黄土地区暗挖段隧道中洞施工地层变形特性分析

以西安地铁隧道为工程背景,在现场实测和数值模拟的基础上,研究了浅埋暗挖地铁隧道穿越黄土区时围岩的位移变形规律.结果表明,采用台阶法施工,上导引起的沉降量远小于下导引起的沉降量,下导开挖后应在最短时间内进行初期衬砌支护;上台阶开挖所引起的拱顶沉降量大于下台阶引起的沉降量,其沉降值在下导掌子面通过2D(D为隧洞洞径)距离后逐渐趋于稳定.     

大断面深埋软岩隧道开挖方法适应性研究

为研究大断面隧道在深埋软岩条件下采用不同工法开挖的适应性,依托郑万高铁巴东隧道项目,运用Midas GTS NX分别模拟了三台阶法、台阶法+临时仰拱与CD法在深埋软岩中的开挖过程,并对3种开挖方法力学效应进行分析。结果表明3种工法在深埋软岩隧道施工中,围岩的最小主应力、最大位移和塑性区均出现在仰拱部位,而仰拱变形是反应开挖时围岩稳定性的重要因素。台阶法+临时仰拱对收敛位移控制较好,适用于水平应力对支护结构影响较强的地层,建议在洞口等浅埋段采用。CD法支护结构应力较大,不利于围岩稳定。三台阶法支护结构受力较小,并对仰拱变形中超前位移控制最佳,为现场施工提供了指导。     

台阶法施工对隧道变形影响分析

介绍了乾山隧道的施工方法和隧道监控量测的内容、方法。通过对监测结果的分析,得出隧道在相应支护条件下不同围岩等级位移变形趋势基本一致的结论:位移变形在最初10 d左右增加较快随后趋缓,并在30 d左右基本达到稳定;采用台阶法开挖时,变形由大到小依次为上台阶、中台阶和下台阶,并且下台阶开挖对上台阶变形有明显影响。这可为合理确认二次衬砌的时间提供参考依据,也可为类似地质条件下的工程施工提供参考。     

不同施工阶段上覆工程对浅埋地铁结构安全的影响

软弱土层的承载力和稳定性较差,外部环境对浅埋于此类地基中的地铁隧道结构影响较大。为避免临近工程的施工对地铁隧道的结构安全及正常使用造成不利影响,需要分析地铁结构的变形并对其进行控制。以实际工程为例,探究软弱地基上临近工程施工全周期对地铁隧道变形的影响,对隧道在工程全周期的各个施工阶段下的变形进行数值模拟,采用自动化监测系统在施工全周期内对区间地铁沿线进行实时监测,并评估现场支护形式及施工组织措施对于地铁变形控制的作用及各阶段下变形的发展规律。结果表明：现场所采用的搅拌桩加旋挖桩的支护形式及沿中轴线方向分批次跳仓开挖基坑的施工控制措施能够有效地控制软弱地基浅埋隧道的侧向变形和沉降;隧道两侧对称施工,能够降低隧道20%～30%的侧向位移;隧道变形的发展主要集中在地下室开挖及侧墙回填两个阶段。     

西施坡隧道浅埋段CRD法与正台阶法比选分析

为了解决隧道浅埋段开挖方法优选问题,采用有限元方法建立了隧道有限元网格计算模型,分别对CRD法和正台阶法施工过程中塑性区分布、隧道位移、初期支护受力进行了计算与分析.计算分析结果表明:典型断面处CRD法开挖对地面造成影响的变形区较正台阶法大,CRD法产生的塑性区面积约为正台阶法的2倍;CRD法产生的拱顶沉降和水平收敛分别是正台阶法的74%和83%,满足公路隧道施工技术规范要求;CRD法在X方向产生的拉应力约为正台阶法的2.6倍.隧道浅埋段开挖宜采用正台阶法施工.     

浅埋地铁隧道下穿高速公路施工方法比选

以贵阳地铁1号线下麦西隧道YD1K1+395～+505段下穿既有环城高速公路及高速公路交通涵洞施工为工程背景,采用Midas GTS/NX软件对该段浅埋隧道下穿高速公路及高速公路涵洞施工方案进行优化研究,分析了台阶法、CD法、CRD法和双侧壁导坑法四种施工开挖工法施工时隧道围岩的变形及运营高速公路路面的沉降变形特性;对比研究了不同施工方案引起的围岩塑性区及支护结构受力特性的变化.基于数值模拟分析的研究结果表明,下麦西隧道近距离穿越既有运营高速公路施工时,选用CRD法开挖对路面及隧道拱顶的沉降均可起到很好的控制作用,隧道支护结构的受力特性良好,施工中既有高速公路及隧道本身的稳定性良好.基于数值模拟分析确定了经济、合理的施工开挖方案及施工参数,跟踪施工进行的现场监测及与数值分析结果的对比分析表明了推荐方案的合理、可行性.贵阳地铁1号线下麦西隧道下穿既有运营高速公路及公路涵洞的工程实例为同类工程的建设提供了有意义的参考和借鉴.     

