韩门大断面隧道预留核心土法施工中软弱围岩变形预测与控制

为研究核心土法施工中软弱围岩超大断面隧道结构变形规律,以韩门大断面隧道为依托,采用三维数值分析与现场监控相结合的手段,研究了环形开挖预留核心土法对软弱围岩超大断面隧道围岩变形的影响,并通过研究隧道分部开挖进尺对拱顶竖向沉降和横向位移的影响,确定了合理的开挖长度和支护要求。计算结果表明：预留核心土可以有效减少掌子面的挤出变形,对约束围岩竖向沉降与横向位移有重要作用,拱部核心土留设长度应不小于4 m;上台阶拱部开挖是引起隧道围岩变形的重要因素,施工中超前下台阶开挖不宜大于20 m;仰拱闭合施工对控制变形也有重要作用,工作中应及早封闭仰拱并浇筑二次衬砌。     

软弱围岩地段断层形态对大断面隧道的稳定性影响分析

依托三清高速西山营隧道,采用数值模拟与现场监测的方法,探究断层形态对隧道围岩变形及支护结构稳定性的影响,提出最佳加固方案。结果表明：拱顶沉降最大值随着断层厚度的增加呈“对数”曲线增长趋势,随着断层倾角增大呈“抛物线”曲线分布,当断层倾角达到90°时达到最大;最不利断层形态为倾角+厚度(83°+70 m);进而建立优化加固对比数值模型,得到管棚注浆加固能够有效控制围岩变形,抑制塑性区发展。结合实测数据发现模拟值与实测值相差较小,验证数值模拟结果的正确性。     

软弱围岩隧道变形破坏机制及处治措施

为深入研究软弱围岩隧道产生变形破坏的机制及其处治措施,选取四方山隧道为工程实例,分析其产生局部掉块、拱架剪切变形、塌方等病害的特征。在此基础上研究了该隧道产生变形破坏的机制,从而有针对性地提出了相应的处治措施,并利用数值模拟手段对处治效果进行了全面评价。研究结果表明:1四方山隧道产生变形破坏的主要原因在于其受到水平岩层、地应力、地表防排水、人为因素等的影响;2采取加强初期支护及基底锚注加固措施后,该隧道水平、竖向位移得到有效控制,软弱破碎围岩中的节理、裂隙减少,避免了地下水渗入而引起的基底围岩膨胀;3处治后,隧道初期支护结构的水平位移大幅下降,围岩塑性区范围减小,竖向位移大幅降低,隧道处于稳定状态,塌方变形处治效果良好。     

超大断面隧道软弱围岩控制机制及应用

为明确超大断面隧道软弱围岩破坏及控制机制,系统开展交叉中隔墙(center cross diagram, CRD)法和双侧壁导洞开挖方法下超大断面隧道软弱围岩控制机制数值试验,对比分析不同强度等级围岩、不同开挖方法在无支护、锚杆支护、H型钢拱架支护和H型钢拱架+锚杆支护四种支护方式下隧道围岩变形、支护构件受力变化规律,并研究超大断面隧道软弱围岩控制机制。同时对H型钢+锚网喷联合支护方式在超大断面破碎围岩隧道进行了CRD和双侧壁导洞两种开挖方法下的现场试验,拱顶沉降分别稳定在27.2 mm和18.7 mm,很好地控制了围岩变形、保证了现场初期支护安全。     

高流变围岩泵房注浆加固的试验研究

根据相似理论，对万年矿-440泵房高流变围岩注浆加固前后变形特性进行相似材料模拟研究，得出了其变形规律：高流变围岩变形可以分为扩帮整修加速阶段、相对稳定阶段和动压阶段等三个阶段；注浆加固使泵房围岩岩体变形由结构高流变特性转为线弹性或是弹塑性。试验结果表明。采用注浆加固高流变围岩的方法是可行的，对工程实践是有一定指导意义的。     

高流变围岩泵房注浆加固的试验研究

根据相似理论,对万年矿-440泵房高流变围岩注浆加固前后变形特性进行相似材料模拟研究,得出了其变形规律:高流变围岩变形可以分为扩帮整修加速阶段、相对稳定阶段和动压阶段等三个阶段;注浆加固使泵房围岩岩体变形由结构高流变特性转为线弹性或是弹塑性。试验结果表明,采用注浆加固高流变围岩的方法是可行的,对工程实践是有一定指导意义的。     

