海底隧道施工设计及其数值优化研究

某海底隧道地质条件异常复杂,覆岩被多处断层破碎带相割呈区域性林状分布,高外水压处断层及破碎带施工是隧道安全控制的关键所在．依据该海底隧道的初步设计方案,采用大型数值计算软件FLAC^3D。系统研究了水下岩石完整带和破碎带隧道开挖的稳定性及最优施工方案,分析了不同施工工法及支护参数对岩体变形、破坏特性的影响,并确定了海底隧道主、辅洞开挖相互影响效应,以便为海底隧道工程的施工决策提供量化资料和技术支持．     

不同施工工法对断层隧道的力学响应分析

断层破碎带是隧道施工中常见的不良地质构造,在断层破碎带附近施工时常常会引发围岩失稳甚至塌方等问题。因此依托某高速公路隧道,利用FLAC3D建立三维分析模型,研究施工方法对隧道围岩稳定和支护结构的影响,计算结果表明：在3种施工工法下,断层破碎带位置围岩的拱顶沉降值和拱底隆起值显著大于围岩正常段的,同时初期支护结构在断层破碎带和围岩正常段交界处的受力最大。环形开挖预留核心土工法施工引起的拱顶沉降最大值为51.45 mm,拱底隆起最大值为121.25 mm,初期支护结构的主应力最大值为15.27 MPa,各项数据均优于其余两种工法的对应值,表明该工法对保持围岩稳定效果最佳。现场监测结果也表明断层破碎带附近的拱顶沉降值要大于围岩正常段的拱顶沉降值,在现场施工中要加强断层破碎带位置处的监测并做好安全措施。     

帷幕注浆施工技术在隧道断层破碎带的应用

以工程实例,介绍了帷幕注浆堵水及加固技术在宜万铁路野山关隧道出口F18断层破碎带施工中的应用,并且较为详实地阐述了注浆方案、参数设计和施工工艺.     

海底隧道突水分析及其在翔安隧道中的应用

基于岩体极限平衡理论,分别对海底隧道正常地质段和断层处的突水机理进行了力学分析,给出了隧道突水的临界水压力公式．以翔安隧道2个风化深槽及2个断面为例进行了突水风险计算预测．分析表明:正常地质段,隧道突水临界水压力随着隧道半径的增大而减小,随着围岩的单轴抗压强度的增大而增大,随着隧道埋深的增大而增大;断层处,当破碎带倾角大于或等于围岩内摩擦角时,存在突水的可能,且破碎带倾角愈大、内摩擦角愈小,突水的可能性就愈大．     

青岛胶州湾海底隧道涌水断层全断面帷幕注浆技术研究

青岛胶州湾海底隧道F4-4断层破碎带,受构造影响严重,围岩破碎,岩体强度低,出水量大,拱顶自稳能力差,在极端地质条件下存在突水的高风险,施工风险极大.基于这种情况,通过现场试验确定了全断面帷幕注浆技术参数,主隧道注浆加固区范围为隧道开挖轮廓线外5?m;上断面周边注浆扩散半径为1.5m,下断面注浆扩散半径为2?m;注浆终孔间距为3.5m;水灰比为1∶1的超细水泥;注浆压力为3～4MPa;施工工艺选用前进式注浆.最后采用全断面帷幕注浆技术方案和措施在青岛胶州湾海底隧道右线主洞穿越F4-4断层的设计和施工中得到了成功的应用.通过检查孔检验,注浆效果良好,达到了开挖要求.全断面帷幕注浆技术对类似工程具有一定的借鉴与指导意义.     

TSP203预报胶州湾海底隧道f2-1含水断层的实践

青岛胶州湾海底隧道地质条件复杂,发育有多组高陡倾角断层,因此隧道在通过海域段涌水断层时的安全便成了工程建设过程中的关键问题.而隧道地震波法(tunnel seismic prediction, TSP)超前地质预报系统作为近年来应用于隧道超前地质预报中较成熟的手段,具有预报距离长、对断层破碎带反映敏感、易于操作、对施工影响小等优势.文中作者应用TSP超前地质预报系统对胶州湾海底隧道f2-1含水断层进行了探测,对TSP系统所采集到的数据进行分析,得出深度偏移、反射层提取图、预报结果 2D视图显示与岩体物性图和预报结果3D视图等成果,从而判定了f2-1断层发育的规模与位置,从成果图中提取并统计了断层带内裂隙发育的数量、长度等参数,为超前预注浆加固提供了参数,并对开挖后的地质情况进行了地质编录,验证了本方法的准确性与有效性.     

