承压溶腔对隧道开挖稳定性影响的模型试验

以某三车道公路隧道为依托,开展临近承压溶腔隧道开挖的室内相似模型试验,获得在一定的溶腔大小和内压下,不同位置处溶腔对隧道开挖过程中的洞周位移、钢拱架内力、初支背后围岩压力及洞周围岩应变等影响的特征和规律,并和无溶腔工况进行对比。结果表明:隧道最终拱顶下沉量大小顺序为无溶腔时下沉量溶腔位于拱顶时下沉量溶腔位于隧道边墙处时下沉量溶腔位于仰拱处时下沉量,边墙最终水平收敛量大小顺序为溶腔位于仰拱时的收敛量溶腔位于拱顶时收敛量无溶腔时收敛量溶腔位于边墙时的收敛量。相对于无溶腔而言,临近溶腔存在使得钢拱架的弯矩增大,并增加了轴力分布的不均匀性及偏心距,不利于初期支护结构稳定。同时,溶腔的存在还会减小局部的地层抗力或围岩压力,增大初期支护受力的不均匀性,并在溶腔周围形成一定范围的应力集中区,极大地改变了溶腔与隧道之间围岩的应变分布,对该区域的围岩稳定也较为不利。     

小净距隧道开挖工艺对围岩稳定性的影响

为研究小净距隧道的不同开挖工艺对围岩稳定性的影响,对重庆花土岗隧道分别利用全断面法、上下台阶法和单侧壁导坑法进行了开挖有限元数值模拟,分析了小净距隧道不同施工方法对洞周围岩稳定性的影响.结果表明:全断面法对隧道围岩及中夹岩柱的水平位移和应力影响较大;上下台阶法和单侧壁导坑法影响相对较小.施工中应根据实际情况选择合理的开挖方法,及时施作支护并加强监测,保证施工质量.本文的分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值.     

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。     

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。     

超大断面浅埋隧道开挖施工监测分析

以广东省某沿海公路隧道为依托,通过现场监测地表沉降、拱顶下沉和净空相对位移(收敛),分析超大断面浅埋隧道在开挖过程中地表变形及对围岩稳定性的影响。结果表明:隧道开挖导致地表出现了明显的下沉和隆起不均匀变形,但竖向位移并不大,地表竖向位移呈先下沉后抬升的趋势;拱顶下沉与抬升变化转折点取决于一台阶开挖支护速度,速度越快,抬升越早;下部台阶的开挖对上部的支护结构的收敛变形存在影响。     

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。     

隧道大跨段施工围岩变形及受力特征分析

以重庆樵坪山隧道大跨段为研究对象,应用有限元法,对CD法(中隔壁法)和双侧壁导坑法两种隧道开挖工法进行数值模拟研究,对比分析了两种不同开挖工法条件下,隧道围岩竖向位移、应力分布以及支护结构受力特征.结果表明,采用双侧壁导坑法进行隧道施工开挖,其拱部沉降要低于CD法,双侧壁导坑法的拱顶最大沉降和最大上鼓比CD法分别低57...     

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。     

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。     

大跨度公路隧道初期支护极限位移值的确定

为了判断隧道开挖过程中围岩的稳定性,选取隧道开挖支护过程中反映围岩应力状态变化的初期支护极限位移值作为判别的重要依据。随着大跨度公路隧道建设的日益增多,为保证其在开挖过程中围岩的稳定性,计算其初期支护极限位移,依据JTG D70—2014《公路隧道设计规范》,运用Hoek-Brown屈服准则,运用FLAC3D软件模拟单侧壁导坑法与双侧壁导坑法两种开挖方式,运用尖点突变理论计算特征值作为极限状态的判别依据,计算拱顶、拱腰、拱脚的极限位移值。通过统计分析得到:双侧壁导坑法可以有效限制拱顶沉降值,并限制拱腰处的收敛值;同时,明确两种开挖方法针对不同围岩级别、不同埋深的极限控制点及相应的取值范围。     

