冻融引起黄土隧道洞口段应力变形分析

通过试验获得了原状黄土冻融后的强度参数,并利用有限元方法分析了冻融对黄土隧道洞口段应力及变形的影响。分析结果表明,在冻融作用下,覆土厚度和冻融次数均会对拱顶位移和拱顶上部土体水平压应力产生影响。覆土厚度越大,隧道在开挖和经历冻融后,拱顶沉降也越大;且冻融第1次后对拱顶沉降影响最大。拱顶上部土体水平压应力最大值随覆土厚度的增加而增大;距拱顶较近土体的水平压应力随冻融次数增加逐渐减小,距拱顶较远土体的水平压应力值随冻融次数增加逐渐增大。     

复杂应力条件下冻融作用对黄土强度的影响

为了研究复杂应力路径下冻融循环作用对黄土强度特性的影响作用,利用真三轴试验仪对经历了不同冻融循环作用的重塑黄土,进行了等p应力路径下的固结排水剪切试验.在冻融试验中设定试样分别经历5个不同的冻融循环为0,1,3,5,10,在剪切试验中控制球应力p恒定分别为200,300,400 kPa,并分别设定五个中主应力参数b值为...     

管棚注浆技术在黄土隧道洞口段加固中的研究

结合某黄土隧道的工程实例,通过三维有限元模拟计算,分析了不同管棚长度下隧道围岩的变形和应力,以及不同长度管棚对洞口段加固效果的影响,结果表明在黄土隧道施工中利用注浆加固技术能够很好地保证围岩的稳定性。     

黄土公路隧道洞口段变形规律测试研究

为研究黄土公路隧道洞口段的变形规律,以陕西境内吴子高速公路刘家坪2号隧道右线为依托,采用现场监控量测的方法,对洞口段的净空收敛、围岩内部位移及拱部下沉进行测试。结果表明：(1)从同一时刻2个断面拱部下沉和净空收敛的数据来看,拱部下沉明显大于净空收敛,因此施工中应以控制拱部下沉为主;(2)变形数据的规律反映洞口段的地形偏压情况;(3)洞口段拱部下沉时态曲线为基本稳定型,主要标志为下沉时态曲线平缓上升,但变形速率逐渐下降,表明该段黄土地层趋于稳定状态;(4)2个断面的6条拱部下沉时态曲线的规律基本相同,表明虽然经历边墙和仰拱施工等巨大的空间变化,但下沉时态曲线无明显突变,表明马兰组新黄土地层的位移规律,其时间效应比空间效应显著。研究结果可为洞口段的设计与施工提供理论依据,为类似隧道工程洞口段的建设提供借鉴。     

新建黄土隧道洞口边坡稳定性分析

在计算机数值分析技术不断进步的背景下,新建黄土隧道洞口边坡稳定性分析也取得了较多成果.以银西铁路陕西段5标新建黄土隧道施工为例,利用ADINA有限元软件中ADINA-FLAC转换接口程序+FLAC3D程序分析方法,构建了新建黄土隧道洞口边坡稳定性分析模型,剖析了新建黄土隧道洞口边坡稳定性影响因素,并对新建黄土隧道洞口边...     

黄土隧道浅埋偏压洞口段施工技术要点

结合工程概况,给出了进洞方案,介绍了边、仰坡开挖及支护的施工方法,并从搭设钻孔平台安装钻机、钻孔、清孔验孔、安装管棚、注浆等方面阐述了超前支护技术,最后介绍了洞身开挖顺序,以供类似工程参考。     

垂直节理影响的黄土隧道洞口段稳定性分析

通过模拟节理发育位置和数量的不同,在考虑隧道洞口段上覆土层厚度及洞周土体含水量变化的条件下,对黄土隧道洞口稳定性进行了计算分析。计算结果表明:在隧道洞口宽度范围之内,节理在拱顶中部时对拱顶沉降的影响较小,节理位置越偏离中部,拱顶沉降越大。节理位置位于隧道洞口段某侧时,节理发育一侧土体的相对剪应力水平和屈服区域面积均大于另一侧,说明节理对隧道洞口段有不利影响。当节理在洞顶两侧同时出现时,土体塑性区沿着节理面迅速发展,拱顶中部土体被节理充分切割,形成危险滑体。     

