长梁山隧道水平软弱围岩地段施工效应分析

针对长梁山隧道软弱围岩段的施工难题，采用三维数值模拟于段对施工过程进行了计算分析。根据计算分析的结果，基本掌握了存正台阶、短进尺开挖情况下软弱围岩地段围岩的应力分布特征和变形特性，从而表明对于长梁山隧道的软弱围岩地段采用正台阶、短进尺的施工方案是合理的。     

软岩深埋隧道位移流变分析

结合某铁路软岩深埋隧道,利用FLAC3.0有限差分法进行了位移模拟计算,选取较适合的伯格斯弹—粘塑性体模型模拟分部开挖施工,模拟中选取了4个关键点进行观测,结果表明计算的变形接近实测数据。     

软岩近距离隧道施工对策研究

采用数值模拟方法对近距离增建三线公路隧道通过软弱断层带进行了施工对策研究，对比了不同注浆位置和注浆范围的加固效果，并对小导管超前加固注浆、施加锚杆、增加喷射混凝土厚度等工艺参数及其作用效果进行了分析。结果认为，对近距离隧道中间岩柱体进行超前注浆加固等措施并采取分部开挖方式，能够保证既有隧道的安全和稳定。     

考虑围压效应和中主应力的深埋软岩隧道弹塑性解

高地应力深埋软岩隧道开挖卸荷后,断面周边围岩的径向应力急剧降低,围压从围岩深部至隧道洞壁急剧衰减,不同位置岩石的应变软化和剪胀扩容受围压效应的控制。基于三维H-B强度准则建立考虑围压效应和中主应力的深埋软岩隧道弹塑性解计算方法,并依托中老铁路新华隧道计算深埋滇中红层软岩隧道的挤压变形,讨论围压效应和中主应力对围岩应力–应变特征、强度软化特征和剪胀扩容特征的影响,探讨围压效应在不同峰值强度、原岩应力和支护反力下的敏感性。研究结果表明：围压效应通过降低岩石的临界塑性偏应变η^*和增大岩石的峰值剪胀扩容系数K_ψ^p,从而加剧围岩的软化和剪胀程度,进而加剧隧道的挤压变形;中主应力会降低围岩的软化程度,加剧围岩的剪胀扩容,但整体上能有效抑制深埋软岩隧道的挤压变形;岩石峰值强度越低、埋深地应力越大时,隧道的挤压变形受围压效应的影响程度越高。因此分析高地应力深埋软岩隧道开挖卸荷的力学响应时,不能忽视围压效应的影响;支护反力能有效抑制效围压效应对隧道挤压变形的影响,在深埋软岩隧道的施工建设时应及时施作支护结构约束围岩的变形。     

软岩地区隧道施工质量控制

本文以湖北省谷竹高速22标内长坪隧道的施工为例,对软弱围岩隧道的施工工艺及质量控制方法等具体措施进行了分析与探讨。     

公路隧道施工技术要点分析

软弱围岩的施工技术是施工过程中重点,根据平天高速公路天水段泥岩、片麻岩软岩隧道的施工经验,针对软弱围岩隧道施工技术要点进行了分析,同时阐述了隧道施工工艺,通过对主要施工技术控制的研究,拟解决高速公路隧道施工问题。     

新奥法原理在复杂地质软岩隧道施工中的应用

在断面上,一边是稍硬的围岩,一边是软弱地层,基底承载力有很大不同。本文结合工程实例介绍应用新奥法原理施工这类隧道。     

堡镇隧道软岩信息化施工技术研究

通过采用有限元模拟和现场监控量测相结合的方法,对堡镇隧道软岩信息化施工技术进行了研究,发现台阶法是对沉降影响最为严重的一种施工方法,以期为类似隧道工程施工积累宝贵经验。     

邵家台软岩隧道变形的时间效应研究

基于邵家台软岩隧道工程地质施工状况,确立了邵家台隧道围岩变形监测方案;结合现场监测数据和软弱围岩变形特征,研究了邵家台隧道软弱围岩变形演变过程的时间效应影响,该研究对类似软岩隧道的设计、施工具有参考价值。     

公路软岩隧道施工技术研究

介绍了管棚工法、注浆小导管超前支护、地表垂直锚杆工法、压缩空气法等八种与隧道开挖施工相配套的施工辅助技术，实践证明，这些施工辅助技术确保了施工的安全和质量，值得推广应用。     

