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。     

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.     

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。     

大跨扁平连拱隧道施工时空效应试验

大跨扁平连拱隧道设计上具有开挖跨度大和断面扁平的特点,而在施工中,由于其施工工序较多,围岩将受到多次扰动,衬砌结构也将受开挖的多次影响。因此,其受力和变形极为复杂,施工过程中开挖时空效应与四车道连拱隧道或分离式隧道存在较大的差异。利用“公路隧道结构与围岩综合实验系统（CTSSSRH）”,对大跨扁平连拱隧道的施工动态全过程进行了三维物理模拟,分析了围岩位移、应力随开挖步的变化规律,提出了大跨扁平连拱隧道施工时空效应。     

大跨隧道CD法施工稳定性与力学特征

为研究超大跨隧道施工安全性,结合某隧道大跨段,基于强度折减上限有限元与下限有限元法,分析大跨隧道在CD工法下各开挖步下的上下限稳定系数,以及能量耗散特征,并研究围岩条件以及跨对稳定性的影响,进而分析其变形受力特性。结果表明:随着隧道跨度增大,整体安全系数降低;围岩条件差,整体安全系数降低;隧道开挖部增大,开挖断面变大,安全系数降低。但各部安全系数均大于1.5,表明采用CD法施工整体安全性满足要求。开挖跨度越大,围岩变形越大;各施工步下,较大值发生在开挖部范围周边的中部;由于竖撑的约束,拱顶与仰拱位移较小;竖撑能很好控制变形。中墙轴力较大,且存在横向弯矩,易发生失稳,建议加强横向联系或约束。拱顶、边墙、拱脚及仰拱等部位应力较集中,施工应注意,保证锁脚锚杆等安设质量。     

大断面小净距市政隧道施工过程变形行为研究

以福建省泉州市高山岩2号和3号(东西侧主线)隧道为研究背景,采用有限元分析软件对大断面小净距隧道开挖过程中围岩变形进行模拟。研究表明:大断面小净距隧道在不同的工况下围岩变形不同,且对拱顶沉降的影响大于周边收敛,隧道开挖的先后顺序不同对围岩周边的扰动影响区域也不同。根据数值模拟分析结果可为该类隧道施工选择合理的开挖施工方法及施工顺序,以确定最优开挖方案。     

浅埋大跨公路隧道施工技术

某隧道最大开挖跨度达16.4 m,高跨比仅有0.57,洞口段埋深较浅,属典型的大跨公路隧道。根据大跨扁平隧道的受力和变形特点,在施工过程中采用小导管超前支护加固围岩,CD工法分块开挖并及时进行支护,同时进行拱顶沉降监测,保证了施工安全。     

北京地铁暗挖隧道变形监测与稳定性数值分析

地铁浅埋暗挖隧道施工中,初衬净空收敛量测是初衬结构及周边土体变形最明显的体现.针对北京地铁某浅埋暗挖隧道4种不同工况条件,对4个断面进行不间断收敛量测,结合围岩压力和初衬钢筋内力等多种监测手段,分析二重管无收缩(WSS)全断面注浆和提高初衬强度等施工方法对监测数据的影响.同时采用FLAC3D对暗挖隧道开挖施工进行全过程...     

涌水大跨分岔式隧道施工关键技术研究

以阳安二线直通线包湾村隧道工程为背景,介绍了一套完整的分岔大跨隧道施工技术,对开挖方法确定、分岔段及渐变段施工等关键控制技术进行了详细阐述.通过对加宽断面处数值模拟,分析了加宽断面开挖时的隧道围岩变形、衬砌结构应力分布.实践表明:断面加宽处面积突然增大,施工对围岩的扰动区域增大,应力释放过程加快,释放的围岩压力增加,导...     

超浅埋大跨偏压隧道双侧壁导洞法施工力学特性分析

超浅埋跨偏压隧道由于跨度大、埋深浅、地形偏压,加上施工期间各道工序的相互影响,围岩的多次扰动等因素,导致施工过程中力学行为复杂,极易发生失稳乃至坍塌事故。利用有限元软件ABAQUS建立三维模型,对超浅埋大跨偏压隧道双侧壁导坑法施工过程进行三维模拟计算,分析了隧道围岩在开挖过程中位移场、应力场及支护结构受力的变化特征。结果表明(1)同一断面上地表沉降与拱顶沉降比值接近于1,深埋侧地表监测点沉降大于浅埋侧沉降;(2)开挖过程中,围岩应力不断变化,拱顶、深埋侧拱腰及拱底部位主要承受较大拉应力,浅埋侧拱腰以及左右边墙承受较大压应力;(3)当左右导洞下台阶开挖时,中导洞核心土会出现围岩塑性贯通区。(4)初衬受力随着开挖不断变化,当全断面闭合后,主要在拱底和拱顶出现拉应力集中现象,而二衬则在拱底会出现较小拉应力。     

