控制型结构面几何参数对隧道围岩稳定性的控制效应——以郑万高铁向家湾隧道为例

隧道围岩变形破坏与岩石强度、结构面特征、地下水和地应力等因素关系密切,其中控制性结构面的几何参数(间距和倾角)影响着隧道围岩的宏观完整性和开挖后的应力分布,进而控制着围岩塑性变形和结构面剪切滑移。为研究结构面几何参数对隧道围岩稳定性的控制效应,以郑万高铁向家湾隧道为例,在区域地质环境调查、隧道掌子面地质素描和岩石物理力学参数测定的基础上,使用UDEC离散元软件分析了不同几何参数结构面的隧道围岩变形破坏特征。研究表明隧道结构面间距和倾角对围岩变形破坏影响显著,当结构面间距＞1/10洞直径,倾角位于0°~30°范围内时,隧道施工过程中围岩稳定性相对较好。本研究对类似隧道安全施工具有实践指导意义。     

近接岩溶空腔对台阶法施工公路隧道围岩稳定性影响研究

在我国岩溶隧道工程中,溶洞的形成对于隧道施工安全具有较大的威胁,特别是岩溶空腔与拟建隧道近接时,围岩开挖可引起复杂的应力重分布,支护结构受力复杂,洞周变形加剧,对施工安全及经济性带来极大的负面影响.本文以我国西南某公路岩溶隧道为工程依托,分析了岩溶空腔位置对临近隧道开挖围岩稳定性的影响,揭示了洞周围岩应力分布及变形特性...     

隧道施工动态仿真分析

由于隧道开挖施工引起围岩应力重分布,使得围岩局部产生应力集中,因而隧道容易产生塌方、变形过大等危害。因此掌握隧道施工过程中围岩及衬砌的状态,对隧道的稳定性和安全性分析尤为重要。FLAC3D数值模拟软件可以模拟隧道开挖、支护施工的整个过程[1],并可分析各施工时段的围岩应力和变形以及跟踪点的应力、变形全过程曲线,从而判断隧道的稳定性。结合在建摩天岭1#通风斜井工程采用FLAC3D软件对隧道的动态施工进行了仿真模拟分析,通过对跟踪点的位移、应力的分析,得到了不同级别围岩下的变形和应力的全过程曲线以及影响范围,为隧道的设计和施工提供了理论依据。     

影响隧道围岩变形的因素

隧道围岩变形是由于开挖隧道导致岩体原有平衡被破坏,进而导致应力场和应力重新分布等一系列反应的过程。在这个过程中,隧道围岩变形受时间因素、空间因素的影响,比如岩体的位置、施工的工序安排、施工的长短等,而在工程完工后再逐渐恢复到平衡状态,因此,了解影响隧道围岩变形的因素是提高工程质量、保证隧道施工安全有效进行的关键。     

浅埋富水隧道施工大变形原因分析与应对措施

为解决富水条件下隧道洞口浅埋段大变形问题突出、施工难度大的问题,依托在建福州市董奉山隧道项目,对隧道断面大变形的破坏特征及原因进行了详细分析,并提出针对性应对措施。结果表明：洞口浅埋富水地段受地层、地形、水环境及施工等因素影响,大变形以拱顶沉降为主,且在开挖后较短时间里变形急剧增加;隧道大变形表现为“急剧增长-缓慢增长-趋向稳定”3阶段变化规律,急剧增长阶段主要集中在下台阶开挖之前,其围岩变形量约占整个沉降变形的75%～80%。根据大变形分析情况提出：开挖前采用“超前帷幕注浆+井点降水”的辅助加固措施,改善掌子面前方围岩施工环境;开挖中采用钢架型号加强、中下台阶大直径锁脚及上台阶大拱脚等措施,可较大程度地控制隧道大变形发展,保证洞内施工安全。相关经验可供类似工程借鉴。     

基于FLAC~(3D)的高速公路隧道两种开挖方式稳定性分析

高速公路隧道开挖常受地质条件、围岩卸荷应力重分布及开挖断面的影响制约,需要采用不同的开挖方式来保证围岩的稳定性。软弱地层条件下六车道双连拱隧道施工条件复杂、开挖方式多变,在掘进过程中采用数值计算分别对不同开挖方式下隧道围岩稳定性进行模拟分析,可以得到围岩的应力分布情况和支护结构的受力状态。结果表明,在掌子面中隔墙的上方以及左、右洞外侧边墙部位围岩变形和支护结构受力较大,在中隔墙底部底鼓严重。因此,在类似隧道掘进过程中,应加强这些部位的支护参数及结构质量,必要时可在中隔墙底部开挖一定深度施作浅基础。     

不同围压下卸荷速率对围岩变形与破坏的影响

<正>研究相关因素对巷道/隧道围岩变形及破裂形态特征的影响作用,可以为巷道/隧道的支护设计提供理论支撑。在课题组已成功构建的围岩试件开挖卸荷模型试验系统基础上,对水泥砂浆围岩试件进行不同初始围压下不同卸荷速率的系列试验。试验结果表明:(1)开挖卸荷对围岩变形及破坏的影响不仅存在于卸荷阶段,卸荷效应会在卸荷结束之后继续对巷道围岩产生影响,并且随着初始围压的增大,对卸荷后围岩变形     

基于灰色归类的某隧道围岩稳定性分析

在隧道开挖施工过程中,经常会遇到围岩稳定、变形破坏的问题.而客观准确地对隧道围岩进行稳定性分析,关系到隧道施工乃至使用过程的安全问题.目前在稳定性分析中定性因素过多,很容易造成围岩分级归属的误判.该文在综合分析研究的基础上,选用岩体完整性、岩块强度特征等6个指标的5级分类体系,构建了基于隧道围岩稳定性分类的标准数据库,...     

