大断面软岩隧道开挖空间效应影响分析

以长城岭软岩隧道为背景,通过现场监测和数值模拟,分析了隧道施工过程中围岩变形的三维空间演化规律,得出不同施工工法、断面尺寸和围岩等级对隧道开挖面空间效应的影响;结合正交实验和极差分析得到三类因素对开挖面空间效应影响的优先次序.结果表明:开挖面从逼近监测断面到通过监测断面再到远离,围岩主要经历了预变形、急剧变形和变形稳定...     

隧道新型装配式临时支撑结构研发及技术研究

针对目前隧道传统临时支撑的不足,自主研发设计了一种全装配式竖直临时支撑结构,该结构采用预制装配式模块+现场拼装的方式进行施工。分别对该支护结构的横向支撑杆件及连接方式、挡土板及连接方式和顶部连接方式做了4种不同方案进行比选,最终分别采用水平板状横向支撑+插销式连接、挡板+T形插销式连接和顶部的螺栓连接。以桑园子隧道为背景,采用MIDAS/GTS数值模拟软件,对比分析了分部开挖施工中采用传统弧形支撑和新型竖直临时支撑的隧道围岩位移及支护结构力学特征,并结合现场实测数据对模拟结果进行验证。结果表明:从最终位移可以看出,两种临时支撑结构下拱顶和左、右边墙处围岩的变形近似相同,竖直临时支撑隧道围岩的拱顶以及左、右拱腰处的沉降相对弧形临时支撑较均匀,对隧道拱底变形的控制效果也更明显,且弧形临时支撑结构总变形量比竖直临时支撑大2.17倍; 对比力学特征可知,竖直临时支撑参与的受力效果较好,其最大压应力为弧形支撑的29.88倍,从而减少了隧道拱顶和拱底的应力; 对临时支撑24步开挖的变形进行分析得到,前20步开挖竖直临时支撑变形略大于弧形临时支撑,21步开始时弧形临时支撑变形迅速增大,导致施工段21～24步弧形临时支撑变形量均大于竖直临时支撑,说明竖直临时支撑结构自稳性更好,装配式临时支撑结构采用竖直形状更优,能满足隧道侧壁导坑法施工要求。     

Stability analysis and optimization of excavation method of double-arch tunnel with an extra-large span based on numerical investigation

The Xiamen Haicang double-arch tunnel has a maximum span of 45.73 m and a minimum burial depth of 5.8 m. A larger deformation or collapse of the tunnel is readily encountered during tunnel excavation. It is therefore necessary to select a construction approach that is suitable for double-arch tunnel projects with an extra-large span. In this study, three construction methods for double-arch tunnels with extra-large spans were numerically simulated. Subsequently, the deformation behavior and stress characteristics of the surrounding rock were obtained and compared. The results showed that the double-side-drift method with temporary vertical support achieves better adaptability in the construction of such tunnels, which can be observed from both the numerical results and in situ monitoring data. In addition, the improved temporary support plays a critical role in controlling the surrounding rock deformation. In addition, the disturbance resulting from the excavation of adjacent drifts was obvious, particularly the disturbance of the surrounding rock caused by the excavation of the middle drift. The present findings can serve as the initial guidelines for the construction of ultra-shallowly buried double-arch tunnels with extra-large spans.     

基坑开挖对隧道稳定性影响的数值分析

结合江苏银行苏州分行园区办公大楼基坑工程,利用有限元软件ANSYS建立了三维计算模型,对基坑的开挖、围护引起临近的地铁隧道的变形性状进行了三维非线性有限元分析,从隧道的垂直沉降、水平方向变形等角度探讨了基坑开挖、围护对临近地铁隧道的影响,分析方法和所得结论可为该工程的设计与施工提供有益的科学依据。     