隧道深部围岩薄弱区定域控制注浆技术及应用

为解决围岩深部注浆薄弱区加固效果差和存在较大注浆操作风险的难题,提出了定域控制注浆技术。通过对定域注浆器的安全性试验,取得了定域注浆器的抗破坏和止浆后的密闭抗压性可靠数据;通过对薄弱区的安全注浆终压选择试验,获得了满足薄弱区注浆加固质量要求的最大安全注浆终压参数;通过注浆材料及其混合浆液的初凝时间试验,获得了适合定域控制注浆要求的浆液配合比及其安全注浆初凝时间。试验结果表明:膨胀止浆塞的安全充填压力为1.5 MPa,止浆后能抵抗12 MPa的注浆压力;无压状态下溢流孔全部均匀出浆时其总过浆面积应为注浆管内径面积的1.0~1.2倍;薄弱区的安全注浆终压应选在其初期加固后的现实强度和再次劈裂压强之间,为2.5~3.0 MPa;基浆试验密度下配比范围为1∶1~2∶1,初凝时间为150~300 s是安全有效的。定域控制注浆技术在对深部围岩薄弱区的注浆加固中能达到安全隔压、控制浆液进行定域注浆的目的,能较好地解决相关技术难题。     

仰拱闭合距离对软弱围岩隧道施工变形控制研究

针对铁路隧道工程施工安全技术关于仰拱与掌子面的距离在V级围岩不得超过40 m的规定,采用MIDASGTS软件,探讨仰拱闭合与掌子面距离分别为30 m(工况1)和60 m(工况2)时,对隧道施工变形控制的影响.结果表明:仰拱闭合距离缩短,拱降和水平收敛均减小,初期支护的内力减小,围岩的应变减小;仰拱跟进距离减小,围岩的稳定性更好.同时,为隧道现场仰拱施工提供理论指导.     

大断面软弱围岩隧道洞口段施工工法比较分析

山岭隧道建设条件复杂,通常洞口段埋深较浅、围岩破碎,在施工过程中易发生坍塌、边仰坡失稳等事故．根据某隧道洞口段地质情况、地形条件以及设计参数,对拟采用的交叉中隔壁法和双侧壁导坑法进行施工和数值分析对比．研究结果表明：从施工上看,采用交叉中隔壁法有利于工期;从数值分析看,采用交叉中隔壁法和双侧壁导坑法完成开挖后,隧道结构y向最大沉降分别为6．65cm和1．68cm,临时支撑X向最大变形分别为20．5cm和4．42cm,采用后者施工变形更小;从计算结果看,采用双侧壁导坑法施工,围岩和隧道支护结构受力更小．采用交叉中隔壁法施工后,C25喷射混凝土Y向最大拉应力为3．07MPa,远大于采用双侧壁导坑法的1．27MPa,且超过该喷射混凝土的极限抗拉强度．因此,从隧道变形和受力分析看,采用双侧壁导坑法施工更安全．     

水布垭电站尾水隧洞围岩变形监测与稳定分析

清江水布垭电站尾水隧洞开挖过程中，围岩稳定性是安全生产的关键技术问题，故在施工过程中进行了围岩收敛变形监测。介绍了隧洞收敛监测观测断面的布设、观测点的埋设、监测方案和数据处理，最后对围岩稳定位移和其达到基本稳定所需的时间进行了预测，同时对围岩及衬砌稳定性进行了分析和评价，并给出了监测所获得的结论。     

软岩浅埋连拱隧道施工围岩变形特征分析

为研究软弱破碎围岩浅埋连拱隧道施工过程中围岩变形特性,依托陕北某连拱隧道实际工程,通过现场布设监测仪器系统开展了拱顶沉降、围岩变形长期测试,获得了随施工过程拱顶沉降及围岩径向变形规律。结果表明：地表沉降近似于Peck沉降曲线,越靠近隧道中心地表沉降越大,最大沉降值产生于左线隧道开挖落底后,约为12.1 mm;拱顶沉降沿隧道纵向变化规律为：中导洞>正洞>左右侧导洞,中导洞表现为拱顶下沉,侧导洞则是水平收敛,上台阶施工因未临时仰拱封底而其收敛变形显著大于下台阶施工;随距隧道壁面距离增加,测点累计变形量逐渐减小,K21+970测试断面围岩松动区约2 m,因测线布置限制,K21+970测试断面松动区超过4 m。     

隧道围岩中注浆锚杆的应力分布及影响因素研究

为深入研究注浆锚固应力分布变化规律,以圆形隧道开挖为例,将注浆锚杆与周围浆体视作锚固体,分析锚固体受力特征,推导锚固体轴应力和剪应力表达式.通过理论分析和数值模拟对比证明理论解析的合理性,并分析不同影响因素下锚固体应力分布的变化规律,通过数值模拟与理论对比分析验证解析方法的可行性.锚固体两端轴应力均接近0,且在中性点处...     