断层破碎带隧道围岩稳定性分析

为研究断层破碎带隧道开挖过程中围岩稳定性以及拱顶沉降变化规律,对某断层破碎带隧道施工过程实施了监控,并采用回归分析的方法预测了该隧道两个断面的最终沉降.以该隧道为原型,基于有限元原理与岩体的弹塑性本构关系,采用ADINA软件,建立了有限元模型并进行了隧道开挖过程的模拟计算并预测了最终沉降.模拟计算结果表明:隧道开挖过程中最大垂直位移始终位于拱顶,上台阶左侧及上台阶右侧土体开挖后,拱顶下沉及周边收敛速率增大.现场监测结果与有限元模拟结果都证实了在断层破碎带围岩中采用预留核心土的隧道开挖方法能够有效控制拱顶沉降并预防塌方、冒顶等事故的发生等.研究成果可为隧道围岩稳定性研究提供理论依据,为隧道施工提供技术支持.     

EH4电磁成像系统在高速公路隧道工程勘察中的应用

高速公路隧道周围一定范围内的岩溶洞穴及断层构造,都将对隧道施工产生安全隐患。为了避免施工风险和预防施工过程中可能出现的地质灾害,查明隧道软弱层、岩溶洞穴及断层等的赋存情况都十分必要。本文介绍了EH4电磁成像系统的原理、特点、工作方法和资料处理及在具体高速公路隧道工程中的应用实例和效果,说明该方法可对隧道的软弱层、地下水及断层破碎带的赋存进行超前的宏观预测。     

海底隧道穿越断层破碎带预注浆加固稳定性分析

通过三维有限元方法研究当隧道穿越断层破碎带时,采用不同注浆加固材料、不同注浆加固圈厚度对隧道围岩及初期支护受力和变形影响.得出:围岩未采取注浆加固时,塑性破坏主要集中在正常围岩与断层破碎带的过渡段;采取注浆加固措施后,破坏除发生在正常围岩与断层破碎带过渡段外还发生在各注浆加固段间的衔接处;对围岩进行注浆加固后,隧道拱顶最大沉降减小了一半多.同时,随着注浆加固圈厚度或刚度的增大,隧道拱顶位移、塑性变形的大小和分布区域、初期支护内的最大主应力都会相应的减小;通过改变注浆加固范围和注浆加固参数都可以实现对隧道的变形和受力的有效控制,两者在加固隧道围岩方面具有等效作用.     

某特长公路隧道F2断层处突水涌泥综合处理方法

在建的某隧道为岩溶发育的特长公路隧道,存在断层、破碎带等,地质情况复杂多变。在施工过程中发生了突水、涌泥灾害,造成了严重坍塌事故,导致施工受阻。通过对隧道突水、涌泥及坍塌地质灾害产生的原因进行详细的分析研究,最后采用了多点集中排放,降、排、防相结合的措施,高压劈裂注浆并结合负压排水,三台阶施工方法施工,对F2断层坍塌处进行了加固,达到了预期的效果,对同类工程具有一定的参考和借鉴意义。     

海底隧道穿越风化深槽施工方案

根据厦门翔安海底隧道的设计要求和岩土条件,对该隧道的施工风险进行预测,针对海域风化深槽地段,加强地质超前探测、采用全断面帷幕注浆和辅助注浆、超前注浆小导管预支护、双侧壁导坑开挖方法、安装钻孔防突装置、钻孔快速注浆堵水和裂隙快速堵漏、浇注混凝土墙注浆防水,制定了较为详细的施工方案,为该类隧道安全施工提供一定技术支持．     

厦门翔安隧道穿越风化深槽施工效应及技术措施

针对厦门翔安隧道风化深槽的工程特征,对于不同开挖及支护方法进行了FLAC模拟;通过对比分析提出合理的开挖及支护方法;对全断面帷幕注浆及双侧壁导坑法开挖施工工艺作了介绍.分析结果表明,双侧壁导坑法使拱部、侧墙、底板的变形明显减小,整个隧道的受力也更加合理,没有产生集中应力较大区域.建议选择双侧壁导坑法开挖;采用全断面帷幕注浆进行预加固;双侧壁导坑法开挖过程中,应配合小导管注浆等其他辅助加固措施.     

