大断面特长公路隧道开挖仿真分析与监控量测

以渝湘高速公路白马隧道为依托,用有限元计算软件ANSYS对隧道开挖力学进行数值模拟,分析开挖后隧道的位移场、应力场,判断隧道的开挖和支护方式是否合适。同时,在隧道施工过程中对围岩位移和应力进行监测,分析了围岩的位移、应力状态随时间的变化规律。为隧道施工过程中支护方式和支护时间的选取提供合理依据,可以弥补过去单纯用数值模拟所带来的不足(比如岩石中节理的变化在数值模拟中很难描述精确),提高了安全可靠性。     

大断面特长公路隧道开挖仿真分析与监控量测

以渝湘高速公路白马隧道为依托,用有限元计算软件ANSYS对隧道开挖力学进行数值模拟,分析开挖后隧道的位移场、应力场,判断隧道的开挖和支护方式是否合适。同时,在隧道施工过程中对围岩位移和应力进行监测,分析了围岩的位移、应力状态随时间的变化规律。为隧道施工过程中支护方式和支护时间的选取提供合理依据,可以弥补过去单纯用数值模拟所带来的不足(比如岩石中节理的变化在数值模拟中很难描述精确),提高了安全可靠性。     

隧道围岩稳定性的有限元分析

根据地下结构设计理论和岩石屈服的Drucker-Prager准则，考虑到了围岩的自身承载能力，采用有限元的分析方法对广西柳州一处公路隧道围岩的稳定性进行了分析。分析了开挖方式、开挖顺序对围岩稳定性的影响，对围岩的开挖过程进行模拟。确定不同开挖方式下隧道围岩的位移、应力状态，以及位移、应力状态随时间的变化规律，为隧道施工过程中开挖方案的制定、支护时间的选取提供依据。     

高地应力区断层带隧道围岩稳定性分析

采用三维弹塑性有限元数值模拟,对高地应力区某深埋隧道通过断层带的开挖过程进行了分析.重点研究了断层带隧道拱顶、拱肩及边墙围岩的位移、应力、屈服接进度等随施工步的变化规律,为隧道优化设计和施工提供了参考依据.     

大跨度隧道单-双侧壁导坑法施工力学分析

结合某大跨度四车道隧道建设,通过单、双侧壁导坑法动态施工过程的弹塑性有限元数值模拟,对隧道Ⅳ级围岩段的围岩-支护结构体屈服接近度、位移和应力特征进行了比较分析,提出了该隧道较优的施工方法.为类似地质条件下的大跨度隧道设计和施工提供了科学依据.     

基于数值模拟的隧道开挖及支护方法选择

对某隧道岩层交汇土石交界段隧道开挖与支护的施工过程进行三维有限元数值模拟,对比分析正台阶留核心土法和双侧壁导坑法两种工法施工过程中的围岩应力和隧道周边收敛变形随时间和施工工序的变化规律,从整体上把握隧道施工的效果,找出有利于围岩稳定的最优开挖方案。     

并行超小净距公路隧道施工变形监测分析

结合并行超小净距公路隧道工程实践,介绍了施工过程中围岩变形监测方案,主要对隧道地表沉降、拱顶下沉、洞周收敛和围岩内部位移等监测项目进行了相关探讨;基于监测结果,分析了该隧道施工过程中围岩变形规律和特点,为隧道支护合理时机和衬砌参数的优化提供了重要依据和参考,也确保了隧道施工安全.     

高速公路连拱隧道施工方法优化分析

连拱隧道是一种新兴的隧道形式,能在有限的空间内提高使用效率。针对张石高速二期隧道群中岔道2#隧道的选择常用的三导洞法和中导洞法两种开挖方案,对典型的Ⅲ类围岩段利用AN-SYS有限元软件建立进行有限元分析程序,模拟施工过程,通过对围岩应力场、位移和中墙变形等进行对比分析,并结合现场施工监控量测的数据进行验证,从而使隧道施工方法优化分析可以指导连拱隧道施工。     

隧道施工中围岩应力的监测

采用钢弦式传感器对某公路隧道施工过程中围岩和初次衬砌应力进行监测,并将监测结果与数值模拟结果进行对比。结果表明:钢弦式传感器可以测出围岩和初次衬砌应力的变化情况,对施工和隧道的长期安全监控具有指导意义。     

隧道支护结构不同位置处的应力及位移特征

以广梧高速公路典型两车道隧道标准断面和Ⅴ级围岩对应的支护结构参数为例,采用ADINA大变形非线性有限元软件,把支护结构划分成一个个小单元,深入分析隧道施工过程中5个典型断面支护结构不同位置处的应力及位移特征。分析结果表明,支护结构内、外侧及不同断面处的位移和应力-时间变化特征有明显的不同;同一断面内外侧位移相近,不同断面有较大的差异;同一断面内外侧应力和不同断面处的应力相差很大。为隧道支护结构的安全性判定和优化设计提供了科学依据。     

锚杆支护煤巷矿压显现规律

通过对唐山矿区9煤层T2291工作面溜子道实施锚杆支护时,进行全煤巷道的矿压观测,说明了同煤岩层内不同部位处巷道应力的差异和相同巷道应力条件下不同煤岩强度处围岩变形的差异;通过分析,得出9煤层锚杆支护巷道的围岩变形、锚杆受力等情况和矿压显现规律,提出锚杆支护巷道在进行设计及施工方面的指导性意见。     