铁路黄土隧道洞口设计要点探讨

针对铁路黄土隧道洞口,总结理论研究及工程经验,提出了对隧道洞口位置、洞口边仰坡坡率、洞门结构型式、洞口段深浅埋界定等内容的设计要点,可供设计参考。     

水力耦合下隧道洞口黄土滑坡失稳及处治研究

受水力耦合作用影响,隧道洞口处于稳定状态的黄土老滑坡被激活,滑坡面出现地表拉张裂缝,滑坡体向洞口临空面滑塌风险陡增。本文研究基于隧道施工条件及进洞施工设计,采用工程实测、数值模拟的方法,对隧道洞口上覆黄土滑坡失稳机理进行深入分析,并进一步提出处治措施,研究类似条件隧道进洞施工关键技术。研究认为：构造应力集中、钻爆振动荷载耦合作用下,隧洞软弱围岩的劣化是滑坡体初期受激活的诱因,而滑移面渗水侵蚀是造成中期滑坡体失稳的主因;通过采用坡顶截排水沟引流、封闭裂缝防渗、超长明洞反压的处治措施,可有效阻止受激活黄土滑坡向后期失稳滑塌发展;同时,在类似背景下隧道进洞施工时,应优先施作明洞并及时回填,并采用控制爆破、加强支护刚度、加密预报及监测。     

湿陷性黄土隧道洞口浅埋段施工防塌方安全控制

通过吕梁环城高速公路梨树塔隧道的工程实例,分析黄土隧道施工的特点和难点,并阐述了从湿陷性黄土隧道洞口施工中采用的浅埋段超前支护、开挖工法和初期支护技术等方面着手,实施湿陷性黄土隧道洞口浅埋段施工防塌方安全措施。     

平面应变条件下考虑冻融作用的原状黄土非线性变形特性研究

针对平面应变条件下冻融作用后原状黄土的非线性变形问题,利用平面应变改造后的真三轴仪,对不同冻融循环次数的原状黄土进行了平面应变竖向加载试验,探究平面应变条件下冻融作用后原状黄土的偏差应力与轴向应变及轴向应变与侧向应变的关系;建立了黏聚力和内摩擦角随冻融循环次数变化的关系.依据平面应变条件下的切线关系并引入冻融循环次数,...     

湿陷性黄土隧道洞口浅埋段开挖与支护技术

介绍了郑州至西安客运专线上潼洛川隧道的基本情况和该工程施工的特点和难点,并阐述了在湿陷性黄土隧道洞口施工中采用的浅埋段超前支护、初期支护和基底加固技术,提出了大断面黄土隧道施工控制技术措施。     

黄土隧道锚杆受力与作用机制

 为探讨黄土隧道锚杆作用效果及机制,对陕西省吴堡-子洲高速公路上3座黄土隧道中的48根锚杆应力进行现场测试和统计分析,结果发现：黄土隧道在钢架支护条件下,拱部系统锚杆受压且应力值较小;拱脚处锁脚锚杆以受拉为主,锁脚锚杆应力普遍大于拱部锚杆应力。从土体的变形和锚杆与土体的锚固效果2方面分析黄土隧道拱部系统锚杆的力学状态,分析认为隧道开挖后,浅埋黄土隧道拱部发生整体沉降,锚杆并不存在锚固段;深埋黄土隧道开挖后土体产生较大塑性区,目前以“短而密”原则设计的系统锚杆也不存在锚固段;锚杆与土体采用水泥砂浆或药卷式锚固剂黏结效果差,因而黄土隧道锚杆锚固力不大;锚杆锚固于初期支护上,并伸入土体中,从内部约束土体变形,在初期支护施作后,相对于土体的后续变形,拱部系统锚杆受到土体向下的摩阻力,相当于桩承受负摩阻力,因而拱部系统锚杆受压。综合以上分析表明,在黄土隧道中,钢架支护条件下的系统锚杆支护效果不明显,可以取消。工程实践证明,钢架支护条件下黄土隧道取消系统锚杆,可减少施工环节,更有利于隧道施工安全和结构稳定,可缩短工期和降低工程造价,有着特别显著的社会经济效益。     

原状与重塑黄土冻融劣化机理对比试验研究

通过对西安Q₃原状和重塑黄土在冻融作用下的电镜扫描和直剪试验,对比研究了原状和重塑黄土冻融过程抗剪强度劣化机理及规律。结果显示:冻融过程原状和重塑黄土微观结构都发生显著变化,土体胶结性变差。冻融条件下试样表观结构特征破坏较为严重,且原状黄土表观结构劣化程度更为严重。黏聚力随冻融次数增加均呈指数衰减趋势;原状黄土黏聚力高于重塑黄土,但随冻融次数增加,两者差异逐渐减小;原状黄土黏聚力衰减幅值及速率高于重塑黄土。随含水量增加,黏聚力总体呈线性减小变化规律,且反复冻融后黏聚力随含水量变化曲线分布特征近似重叠。冻融作用对内摩擦角无显著影响。随冻融次数增加,黏聚力冻融损伤系数表现出呈指数增加特征;原状黄土黏聚力冻融损伤系数高于重塑黄土。     

