基于压力拱理论的双洞隧道最小净距弹塑性分析

双洞隧道最小净距的研究对隧道工程建设有重要意义,本文应用压力拱理论对双洞隧道最小净距进行弹塑性分析,根据拟建的双洞隧道的物理模型及隧道中间岩柱的受力模型,得到双洞隧道最小净距公式,通过控制变量,分析公式中各物理参数对隧道最小净距的影响大小关系,即:隧道埋深和土层重度的增大会使双洞隧道最小净距承非线性增大;内摩擦角、粘聚力、计算内摩擦角的增大而非线性减小.本文的研究为双洞隧道设计提供了依据.     

锚杆支护路堑高边坡的稳定性及影响因素分析

锚杆支护路堑高边坡的稳定性及其影响规律值得深入研究。以某路堑高边坡为研究对象,基于不平衡推力法,建立了路堑高边坡稳定性分析模型,计算获得了天然工况、暴雨工况及地震工况下路堑高边坡的安全系数。据此提出了利用锚杆支护路堑高边坡的方案,并就锚杆长度、水平间距以及倾角等对支护体系的安全稳定性展开了影响因素分析。结果表明:边坡加固前,3种工况下路堑高边坡的安全系数均不满足《公路路基设计规范:JTG D30—2015》要求,需要对其进行支护加固处理。随锚杆长度增加,边坡整体稳定性随之逐渐提升;当锚杆长度由6.0 m增加至9.0 m时,边坡整体安全系数由1.60提高到1.85;随锚杆间距增加,边坡整体稳定性逐渐降低;当锚杆间距由2.0 m变化至4.0 m时,边坡整体安全系数下降了4.7%;随锚杆倾角增大,边坡整体安全系数呈先增加而后保持不变的发展规律。锚杆总长度为6.0 m(锚固3.0 m)、锚杆间距为3.0 m、锚杆倾角为20°是该边坡较优的方案。     

长大双洞公路隧道联络通道间距设置研究

为了更有效且经济地对双洞单向公路隧道联络通道的设置间距进行确定,本研究首先结合PHOENICS计算软件建立了某特长双洞单向公路隧道的计算模型,并对隧道内的火灾烟雾场及温度场进行了模拟研究;进而以修正的Crane模型及FED死亡模型为基础,以“高温-CO”叠加伤害为原则,通过微元积分的手段对火灾温度及CO浓度进行了进一步的修正,从而推导出了人员逃生过程中的生命损失值模型;再以荷兰学者在Benelux隧道内所进行的火灾人员疏散实验研究为基础,结合蒙特卡洛法给出了逃生人员的疏散时间及疏散速度的分布情况,最终将以上所得研究结果进行联立,得出了“联络通道间距—人员死亡概率”关系曲线。研究表明:双洞单向公路隧道发生火灾时,其通风风速超过临界风速时才会有利于下游温度及CO浓度的控制,否则通风将会对下游人员的逃生形成负作用。当环境风速为0 m/s且逃生距离为200 m时,人员逃生失败概率为1.008 65%;当环境风速为2.0 m/s且逃生距离为400 m时,人员逃生失败概率最大,其大小为3.319 91%。最终结合风险评价等级得出了长大双洞隧道联络通道间距应小于320 m为宜。     

隧道渗流三维有限元模拟

以双洞八车道特大型隧道为例,利用三维有限元模型,分析了隧道面透水和不透水两种工况下隧道总水头、流量及流速的分布规律,为隧道设计及衬砌施工提供一定的参考价值。     

基于间距折减法浅埋小净距交叉隧道安全性分析

为解决交叉隧道的安全性评定问题,类比边坡工程中的强度折减法,以既有隧道允许的最大沉降值为判据提出交叉间距折减法。应用FLAC^3D软件模拟探究了不同覆土厚度、交叉角度对上部既有隧道的影响规律。当交叉角度为90°,覆土厚度分别为15、20、24、30 m时的临界交叉间距为3、4.5、7、11 m。当覆土厚度为26 m,交叉角度分别为0°、30°、45°、60°、90°时的安全净间距为6.8、7.6、8.9、8.1、7.4 m。结果表明,新建隧道对既有隧道的影响随覆土厚度增加而增大,随交叉角度增大呈现先增大后减小的趋势。为验证方法的合理性,以盘道岭隧道为背景对3种支护方案进行了交叉间距折减检验进行安全性评估。现场监测表明,开挖前进行的管棚支护较好地控制了对上部公路隧道的影响。     

