高地应力隧道围岩与支护结构作用研究

文章以大埋深高地应力的大相岭隧道为研究背景,使用Flac 3D建立三维有限差分模型,对初始高地应力场作还原模拟,进行隧道施工力学行为的分析研究。旨在研究大埋深高地应力隧道因施工扰动,同时考虑时空效应引起的洞周围岩变形、隧道掌子面挤出变形以及锚杆的应力等情况,以掌握连续介质(土体)隧道条件下不同锚杆打设方式对隧道稳定性的影响效果,为高地应力隧道修建提供指导意见。     

初始水平地应力对高地应力隧道施工稳定性的影响

高地应力是山岭隧道常见不良地质条件之一。文章以某典型高地应力硬岩公路隧道为例,基于有限差分软件FLAC3D,建立三维数值模型,在不同初始水平地应力条件下,对隧道开挖的稳定性进行了研究。结果表明:初始水平地应力的大小对高地应力隧道施工的围岩稳定有显著影响。当初始水平地应力逐步增加时,洞周围岩的最大位移位置从拱顶、拱底向拱腰处转移;隧道拱顶处围岩最小主应力近似呈线性增长;洞周形成的塑性区范围增大,在拱肩处尤为明显;二次衬砌内力均会有所增大,且显著高于非高地应力的一般情况。     

大埋深高地应力硬脆性围岩隧道施工工艺研究

随着我国隧道工程的迅速发展,隧道建设不断向大埋深、高地应力和破碎围岩地带延伸.针对大埋深高地应力硬脆性围岩的地质特性、应力作用与围岩变形规律认识不足,不利于施工安全的问题.本文依托天平铁路关山隧道,对大埋深高地应力硬脆性围岩隧道控制变形施工工艺进行研究.研究表明:采用大曲率边墙优化结构断面,可有效改善隧道结构受力;合理...     

高地应力软岩隧道有限元仿真与工程应用

高地应力软岩隧道开挖过程中围岩自稳能力差,极易出现坍塌、冒顶等大变形灾害,选择合适的施工工法至关重要。以某高地应力软岩隧道为对象,基于有限元仿真模型,结合现场监测结果,分析了采用上下台阶分步法施工时高地应力软岩隧道围岩及支护结构的力学行为。分析表明:(1)上下台阶分步法施工适合于高地应力软岩隧道开挖,具有围岩变形小、安全可靠的优点;(2)开挖时,围岩塑性区由边墙两侧拱腰向拱部和仰拱位置逐渐扩展;(3)由于洞顶、拱底均向洞内收敛,致使两侧腰处承受较大压力而向外扩张。两侧腰处围岩竖向应力较大,而洞顶和拱底附近则水平向应力集中。同样的,支护结构在两侧腰处承受较大拉应力,而在洞顶、拱底位置承受较大压应力。     

深埋特长隧道高地应力状态评价及复核研究

深埋特长隧道易遭受高地应力作用,隧道设计及施工阶段高地应力状态的准确评价及复核对于隧道设计、施工及运营具有重要的价值和意义。针对贵州省桃子垭深埋特长隧道工程,在勘察设计阶段对地应力状态进行了测试及综合预测和评价,为复核隧道围岩真实应力状态,在隧道开挖后,利用水压致裂地应力测试方法进行了隧洞内地应力检测,以及钻孔取芯进行岩石单轴抗压强度测试,并基于Hoek-Brown强度准则的岩体强度应力比法地应力评价判据和围岩变形及破坏现象,综合分析了桃子垭隧道的地应力状态并给出了评价及复核结论。研究结果表明,隧洞内地应力测试结果有效复核了勘察阶段地应力量值预测结果的可靠性;桃子垭隧道埋深560～900m时,应力状态为中等应力,埋深超过900m时,可能出现中—高地应力状态。本文提出的隧洞内高地应力复核与评价方法,可以有效复核地应力预测值的准确性和隧道高地应力状态,为隧道施工方案的变更及科学造价提供依据。     

高地应力软岩隧道松弛效应研究

高地应力软岩隧道的长期稳定性评价是个技术与理论难题，隧道工程衬砌施工后，一方面要承担由于岩体本身强度较低而产生的蠕变变形，另一方面需要承担围岩的自承能力随时间不断降低产生的松弛荷载。高地应力软岩隧道通过选择合理的施工工法和支护参数，减小围岩的变形和松动范围，降低作用在支护结构上的荷载，是当前软岩隧道设计施工的重要发展方向。以某高速公路隧道软岩隧道为例，通过现场地应力测试与数值仿真，研究其松弛机理，为高地应力软岩隧道的设计与施工方案的选择提供有益的探索。     

