中断面黄土隧道最优开挖施工方法研究

为了研究中断面黄土隧道施工方法的最优开挖方案,利用有限元分析法对中断面黄土隧道的四种施工方法(全断面法、上下台阶法、台阶分部法和CD法)进行数值模拟,分别从地表变形、控制点位移和围岩塑性区范围出发,对四种开挖方法进行对比分析.结果表明:对于中断面黄土隧道,从地表变形和控制点总位移来看,CD法均为最小;从塑性区分布范围来看,四种施工方法对应的塑性区分布范围相差不大,最小的是台阶分部法.从而为以后的中断面黄土隧道的设计和施工提供相应的理论依据.     

基于围岩位移控制的超大断面黄土隧道施工方法研究

为了确定超大断面黄土隧道的最优施工方法,考虑隧道衬砌结构和土体的弹塑性本构关系,利用有限元软件——ANSYS,采用6种施工方法(CD法、CRD法、单壁导坑法、双臂导坑法、预挖开挖法和预留开挖法)对超大断面黄土隧道进行了数值仿真。通过对围岩控制点位移的对比分析可知:对于超大断面黄土隧道的施工,CRD法为最优施工方法;施工中加临时支撑时,中部临时支撑对于围岩稳定性具有较大影响,临时支撑拆除前后隧道围岩的塑性等效应变均增加了约20%。     

基于强度折减法的超大断面隧道开挖方法数值模拟研究

以港沟超大断面隧道为背景,应用有限元软件ABAQUS对CD法和半步CD法施工过程进行数值模拟,得出安全系数,并对比分析隧道极限状态下开挖支护后围岩的塑性区分布和位移的发展情况。数值模拟结果表明:有限元强度折减法可以进行隧道围岩稳定性分析;两种施工方法在开挖后行导坑上台阶时均为危险施工步;半步CD法可以满足该工程的施工要求,研究成果可为同类型隧道施工提供理论参考。     

大断面黄土隧道浅埋段开挖工法比选研究

由于大断面黄土隧道修建时,存在变形量大和自稳能力差等问题,传统的开挖工法已经无法满足隧道施工快速和安全的要求。文章结合实际工程经验,采用FLAC 3D三维数值模拟手段分析了在浅埋黄土条件下不同开挖方法(CD法、双侧壁导坑法、预留核心土三台阶法+超前大管棚)的隧道受力机理,对大断面黄土隧道浅埋段施工工法进行了比选。从安全及经济角度提出采用预留核心土三台阶法+超前大管棚的组合工法较利于浅埋黄土条件下的大断面隧道施工。     

地质条件突变时隧道施工方法的对比分析

以杭徽高速公路柳山隧道为工程实例,针对隧道施工中遇到的地质条件突变问题,运用大型有限元程序ANSYS分别采用全断面法和上下台阶法对柳山隧道进行开挖模拟,得出了两种不同施工方法对围岩的扰动情况,并以此对两种施工方法的优劣进行对比分析,最后得出了上下台阶法优于全断面法的结论,对解决类似问题具有一定的参考价值。     

基于数值模拟分析的小净距黄土隧道施工优化研究

在建西安地铁4号线雁南四路站—大唐芙蓉园站存车区间暗挖隧道为非对称断面的大跨小净距黄土隧道,其中大断面隧道跨度超过12m,施工难度大、风险高。结合雁南四路站—大唐芙蓉园站存车区间工程施工,采用数值模拟方法,对比研究了非对称断面小净距黄土隧道采用三台阶、CD法和双侧壁导坑法施工时地层的变位以及隧道支护结构的受力形态;基于数值模拟分析推荐并实施双侧壁导坑法隧道施工,取得了良好效果。     

铁路客运专线大断面黄土隧道施工技术

结合郑州—西安铁路客运专线张茅隧道的施工,通过模拟短台阶七步开挖法的应力应变过程,以及对现场监控量测数据的分析,总结了在铁路客运专线大断面黄土隧道施工中,短台阶七步开挖法的施工工艺和具体施工要点,解决了大断面黄土隧道施工中诸多技术难题。     

大断面公路隧道施工初探

公路的发展迫切需要大断面隧道,通过介绍隧道基本开挖方法和辅助施工方法,并对全断面法、双侧壁导坑法、台阶法和中隔墙法进行了分析比较,选择了适合大跨度隧道施工的方法,为大断面隧道施工提供了参考。     

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.     

大跨度无衬砌蛋形黄土隧道围岩结构的静力和地震动稳定分析

为得到大跨度无衬砌蛋形黄土隧道围岩结构在重力和地震作用下的剪切破坏规律,借助于ANSYS软件,根据强度折减法,分别对蛋形无衬砌黄土隧道进行重力分析和地震作用下的动力稳定性分析;探讨跨度、覆土厚度和地震烈度对围岩抗剪强度安全系数的影响。数值算例结果表明:从抗剪强度的角度来看,大跨度无衬砌蛋形浅埋黄土隧道虽能达到初次衬砌的要求,但均不能达到正常使用的稳定性要求;安全系数随跨度、覆土厚度以及地震烈度的增大有所降低,但影响幅度不大。得出的结论可为大跨度蛋形无衬砌隧道的实际施工提供理论基础,并为定量分析大跨度有衬砌黄土隧道的地震反应提供参考。     

大断面黄土隧道沉降突变段施工处理技术

结合郑西线贺家庄隧道沉降突变段的施工处理情况,阐述了预留核心土法开挖黄土隧道施工工艺、大断面黄土隧道施工技术措施及应注意的问题,指出大断面黄土隧道施工中应加强监控量测,重视气候及地质对隧道施工的影响。     

