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。     

小净距隧道不同开挖方法的数值模拟分析

以六某岳高速公路小净距隧道的V类围岩,两洞净距为6.31m的小净距隧道为例,建立了弹塑性平面应变模型,对小净距隧道开挖的侧壁导坑法、反侧壁导坑法和台阶法三种施工方法进行了数值模拟分析研究,从三种开挖方法最终的围岩应力、位移曲线分析可以认为:本工程V类围岩小净距隧道开挖,侧壁导坑法为最优选方案。     

隧道临近下伏承压溶腔开挖稳定性施工工法比选

临近承压溶腔对隧道开挖不利影响显著,合理的施工工法对保证隧道开挖稳定性至关重要。以某3车道公路隧道为依托,对隧道临近下伏承压溶腔时,运用全断面法、上下台阶法等6种工法开挖进行模拟。监测隧道洞周位移、隧道与溶腔间围岩竖向位移及初期支护内力,分析不同施工工法对隧道开挖稳定性的影响。计算结果表明:工法不同,拱顶下沉、水平收敛增大趋势不同,出现小幅增大的次数也不同;当前溶腔尺寸及内压条件下,最终拱顶下沉与水平收敛量大小顺序为全断面法上下台阶法三台阶法侧壁导坑法弧形导坑法双侧壁导坑法;地层与隧道间距越大,隧道开挖对地层的影响越小,影响范围向左下、右下方扩散,隧道与溶腔间围岩的稳定性最差;双侧壁导坑法控制拱顶下沉、水平收敛、隧道与溶腔间地层竖向位移效果最好,且能降低仰拱处弯矩与初期支护偏心距,有利于洞周围岩及初支结构稳定性。     

台阶法开挖高度对小净距隧道围岩力学特性及稳定性的影响分析

在小净距隧道施工开挖过程中围岩的变形与稳定性是工程考虑的重要问题,为了研究小净距隧道在台阶法施工中采用不同台阶高度对隧道围岩力学特性及稳定性的影响,文章依托济南顺河高架小净距隧道实际工程,采用数值分析结合现场实测数据对顺河高架南延二期工程地下道路小净距隧道台阶法施工的过程进行分析,建立了不同台阶高度模型,对该小净距隧道不同上台阶高度的施工过程进行了模拟,通过对比不同上台阶高度下小净距隧道围岩的力学特性和稳定性变化规律,得到台阶法施工中开挖台阶高度的合理判定依据,并为有关工程施工提供了参考。     

超大断面分岔隧道施工力学特性模拟及监测分析

采用数值模拟与现场监测相结合的方式,结合工程实例,分析了超大断面隧道围岩应力分布的特点及施工力学特性。研究结果表明Ⅲ级围岩超大断面隧道单侧壁导坑法开挖时,受拉破坏区域均存在于台阶处,上部导坑掌子面未发生受拉破坏,塑性破坏分布于开挖台阶两侧;上部导坑若一次性开挖,面积过大,掌子面出现较大范围塑性屈服破坏区域,需采用上下台阶法开挖上部导坑。本文工程隧道拱顶最大下沉量、钢拱架所受最大拉应力和最大压应力、拱顶处围岩压力均处于安全状态;现场监测与数值模拟计算结果较为吻合,验证了超大断面隧道采用单侧壁上下导洞法开挖的安全可行性。     

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.     

分岔隧道超大断面段施工方案研究

分岔隧道兼有大跨度隧道、连拱隧道、小净距隧道和分离式隧道的所有特点,结合在建的大连市南部滨海大道东端桥隧建设工程,建立有限元数值模拟分析模型,针对分岔隧道超大断面段施工方案进行对比分析。分别研究CRD法、双侧壁导坑法和三台阶七步法3种施工方案下隧道拱顶下沉、水平位移、围岩应力和初期支护内力的变化规律。分析结果表明,双侧壁导坑法在隧道周边拱顶下沉、水平位移以及围岩的稳定性控制方面较CRD法和三台阶七步法更有效,是分岔隧道超大断面段最优的施工方案。     

扁平特大断面公路隧道核心土模拟与分析

破碎围岩段大断面隧道施工时,较多采用双侧壁导坑法,预留核心土对在开挖过程中隧道的围岩变形和支护受力有很大影响,对隧道围岩稳定性起着至关重要的作用.文章依托广州龙头山单向4车道公路隧道,对扁平特大断面公路隧道在破碎围岩段采用双侧壁导坑法开挖时,预留核心土厚度的区别和开挖方式的不同进行了有限元模拟,分析了围岩应力、围岩塑性区、拱顶沉降、二衬和核心土临时支护的内力,得出了核心土的合理厚度及较为合理的开挖方式.结论对扁平大跨隧道的设计和施工具有指导意义.     