山岭隧道开挖施工监测及仿真分析

通过山岭高速公里隧道施工监控量测及有限元数值分析方法,分析隧道施工过程中围岩应力变化情况。在山岭隧道施工过程中对围岩位移和应力进行监测,分析围岩的位移、应力状态随时间的变化规律,同时结合有限元软件ADINA对隧道开挖过程进行模拟,寻找围岩应力分布规律,分析围岩稳定性。为隧道施工过程中支护时间的选取提供了依据。     

钻孔套心应力解除法在米仓山隧道中的应用

隧道开挖产生临空面,在初始高地应力作用下围岩向临空面产生变形,软岩隧道面临大变形、坍塌,硬岩隧道面临岩爆、掉块等施工风险,两者均对隧道施工带来了极大的安全隐患。准确的获得隧址区地应力分布特征,评价围岩稳定性,指导隧道工程设计和施工,是保证工程安全高效的必要途径。     

平天高速软弱围岩隧道双层初期支护施工技术

防止高地应力隧道围岩变形一直是隧道施工的难点。华亭隧道进出口段位于Ⅴ级围岩段,针对地质特点,采用双层初期支护的施工方法,以确保隧道施工和运营的稳定与安全。     

TBM隧道施工中高地应力区的应对措施

中天山隧道是南疆线增建吐库二线穿越天山的特长隧道，采用敞开式TBM掘进机施工。由于隧道埋深大，高地应力大，表现形式主要有围岩变形、岩爆等。本文介绍了在高地应力区施工采取的应对措施。     

“高地应力下特大断面隧洞施工技术及围岩稳定性研究”成果通过专家鉴定

日前,在长春新民宾馆,吉林省科技厅组织专家对中铁十三局集团公司承建施工的雅砻江锦屏二级水电站工程《高地应力下特大断面隧洞施工技术及围岩稳定性研究》项目成果进行了鉴定。《高地应力下特大断面隧洞施工技术及围岩稳定性研究》是针对国家重点工程锦屏二级水电站引水隧洞群TBM组装洞超大埋深、高地应力和特大断面等特点,     

“高地应力下特大断面隧洞施工技术及围岩稳定性研究”成果通过专家鉴定

日前,在长春新民宾馆,吉林省科技厅组织专家对中铁十三局集团公司承建施工的雅砻江锦屏二级水电站工程《高地应力下特大断面隧洞施工技术及围岩稳定性研究》项目成果进行了鉴定。《高地应力下特大断面隧洞施工技术及围岩稳定性研究》是针对国家重点工程锦屏二级水电站引水隧洞群TBM组装洞超大埋深、高地应力和特大断面等特点,     

高地应力软弱围岩隧道初期支护受力特性的现场监测研究

由于作用在初期支护上的围岩压力大,高地应力软弱围岩隧道开挖后经常出现围岩大变形、喷混凝土开裂、钢架扭曲等破坏现象,影响隧道的施工和长期运营安全。依托宜万铁路堡镇隧道,通过对围岩压力、初期支护喷混凝土应力、钢架应力、锚杆轴力和围岩深部位移等的现场监测,得到围岩压力与初期支护体系各子构件的力学特性,讨论其随时间的演化特性和沿隧道横断面的空间分布规律,指出围岩压力、钢架应力、喷混凝土应力随开挖进程存在急剧变化阶段,受施工扰动的影响显著,敏感性依次降低,沿洞周分布总体表现出“上部大,下部小”等特征。研究方法和结论为建立科学合理的高地应力软弱围岩隧道支护结构设计方法具有一定的指导和借鉴意义。     

侧压力系数对高地应力隧道系统锚杆影响分析

高地应力隧道中围岩侧压力是导致围岩发生分区破裂、岩爆及挤压大变形等非线性破坏的原因之一,研究不同侧压力系数下隧道围岩分区破裂的规律有助于合理布设高地应力隧道系统锚杆。本文通过建立全粘结锚杆与围岩相互作用的数值分析模型,基于锚杆中性点理论及隧道围岩分区破裂理论,分析了高地应力下不同围岩侧压力对锚杆中性点及围岩分区破碎的影响,确定高地应力隧道在不同侧压力系数下围岩分区破裂的范围及厚度,根据围岩分区破裂特征,对不同侧压力系数下高地应力隧道系统锚杆的布设给出建议。     

黑山隧道震旦系围岩地质特征分析

由于黑山铁路隧道中的混合岩、砂岩、砂岩夹泥岩、砾岩、砾岩夹泥岩受地质构造、高地应力和地下水的影响,岩体较破碎,局部地段岩体破碎,拱部围岩稳定性相对较差,围岩级别及支护措施调整较多。本文通过对黑山隧道工程工程地质、水文特征、地应力、岩体特征等情况的研究,分析围岩调整原因及施工措施并得出了相关的结论,为黑山隧道工程施工中遇到的主要地质问题提供了解决依据。     

