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.     

公路隧道软弱围岩开挖方法研究

以漳龙高速公路龙岩段乌石山隧道软弱围岩施工为对象,基于公路隧道开挖常用的全断面法、上下台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁小导坑法进行数值计算和理论分析,研究开挖方式对围岩的变形量、应力场、塑性区以及洞周整体稳定性的影响,从力学的角度选择最适合在公路隧道软弱围岩地层的开挖方法,为隧道的合理支护和施工安全提供依据。     

分岔隧道超大断面段施工方案研究

分岔隧道兼有大跨度隧道、连拱隧道、小净距隧道和分离式隧道的所有特点,结合在建的大连市南部滨海大道东端桥隧建设工程,建立有限元数值模拟分析模型,针对分岔隧道超大断面段施工方案进行对比分析。分别研究CRD法、双侧壁导坑法和三台阶七步法3种施工方案下隧道拱顶下沉、水平位移、围岩应力和初期支护内力的变化规律。分析结果表明,双侧壁导坑法在隧道周边拱顶下沉、水平位移以及围岩的稳定性控制方面较CRD法和三台阶七步法更有效,是分岔隧道超大断面段最优的施工方案。     

超大断面隧道双侧壁导坑法开挖步序优化

重庆市轨道交通5号线1期3标段为富水浅埋扁平超大断面隧道工程,采用9步双侧壁导坑法中的对称开挖步序施工。应用MIDAS-GTS软件建立隧道三维有限元模型,计算了3种不同开挖步序条件下地表沉降、围岩变形和支护结构受力情况,并将计算结果与现场监测数据进行了对比验证。验证结果表明:扁平超大断面隧道拱顶区域受力作用面较大,拱顶区域围岩及喷混支护应力较大,拱顶稳定性较低,拱脚应力集中。施工阶段隧道结构对横向变形较为敏感,3种开挖步序拱脚水平收敛值曲线随施工步序呈现多台阶变化;中隔墙核心土拆除时,水平收敛值及拱顶沉降值曲线出现突变,该阶段应增大监测频率。对3种施工步序进行了数值模拟,提出了本工程地质条件下大跨扁平隧道施工的合理步序。     

大跨径隧道双上侧壁导坑法施工技术

大跨径隧道双上侧壁导坑法是根据隧道软硬围岩相间的情况,将双侧壁导坑法与上下台阶法相结合的一种技术.以开挖断面的起拱线为界,将隧道横断面分为上下两部分,上部采取双侧壁导坑法施工,下部分左右幅先后开挖,适用于上部围岩较差、下部围岩较好的单向三车道及三车道以上隧道.详细介绍了洞身超前支护、洞身开挖、洞身初期支护与临时支护的施工方法与注意事项.工程应用结果表明,与传统的双侧壁导坑法相比,该方法安全可靠、灵活多变、经济社会效益明显.     

虎跳峡分岔隧道大断面施工工法优化研究

虎跳峡地下立交隧道断面大、变截面多,且洞内分岔匝道支洞属国内首例。该工程超大断面隧道截面最大外凸处开挖跨度达28.96m,拱顶呈扁平状,施工时易引起围岩松弛失稳、坍塌。为确保隧道开挖安全及按进度完成施工,采用右侧壁导坑先行后中导洞开挖的方法,对超大断面Ⅳ级围岩进行加强支护。相比双侧壁导坑法,开挖工期减少50d,大幅提高施工效率。通过分析监测数据,表明此工法切实可行,能满足施工要求。     

隧道临近下伏承压溶腔开挖稳定性施工工法比选

临近承压溶腔对隧道开挖不利影响显著,合理的施工工法对保证隧道开挖稳定性至关重要。以某3车道公路隧道为依托,对隧道临近下伏承压溶腔时,运用全断面法、上下台阶法等6种工法开挖进行模拟。监测隧道洞周位移、隧道与溶腔间围岩竖向位移及初期支护内力,分析不同施工工法对隧道开挖稳定性的影响。计算结果表明:工法不同,拱顶下沉、水平收敛增大趋势不同,出现小幅增大的次数也不同;当前溶腔尺寸及内压条件下,最终拱顶下沉与水平收敛量大小顺序为全断面法上下台阶法三台阶法侧壁导坑法弧形导坑法双侧壁导坑法;地层与隧道间距越大,隧道开挖对地层的影响越小,影响范围向左下、右下方扩散,隧道与溶腔间围岩的稳定性最差;双侧壁导坑法控制拱顶下沉、水平收敛、隧道与溶腔间地层竖向位移效果最好,且能降低仰拱处弯矩与初期支护偏心距,有利于洞周围岩及初支结构稳定性。     