公路隧道应力释放率对软弱围岩稳定性影响

近年来,由于新奥法广泛地运用于地下工程的施工过程中,围岩与支护结构之间的相互作用以及支护时机受到越来越多的关注。中条山隧道洞口段软弱围岩开挖步序多、工序及应力变化复杂,尤其是核心土解除后和二衬施工前安全风险大。本文采用有限差分软件对该隧道洞口段施工过程进行三维数值模拟,研究了洞周位移及支护结构在不同应力释放率下的力学响应,重点分析了典型断面处洞周围岩及支护结构的位移和受力情况,以及洞周位移随施工过程的动态变化规律。研究结果表明：对于软弱围岩公路隧道,应力释放率越大,围岩的塑性区发展范围越大,洞周位移越大;开挖过程中,拱顶沉降受到的持续性扰动较大;待二次衬砌施作后,仰拱隆起和收敛位移趋于稳定。     

隧道围岩构造软岩大变形发生机理及分级方法

通过系统分析国内外隧道围岩大变形案例,发现应力场、地质构造、地层岩性等因素是驱动隧道围岩大变形孕育发生的根本条件,并严格受构造控制,进而提出构造软岩大变形的基本概念;根据大变形的构造控制理念与发生机理,对隧道构造软岩大变形分类进行了重新界定(断层型、碎裂型和小夹角型).以岩石强度应力比为基础,突出构造运动影响,量化考虑...     

护巷煤柱宽度与巷道围岩变形的关系

本文在分析研究大量受采动影响巷道的矿压显现规律和围岩变形的基础上,提出了巷道在采动期间的围岩变形量,以及采动稳定期间的围岩变形速度同护巷煤柱宽度之间的关系,并得出巷道服务期间的围岩变形总量与护巷煤柱宽度之间的关系式,为选择护巷煤柱宽度提供主要依据。     

高速公路隧道施工中的岩溶研究

以某地铁区间岩溶区盾构隧道修建为工程依托,对隧道三维动态盾构施工过程进行弹塑性数值模拟,分析盾构隧道施工时,溶洞尺寸以及溶洞与隧道间净距对隧道围岩变形及应力等的影响规律。研究结果表明：溶洞对隧道施工过程中围岩变形影响较大,围岩的径向位移及其释放率在有溶洞存在时有增大趋势,同时发现其随溶洞尺寸增加而增大;溶洞尺度及溶洞距盾构隧道间净距对围岩塑性区分布范围及形态以及衬砌结构受力特征等有比较大的影响;通过反复论证,确定了溶洞与盾构隧道间最小施工安全净距不应小于溶洞尺寸。本次研究成果可为岩溶区城市地铁隧道修建提供参考依据。     

川藏铁路深埋隧道围岩灾变分析与思考（特约稿）

国家新时期世纪工程川藏铁路面临全球最为复杂的工程地质条件。受深部环境和工程扰动影响,沿线深埋隧道围岩失稳灾变问题凸显;符合深部特征的围岩灾变分析研究,既是川藏铁路深埋长隧安全建设的重大现实需求,也是提升我国特殊地质条件下深部工程开发能力的关键。为此,以“深部围岩灾变分析”为核心,从深部围岩孕灾的原位地质环境与工程扰动效应入手,重点开展了深部围岩质量分级、大变形判识和岩爆孕灾等方面的理论方法研究与思考。首先,概述了川藏铁路深部围岩孕灾的原位地质环境特征,并从试验模拟和理论分析两个层次揭示了深部围岩孕灾的工程扰动效应;进一步,以修正的BQ法为基础,发展了可综合反映地应力、地温和地下水影响的围岩质量分级方法,初步应用于川藏铁路深部多场耦合环境下的隧道围岩分级修正研究;最后,针对川藏铁路深埋隧道围岩灾变的两种典型显现形式(大变形与岩爆),提出了隧道围岩大变形分级多因素分步评估方法,以及深部围岩岩爆综合预测研究思路和预测模型与方法。相关研究成果和学术思想可为川藏铁路沿线深埋隧道围岩灾变分析与稳定性研究提供借鉴与参考。     

基于R/S分析法与分形理论的围岩变形特征研究

基于R/S分析法与分形理论,对某水电站地下厂房处于同一高层不同剖面的围岩变形特征进了深入剖析,计算了所有多点位移计(4点)测点位移时间序列的Hurst指数与分形维数,提出了围岩开裂的分维判据.研究结果表明,所有测点的位移时间序列的Hurst指数日均在区间(0.5,1)内,且离M410较近剖面的Hurst指数基本趋近于1,这揭示,围岩的变形在今后一段时间仍会继续增长,且增长速率持续提高.当从一个剖面到另一个剖面时,多点位移计的两浅层测点(孔口、5.0 m)位移时间序列的分形维数先变小后变大,开裂剖面(M410所处剖面)的分形维数最小,这表明出现维数最小值是该剖面即将发生开裂的前兆与迹象;另外,尽管两深层测点(11.0 m、17.5 m)总体上存在类似趋势,然而没有如同浅层测点在某个区域存在着显著的单调性这一规律,这表明,M410所处剖面的裂缝深度不可能超出11.0 m,其值应该在5.0 m到11.0 m之间.