅埋段,开挖断面大,围岩软弱破碎,为V级围岩。为确保隧道开挖施工安全性和稳定性,选择合理的工法施工显得很有必要。针对该隧道的工程地质条件,提出采用双侧壁导坑法开挖施工,并基于三维有限元Plaxis-3D程序,对大断面浅埋隧道开挖施工进行数值模拟。研究结果表明:从隧道周围变形的情况来看,采用双侧壁导坑法开挖修建V级围岩条件下的三车道大跨度隧道是安全的;同时,数值模拟计算结果与现场实测结果是吻合一致的。     

大断面公路隧道开挖方法数值分析

依托大连某桥隧建设工程,分别采用导洞法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法模拟大断面公路隧道的开挖过程,详细分析了隧道开挖支护后围岩的位移场与应力场的变化,通过对比研究,得出双侧壁导坑法开挖过程位移变化最小,受力均匀,更有利于维持围岩稳定性的结论。     

大跨径隧道双上侧壁导坑法施工技术

大跨径隧道双上侧壁导坑法是根据隧道软硬围岩相间的情况,将双侧壁导坑法与上下台阶法相结合的一种技术.以开挖断面的起拱线为界,将隧道横断面分为上下两部分,上部采取双侧壁导坑法施工,下部分左右幅先后开挖,适用于上部围岩较差、下部围岩较好的单向三车道及三车道以上隧道.详细介绍了洞身超前支护、洞身开挖、洞身初期支护与临时支护的施工方法与注意事项.工程应用结果表明,与传统的双侧壁导坑法相比,该方法安全可靠、灵活多变、经济社会效益明显.     

大跨偏压小净距隧道分部导坑法施工力学效应

随着我国城镇化、机动化进程不断加快以及车辆的急剧增长,为了保证资源的合理、快速调配,势必会修建更多大跨隧道。对于埋深浅、围岩破碎的软弱地带,传统的施工方法已不能完全适应大跨隧道施工的要求。在浙江省50省道莲都段改、扩建工程路湾隧道的施工过程中总结了分部导坑开挖法,阐述了分部导坑法的施工原理、施工工艺流程及适用范围,分析了核心土临时支护的稳定性和合理曲率形式,最后与双侧壁导坑法进行模拟对比。结果表明,分部导坑法与双侧壁导坑法所用工程材料一致,但开挖后拱顶与水平位移均较双侧壁导坑法小,并可有效地解决因双侧壁导坑法开挖时扰动拱部范围围岩而引起的坍塌、冒顶等问题,改善了作业环境,保障了施工安全,同时分部导坑法可多工序循环流水作业,避免施工相互干扰,可提高施工效率;最后分析了小净距隧道先、后行洞分部导坑法施工的合理间距,可为同类工程提供参考和借鉴。     

隧道不同开挖方式初期支护极限位移值

初期支护极限位移值是隧道开挖支护过程中围岩应力状态变化的重要的反馈信息,是判断隧道围岩稳定性状况的直接依据。为了计算极限位移值,采用Hoek-Brown屈服准则,运用尖点突变特征值作为极限状态的判据,依据JTG/T D71—2004《公路隧道交通工程设计规范》和工程经验选取断面形式、支护方式以及材料参数,运用FLAC3D分别确定正台阶法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等4种开挖方式在不同埋深、围岩级别和支护参数影响下,拱顶、拱腰和拱脚的极限位移值。通过对计算结果的统计分析,可知环形开挖预留核心土法可有效控制拱脚的变形,而双侧壁导坑法则能很好地限制拱顶沉降值与拱腰的收敛值,并确定了掌子面变形的主要区域。同时提出应明确洞周变形控制点,细化埋深范围,依据不同的开挖方式划定不同的位移允许范围。     

浅埋小间距超大断面山岭隧道的围岩及衬砌结构力学特性研究

从济南市新建港沟隧道工程实际出发,针对隧道大跨度、大开挖面、低扁平率等情况,采用数值分析的手段,并结合现场实测,对浅埋小间距情况下超大断面隧道采用双侧壁导坑法施工过程中的围岩及衬砌结构的行为力学特性进行研究。计算结果表明,采用双侧壁导坑法能较好地满足超大断面隧道浅埋小间距段施工,其结果可为类似超大断面隧道工程提供参考。     

高速公路特大断面隧道施工过程数值分析

针对单洞4车道公路隧道（最大开挖宽度22．9m,最大开挖面积230m^2）Ⅱ,Ⅲ类围岩地表平坦段双侧壁导坑施工方案,应用平面弹塑性有限元方法,对其施工全过程中支护结构受力性状和围岩的稳定性进行了优化数值分析。结果表明,软弱围岩条件下4车道隧道采用双侧壁导坑法能有效控制围岩位移,两侧导坑交替开挖工序优于一侧导坑先行开挖工序。     