堆土加卸载与基坑开挖叠加对既有隧道变形的影响研究

针对堆土加卸载与基坑开挖叠加效应导致既有地铁隧道变形较大的问题,建立考虑加卸载叠加效应影响的三维空间分析模型,研究不同堆土加卸载叠加基坑开挖卸载模式对邻近地铁隧道变形规律的影响,探讨隧道在堆土加载、移土卸载再叠加基坑开挖下的变形规律。结果表明:正上方堆土加卸载对隧道的竖向位移影响较大,是侧向堆土加卸载的3倍～5倍; 在经历堆土加卸载后,隧道会残留不可忽视的变形,其残留竖向位移约为加载后位移的62%; 堆土加卸载叠加侧方基坑开挖时,隧道变形受基坑开挖深度的影响较大,大于隧道埋深的开挖阶段会加剧隧道变形; 4种叠加模式中,正上方堆土加卸载-侧方基坑开挖卸载隧道最终竖向位移最大,约17 mm,侧方堆土加卸载-异侧基坑开挖卸载隧道最终水平位移最大,约8 mm,邻近隧道施工时应充分考虑叠加效应的影响,尽量避免这两种情况。     

地铁小竖井转横通道施工大跨隧道数值模拟分析

狭小场地施工大跨暗挖隧道是城市地铁建设中的常见问题,而小竖井施工浅埋暗挖大跨隧道的安全控制是狭小场地修建城市地铁的关键技术,在施工时容易发生横通道坍塌或引起地表过大沉降及周围建筑的破坏。本文以广州市轨道交通五、六号线换乘站区庄站南端浅埋暗挖大跨隧道施工为背景,介绍竖井横通道内利用桩梁体系转向施工及狭小场地施工地铁浅埋暗挖大跨隧道的关键技术。利用大型有限元分析软件ABAQUS对超前小导管、超前管棚等预加固措施进行论证,并对小竖井施工大跨隧道过程进行三维数值分析。计算结果表明:开挖到横通道顶标高后在竖井四个角增设一榀竖向格栅,加固横通道马头门、采用超前小导管对通道进行预支护,有效地保证了支护结构安全和隧道围岩稳定;在竖井转入横通道后采用桩梁体系成功地解决了因上部荷载过大引起的横通道稳定问题,并有效地控制了地表沉降。     

隧道过风化槽段施工安全分析

针对隧道过风化槽地段施工过程中遇到的问题,分析其主要原因,并结合专家建议和现场情况,修正了原方案,提出了施工应对措施,如加强超前地质预报和初期支护,采用"台阶法+竖向钢支撑"的开挖方法,进而应用数值模拟和现场监测分析其安全性,并基于强度折减法研究隧道整体稳定性。数值方案和监测结果表明,竖向支撑可以很好地减少拱顶沉降;强度折减法表面隧道安全系数为1.8,且应以拱顶沉降作为围岩失稳的主要指标,研究成果可为同类隧道工程过风化槽等地段施工提供参考。     

破碎围岩斜井调洞施工技术

在充分分析了斜井与主洞会交处的围岩地质情况后,通过对斜井进入主洞前的支护转体调整、调洞的开挖工序、斜井主洞转体开挖等施工技术的控制,实现了斜井成功调洞。     

关于大直径竖井反井法开挖施工技术概述

结合秦岭终南山隧道3号竖井施工的实际情况,详细介绍了反井法施工工艺,就反井钻机钻进过程中的常见事故及处理对策进行了论述,从施工工艺、设备投入、导孔开挖三方面证实了该工程采用反井法施工是成功的。     

复杂环境下大断面隧道超深井计算与监测分析

根据上海市长江西路越江隧道浦西工作井施工阶段结构设计特点,介绍了围护结构开挖施工阶段各工况条件下结构体系的实际监测水平向位移变化情况和沉降变化情况,并采用弹性地基梁法和增量法对施工工况的各阶段进行计算并与实测值进行对比与分析,为复杂工况下越江隧道超大超深工作井结构在施工过程中的变形以及对周边环境的影响提供工程类比和参考经验。     

利用井筒冻结壁特性施工弯风道技术

针对井筒套壁滑模和井口穹风道同时施工的工况,提出了利用井筒冻结壁抗剪强度高、止水性能好的特性进行深基境垂直开挖,确保了风井临时提升系统的安全作业.     