大断面浅埋段隧道双侧壁导坑法施工数值模拟

以温州某高速公路大断面隧道为依托,采用ANSYS分析软件建立数值模型。通过对隧道洞口浅埋段开挖与支护过程的有限元数值分析,了解围岩和衬砌的位移与应力变化发展规律。分析结果表明：采用双侧壁导坑法和现行支护参数可将变形控制在6 mm以内;隧道开挖后,拉应力主要集中在开挖掌子面底部,施工时应尽早施作左右导坑和主洞的仰拱;临时支撑与初期支护的连接处弯矩较大,导坑上台阶底部临时支撑处后期会出现拉力,应加强对这些部位的安全监控。     

浅埋小间距超大断面山岭隧道的围岩及衬砌结构力学特性研究

从济南市新建港沟隧道工程实际出发,针对隧道大跨度、大开挖面、低扁平率等情况,采用数值分析的手段,并结合现场实测,对浅埋小间距情况下超大断面隧道采用双侧壁导坑法施工过程中的围岩及衬砌结构的行为力学特性进行研究。计算结果表明,采用双侧壁导坑法能较好地满足超大断面隧道浅埋小间距段施工,其结果可为类似超大断面隧道工程提供参考。     

隧道不同开挖方式初期支护极限位移值

初期支护极限位移值是隧道开挖支护过程中围岩应力状态变化的重要的反馈信息,是判断隧道围岩稳定性状况的直接依据。为了计算极限位移值,采用Hoek-Brown屈服准则,运用尖点突变特征值作为极限状态的判据,依据JTG/T D71—2004《公路隧道交通工程设计规范》和工程经验选取断面形式、支护方式以及材料参数,运用FLAC3D分别确定正台阶法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等4种开挖方式在不同埋深、围岩级别和支护参数影响下,拱顶、拱腰和拱脚的极限位移值。通过对计算结果的统计分析,可知环形开挖预留核心土法可有效控制拱脚的变形,而双侧壁导坑法则能很好地限制拱顶沉降值与拱腰的收敛值,并确定了掌子面变形的主要区域。同时提出应明确洞周变形控制点,细化埋深范围,依据不同的开挖方式划定不同的位移允许范围。     

软弱破碎带不同施工工法隧道围岩变形分析

依托中条山特长公路隧道,采用有限差分软件FLAC3D,对隧道开挖支护过程采用的不同施工工法下的施工过程进行了数值分析,对各工况下围岩变形规律进行了研究,研究结果表明:单侧壁导坑法施工拱底隆起与拱顶沉降的差值较小,可防止因拱底隆起过大而造成的隧道底板的破坏,核心土在维持掌子面稳定方面作用显著,在软弱围岩地层中台阶法与预留核心土法相比优先选用预留核心土法。     

薄壁面板隔墙法在特大断面隧道施工中的力学特征分析

以某浅埋暗挖城市地铁车站为工程背景,利用有限元数值模拟方法分析了薄壁面板隔墙法的原理和在施工过程中隧道围岩的变形和力学演化特征。分析结果表明,薄壁面板隔墙法的台阶式导坑开挖主导了隧道结构的应力集中特征和变形特征,施工时特大断面隧道的初衬、锚杆和围岩的应力、应变均沿隧道轴向方向阶段性地出现多个应力集中区和位移剧变区,各区域的分界处基本和隧道先开挖侧各导坑开挖端面平齐。而且,中隔墙和预留核心土的设置有效地改善了开挖对特大断面隧道围岩的扰动,使得隧道围岩塑性区小,隧道的拱脚水平相对净空变化指标和拱顶相对下沉指标均能满足特大断面隧道的稳定性要求。     

不同开挖方式对近距离交叠隧道影响模拟研究

研究不同开挖方式对近距离交叠隧道的地层和围岩的影响,揭示不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变变化规律,为近距离交叠地下工程的变形控制、支护设计和开挖优化设计提供理论依据。通过FLAC3D数值模拟,研究在台阶法、眼镜法、CRD法3种不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变发展规律、交叠区围岩塑性破坏规律,研究结果如下：(1) 不同开挖方式对交叠隧道施工过程中不同位置的影响程度不同,揭示既有隧道衬砌变形机制演变过程和衬砌破坏的危险点;(2) 根据围岩塑性区发展和隧道衬砌变形量,开挖下部新线隧道时CRD法优于眼镜法和台阶法,CRD法开挖下部隧道时对变形控制效果最好;(3) 新建隧道穿越既有隧道时,比较理想的施工方案为台阶法→CRD法→台阶法;(4) 任何开挖施工方法都会使已建隧道衬砌的4个部位(拱顶、拱脚、直墙边及拱底)承受拉应力,且拱脚处的最大、最小主应力最大,最易发生破坏。     

小净距隧道不同开挖方法的数值模拟分析

以六某岳高速公路小净距隧道的V类围岩,两洞净距为6.31m的小净距隧道为例,建立了弹塑性平面应变模型,对小净距隧道开挖的侧壁导坑法、反侧壁导坑法和台阶法三种施工方法进行了数值模拟分析研究,从三种开挖方法最终的围岩应力、位移曲线分析可以认为:本工程V类围岩小净距隧道开挖,侧壁导坑法为最优选方案。     

隧道大跨段施工围岩变形及受力特征分析

以重庆樵坪山隧道大跨段为研究对象,应用有限元法,对CD法(中隔壁法)和双侧壁导坑法两种隧道开挖工法进行数值模拟研究,对比分析了两种不同开挖工法条件下,隧道围岩竖向位移、应力分布以及支护结构受力特征.结果表明,采用双侧壁导坑法进行隧道施工开挖,其拱部沉降要低于CD法,双侧壁导坑法的拱顶最大沉降和最大上鼓比CD法分别低57...     