不同衬砌刚度下山岭双洞隧道地震动力响应分析

为研究不同衬砌刚度下的山岭双洞隧道地震响应情况,采用波动理论结合数值计算的方法,以雅泸高速公路勒不果喇吉隧道为背景,计算并分析不同衬砌刚度下双洞隧道的地震响应。采用波动散射理论分析P波作用下双洞圆形隧道衬砌的动应力系数级数解,波动分析结果表明:双洞圆形隧道衬砌的动应力系数与双洞隧道的间距、衬砌刚度以及P波频率均有重要关系。双洞隧道间距越小,衬砌刚度越大,圆形隧道衬砌动应力系数越大;平面入射P波频率越高,双洞圆形隧道衬砌动应力系数越小。基于FLAC~(3D)分析软件建立了山岭双洞隧道地震响应三维数值分析模型,计算结果表明:刚性衬砌下隧道结构的地震响应明显高于柔性衬砌,说明柔性衬砌可以减弱隧道的地震动力响应,具有一定的减震作用,但柔性衬砌的地震响应位移高于刚性衬砌。数值分析结果与波动理论分析相吻合。     

小间距地铁区间隧道施工工序模拟分析

采用平面弹塑性有限元程序对广州地铁二号线间距仅0.85m的双洞区间隧道的施工进行模拟分析。通过五种开挖工法的模拟，并考虑了中隔土体注浆与未注浆对隧道稳定的影响，推荐较合理的施工方法。     

并行隧道合理间距的优化研究

根据莫尔—库仑强度理论推导了关于确定并行隧道合理间距的安全系数S。利用安全系数S可以有效地判断围岩的稳定性。以青岛嵩山隧道为研究背景,将安全系数S应用于实际工程,对隧道不同间距的情况进行了模拟分析,得出了该隧道合理间距的建议值,为并行隧道间距的优化设计提供了依据。     

双洞效应的黄土公路隧道变形影响离心模型试验

目前,有些黄土公路隧道受到地形限制只能采取小净距隧道形式,为了更好地解决彼此开挖相互受影响带来的安全隐患问题,笔者开展了6组基于先加载后开洞思路的离心模型试验,研究了不同净距和间距的组合下双洞效应黄土公路隧道地表及地层的变形规律。试验结果表明:间距保持1D时,随着净距的增大,双洞间的相互影响程度明显减弱,先行洞开挖对后行洞的次生扰动逐级递减;地表沉降轮廓由单核心盆地演变为多核心盆地,地层变形曲线从V形发展为W形;压力拱效应明显且成拱高度随两隧体净距的增加而升高。间距变为2D时,无论净距如何取值,地表和地层沉降的最大值都会在右侧隧道中心线附近出现,右侧隧道上覆土体变得更为敏感。净距2D间距2D时,地表和地层沉降均在右侧先行隧道拱顶上方出现6组工况下的最大沉降值,评定为最不利工况;间距1D净距取1.5D和2D时,两隧体间均可形成自稳的宽底承载土柱体。因此,小净距黄土公路隧道合理净距取值范围为1.5D~2D,相应的掌子面间距宜控制在1D内。     

列车动载作用下隧道及土体动力响应分析

列车行驶导致隧道中产生的动力响应在轨道交通领域已成非常重要的研究课题。通过构造"基础土层-盾构隧道"三维模型,输入地铁列车振动荷载,运用通用有限元软件ANSYS的动力计算模块LS-DYNA3D进行计算,并对在不同水平间距的相邻两隧道、不同垂直间距的相邻两隧道、不同间距的斜交隧道等不同工况下基础土层的振动响应情况进行了对比分析。     