虎跳峡分岔隧道大断面施工工法优化研究

虎跳峡地下立交隧道断面大、变截面多,且洞内分岔匝道支洞属国内首例。该工程超大断面隧道截面最大外凸处开挖跨度达28.96m,拱顶呈扁平状,施工时易引起围岩松弛失稳、坍塌。为确保隧道开挖安全及按进度完成施工,采用右侧壁导坑先行后中导洞开挖的方法,对超大断面Ⅳ级围岩进行加强支护。相比双侧壁导坑法,开挖工期减少50d,大幅提高施工效率。通过分析监测数据,表明此工法切实可行,能满足施工要求。     

厦门翔安海底隧道陆域段CRD法位移监测分析

 厦门翔安海底隧道陆域段为软弱地层三车道大断面浅埋暗挖隧道，主要采用交叉中隔壁(CRD)法施工，结合现场施工情况对该隧道CRD法位移监控量测结果进行研究。研究结果表明，该隧道CRD法施工监控量测判断指标应以拱顶下沉为主，水平收敛为辅；拱顶下沉通常为最后收于一稳定值的台阶状上升曲线，各分部开挖引起的拱顶下沉增量呈一定比例关系，可用于对最终拱顶下沉量的预测和控制时机参考，施工中应重点控制引起约占总下沉量一半的CRD1初期支护尽早封闭；该隧道陆域段CRD法施工中CRD1最终拱顶下沉控制标为200 mm比较合适。综合位移监测分析和现场施工经验认为，翔安隧道陆域段CRD法相邻导坑掌子面间距控制为10～15 m，每循环开挖1.0～1.5 m(极软弱地段只允许开挖0.5 m)后立即支护，导坑内台阶长度控制在6 m以内，及时封闭仰拱，对控制最终拱顶下沉和保证支护结构稳定性成效良好，对隧道后续施工控制具有很好的指导意义。     

大断面隧道工法转换段力学响应与安全性分析

文章以广东省汕湛高速公路横山隧道为背景,通过ANSYS有限元软件,建立双侧壁导坑法向三台阶七步开挖法转换的有限元模型,分段模拟两种工法开挖及工法之间转换的动态施工,通过对比工法转换段与转换前后隧道围岩应力分布情况、初支结构内力、安全系数、洞周位移等安全评价指标,进一步分析工法的转换对大断面隧道结构和围岩的影响,结果显示两种工法之间能实现安全转换。     

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。     

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.     

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。     

导洞超前开挖施工性态空间效应分析

围岩变形机制及稳定性控制是隧道施工过程中关键技术之一。针对导洞超前开挖施工性态空间效应,采用有限差分软件FLAC3D模拟分析隧道施工过程中围岩变形规律,并与全断面法、上下台阶法作对比分析。研究表明:导洞超前开挖施工引起的水平收敛、拱顶沉降位移变化速率最小,开挖形成临空面之后产生的水平收敛和拱顶沉降值最小,有利于隧道围岩的稳定;水平收敛值随隧道埋深、侧压力系数的增大呈线性增大;拱顶沉降值随埋深的增大呈线性增大,随侧压力系数的增大呈非线性增大趋势;隧道埋深越大,水平收敛、拱顶沉降先行位移占总位移比例越大;侧压力系数越大,水平收敛先行位移所占比例越大,而拱顶沉降先行位移所占比例越小。结合宜巴(宜昌至巴东)高速公路石门垭隧道施工现场监测数据,验证所得结论的可靠性,可为同类工程借鉴,具有一定的科学意义和工程实用价值。     

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。     

渝怀铁路彭水隧道出口大跨段施工方案的数值分析

对渝怀铁路彭水隧道出口段大跨度隧道 ,采用中壁法和下导坑超前台阶法两种不同施工方法开挖过程的二维有限元计算 ,对比分析了两种开挖方式下引起的地层沉降、隧道围岩塑性区、隧道衬砌内力以及拱顶下沉的变化特点 ,结果得出采用下导坑超前台阶法施工要比中壁法安全 ,因此该大垮度隧道宜采用下导坑超前台阶法施工。