隧道浅埋偏压段不同开挖工法数值模拟分析

浅埋偏压隧道开挖时围岩受力特征复杂,施工难度大,风险较高,选用合理可行的开挖工法可有效降低隧道冒顶、塌方等工程事故概率,保证施工安全.依托郑万铁路重庆段人和隧道,利用MIDAS/GTS有限元软件建立隧道三维数值模型,分析对比隧道在上下台阶法、双侧壁导坑法施工下拱部沉降量、围岩应力、塑性区等变化规律,选用符合浅埋偏压段地...     

浅埋偏压大断面隧道施工力学分析及方案比选

结合南宁玉象隧道偏压浅埋大断面隧道工程实际,建立了偏压浅埋大断面隧道施工动态有限元数值模型,分别采用上下台阶法、CD法和双侧壁导坑法3种施工方案,模拟施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响,对围岩位移、应力、锚杆、初期支护轴力与二衬弯矩等进行对比分析,结果表明,双侧壁导坑法能较好地控制围岩位移,应力分布与隧道支护结构内力分配较合理。     

浅埋暗挖超大断面地铁车站隧道开挖方法研究

本文结合重庆轨道交通六号线五路口车站工程实际情况,在分析传统双侧壁导坑法存在局限性的基础上,提出了“台阶分部临时支撑法”和“台阶临时支撑+部分双侧壁法”两种改进的施工方法。通过对双侧壁导坑法和两种改进施工方法的数值模拟,分析隧道施工中位移的控制效果,确定了适合本工程浅埋暗挖超大断面隧道的开挖新方法(台阶临时支撑+部分双侧壁法),并将数值分析结果与现场监控量测结果进行对比,验证了此方法的合理性和正确性。研究成果为设计和施工提供理论依据,丰富和完善了浅埋暗挖超大断面隧道施工技术,并为类似工程提供借鉴。     

软弱围岩隧道掌子面挤出变形特征分析

软弱围岩在隧道工程中经常遇到,它的空间大变形特征受台阶长度、台阶高度、工法及地应力水平等条件的影响。结合兰渝铁路两水隧道现场监测和数值模拟相结合的方法对软弱围岩隧道的空间变形特征进行了详细分析。研究结果表明:围岩越弱掌子面纵向挤出变形大小及变形速率越大,掌子面挤出变形受上台阶断面开挖高度和围岩级别影响较受台阶长度影响显著;在洞周先行变形中,拱顶下沉较水平收敛更加明显;初始地应力场应力水平增高,隧道掌子面挤出变形会大幅增加。研究结果可为指导隧道的施工和设计提供有效依据。     

复杂硐室交叉口转向挑顶施工力学行为研究

长大隧道的辅助坑道与正洞交叉段施工工序繁多,围岩易受到开挖扰动,进而产生失稳破坏。以伏牛山隧道为工程背景,借助有限元软件PLAXIS3D构建三维数值模型,模拟了辅助坑道进入正洞的施工过程,研究了小导洞转向挑顶施工及正洞反向台阶法开挖的施工力学行为与三维空间效应,分析了施工过程中围岩应力、拱顶沉降、洞周横向收敛位移及围岩塑性区演化规律。结果表明:横向通道交叉口段施工会导致交叉口附近风机房正洞围岩产生应力重分布,在正洞拱顶及右拱腰处形成拉应力,沿风机房纵向影响范围约为1倍洞径; 风机房拱顶最终沉降量为3.7～3.9 mm,在交叉口及其附近,以小导洞爬坡挑顶阶段和风机房正洞反向开挖通过时引起的拱顶沉降量最大,小导洞转向挑顶施工引起的拱顶总沉降量相对较小; 联络通道左侧进洞使得正洞左侧横向位移增加,进而导致正洞左右两侧横向位移呈现不对称分布; 交叉口处联络通道与风机房产生了连续的塑性区,塑性点主要在开挖侧壁,拱腰处最为集中,向上延伸至拱肩,拱脚处向下发展至一定深度; 针对小导洞扩挖施工过程中交叉口、上台阶侧壁、底面出现的少量受拉破坏点,施工中应对这些部位予以重点关注,及时施作初期支护,防止局部掉块。