框架逆作的超大基坑监测分析

塘东基地基坑是一个采用框架逆作法施工超大型深基坑,周边环境保护要求较高。基于工程特点,在基坑开挖期间进行了较为系统的监测,监测内容包括围护桩的侧移,桩后土体侧移,围护桩沉降,立柱回弹以及支撑轴力。监测数据表明:框架梁支撑与临时圆环支撑的结合很好的限制了围护桩体的水平位移,而土体的流变性对基坑的位移影响很大;底板的浇筑对围护桩和立柱的竖向位移有很好的限制作用,立柱回弹具有空间效应;临时圆环支撑结构形式有利于承担外力;框架逆作法变形略大于常规逆作法,但远小于常规顺作法基坑的变形。     

盾构隧道施工过程建模影响因素分析

为研究盾构隧道施工过程建模影响因素及其影响程度,首先,综合隧道开挖过程中盾构机前体与岩土体影响因素耦合作用分析,构建盾构隧道开挖过程仿真模型,给出地表沉降和隧道垂向应力;然后,进一步模拟去除其中一种因素的隧道开挖过程,求出相应的地表沉降和隧道垂向应力;最后,基于傅里叶变换对各种情况下地表沉降量和应力应变状况进行比较分析,找出各因素对建模的影响程度。结果表明:一方面,建模过程中各种因素对地表沉降的影响大于对隧道垂向压力影响;另一方面,盾构机推进给开挖面土体压力、盾尾灌浆延迟管片拼装造成的暂时性土体支撑力不足、盾构机刀盘转动给开挖面土体扭力等因素对模型解算造成的影响最大。本研究对提高盾构隧道施工过程建模的准确性和实效性,指导盾构隧道施工具有重要指导作用。     

两相近隧道竖井爆破振动监测与分析

为保证秦岭天台山隧道两通风竖井的安全,开展竖井爆破振动监测试验,在两竖井内分别布置测点,研究开挖爆破对两竖井井壁结构的振动效应。通过对典型装药段爆破引起的三向振动速度分量分析,得到了大直径竖井全断面爆破引起井壁振动的传播规律与分布特征。结果表明:先行井掏槽爆破由于仅存在一个自由面,引起爆破井内振动最大,临近井迎爆侧振动大于背爆侧,且周边爆破引起的振动最大;掏槽与第一辅助爆破引起临近竖井井壁环向与垂向振动呈现先增大后减小的趋势;竖井爆破近区,受临近先行井空洞的影响,井壁径向与垂向振动较大。研究结果对类似工程具有一定的指导意义和参考价值。     

地下通道开挖对邻近条形基础的影响

运用理论分析和数值模拟相结合的方法研究了地下通道开挖引起地表沉降及对邻近条形基础的影响,并给出了条形基础竖直沉降和水平位移最敏感距离的估算方法。文章首先针对无条形基础的自由场地基运用三维快速拉格朗日差分软件FLAC3D进行数值模拟并与Peck推导的理论公式即Peck公式进行地表沉降的对比验证,证明该数值模型的可靠性。然后通过数值模拟,研究了距地下通道中心轴线不同距离的条形基础在地下通道开挖时的沉降和水平位移。最后,根据计算结果给出邻近条形基础的地下通道开挖的安全距离,为安全施工提供依据。     

Assessment of the dynamic stability of the portals of the Dorukhan tunnel using numerical analysis

Instability problems may arise during the construction and operation of tunnels depending on the quality of the rock mass. In particular, determining instability problems at the portals of a tunnel is of utmost importance during excavation and operation of the tunnel. Slope instability and rockfalls are the most frequent instability problems that may be encountered at tunnel portals. Such instability problems can be triggered by dynamic effects such as earthquakes, blasting, etc. This study investigates the stability of the portals of the Dorukhan Tunnel connecting the provinces of Zonguldak and Bolu in the close vicinity of the North Anatolian Fault Zone (NAFZ), which is a well-known strike-slip 1500 km long fault. The effect of an earthquake that may occur in the NAFZ on the extent of failure has also been studied by numerical analyses. In the analyses, a three-dimensional dynamic analysis computer code, based on the finite difference method, has been used. According to results of the dynamic numerical analyses, the Devrek portal was found to be more stable than the Mengen portal. Moreover, it was found that, for acceleration values of dynamic wave higher than 0.5g, tunnel portal slopes and the areas as far as 20–50 m from the tunnel entrance may suffer serious damage. Wave propagation perpendicular to the tunnel axis was established to cause more damage around the openings and in the portal slopes as wave compared to propagation parallel to the tunnel axis.     