浅埋偏压大断面隧道施工力学分析及方案比选

结合南宁玉象隧道偏压浅埋大断面隧道工程实际,建立了偏压浅埋大断面隧道施工动态有限元数值模型,分别采用上下台阶法、CD法和双侧壁导坑法3种施工方案,模拟施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响,对围岩位移、应力、锚杆、初期支护轴力与二衬弯矩等进行对比分析,结果表明,双侧壁导坑法能较好地控制围岩位移,应力分布与隧道支护结构内力分配较合理。     

特大断面小净距公路隧道力学效应分析

以七冲村一号特大断面隧道为工程背景,结合双侧壁导坑法和CD法施工段的围岩变形和结构受力监测数据,对小净距公路隧道力学效应进行研究。研究结果表明:(1)针对特大断面小静距隧道采用双侧壁导坑法施工,主导洞开挖对左、右导洞的影响较大,主导洞开挖将加快拱顶沉降,而水平收敛却得到抑制;为了隧道围岩的稳定,应保持各导洞之间合理间距,缩短初支闭合时间;(2)相比CD法,采用双侧壁导坑法开挖的断面,围岩水平收敛相近,拱顶沉降却可减少约15mm;喷砼所受拉应力虽增加0.18MPa,但仍小于混凝土的设计抗拉强度。两种施工方法喷砼受力以及钢架内力均小于规范设计强度,并且具有很大的安全储备;(3)通过综合分析,双侧壁导坑法可以成为后续类似工程的优选方案。     

大风垭口岩石公路隧道围岩及初期支护变形与内力研究

按“新奥法”施工的云南大风垭口隧道全长约3300m，为上、下行分离的双洞单向行车双车道，属于长、大岩石公路隧道。通过现场施工量测，在分析了收敛位移、拱顶位移、围岩内部位移及钢支撑内力等大量实测数据的基础上，研究了围岩及初期支护的变形包括岩石蠕变变形、内力随开挖进度及时间变化的规律，讨论了上、下台阶开挖对围岩的影响。研究结论可望为岩石公路隧道施工提供一定的指导。     

浅谈笔架山隧道用全断面法开挖Ⅱ类围岩

结合具体工程实例,对采用全断面法开挖隧道Ⅱ类围岩进行了介绍,归纳了全断面开挖Ⅱ类围岩的优缺点,以积累隧道全断面开挖经验,从而保证隧道工程的质量和隧道施工的顺利进行。     

薄壁面板隔墙法在特大断面隧道施工中的力学特征分析

以某浅埋暗挖城市地铁车站为工程背景,利用有限元数值模拟方法分析了薄壁面板隔墙法的原理和在施工过程中隧道围岩的变形和力学演化特征。分析结果表明,薄壁面板隔墙法的台阶式导坑开挖主导了隧道结构的应力集中特征和变形特征,施工时特大断面隧道的初衬、锚杆和围岩的应力、应变均沿隧道轴向方向阶段性地出现多个应力集中区和位移剧变区,各区域的分界处基本和隧道先开挖侧各导坑开挖端面平齐。而且,中隔墙和预留核心土的设置有效地改善了开挖对特大断面隧道围岩的扰动,使得隧道围岩塑性区小,隧道的拱脚水平相对净空变化指标和拱顶相对下沉指标均能满足特大断面隧道的稳定性要求。     

不同载荷释放率围岩受力状态的研究

根据围岩参数三维数值模拟隧道全断面开挖确定荷载释放率,并且利用确定的释放率模拟分析了隧道开挖时支护结构的受力状态,对隧道开挖过程进行仿真分析,得出一些有指导意义的结论。     

东深供水工程隧洞洞口段围岩变形规律及进洞条件分析

选取东深供水工程凤岗隧洞洞口段,采用三维弹塑性有限元法,模拟施工开挖过程,分析施工期围岩的变形、应力应变状态,探讨不同岩性条件下的围岩稳定情况及进洞条件,为设计和施工提供参考。     