下穿公路隧道大型三维有限元静力仿真研究

针对公路隧道近距离穿越既有公路、铁路等构筑物和建筑物的工程,研究当前施工工法和支护方案下隧道围岩变形范围和上方既有公路受影响程度,并对既有公路的安全性进行评估,采用大型三维数值模拟方法开展甸头隧道近距离穿越既有公路段的分析,得出采用三台阶掘进能有效控制既有公路的沉降变形,且隧道轴向方向变形差异较小,围岩基本处于受压状态,塑性区集中于两腰部及以下,但衬砌在开挖后受拉应力较大易破坏的结论。     

大断面公路板岩隧道开挖与支护数值模拟研究

为了研究上下台阶法和CD法等不同施工工法及不同开挖步距下对大断面板岩隧道开挖围岩受力及变形的影响规律,基于有限元基本原理对各■隧道的施工工况进行模拟分析,得到了隧道开挖过程中软弱围岩的应力场和位移场,并对隧道围岩稳定性进行了探讨.研究结果表明:采用两台阶法模拟隧道开挖过程中整个施工过程中应力最大值为3.550 MPa,洞室周边的应力影响范围为5～20 m,在隧洞跨径的1.5倍以内;采用CD法模拟隧道施工时洞周发生的位移较小,拱顶下沉和水平收敛的位移量与两台阶法施工的位移量相比分别减少了27.8%和34.0%;模拟不同开挖步距下隧道拱顶沉降和水平收敛的位移变形大致表现出二次多项式的函数关系,为隧道施工期的安全稳定及控制技术提供数据支撑及理论依据.     

浅埋大跨洞桩隧道变形监测与控制分析

针对采用洞桩法施工的北京地铁10号线工体北路站,介绍了浅埋大跨洞桩隧道的变形监测与控制措施。根据监测数据,对洞桩法隧道导洞开挖,主体扣拱的拱顶沉降与洞周收敛以及地表和上部立交桥基础的沉降变形规律进行了分析研究。结果表明：1）采用洞桩施工方法能有效控制浅埋大跨隧道地表沉降和地层变形;2）隧道埋深和跨度、导洞开挖对浅埋大跨洞桩隧道变形影响显著;3）设置超前小导管注浆,及时施作初期支护和二衬,可以有效的控制变形的发展。     

破碎围岩山岭隧道施工稳定监测及数值模拟

以某高速公路破碎围岩隧道大变形为工程背景,并以现场调查、数值模拟和现场监测为手段,提出了三台阶七步开挖仰拱紧跟工法。利用Midas GTS建立了三台阶七步开挖法的两个数值模型,结合地质勘查和室内试验数据进行了隧道大变形分析,并将新工法的模拟结果与监测数据进行了对比分析。研究结果表明,所提工法中的仰拱紧跟技术对变形控制起到了较好的作用,不仅可以有效控制隧道施工中的大变形问题,且能缩短工期,提高施工效率,节省工程造价。     

隧道水平旋喷加固效果及不同工法对稳定性影响分析

针对软弱破碎围岩隧道施工极易失稳的问题,采用FLAC2D软件建模对软弱破碎围岩隧道的施工过程进行数值仿真模拟,分析了水平旋喷预加固的效果;探讨了CRD(center cross diagram)法和三台阶法对隧道施工稳定性的影响。研究结果表明:水平旋喷预加固有利于控制沉降和衬砌内力;CRD法最大沉降值、衬砌内力均比三台阶法小,应优先选用;CRD法的中台阶左侧开挖为关键环节,应及时施作衬砌。在此基础上提出了一系列施工优化方案,在厦门公路隧道中实施应用,取得良好的效果,对同类隧道施工具有重要参考意义。     

基于ABAQUS和正交试验的隧道围岩稳定性分析

在城市地铁施工过程中,为了保证围岩的稳定性,以某市地铁10号线某车站区间作为研究对象,采用CRD法进行施工,利用有限元软件ABAQUS建立隧道三维模型,经过数值模拟计算得到在不同施工时步下围岩应力场、位移场和衬砌的受力情况.在数值模拟的基础上运用正交设计法分析影响围岩稳定性的因素.结果表明,随着隧道在不同施工时步下进行开挖,围岩的应力呈现逐渐降低的趋势,围岩的位移呈现逐渐增大的趋势.通过极差和方差分析,得到影响围岩稳定性因素的重要性排序依次为弹性模量、粘聚力、泊松比、内摩擦角和膨胀角.     