隐式中墙连拱隧道对称中隔壁工法设计与分析

针对连拱隧道工法研究现状和趋势,结合新型连拱隧道结构型式-隐式中墙复合式连拱隧道[1],提出了一种新的连拱隧道施工方法-对称中隔壁法,无需中墙临时支护,大幅提高连拱隧道的施工效率,实现了连拱隧道的快捷施工,减少了对环境的影响时间,降低了工程造价。对对称中隔壁法进行了详细设计,并进行了数值分析,结果表明:对称中隔壁法可保证隐式中墙复合式连拱隧道施工安全,各上台阶步序开挖和拆撑为控制竖向变形的关键工序,左洞拱腰与中墙连接处和左洞仰拱与中墙连接处是初期支护的安全控制点。     

土压力对软土地基中圆柱型挡土墙的作用

 竖井是过河或海隧道的组成部分,与隧道这样轴向细长的结构相比,竖井在形状上可以有不同的设计。尽管方形有更多的使用空间,但在断面连接处,竖井一般被设计成圆形。此外,在水底或海底进行建筑物施工时,也常采用圆形的沉井作为结构的基础。由于水平面的成拱作用,减小了外部压力而显示其更重要的优点。在进行支撑墙的施工过程中,墙的刚度、施工方法和施工管理对墙的位移具有很大的影响。此外,挡墙的位移发展是可能的,即使增加了刚性的侧向支撑如注浆墙。所以,在开挖过程中由于应力的释放、水平和垂直向的成拱作用,在平面应变条件下圆柱型挡土墙上的土压力是介于静止和主动土压力之间。讨论了无黏性土中圆柱型挡土墙的模型试验,给出土压力的分布和破坏面形状。     

浅埋隧道施工对上覆地层变形影响的试验研究

以浅埋隧道近接施工引起上覆地层的变形为研究对象,引入透明土试验技术和粒子图像测速技术(简称PIV技术),设计开展了隧道开挖对地层变形影像的透明土模型实验,并且考虑了隧道分部开挖过程中地层变形的动态变化情况。采用量纲分析法推导出模型试验的相似准则,并基于该相似准则设计了隧道开挖模拟试验模型箱,对不同隧道埋深工况进行了隧道开挖模拟,得到了竖直平面内地层沉降分布结果。研究结果表明,基于透明土材料和PIV技术可以有效地开展浅埋隧道开挖模拟试验研究,上覆地层沉降的演变过程与隧道掌子面推进时的相对位置具有密切关系。     

新建盾构隧道施工对近接平行隧道的影响分析

针对软土地层中浅埋大直径盾构隧道施工对既有近距离平行隧道的影响,以上海人民路越江隧道工程为背景,采用三维有限差分数值分析方法对南线隧道施工引起北线隧道的变形和洞周土压力的变化规律进行了研究。数值模拟结果表明新建隧道施工会使既有隧道侧向受压,引起既有隧道拱腰部位产生较大的压缩变形,拱顶及仰拱部位产生较大的张拉变形。新建隧道掘进过程中,既有隧道周围土压力经历增加、减小和趋于稳定三个状态。将数值计算结果与现场实测资料进行对比分析,表明计算值与实测值基本一致。此外,数值计算还有效弥补了现场实测在土体位移分布和土体塑性区形成方面的不足,计算结果表明受新建隧道施工影响,既有隧道周围地层位移和塑性区范围都有增加。研究结果可以为浅埋大直径近距离越江盾构隧道的设计和施工提供参考。