平年小间距隧道监控量测分析

平年隧道为上、下行分离的双洞单向双车道隧道,其周围介质为Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩,采用新奥法进行施工.两隧道之间间距为18m～25m,属于小间距隧道,且地表存在偏压、两隧道之间存在高差,有其特殊性.为了及时掌握施工中的围岩、支护结构的力学特性,并反馈于设计、施工技术的调整,对地表沉降、拱顶沉降、洞内收敛位移、围岩内部位移、围岩压力、钢支撑应力等进行了量测.对现场量测的部分结果进行了分析,并结合地表沉降量测结果对隧洞开挖初期出现的坍塌事故进行了分析.     

高海拔单洞+服务隧道横通道间距设置研究

以火灾工况下人员安全疏散作为控制标准,同时考虑高海拔对烟雾扩散以及人员逃生速度、心理等因素的影响,建立随机停车最不利工况下火灾计算模型以及人员逃生计算模型,分别计算人员逃生可用安全疏散时间及必需安全疏散时间,研究海拔超过3 500 m单洞+服务隧道满足乘车人员全部安全逃生的最佳横通道间距。计算结果表明:在高海拔地区隧道内列车发生火灾且随机停车模式下,将计算所得人员逃生可用时间与人员逃生必需时间进行对比,为保证人员疏散安全,此类铁路隧道横通道间距应250 m设置一道。计算结果可为类似高海拔隧道横通道间距设计提供参考。     

不同炮孔间距下隧道爆破特性与工程研究

为研究隧道施工过程中岩石爆破的特性,探讨符合实际工程的爆破间距,依托珠海某隧道,建立炮孔间距分别为20 cm、30 cm、40 cm、50 cm的双孔模型,对数值模拟结果进行分析、研究,最终得到各工况下岩石破碎程度和各质点振速.相互对比分析得出:在同等药量下,炮孔间距为20 cm时的爆破成型效果最好,相比其他工况,其成...     

基坑工程土钉墙设计参数对比分析

通过对上虞某工程土钉墙基坑围护设计实例分析,对不同间距、不同长度、不同倾角的土钉进行了对比,分析结果表明,基坑外部稳定抗滑安全系数和抗倾覆安全系数随着土钉长度的增大而增大,随着土钉倾角的增大而略有降低,不受土钉水平间距的影响；而基坑内部稳定性安全系数随着土钉水平间距的增大而减小,随着土钉长度的增大而增大,土钉倾角对其影响较小.     

不同抗滑桩间距的隧道-滑坡体系中桩体及隧道衬砌结构承载特征研究

根据实际工程建立了1∶100的缩尺模型,分别对采用3种不同桩间距抗滑桩治理的隧道-滑坡体系中的桩体及隧道衬砌结构受力特征展开试验研究,对比分析抗滑桩桩顶位移、隧道位移、隧道土压力在滑坡失稳时的分布情况及桩身、隧道弯矩在分级荷载之下所呈现出的规律性变化和不同间距抗滑桩对于滑坡-隧道体系的支护效果。试验表明:当桩间距由2.08倍桩径增大至4.16、6.24倍桩径时,同等荷载作用时桩顶水平位移、隧道水平位移、桩身土压力、隧道土压力、桩身弯矩、隧道弯矩逐渐增大。但桩间距由4.16倍桩径增大至6.24倍桩径时位移和弯矩的增大幅度远大于桩间距由2.08倍桩径增大至4.16倍桩径时的情况。因此,滑坡推力较小时,可适当增大桩间距;滑坡推力较大时,应减小桩间距,以利于滑坡作用下隧道衬砌结构的安全。但无论滑坡推力的大小,4.16倍桩径抗滑桩桩间距是隧道抗滑移性价比较高的选择。     