土石夹杂连拱隧道施工技术

双连拱隧道施工工艺作为隧道施工中的一项工艺在不断改进。本文通过施工九瑞高速桂林二双连拱隧道,对较长连拱隧道施工功效进行了总结,解决了土石夹杂地质冒顶、伪顶问题等,分析了锚杆受力原理,并在传统的施工工艺上进一步优化改进;本次施工对双连拱隧道施工工艺方法进一步优化改进,并完成了整套工艺的开发,可为以后的同类工程施工提供参考。     

牛头山黄土隧道的施工安全评价

为了研究牛头山黄土隧道施工过程的安全性,借助于ANSYS软件和强度折减法,采用上下台阶法,对牛头山黄土隧道的施工过程进行了数值仿真,得出了该黄土隧道的施工安全系数,分析了施工过程中围岩的塑性区分布.结果表明该黄土隧道的围岩塑性区主要分布在隧道曲墙两侧附近,施工安全系数为1.873,符合工程质量要求,从而定量评价了牛头山黄土隧道的施工安全性,为保证牛头山黄土隧道的正常施工提供了参考.     

云南思小高速公路白花山隧道围岩稳定性研究

根据白花山隧道中导洞开挖过程的实际情况,在隧道开挖期间,采用地质素描法对隧道进行详 细的地质描述,同时对地层、岩性、构造、地下水、围岩和边坡的变形破坏现象进行分析,对该隧道的地质 条件有了更为详尽和准确地认识,然后提出了合理建议。     

高速公路连拱隧道施工监测及分析

依托作为河北省交通厅重点研究项目"高速公路复杂地层双连拱隧道施工控制工艺研究与应用"项目,以张石高速公路某连拱隧道为研究对象,通过对中导洞双侧洞法施工过程中现场测量的数据进行分析整理,得出了有关浅埋软弱岩体隧道一般施工监测的分析结果.     

岩溶隧道施工风险评价与突水灾害防治技术研究

基于我国西南山区修建隧道工程中常会遇到岩溶和不良地质条件,施工中经常出现无法预料的地质灾害,如突水、突泥、坍塌等,造成极大的安全隐患等问题.以湖北沪蓉西高速公路乌池坝隧道为工程背景,通过系统的补充地质调查和地质分析,探讨了隧道的岩溶发育规律,综合考虑岩组岩性、地质构造、地下水位和预计涌水量等因素,对隧道岩溶突水突泥的风险进行了分段评价,初步提出了岩溶隧道四级风险评价体系,在风险分级的基础上,对不同风险段超前地质预报方案进行了设计,并根据预报情况制定灾害防治措施,该研究对于高风险岩溶隧道的灾害防治具有一定的意义.     

厦门海底隧道明洞回填前后结构安全性分析

为分析评价厦门海底隧道明洞修筑后地基承载力不足引起的结构安全性问题,建立荷载-结构模型,采用ANSYS结构分析软件对回填前后明洞结构变形、受力和安全性进行分析和评估,给出了结构安全系数.明洞结构在回填前是安全的;回填之后,在回填土自重荷载作用下结构安全性不够,回填前应进行地基加固.     

综合物探方法在隧道勘察中的应用

中西部地区铁路沿线的地形、地质条件复杂,直接进行隧道工程建设将会有较大的安全隐患,为了预防施工过程中可能出现的由不良地质现象引发的事故,采用综合物探方法对隧道线路周围的断层位置及产状、地层岩性分界情况等进行勘察,进而指导地质钻探工作的有目的进行,为隧道开挖过程中避开各种地质危害提供依据,保障施工安全。通过对隧道待勘察路段的地质地貌分析,通过甄选对比,并根据勘察任务要求,有针对性的选择应用地震折射法和高密度电法进行综合勘察。文中详述了地震折射法和高密度电法的野外工作方法技术、资料处理,并根据勘察目的,先单独解释两种勘察方法的效果,再综合两种方法对该路段的地质构造情况进行综合解释,推断出该高速铁路路段中的破碎带、断层及其走向等不良地质情况。最后对地震折射法和高密度电法进行综合勘察应用效果做了评价。     

厦门翔安隧道洞口段管棚设计与施工

为了给出厦门翔安隧道洞口段管棚超前支护的设计参数,采用快速拉格朗日有限差分法分析了管棚超前支护的效果;指出施工中遇到的问题及解决办法.洞口浅埋段采用40m长管棚超前支护,经注浆形成的加固圈起到了"承载拱"的作用,有效控制了地面不匀匀沉降.管栅施工中克服了钻孔循环介质对地层的扰动,为安全进洞发挥了作用.