上软下硬地层隧道开挖三维有限元分析

上软下硬地层大断面隧道受力结构复杂,分步开挖对围岩扰动大、风险高。为分析大断面隧道开挖受力特性,探寻分步开挖变形规律,利用MIDAS/GTS NX岩土分析软件建立三维有限元模型,对隧道开挖过程中地表沉降、隧道收敛、锚杆轴力、初支应力受力特性进行研究。通过分析得出,上软下硬地层大断面隧道开挖地表沉降主要发生在上台阶施工阶段,上台阶开挖引起的地表沉降占总体沉降量的97%;硬岩地层大断面开挖台阶间距对地表沉降、隧道收敛、初支结构受力影响不大。研究成果可为上软下硬地层大断面隧道开挖提供借鉴和参考。     

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。     

大跨不对称地铁区间隧道折返线段矿山法施工分析设计

结合南京地铁二号线一期工程某区间隧道折返线段实例,重点论述了复杂地质条件下浅埋大跨不对称地铁区间隧道折返线段的开挖工序设计。针对区间隧道折返线段隧道限界的严格要求、结合周边围岩状况的变化,设计了合理的隧道结构形式,并提出了有效的开挖方案和初期支护措施。该段区间隧道施工过程表明：采取偏心双联拱和三联拱交错布置,局部突进交叉开挖的开挖方法能在满足隧道限界的前提下尽量压缩开挖断面的跨度,降低工程风险和施工难度,减小了隧道拱顶及拱侧的围岩变形,确保了该段区间隧道的顺利贯通。     

大梁山隧道进口破碎围岩段开挖施工技术

大梁山特长隧道进口段地形、地质条件复杂,施工困难。通过工程分析和方案设计,破碎围岩段隧道进口施工时,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,对隧道围岩的稳定性起着至关重要的作用,故采用环形开挖预留核心土法施工。通过小导管注浆超前支护,加强施工质量控制及监测,确保了工程质量和安全。     

超大断面隧道双侧壁导坑法开挖步序优化

重庆市轨道交通5号线1期3标段为富水浅埋扁平超大断面隧道工程,采用9步双侧壁导坑法中的对称开挖步序施工。应用MIDAS-GTS软件建立隧道三维有限元模型,计算了3种不同开挖步序条件下地表沉降、围岩变形和支护结构受力情况,并将计算结果与现场监测数据进行了对比验证。验证结果表明:扁平超大断面隧道拱顶区域受力作用面较大,拱顶区域围岩及喷混支护应力较大,拱顶稳定性较低,拱脚应力集中。施工阶段隧道结构对横向变形较为敏感,3种开挖步序拱脚水平收敛值曲线随施工步序呈现多台阶变化;中隔墙核心土拆除时,水平收敛值及拱顶沉降值曲线出现突变,该阶段应增大监测频率。对3种施工步序进行了数值模拟,提出了本工程地质条件下大跨扁平隧道施工的合理步序。     

“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。     

大断面小净距城市隧道洞口段穿越散岩堆积体施工技术

以曾家岩北延伸段二标段火凤山隧道工程为背景,采用FLAC3D软件研究不同施工工法、开挖顺序对大断面小净距城市隧道围岩变形规律的影响.结果表明:散岩堆积体地层条件下,隧道开挖采用台阶法造成的竖向位移较大,CRD法开挖围岩变形较小.由于左线隧道埋深大于右线隧道,左线隧道各监测点竖向位移均比右线隧道大.隧道开挖顺序对围岩变形...     

浅埋破碎围岩特大断面施工力学特征与安全分析

在破碎围岩条件下,特大断面隧道采用台阶法开挖易产生塌方和大变形等问题。文章依托实际工程,针对浅埋破碎围岩条件下特大断面隧道台阶法开挖进行三维受力分析,模拟台阶法施工的各个阶段,分析各个阶段衬砌的受力变化,得到了横截面上隧道衬砌危险部位安全随台阶法施工的变化。运用断裂力学中的格里菲斯强度理论,从主应力角度分析了隧道衬砌整体开裂系数随台阶法施工步的变化。同时结合现场部分应力数据以及内部围岩挤压数据,分析大断面软弱围岩条件下台阶法施工的可行性。分析和实测皆表明,在浅埋软弱围岩条件下特大断面隧道台阶法施工是可行的。     

暗挖地铁车站大断面隧道施工过程的数值模拟研究

采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对暗挖地铁车站大断面隧道施工过程进行了动态仿真分析,研究了围岩应力、地表位移及结构受力的变化规律。计算结果表明:隧道开挖过程中,暗挖大断面地铁隧道关键施工步序为开挖上、下台阶,并应在开挖后及时封闭临空面。本文对开挖过程中的施工关键部位及施工时机等给出了合理的建议。     

高地应力软岩隧道断面优化研究

高应力软岩隧道如开挖和支护方案不合理围岩很容易出现大变形,严重的还会出现隧道坍塌,严重影响施工安全和施工进度。本文针对大埋深软岩隧道的合理开挖断面、合理施工工序、支护参数进行了深入研究。优化后的方案改善了断面仰拱位置的几何奇异性,使得开挖断面更加的平滑,使衬砌的受力更加均匀。优化后的方案在尽量不增加开挖面积的前提下,增加了仰拱的深度,很好的控制了围岩的竖向收敛,从而有效地控制了围岩塑性区的发展。从计算结果可以看出,优化断面在开挖面积仅仅增大6.8%的情况下,可以使得隧道的竖向收敛减少33.1%,衬砌最大拉应力减少35.1%。