分离式隧道双洞施工对底鼓及相互影响的数值模拟研究

以某分离式隧道为例,采用有限差分法进行数值模拟,分析了双洞开挖与支护施工对底鼓的影响。分析结果表明:分离式隧道底鼓除了可能与高地应力、水理作用及岩石膨胀性有关外,还可能受到施工的影响,以该隧道为例,左洞的开挖与支护施工使右洞的应力与应变均增大,其中靠近左洞一侧增量尤为明显,右洞底部竖直方向上压应力与水平应力的增大是最终导致底鼓的主要原因之一;此外,由于该隧道所处地段地质与构造条件复杂,按照规范规定的"分离式独立双洞间的最小净距"设计施工仍无法避免双洞施工的影响。     

节理特性对顺层隧道破坏模式及稳定影响分析

顺层隧道的破坏模式及稳定性与岩体节理特性密切相关。建立顺层隧道的节理岩体模型,采用有限元强度折减法,研究了当顺层隧道围岩为硬质岩层、硬质岩软质岩互层时,节理倾角变化以及节理间距变化对隧道破坏模式及稳定性的影响。结果表明,顺层隧道开挖后,顺层面方向围岩会顺着节理面滑移,垂直层面方向围岩会产生弯曲折断破坏。当节理倾角变化时,两个方向的破坏程度和破坏范围会随之发生变化,从而影响隧道的安全系数,倾角40°时安全系数达到峰值。当隧道围岩为硬质岩层时,节理倾角的变化对隧道围岩的破坏模式影响较小,当隧道围岩为硬软互层时,随着节理倾角的增大,软质岩顺着节理面滑移的可能性大大增加。当节理间距增大时,隧道围岩宏观力学性质逐渐趋向于岩石,安全系数逐渐增大。研究成果对于合理设计顺层隧道的支护措施具有指导意义。     

水平互层岩体并行隧道中间岩柱稳定分析

 针对水平互层岩体中双孔并行隧道的开挖特点,将各岩层视作各向同性连续介质,考虑层面的影响,建立数值模型。采用FLAC进行分析,主要从围岩塑性区及中间岩柱应力分布方面,研究中间岩柱的稳定性,分析不同间距条件和不同围岩互层类型对中间岩柱稳定性的影响;同时,提出改进的双孔隧道中间岩柱稳定安全系数计算方法。计算结果表明：中间岩柱体的稳定性随洞室间距的增加而增大,不同围岩互层类型下中间岩柱体的稳定性依次为：全硬岩→软硬互层→全软岩;通过对并行隧道开挖后围岩塑性区和应力分布,以及计算所得中间岩柱安全系数的综合分析,可以对互层岩体下并行隧道开挖中间岩柱的稳定性进行有效地评价;软硬互层岩体下进行并行隧道的开挖,采用1.0倍以上洞跨的隧道净间距,中间岩柱体不采取特别的加固措施,不至于产生中间岩柱失稳破坏,该研究结果可供并行双线隧道设计参考。     

厚层堆积体隧道洞口施工力学特性研究

结合飞仙关隧道洞口段覆有厚层松散堆积体的工程实际,运用FLAC~(3D)软件建立有限元数值模型,模拟在不同厚度堆积体下施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响。通过对堆积体厚度分别为35、40、45 m~3种工况下初期支护轴力、围岩应力和隧道关键点位移对比分析,得出堆积体厚度对洞口施工力学特性有很大影响,3种工况中厚度为40 m时,隧道开挖对围岩的扰动性最小。     

盾构隧道火灾人员纵向疏散模拟

针对盾构隧道人员通过路面以下空间作为纵向疏散通道的情况,采用Pathfinder模拟疏散过程,分析车道数、滑梯间距、滑梯疏散速度对疏散效率的影响。选取逃生口间距为40、60、80、100、120 m,考虑二、三、四车道的情况进行模拟。研究表明:在设计交通量工况下,疏散时间主要受滑梯间距的影响,间距越大疏散时间越长。在拥堵工况下,滑梯口可能出现较为严重的排队现象,疏散时间还将随车道数的增大或滑梯疏散速度的减小而增大。在工程设计中,可结合滑梯的疏散速度计算规定时间内单个滑梯的可疏散人数,进一步考虑隧道车道数和车流密度计算每段隧道的疏散人数,最后确定滑梯间距。