注浆抬升在隧道穿越既有建筑物中的研究及应用

 厦门机场路一期工程浦南段暗挖隧道具有浅埋、大跨、围岩软弱、周边施工环境复杂等显著特点,在隧道下穿的楼房中,34#楼房是工程中重点保护对象。根据34#楼房结构、地基岩层及周边环境等情况,经过对各种房屋保护方案的可靠性和可操作性等方面进行系统分析,施工中采取地表跟踪注浆施工方法对房屋进行保护。根据104#,105#楼房注浆试验研究效果,确定34#楼房以过程控制和工后恢复为核心的注浆抬升方案,采用袖阀管注浆工艺。为实时掌握34#楼房沉降及裂缝的发展情况,及时指导施工,布置房屋沉降及裂缝发展监测点,监测结果表明：注浆抬升能够有效地抑制房屋的沉降和裂缝的发展,最终房屋的各测点累计沉降值控制在25 mm之内,差异沉降控制在1‰之内,隧道穿越34#楼房的过程中结构安全处于可控状态。注浆抬升对于保护隧道穿越既有建筑物具有重要工程意义,该研究成果为类似的隧道穿越工程提供一定的借鉴。     

单拱四车道公路隧道全断面开挖力学特性分析

通过对材料计算参数的确定,采用有限差分程序对四车道公路隧道全断面开挖过程进行数值模拟,分析了开挖过程中围岩和支护的力学响应,同时提出了应急措施,以确保隧道施工安全。     

大帽山小净距隧道群中夹岩累计损伤效应研究

 小净距隧道的爆破施工不可避免地造成围岩累计损伤,岩体力学性能劣化。结合大帽山小净距隧道群的监控量测实践,基于动力损伤变量和围岩内部位移,研究小净距隧道群中夹岩的累计损伤效应。声波波速和围岩内部位移的监测结果表明,新建大帽山隧道的爆破施工已经导致中夹岩产生一定程度的损伤、破坏和滑移,但围岩位移并没有持续变化失稳,岩体仍具有一定的强度;通过对新建隧道和原有隧道损伤范围的比较发现,双侧壁导坑法施工造成围岩的累计损伤范围比全断面法施工大近3倍,并且循环爆破施工造成围岩的累计损伤更显著,所以围岩累计损伤效应是小净距隧道施工过程中必须高度重视的;上断面爆破施工一般使岩体内的裂纹被激活,声波波速显著下降,下断面爆破致中夹岩墙产生类墙体的振动,使岩体变松散滑动,围岩内部位移显著增大;并且围岩的滑动都是爆破时发生的,爆破停止滑动也就停止;在判断围岩的累计损伤程度和范围时,应充分考虑声波波速变化率和位移量,仅通过声波波速变化率可能做出误判;与爆源越近,围岩的损伤度和位移量越大,越远越小,且累计损伤效应呈现明显的非线性特征。     

城市浅埋暗挖隧道减震控制爆破施工技术

结合具体工程实例,对城市浅埋暗挖地铁隧道微震控制爆破技术进行了分析研究,总结出一套适用于城市浅埋大断面隧道、小间距隧道、破碎围岩隧道、临近建筑物隧道的爆破技术,以及隧道超欠挖的控制方法。     

不同开挖方式对近距离交叠隧道影响模拟研究

研究不同开挖方式对近距离交叠隧道的地层和围岩的影响,揭示不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变变化规律,为近距离交叠地下工程的变形控制、支护设计和开挖优化设计提供理论依据。通过FLAC3D数值模拟,研究在台阶法、眼镜法、CRD法3种不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变发展规律、交叠区围岩塑性破坏规律,研究结果如下：(1) 不同开挖方式对交叠隧道施工过程中不同位置的影响程度不同,揭示既有隧道衬砌变形机制演变过程和衬砌破坏的危险点;(2) 根据围岩塑性区发展和隧道衬砌变形量,开挖下部新线隧道时CRD法优于眼镜法和台阶法,CRD法开挖下部隧道时对变形控制效果最好;(3) 新建隧道穿越既有隧道时,比较理想的施工方案为台阶法→CRD法→台阶法;(4) 任何开挖施工方法都会使已建隧道衬砌的4个部位(拱顶、拱脚、直墙边及拱底)承受拉应力,且拱脚处的最大、最小主应力最大,最易发生破坏。