基于多因素可拓物元法的围岩稳定性评价

为了能准确评价隧洞围岩的稳定性,降低隧洞开挖过程中发生事故的风险。以云南西山营隧道为例进行分析,采用改进的层次分析法确定指标权重,以岩石完整性系数、岩石抗压强度、结构面影响系数、地下水修正系数为隧道围岩分级指标体系,建立多因素可拓物元模型,对隧道围岩的稳定性进行评价;并采用修正BQ法对围岩分级进行验证。结果表明:利用两种方法得出来的围岩级别基本相同,说明基于可拓物元法在围岩的稳定性评价是可靠性的。该方法简单可靠,可为实际工程隧道围岩分级及稳定性确定提供参考。     

小垂距交叉软岩隧道现场监测分析

针对公路与铁路小垂距交叉软岩隧道的特点,以云南某上穿公路隧道为背景,对该隧道右幅交叉段进行隧道净空收敛、围岩内部结构应力、围岩深部位移等项目的监测。根据监测结果,分析该隧道的围岩和支护结构的变形以及受力特点。结果表明,隧道右幅交叉段Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖是可行的,能够有效地控制围岩变形,围岩稳定变形时间在30 d左右。监测成果可用于对隧道稳定性进行评估与预警,以便及时调整支护参数,保证隧道施工安全性。     

珠藏洞隧道施工安全监测与评价

为了保证谷城至竹溪高速公路珠藏洞隧道开挖过程中的施工安全,在优化围岩变形的监测方案与预警方法的基础上,对典型监测断面位移量测数据进行了回归分析。分析结果表明,隧道监测断面拱顶沉降和边墙收敛位移累积值均明显小于警戒值,隧道开挖后围岩稳定性较好;隧道围岩变形量和稳定时间与隧道埋深和地质条件密切相关,埋深越大或岩体质量越差,变形越大。     

某分洪隧洞工程下穿高速公路交通隧道结构安全分析

新建某分洪隧洞工程下穿既有高速公路交通隧道,分洪隧洞与交通隧道结构物之间的最小距离为23.50 m。为评估分洪隧洞施工对交通隧道的安全影响,通过建立有限元模型,进行隧洞开挖静力有限元分析。分析结果表明,隧洞围岩变形量较小,采用台阶式开挖法,可以显著控制隧洞围岩变形,阮家洋溪分洪隧洞衬砌和围岩安全稳定,分洪隧洞开挖对交通隧道变形影响微小,不影响交通隧道结构安全。交通隧道锚杆轴力、衬砌最大拉应力和最大压应力、围岩最大拉应力和压应力等均小于其材料强度,并具有较大的安全余度。     

公路隧道千枚岩地质预留变形参数技术研究

巧大二级路孙家梁隧道，全洞段均为Ⅴ类围岩，以碳质千枚岩、铁质千枚岩为主，开挖揭露为镶嵌碎裂状，遇水极易软化呈泥状。施工过程中，受围岩特性影响，隧道初支存在不同程度沉降、侵限情况。经过对开挖初支完成隧道变形观测，发现图纸给定预留变形值不满足隧道变形要求，经过现场试验调整，重新确定出该类地质条件情况下隧道开挖预留变形值，在满足施工要求的同时降低施工风险及经济投入。     

基于变形监测的软岩隧道有限元反演分析研究

软岩隧道施工过程中需要对围岩进行及时有效的加固,以免变形过大威胁工程的安全性。依托天井山隧道工程,采用非接触位移测量监测围岩变形稳定性。为了更好地描述软岩的蠕变特性,结合位移监测数据以及有限元参数反演方法得到软岩蠕变参数,并以此分析开挖断面围岩的稳定性情况。得到以下结果:根据现场实际监测数据,隧道围岩的变形呈收敛趋势,但两侧变形并不对称;采用有限元反演方法得到的参数能较好地反应围岩开挖后位移变化的规律,其变化规律与实测数据一致;隧洞稳定性分析结果表明,现有支护措施下围岩流变塑性区范围将持续增长,最终会导致初砌破坏达不到支撑效果,需要采取进一步的加固措施。     