考虑松动效应的高地应力构造破碎带隧道稳定性分析及大变形支护设计优化

隧道穿越高地应力深埋软岩地层时,开挖卸荷扰动会引发围岩产生严重的挤压变形和松动破坏,导致支护结构出现大变形。以玉磨铁路万和隧道穿越高地应力花岗岩构造破碎带为工程依托,首先基于经典Kastner公式和Caquot公式确定考虑松动效应的高地应力构造破碎带围岩特征曲线;然后基于收敛约束理论分析围岩与支护结构的稳定性,明确考虑围岩松动效应和控制支护让压程度的必要性;最后通过多工况比选确定第二层增设钢拱架的支护时机和支护参数。研究结果表明:高地应力环境下,前期作用于支护结构的围岩压力以形变压力为主。随着应力的释放,断面变形达0.8 m时的松动压力占比已超过30%,此时考虑松动效应的围岩对支护结构产生1.094 MPa的围岩压力,不考虑松动效应的围岩压力仅为0.765MPa。因此在进行隧道稳定性分析及支护设计时,不能忽视围岩松动效应的影响;在第一层初期支护让压至一定程度后应及时增设第二层钢拱架抵抗围岩变形。以断面变形达到0.45 m时设置第二层钢拱架作为最优支护时机,以间距为0.6 m的I22b型钢拱架作为最佳支护参数,现场监测数据表明该大变形支护方案取得了良好的控制效果。研究成果能准确反映高地应力构造破碎带隧道大变形灾变过程,对类似工程的支护设计优化有明确的指导意义。     

中老铁路高地应力软岩隧道施工方法比选分析

高能场体环境下大变形、岩爆等隧道灾害屡见不鲜，该类环境的主要特征为高地应力，隧道的地应力条件将会影响围岩变形规律和结构内力，开挖工法的选择将直接影响隧道工程的效率和安全。已有研究在工法模拟时的地应力条件大多根据隧道埋深计算，与实际地应力条件相差较大，导致结果过于片面。因此，本文基于地应力实测结果，采用有限差分软件对高地应力软岩隧道情况下三台阶法、CD法、CRD法施工的围岩变形规律及结构安全性进行分析研究，结合工程现场监测结果，验证结论的正确性。分析结果表明：中老铁路高地应力环境表现为水平最大主应力大于竖向最大主应力，二者比值在1.15～1.71之间；CRD法对高地应力软岩环境下围岩变形的控制效果最佳，CD法其次；高地应力软岩环境下二次衬砌轴力整体分布均匀，仰拱和拱脚部位的弯矩较大，安全系数小；CRD法情况下的围岩压力整体最小，对于围岩稳定最有利，CD法次之，三台阶法的围岩压力最大。     

隧道施工岩爆的预防与技术措施综述

在高地应力条件下或者隧道洞室开挖中,围岩因为卸载而发生的围岩松脱或剥落、甚至弹射的地质灾害即为岩爆。岩爆的发生主要与隧道围岩的性质、施工地质条件以为隧道围岩应力状态有关。为了避免或减少岩爆造成的损失,需要正确预测岩爆。笔者对岩爆发生的规律、岩爆的分类以及岩爆相关预测方法进行了总结,并从施工组织、释放地应力、严抓初期支护规避岩爆威胁、控制隧道开挖进尺、加强爆破控制等方面论述了隧道施工过程中所采取的岩爆防治技术措施。     

松潘高地应力软岩隧道变形预测

以成兰高速铁路松潘隧道高地应力软岩大变形施工段为工程背景,对隧道典型断面D3K246+265的围岩拱顶下沉和水平收敛位移的实际监控量测数据进行回归分析并作曲线拟合,并据此预测围岩的最终变形量,并和断面D3K246+285的最终变形量进行对比验证。结果表明,该种变形预测方法对于赋存在复杂地质环境的高地应力软岩隧道具有较好的可行性,对调整与修正隧道支护设计参数、预留量的大小和保证隧道安全方面具有一定的指导意义。     

峡口隧道高地应力软岩段变形施工技术研究

结合工程实例,分析了在高应力作用下的隧道围岩和支护结构的变形特征,并采用超前预报技术、超前预加固等多种施工技术组合,探索出一套应对复杂地质高应力软岩隧道施工技术措施,同时根据现场围岩监控量测结果,验证了峡口隧道高地应力软岩段变形施工技术的科学合理性,对类似工程隧道建设具有一定的参考价值。