偏压软弱围岩隧道不同施工方案的数值模拟及比较分析

随着山岭隧道的大量修建,偏压软弱围岩隧道的施工变形控制及其稳定性问题已成为工程关注的重点。以在建刘家庄隧道工程为背景,借助于ABAQUS有限元软件,采用全断面法,上、下台阶法和中隔壁法对隧道穿越煤层地段的施工过程进行三维数值模拟,得到了不同施工过程中围岩和支护结构的应力、应变规律,通过对不同施工方法的优化分析、现场监控量测数据和数值模拟结果的对比分析发现,采用超前支护上、下台阶法施工方案较其他两种方案更为经济合理;最后,提出相应的变形控制措施和建议,对类似工程具有重要的参考和借鉴意义。     

软岩隧道施工特性及其动态力学行为研究

采用三维快速有限差分软件，以软岩小净距隧道在不同施工方式下达到稳定后围岩和复合衬砌的力学效应为对象，重点分析不同施工方式下锚杆、喷射混凝土层的受力特点，以及洞周围岩特征点的变形和府力。对推荐的施工方式，分析了锚杆轴力、喷射混凝土层弯矩随开挖顺序的变化过程。计算结果表明：施工小净距隧道应慎重选择后继施工隧道的开挖方式，后继施工隧道的开挖方式直接对先行既有隧道锚杆、喷射混凝土层的应力状态产生很大影响。提出了复合衬砌应重点关注的薄弱部位和可能采取的工程措施。     

极软岩隧洞的设计与施工

在岩石饱和抗压强度低于5MPa的岩体中修建长隧洞,如何保证围岩稳定,进行安全施工是最突出的问题。国内外在软岩隧洞施工过程中经常遇到塌方事故发生,造成人员伤亡、设备损失、工期延误,投资增加。在极软岩层中建成的15km长的顶山隧洞,采用了信息化的设计和施工方法,保证了施工安全,工期提前半年,节省了工程建设资金并取得了工程建设质量优良的效果。     

超大断面隧道软弱破碎围岩空间变形机制与荷载释放演化规律

 为研究不同施工工法和工艺组合条件下超大断面隧道穿越软弱破碎地层的围岩稳定性问题,以兰渝线两水隧道为背景,开展铁路双线隧道在软弱破碎地层中超大断面开挖的大比尺三维模型试验,真实再现台阶法支护开挖、台阶法和全断面毛洞施工的全过程。首先,基于现场较为破碎的千枚岩岩样基本力学参数室内试验结果,以松香、铁晶粉以及聚四氟乙烯棒等材料为原料,研制兼具低强度和弱黏结特性的软弱破碎围岩相似材料和初喷混凝土、锚杆等支护结构的相似材料,在最新研制的可实现三面均匀同步加载的大型三维地质力学模型试验台架上模拟隧道台阶法支护、全断面支护和全断面无支护施工的全过程,并采用光纤光栅传感器、电阻式应变计、多点位移计以及微型压力盒全程监测洞壁及其整数倍(0～3倍)洞径范围内围岩的应力、位移以及近区荷载的变化信息,分析不同施工过程中隧道围岩受力和变形的三维空间演化规律。研究结果表明：(1) 软弱破碎低强度和流变特性使围岩变形具有更强的时空效应,同时存在掌子面挤出变形、先行位移和后方位移3个时空演化过程;(2) 软弱破碎围岩变形的三维扰动深度一般在3倍洞径内,台阶法支护开挖扰动范围最小,全断面支护开挖次之,但后续长距离推进极易诱发围岩坍塌;(3) 台阶法较大断面开挖有利于控制收敛变形,减少10%～25%,沉降变形则相差不大,上台阶开挖过程是拱部围岩垂向荷载的急剧释放期,下台阶开挖是边墙围岩水平荷载的急剧释放期;(4) 台阶法支护开挖掌子面前方岩体扰动范围为0.5～1.0倍洞径,多属荷载集聚区,是软弱破碎围岩稳定加固的重点区域和最小边界范围;(5) 隧道断面围岩整体荷载释放过程存在3个典型变化阶段,即掌子面附近荷载集聚区、前方荷载弱集聚区和掌子面后方荷载释放区,及时施作支护可有效减弱掌子面前方围岩荷载的集聚程度和荷载峰值,使荷载峰值出现的位置滞后,有利于掌子面及其附近围岩的整体稳定。     