端西隧道出口初期支护变形侵限段换拱处理施工

端西隧道出口开挖后按原设计参数施工,但由于三明地区出现持续强降雨天气,使得端西隧道出口覆盖土层饱水,软弱围岩造成偏压,导致端西隧道出口DK43+514~DK43+490.4段(24.4m)初期支护侵限二衬及DK490.4~DK43+479.6段(10.8m)拱顶下沉严重,变形段累计35.2m。端西隧道出口受偏压、软弱围岩地质影响,初期支护大幅度变形侵限。处理过程中施工干扰较大、围岩稳定控制难度大,开挖支护方案的精选、监测数据及时采集和分析、过程中的支护方案的及时调整等施工手段的实施,最终完成了端西隧道出口初期支护变形侵限段换拱处理。     

车辆荷载对浅埋大断面隧道围岩的影响研究

依托在建的甸头隧道,开展隧道开挖是否考虑初期支护下车辆荷载对围岩及大西二级公路的影响研究。结果表明:隧道开挖引起隧道顶部及腰部发生沉降,底部发生隆起,初衬的施加可以有效抑制隧道周边围岩的变形,且可减小车辆荷载对围岩位移的影响;三台阶开挖时,隧道中部开挖引起地表发生剧烈沉降,初衬的施加可以减小地表的沉降,减小车辆荷载对地表沉降的影响。因此,无初支的情况下,当公路有车辆通过时,隧道整体变形较大,路面可能由于差异沉降产生裂缝。     

挂网锚喷支护在围岩隧洞支护中的应用

输水隧道工程实施过程中应力分布受到开挖变化的影响,将会造成围岩变形等不良事件的发生,根据相关研究显示,解决开挖过程中围岩的稳定性是提升输水隧道支护性能的关键方法。结合木扎提河引水工程中输水隧道支护施工中锚网喷加固机理方案,探究支护设计对输水隧洞围岩稳定性的影响效果,结果显示：(1)通过采用锚喷网联合支护应用可提升支护与围岩间的接触面积,可将支护结构与围岩构成为相对完整的整体;(2)实际施工中临时支护无法起到较好的作用,随着应力变化的发展以及塑性能量的释放,围岩将发生持续性的变化,而最佳支护时间是以变形形式转化的工程力和围岩的本身承载力最大,而工程支护力最小时进行后期支护,此时实施支护能够有效地防止围岩的继续变形以及支护损毁的情况,从而使围岩塑性区具有较强的承载性能;(3)锚喷网联合支护具有较好柔性,能够适应围岩的变形从而提升支护效果。     

某富水断层对隧道稳定性及涌水影响敏感性分析

以武九高楼山公路隧道突涌水灾害为研究背景,针对其以断层破碎带为主控因素的隧道围岩稳定及突水问题展开调研和数值分析研究,以期为突涌水治理措施的制定提供参考。基于ＦＬＡＣ３Ｄ有限差分法及流固耦合分析原理,研究了隧道埋深Ｈ、地下水位高度ｈ、围岩级别Ｓ、侧压力系数Ｋ０、断层宽度Ｗ、断层与隧道相对间距ｄ／Ｄ、断层与水平面夹角θ等７个因素对隧道围岩稳定性及涌水量的影响规律,并基于公路隧道规范中建议的隧道相对收敛变形及涌水量等级,对围岩稳定性及涌水等级进行评价。结果表明:围岩级别Ｓ对隧道变形、塑性区、涌水量影响最大,其次为侧压力系数Ｋ０,再次为断层与隧道相对间距ｄ／Ｄ和断层宽度Ｗ;不敏感的影响因素为:隧道埋深Ｈ、地下水位高度ｈ及断层与水平面夹角θ。地层条件及断层因素是隧道突涌水的主控因素,治理措施中应优先考虑地层的加固和限量排放双重措施。     

珠藏洞隧道施工安全监测与量测分析

为保证谷城至竹溪高速公路珠藏洞隧道开挖过程中的施工安全,在优化围岩变形监测方案与预警方法的基础上,采用指数函数回归分析模型,对典型监测断面位移量测数据进行了回归分析与精度判定。结果表明:指数函数能较好地拟合实测值,且能反映隧道开挖后围岩的时态变化情况,可以作为围岩稳定性判定和确定二次衬砌施作时间的依据;典型监测断面的拱顶沉降和周边收敛累计位移均远小于警戒值,隧道围岩稳定性较好,支护结构合理。     

浅埋小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案研究

为了探究小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案,以四川德阳白竹山1号隧道为背景,基于普氏平衡拱理论,提出小净距隧道中夹岩柱上覆围岩压力计算公式,研究了小净距隧道上覆围岩压力影响因素。运用有限元软件MIDAS GTS NX建立浅埋小净距隧道三维模型,分析了在不同隧道净距工况下的围岩位移、塑性区分布以及中夹岩柱竖向应力分布情况,确定了合理净距。对中夹岩柱进行区域划分并对不同组合方式进行注浆加固,研究了不同加固方案对围岩变形的控制效果。研究结果表明:小净距隧道开挖方式、中夹岩柱加固措施和隧道净距直接影响平衡拱的形成以及上覆围岩压力的大小;白竹山1号隧道进口小净距段设计净距13.94 m是合理的;对中夹岩柱中岩盘采用小导管注浆加固极大地提高了中夹岩柱整体性和稳定性,限制了围岩变形。研究成果可为类似小净距隧道中夹岩柱最小安全净距及加固设计和施工提供参考。