公路黄土隧道洞口坍塌原因分析及处治研究

针对霍州—永和关高速公路东段偏关连接线庄王2号隧道在黄土梁地区修建过程中洞口段衬砌发生大变形及地表开裂等现象,结合隧址区的地形地质情况、隧道施工开挖、衬砌支护等进行分析,并对黄土隧道的施工提出几点建议,以供类似工程借鉴。     

黄土隧道洞口浅埋段塌方冒顶处治及效果分析

针对十天高速公路某黄土隧道左线出口发生塌方冒顶事故的处治工程,分析隧道发生塌方冒顶的主要原因,提出采用小导管注浆加固围岩、洞内与地表共同治理的综合处治措施,并结合塌方段原设计初期支护强度不足的工程实际提出了3种初期支护方案; 利用数值分析软件FLAC 3D,对3种初期支护方案下隧道在开挖过程中围岩及支护结构的受力和变形情况进行分析。结果表明:采用工况1(I25a型钢钢架+厚30 cm喷射混凝土)初期支护体系刚度偏大,初期支护承载力存在富余,工况3(I20a型钢钢架+厚25 cm喷射混凝土)初期支护体系刚度偏小,为了保证隧道施工安全,并考虑到施工成本,应采用工况2(I22a型钢钢架+厚28cm喷射混凝土)初期支护体系; 现场监测数据表明,经过处治后隧道变形较小,最大拱顶沉降为16.4 mm,最大拱顶沉降速率为2.2 mm·d^-1,最大周边收敛为11.3 mm,最大周边收敛速率为1.6 mm·d^-1,且最大地表沉降为46.6 mm,相关变化值都在标准范围内,说明处治效果良好; 研究结果可为黄土隧道塌方冒顶的预防与处治提供借鉴。     

黄土隧道浅埋偏压洞口段套拱结构受力监测与分析

为了解黄土隧道浅埋偏压洞口段套拱结构的受力状况,对刘家坪2号隧道洞口段套拱基底应力、钢架应力、混凝土应力及拱顶下沉进行施工监测,并对监测结果进行分析。结果表明:浅埋偏压情况下,套拱两侧基底应力分布不均匀,拱顶填土引起基底应力急剧增长,仰拱施作后基底应力趋于稳定;套拱钢架受力复杂,有拉有压,且值很大,仰拱开挖引起钢架应力急剧增长,钢架在套拱支护结构中发挥了强大的支护作用;冬、夏季温差引起套拱混凝土应力随时间(季节)的变化呈现拉、压交替变化,夏季出现最大压应力,冬季出现最大拉应力,且压应力较小,拉应力较大,多处测点都超过了C25模筑混凝土设计轴心抗拉强度;套拱拱顶下沉主要由洞顶填土施工和仰拱开挖引起。     

锚杆单元及其在黄土隧道计算中的若干问题

隧道设计施工中考虑围岩的自承作用是新奥法的核心思想之一，而采用锚喷支护是技术上的关键。如何考虑锚杆的作用至今仍存在值得探讨的问题。介绍了一种弹塑性锚杆单元，给出了黄土隧道考虑锚杆作用的数值分析结果，对锚杆的合理长度以及提高锚固区围岩力学参数模拟锚杆作用方面提出了合理的建议。     

哈布特盖隧道冻融测试方案及数据初步分析

两伊铁路哈布特盖隧道是我国目前在建的较为典型的冻土隧道,通过合理制定现场测试方案,对隧道结构受力进行了测试,并根据测试到的数据,对冻融作用下隧道结构的受力变化进行了初步分析。     

强震作用下山岭隧道洞口段地震响应分析及减震措施研究

博士学位论文随着我国经济建设和社会快速发展的需要,隧道建设已进入地震频发的高烈度地震区。受高山峡谷等复杂地形的限制,山岭隧道在我国高烈度地震山区大量修建,且会越来越普遍。而我国的公路、铁路隧道规范一直沿用不完全合理的静力法进行抗、减震计算,远远不能满足隧道洞口段、浅埋、偏压等减震重点地段的设计要求。本文以武都-罐子沟(武罐)高速公路在建麻崖子隧道为工程背景,从地下结构分析的基本原理出发,运用有限元软件,计算并分析了浅埋和偏压隧道的地震动响应特点,确定了适用于隧道洞口段(浅埋和偏压)的减震措施。主要研究内容如下：