浅埋偏压连拱隧道现场监测与分析研究

针对石红高速大中山1#双连拱浅埋偏压隧道,选择典型断面,埋设监控量测设备对隧道施工过程中围岩的变形和支护结构受力进行适时的监测,对监控量测的数据进行分析处理,根据监控量测的信息对隧道施工过程中出现的围岩变形和支护受力进行深入分析,得出了浅埋偏压隧道在偏压作用下和施工扰动下的受力特征和变形特性。结果表明,隧道在偏压作用下有向浅埋侧偏移的趋势,在进行隧道开挖过程中,减少偏压侧不平衡推力对于保证隧道的安全稳定有及其重要作用。     

热力隧道上穿既有地铁6号线隧道方案比选

随着城市地下轨道交通的发展,上穿既有线路的情况时有发生.由于新线穿越既有线路不可避免地会引起既有隧道结构产生附加应力和沉降,而地铁运营对变形又有着非常严格的控制标准,所以选择最合适的施工方法十分重要.以热力隧道上穿北京地铁6号线东四站—朝阳门站区间工程为依托,通过三维数值模拟软件FLAC3D分别对从左侧竖井向右侧竖井开挖热力隧道;右侧竖井向左侧竖井开挖热力隧道;从两侧竖井向中间开挖热力隧道三种施工方式进行数值模拟分析.并从三种施工方案中比选出对既有地铁运营区间影响最小的施工方法.通过进行安全分析可以表明:从两侧竖井向中间开挖热力隧道能有效减小地铁6号线运营区间的变形,为更加合理的施工提供了重要依据.     

超大断面隧道软弱围岩控制机制及应用

为明确超大断面隧道软弱围岩破坏及控制机制,系统开展交叉中隔墙(center cross diagram, CRD)法和双侧壁导洞开挖方法下超大断面隧道软弱围岩控制机制数值试验,对比分析不同强度等级围岩、不同开挖方法在无支护、锚杆支护、H型钢拱架支护和H型钢拱架+锚杆支护四种支护方式下隧道围岩变形、支护构件受力变化规律,并研究超大断面隧道软弱围岩控制机制。同时对H型钢+锚网喷联合支护方式在超大断面破碎围岩隧道进行了CRD和双侧壁导洞两种开挖方法下的现场试验,拱顶沉降分别稳定在27.2 mm和18.7 mm,很好地控制了围岩变形、保证了现场初期支护安全。     

浅埋隧道施工方法的对比分析

隧道工程由于选用不当的开挖方法将会导致工期长、造价高等问题.以西施坡隧道浅埋段为研究对象,分别对大拱脚台阶法、交叉中隔墙法开挖过程中隧道围岩应力、位移变化进行数值分析.研究结果表明：交叉中隔墙法能有效地控制塑性区发展、地表沉降和拱顶下沉,其最大拉应力为0.82MPa,远大于大拱脚台阶法的最大拉应力0.07MPa.     

浅埋软岩段隧道进洞施工变形特征与失稳分析

为研究隧道开挖过程中浅埋软岩段塌方变形特征,对隧道地质情况进行有效辨识,结合隧道施工过程围岩监测数据,并依据地质雷达探测结果建立三维数值模型并进行数值分析。研究结果表明:在隧道开挖阶段,拱底与拱顶位置均出现明显塑性区,伴随掌子面逐渐靠近围岩破碎区域,塑性区范围逐渐扩大并向拱顶右上方及围岩内部转移,破碎区域应力水平较低且位移显著增大,围岩完整性大大降低;不良地质构造是隧道发生塌方大变形的主要原因,降雨和地表水的入渗劣化围岩力学性质加速了隧道灾害的发生。对于隧道五级围岩浅埋段施工,应加强监控量测分析并及时做出预警,对关键部位开展超前地质预报工作。研究结果可以指导隧道塌方灾害的防治,对于实现隧道信息化施工具有借鉴意义。     

浅埋偏压段大断面隧道施工方案及施工工序优化

采用FLAC5．0有限差分数值计算软件,对大断面、软岩、浅埋、偏压段隧道——包西铁路洞子岩隧道进行了三台阶、CRD和双侧壁导坑法的施工力学行为模拟分析,确定了采用双侧壁导坑法施工方案较优。分析了双侧壁导坑法不同施工工序时的围岩位移、支护内力、地表沉降以及塑性区的变化,得出了先开挖浅埋侧侧导坑后再开挖深埋侧侧导坑施工工序较优,且能有效地控制隧道围岩周边位移。数值模拟计算结果与现场监控量测值基本吻合。     

大断面软弱围岩隧道洞口段施工工法比较分析

山岭隧道建设条件复杂,通常洞口段埋深较浅、围岩破碎,在施工过程中易发生坍塌、边仰坡失稳等事故．根据某隧道洞口段地质情况、地形条件以及设计参数,对拟采用的交叉中隔壁法和双侧壁导坑法进行施工和数值分析对比．研究结果表明：从施工上看,采用交叉中隔壁法有利于工期;从数值分析看,采用交叉中隔壁法和双侧壁导坑法完成开挖后,隧道结构y向最大沉降分别为6．65cm和1．68cm,临时支撑X向最大变形分别为20．5cm和4．42cm,采用后者施工变形更小;从计算结果看,采用双侧壁导坑法施工,围岩和隧道支护结构受力更小．采用交叉中隔壁法施工后,C25喷射混凝土Y向最大拉应力为3．07MPa,远大于采用双侧壁导坑法的1．27MPa,且超过该喷射混凝土的极限抗拉强度．因此,从隧道变形和受力分析看,采用双侧壁导坑法施工更安全．