考虑时空效应的高风险隧道双侧壁导坑施工参数优化分析

对于围岩地质条件较差的大断面隧道开挖,采用双侧壁导坑法可尽可能减少对围岩扰动的同时有效限制围岩变形。双侧壁导坑法施工过程中围岩变形存在着明显的时空效应特征,且实施过程中,不同分块开挖顺序、掘进进尺以及支护时机下,围岩的稳定性状态有所不同。文章以前石隧道为例,从风险控制理论出发,利用有限差分数值模拟对双侧壁导坑法主要施工参数进行精细化研究。     

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。     

隧道下穿红线渠施工技术分析

岭西隧道在下穿浅埋、地表河流水量大的红线渠全~强安山玢岩地段时,先以超前地质预报对前方围岩状况进行预判,后以洞身超前大管棚注浆预支护、环形开挖预留核心土法开挖、全断面径向注浆辅以监控量测,成功穿过浅埋、地表河流水量大的全~强安山玢岩地段,获得良好的效果。     

软弱围岩隧道施工控制关键技术

针对软弱围岩隧道跨度大、埋深浅、地质情况复杂、施工环境要求高等特点,对此类隧道的施工控制关键因素进行了探讨,提出了新奥法施工的主要开挖方法,为软弱围岩隧道施工积累了经验。     

特大断面大跨度隧道围岩变形的现场试验研究

 结合广州龙头山双洞八车道高速公路隧道工程实践,对特大断面大跨度隧道施工中围岩变形进行相关监测,分析变形随时间变化规律、不同开挖工序引起的纵向和径向空间围岩变形规律。研究结果表明：特大断面大跨度隧道采用双侧壁导洞法施工,能较好地控制围岩变形;在特大断面大跨度隧道施工过程中,右导洞上台阶、左导洞下台阶以及核心土开挖对围岩变形影响较大,是施工主要控制点;特大断面大跨度隧道开挖的纵向影响距离大致为一倍洞径左右,与导洞跨度基本相同,为6～8 m;洞顶垂直向径向影响距离约为25 m,左导洞顶30°方向的径向影响距离约为15 m。该研究结论可为类似条件下特大断面大跨度隧道设计施工和现场监测提供借鉴与参考。     

浅埋连拱隧道围岩参数反演及施工数值模拟

本文结合怀新高速公路的界牌坳隧道的实际情况,利用现场荷载试验的测点位移,通过有限元反演理论的模拟退火法反演计算隧道破碎带围岩基本参数.将反分析计算得到的隧道围岩参数输入界牌坳隧道二维弹塑有限元计算模型,对隧道的施工过程进行数值模拟,分析了采用三导洞法施工时围岩和中墙的受力变形规律,计算结果表明,两主洞拱部开挖是连拱隧道施工过程中两个比较关键的施工步;两主洞拱顶及右洞左拱肩位置的围岩出现了较大的位移或应变而有可能引起隧道塌方或破坏;浅埋偏压连拱隧道受山体偏压和不对称施工的影响,中隔墙在整个施工过程中基本处于偏心受压状态.     

小净距隧道开挖方法的研究

本文利用ANSYS软件对小净距隧道在不同开挖方法下的围岩的变形及应力进行数值模拟。通过对先开挖隧道位移变化特征、围岩应力进行研究,得出Ⅲ级围岩条件下小净距隧道的合理开挖方法。     

某浅埋偏压隧道开挖顺序的数值模拟研究

以宜巴高速公路青龙隧道为研究对象,利用有限元对浅埋偏压的隧道进口段采用左右两洞不同施工顺序时的力学响应进行了数值模拟,分析了围岩的位移、应力以及初期支护结构中的内力分布,通过对比研究,确定了先施作埋深较深的洞,再施作浅埋洞作为该隧道的最优施工方案,对类似的其他浅埋偏压隧道的施工具有一定的借鉴意义。     

大断面隧道下穿既有高压输电铁塔施工方案比选及其应用

 李家冲大断面公路隧道下穿既有高压输电铁塔,施工风险高。在风险分析的基础上,提出可能的应对措施,通过建立高压输电铁塔与大断面隧道施工相互作用的三维数值模型,对注浆加固山体后采用双侧壁导坑法开挖、H型框架梁加固塔基后三台阶留核心土法开挖、以及塔基托换后三台阶留核心土法开挖等方案进行比选,提出采用H型框架梁将高压输电铁塔塔基连成整体的加固方案。数值计算及现场实施效果表明：采用H型框架梁对铁塔基础进行加固,铁塔基础成为整体结构后再进行大断面隧道三台阶留核心土开挖,可有效控制铁塔的累计沉降及不均匀沉降,铁塔受力与变形均在容许的范围之内,在保证铁塔和隧道施工安全的同时,加快了施工进度,技术经济效果非常明显,可供类似工程参考。     

双侧壁导坑法在大跨度隧道施工中的应用

结合某近距大跨度城市交通隧道（双洞八车道）建设,提出了双侧壁导坑法大跨度隧道施工方法。通过有限元数值模拟,对隧道围岩位移和应力特征进行了研究,为隧道设计和施工提供了科学依据。