富水软岩隧洞变形特征及变形机制分析

 基于库尉引水隧洞现场监测资料,对富水软岩隧道的变形特性及变形机制进行分析。研究表明：侧墙收敛变形是拱顶沉降变形的2～3倍,且前者稳定时间长。土质软岩隧道的变形受时空效应综合作用的影响,即使在开挖面影响范围之内,时间效应也能产生很大比例的变形。侧墙变形受空间效应影响范围为4D～5D,与拱部变形相比,其时间效应更为显著。围岩–支护结构的变形在不同部位的特性主要是由各部位的围岩变形方式和应力释放规律所决定的,侧墙处围岩应力释放时间效应明显,塑性区不断增长发展,形变压力也随时间增长难于稳定。拱顶处存在一定深度范围内的围岩整体下沉现象,围岩压力稳定时间短。该研究对软岩隧道施工、监测具有一定指导意义和参考价值。     

利用相似模拟方法研究公路隧道施工力学形态

通过对某工程二车道公路隧道在3种不同围岩条件下的大型相似模型实验，研究了二车道公路隧道围岩在隧道施工中的位移发展过程、隧道围岩最终位移及围岩的稳定性，并对依托工程隧道施工进行了指导。     

岩石应变软化模型在深埋隧洞数值分析中的应用

 随着地下洞室的大量兴建,且埋深越来越深,深埋地下洞室的开挖稳定性问题显得非常重要。针对深埋隧洞围岩特殊的力学特性表现,采用应变软化模型进行数值分析更为合适。首先,对深埋隧洞围岩力学特性和岩石应变软化模型进行简单分析,并且通过数值加载试验分析了Mohr-Coulomb弹塑性模型和应变软化模型计算得到岩石应力–应变关系之间的区别。然后,对简单圆形深埋隧洞进行数值分析,对比分析了Mohr-Coulomb弹塑性模型和应变软化模型计算结果之间的差别,分析主要针对围岩的变形、塑性区和安全系数。最后,采用应变软化模型对两家人水电站深埋地下洞室群进行计算分析,对该地下洞室群的开挖稳定性进行评价。计算结果表明,调压室主室两侧边墙和各洞室连接处的变形较大,较其他地方更危险,需要加强对调压室主室边墙和各洞室连接处的支护强度。     

大跨度软弱围岩隧道施工技术研究

西康二线铁路汪梁一号隧道跨度大、开挖截面大、埋深浅、围岩软弱,如按原设计组织施工,该隧道工程不仅会成为亏损工程,还难以保证工期,经研究后决定采用三台阶七步开挖法施工,通过采取监控量测控制、减少围岩暴露时间、设置超前支护及采取弱爆破等措施较好完成了工程。     

深埋隧道围岩损伤破坏模式的数值试验研究

深部岩体具有内禀特性。在开挖过程中,由于应力重分布导致围岩损伤破坏,传统岩体力学未能有效揭示其破坏机制。随着细观损伤岩体力学的发展,采用损伤观点解决深埋隧道围岩破坏问题逐渐显示出其优越性,但目前仅在均质性假设的基础上对应力状态和破坏判据进行研究,缺乏对其破坏全过程的相关研究。采用RFPA2D软件对通渝隧道二叠系栖霞组岩性为石灰岩且埋深超过1 000 m的K22＋029断面在开挖过程中围岩的渐进破坏过程进行模拟,使用EMS–2型工程多波地震仪实测围岩破坏前、后波速的变化,定量模拟计算围岩损伤度的变化,揭示深埋隧道围岩破坏过程的损伤演化特性及损伤破裂过程中声发射、剪应力及岩体纵波波速等因素的变化特性,得出深埋硬岩隧道以拉剪型破坏为主,围岩破坏顺序依次为拱顶开裂→左、右拱肩裂纹扩展→左、右拱肩围岩深部裂纹;损伤过程中声发射事件数与围岩损伤程度近似成正比关系;损伤围岩表现出明显的非线性特性和损伤局部化特征。所得结论对于隧道施工支护具有指导意义,也为揭示深埋隧道围岩破坏机制进行有益的尝试。