关于土体隧洞围岩稳定性分析方法的探索

 长期以来,地下隧洞围岩稳定性分析没有科学合理的方法,一直停留在以洞周某点位移或塑性区大小的经验值作为判断稳定性的依据。隧洞洞周位移或收敛位移受围岩弹性模量、洞室形状大小等因素影响,洞周不同部位的位移值也不相同,很难找到统一的位移判据标准。以塑性区大小作为围岩稳定性的判据要优于位移标准,但围岩塑性区受泊松比、洞室形状大小等因素影响,不同软件计算出的塑性区大小也有差异,这种方法同样也不可靠。由此可见,传统的经验分析法不够合理。为此,提出将基于有限元强度折减法求出的安全系数作为稳定性分析判据,该判据有严格的力学依据,有统一的标准,而且不受其他因素的影响。以黄土洞室为例,提出洞室的剪切与拉裂安全系数的概念,通过不断折减土体的抗剪强度参数c,j 值或c,j 与抗拉强度,使黄土隧洞围岩塑性区不断扩展,直至塑性应变或位移发生突变时,即表明隧洞发生剪切破坏,此时的折减系数即为剪切安全系数。通过不断折减土体的抗拉强度参数,使黄土隧洞内临空面处(不包括底部临空面)围岩出现第一个单元拉裂破坏时,即表明隧洞发生拉裂破坏,此时的折减系数即为拉裂安全系数。该研究仅是对围岩稳定性分析方法的尝试性探索,供同行分析、讨论。     

超浅覆土矩形隧道施工安全监控与超前预警平台研究

矩形断面隧道大大减少了施工面积,使地下空间资源得到有效的应用,更适合浅覆土隧道类型.但是,由于矩形断面的特殊性,使得其施工技术存在很多难点,由此带来较大的施工风险.研究了矩形断面隧道自动化监测系统与预警平台,以期为施工提供可靠的安全控制手段.     

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。     

大断面浅埋黄土隧道施工技术

根据大断面浅埋黄土隧道现场施工的经验积累和出现问题的不断改进,对大断面浅埋黄土隧道的施工技术进行了论述,从而有效解决了类似隧道在施工过程中的安全和进度存在的问题。     

浅论湿陷性黄土隧道的施工方法

通过对黄土地质的形成年代、塑性指数等的详细分析，介绍了黄土地层对隧道施工的主要影响因素，并通过忻保高速第二十一合同段内的单位工程在沙塔隧道施工中所采用的环形导坑短台阶法，说明本法从施工安全、施工进度、施工质量上都可以达到比较满意的效果。     

砂质黄土超大断面隧道下穿高速公路安全施工

结合某客运专线大断面黄土隧道下穿运营中的高速公路工程,运用仿真分析方法,对整个过程进行分析,从而总结出一套关于砂质黄土大断面隧道下穿高速公路的、安全经济可行的开挖方法、预支护方法及经验数据。     

赵家楞杆隧道病害及处置方案计算分析

黄土复杂的物理力学性质给黄土隧道施工和运营带来了巨大影响,同时也产生了一系列病害。为了提高类似黄土隧道结构的安全性和耐久性,利用SIR-3000和BJSD-2型激光断面仪对巉柳高速公路巉柳段赵家楞杆隧道病害情况进行了检测,结果表明隧道有明显的沉降段,并出现检修道倾斜、破损,衬砌厚度基本满足设计要求,测线位置并未发现明显含水区域和大面积脱空,依据检测结果分析了病害产生的原因。并针对病害形成的特征,提出了3种加固方案,从围岩稳定性和衬砌安全系数分析了3种方案的可行性,结果表明更换仰拱并加固仰拱地层改善了隧道结构的受力性状,衬砌的安全系数也得到提高。     

水蚀影响下大跨钙积黄土隧道开挖稳定性分析

钙积黄土隧道施工过程力学响应复杂,以周山隧道为例,通过对场址周围地质特征分析,明确隧道灾害机制,并提出考虑水蚀软化影响的围岩压力计算方法,进一步通过数值模拟探究不同开挖方式对钙积黄土隧道稳定性影响规律。研究结果表明:(1)钙积黄土水蚀软化作用明显,隧道开挖需格外重视水对隧道稳定性的影响;(2)考虑钙积黄土浸水软化的围岩压力计算简化模型,计算参数选取简便,可用于隧道开挖稳定性的理论计算;(3)在钙积黄土发育地段,建议根据地质和水文条件对CRD与CD等工法进行比选,当地层含水率ω>25%时,宜采用CRD法施工。     

牛头山黄土铁路隧道的地震稳定数值模拟分析

为了获得天平铁路土建一标段的牛头山黄土隧道结构的动力稳定安全系数,从而为该隧道的安全运营提供可靠保证。本文考虑混凝土隧道衬砌结构为弹塑性本构关系,围岩土体为理想弹塑性材料,采用有限元软件ANSYS和抗剪强度折减法,利用时程分析法进行牛头山黄土隧道的地震稳定性分析,获得了它的地震稳定安全系数,定量估计该隧道结构的地震动安全储备情况。数值算例结果表明:(1)地震作用会使得黄土隧道结构的安全系数降低;(2)塑性区最先出现在底脚以及拱顶,然后出现在曲墙两侧。因此,结构设计时应加大衬砌厚度,并对曲墙两侧和底脚塑性发展严重区采取构造措施加强。