地震波在巷道弹塑性围岩中传播规律的数值模拟研究

基于有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了地震波在具有初始应力情况下的巷道弹塑性围岩介质中的传播过程,分析了该条件下地震波在巷道周边的传播衰减规律。研究结果表明：随着传播距离的增加,地震波传播呈负指数函数关系衰减;地震波加速度幅值在近源场衰减速度快,远源场衰减减缓;当巷道正前方发生挠动时,随着离巷帮的距离越远,地震波加速度幅值越小;巷道围岩的弹、塑性应力状态也是影响地震波传播过程的一个重要因素,在弹塑性围岩介质中传播时,地震波能量的损耗主要是由于波形的几何扩展和介质的塑性变形引起的。     

多年冻土隧道开挖稳定性分析

采用通用有限元程序,利用温度结构间接偶合方法,通过数值模拟,分析多年冻土隧道开挖过程中可能出现的应力集中区和围岩变形,以选取合理的开挖方案和衬砌结构形式;通过热应力分析,分析多年冻土隧道施工环境温度场与多年冻土围岩稳定的关系,得出施工环境温度的变化对多年冻土围岩的稳定影响并不是在于其引起的强度变化,而是在于其引起的裂隙状态变化,明确了施工温度场对多年冻土围岩稳定的影响主要表现为因融化造成的局部崩塌,该结论可为多年冻土隧道施工提供依据。     

隧道爆破振动速度研究

在隧道爆破开挖中,频繁反复的爆破冲击动压力对隧道设计轮廓线、施工误差和围岩的稳定性等有很大影响。依据爆炸动力学理论和弹性波动理论,分析了同时起爆和微差起爆所产生的爆炸应力场。根据爆炸波在传播过程中的叠加机理,提出了爆破后隧道围岩质点振动速度解析解。爆破振动速度解析解的提出,为隧道开挖采用合适的爆破掘进方法、减少施工误差及提高围岩的稳定性提供了理论依据。     

深部隧硐锚杆支护结构系统中锚杆受力研究

依据柏格斯（Burgers）模型，对深部围岩隧硐进行了应力与位移场的解析分析研究，建立了柏格斯模型下隧硐围岩的位移方程、应力方程；基于载荷传递机理，建立了锚杆受力的微分方程，通过求解锚杆受力的微分方程得到了锚杆与围岩相互作用下的轴向载荷分布函数。然后对锚杆的轴向受力与摩阻力进行了计算分析，通过结果分析得出：粘弹性围岩中的应力分布与时间无关；隧硐围岩中任一点的位移随时间而增长，同时，随着时间将趋向于一定值；锚杆的受力符合中性点理论。同时，通过分析深部围岩隧硐发生破坏的原因，建立支护结构与围岩共同作用的特性曲线，提出了一种符合NATM核心思想的，能够科学确定支护结构最佳架设或安装施工时间的新思路。     

软岩隧洞围岩稳定分析及施工方法研究

在软岩地层中开挖大跨度引水隧洞,围岩自稳能力差,如何保证围岩稳定,进行安全施工是最突出的问题。通过现场踏勘调研,根据引水隧洞的工程地质条件,建立三维模型,基于卸荷岩体力学理论与方法,对开挖后的围岩稳定性进行了详细计算分析。计算结果表明,考虑开挖过程中的动态卸荷效应后,围岩产生了较大的变形,但主要集中在断层和隧洞相交的局部位置附近,洞轴线剖面其它位置的拱顶沉降大约在10 mm左右,隧洞周边位移相对值在规范允许范围之内,没有大范围失稳趋势。断层、不整合接触带位置附近的卸荷效应影响尤为明显,出现了明显的塑性区,产生了局部变形和应力集中,应该引起足够的重视,在开挖的过程中要及时或超前支护。最后,根据计算分析结果,提出了一些切实可行的施工方法建议措施。研究成果为引水隧洞的设计和施工支护提供了重要的参考。     

尾矿库加高与隧道开挖相互影响的数值模拟研究

以某尾矿库加高与下穿隧道开挖为例,采用有限差分法进行数值模拟,分析了既有尾矿库现状下开挖隧道对尾矿库的影响,以及后期尾矿库加高对隧道的影响。分析结果表明:1)隧道开挖引起的岩体应力重分布范围约为隧道直径范围的3倍左右,不会波及到地表尾矿库,隧道掘进对现有尾矿库影响甚微;2)隧道周边岩体应力分布规律主要由隧道开挖过程形成,尾矿库堆高加载作用对其没有影响,只附加其应力值。隧道处于岩体应力拱保护范围内的低应力区域,周边岩体应力平衡,处于稳定状态;3)数值模拟方法用于研究尾矿库加高与隧道开挖相互影响是可行的,该方法可供类似项目借鉴。     

软弱围岩条件下连拱隧道施工阶段的受力分析

使用弹塑性有限元方法对贵阳小关隧道双跨连拱隧道进行了数值模拟计算，分析了支护结构与围岩在不同施工阶段的受力、变形及塑性区的变化状态，从而为该隧道在软弱围岩条件下的顺利建造起到了一定的指导作用。