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。     

上界首隧道围岩稳定性分析

隧道开挖过程中围岩破坏容易引发隧道坍塌事故,为了保证上界首隧道的施工安全,根据本区工程地质特征,建立了FLAC3D数值模拟模型。采用FLAC 数值模拟方法对该隧道三台阶法施工全过程进行模拟分析,得到了上界首隧道的围岩变形规律。结果表明,竖向位移主要集中在拱顶和拱底处,拱顶最大位移为6．92mm ,拱底最大位移为4．71mm ;水平位移主要集中在隧道两肩和两腰处,最大水平位移为4．11mm。隧道开挖初期竖向位移与水平收敛速率都比较大,处于不稳定状态,而后变化速度慢慢减小,在施作仰拱支护闭合后,基本稳定下来,说明本段选用的施工方法和初期支护参数合理。     

CRD法和台阶法施工对地铁隧道围岩变形的影响

以西安地铁三号线太白南路-吉祥村暗挖区间隧道工程为依托,采用台阶法和交叉中隔墙法（CRD法）对隧道施工时的围岩变形进行实时监测,并对数据进行回归处理,应用FLAC3D软件对2种施工方法进行模拟分析,系统研究了2种开挖方法的隧道围岩变形规律。研究结果表明：采用C RD法能够有效控制拱顶沉降及水平收敛量,减小施工对围岩的扰动程度,对于保持软弱围岩的自持能力及稳定性有明显作用;在进行西安地铁隧道施工时,应采用台阶法实现隧道的快速开挖,而对于地层条件复杂或施工要求较高的区段建议选择C RD法进行施工,以便更好地控制围岩变形,保持围岩稳定性。     

公路隧道应力释放率对软弱围岩稳定性影响

近年来,由于新奥法广泛地运用于地下工程的施工过程中,围岩与支护结构之间的相互作用以及支护时机受到越来越多的关注。中条山隧道洞口段软弱围岩开挖步序多、工序及应力变化复杂,尤其是核心土解除后和二衬施工前安全风险大。本文采用有限差分软件对该隧道洞口段施工过程进行三维数值模拟,研究了洞周位移及支护结构在不同应力释放率下的力学响应,重点分析了典型断面处洞周围岩及支护结构的位移和受力情况,以及洞周位移随施工过程的动态变化规律。研究结果表明：对于软弱围岩公路隧道,应力释放率越大,围岩的塑性区发展范围越大,洞周位移越大;开挖过程中,拱顶沉降受到的持续性扰动较大;待二次衬砌施作后,仰拱隆起和收敛位移趋于稳定。     

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.     

下穿既有运营公路大断面浅埋隧道方案优选及监测分析

在建商合杭客运专线新大力寺隧道下穿安徽省208省道段,隧道埋深浅,隧道围岩节理裂隙发育、稳定性差.新大力寺隧道施工过程中,S208省道正常运营;针对隧道实际工程情况,选择更优的施工方案保证省道正常运营与施工隧道的安全是工程的重难点问题.以新大力寺隧道下穿S208公路段工程为背景,采用数值模拟方法,对比分析了二台阶法、三台阶法、六步CD法和双侧壁导坑法等4种施工方案施工引起的下穿省道路面沉降变化,新建隧道围岩和支护结构的稳定性;考虑省道行车荷载对下穿隧道施工的影响,分析不同施工行车荷载影响下隧道施工的稳定性.基于数值模拟分析结果表明:采用六步CD法施工,下穿隧道结构的变形及结构内力控制良好,隧道施工引起的路面沉降较小;但六步CD法施工中隧道拱顶位置衬砌内力较大,施工中采用少扰动的原则,减少对隧道拱顶围岩的影响.     

浅埋大跨度小净距连拱隧道施工监测及分析

针对浅埋大跨度小净距双连拱隧道在施工过程中围岩变形及应力分布复杂的特点,基于苏州凤凰山隧道,根据监测结果,分析了双连拱隧道施工过程中拱顶沉降和水平收敛的变化情况及各洞开挖过程中的相互影响、围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌的接触应力及锚杆轴力的变化规律。结果表明:1)在洞口处拱顶沉降较大,上台阶环向土的开挖对拱顶沉降影响最大。2)在各导洞及主洞进口处收敛值较大,各断面开挖时,初始收敛速率很快,最快达到1.2 mm/d,最后趋于平稳。3)中隔墙左侧接触压应力最大,支护体系受力小于设计值,围岩基本处于稳定状态。     

浅埋大跨度小净距连拱隧道施工监测及分析

针对浅埋大跨度小净距双连拱隧道在施工过程中围岩变形及应力分布复杂的特点,基于苏州凤凰山隧道,根据监测结果,分析了双连拱隧道施工过程中拱顶沉降和水平收敛的变化情况及各洞开挖过程中的相互影响、围岩与初期支护、初期支护与二次衬砌的接触应力及锚杆轴力的变化规律。结果表明:1)在洞口处拱顶沉降较大,上台阶环向土的开挖对拱顶沉降影响最大。2)在各导洞及主洞进口处收敛值较大,各断面开挖时,初始收敛速率很快,最快达到1.2 mm/d,最后趋于平稳。3)中隔墙左侧接触压应力最大,支护体系受力小于设计值,围岩基本处于稳定状态。 更多还原     

断层特征与掘进方法对隧道围岩稳定性影响分析

以都昌至九江高速公路温泉隧道为工程背景,采用有限元方法对隧道穿越不同断层倾角、隧道与断层相对位置、隧道不同开挖方法等情况下围岩的稳定性进行了模拟计算分析。结果表明和无断层情况相比较,断层的存在使得围岩的整体位移增加,拱顶沉降增加约18.3%,仰拱隆起增加约35.1%,围岩位移最大区域向垂直于断层方向偏移,不再具有对称性;断层位于隧道拱肩处时拱顶沉降量最大,断层位于隧道拱脚时,对围岩拱顶沉降量的影响最小,围岩最为稳定;采用上下台阶法进行开挖其拱顶位移量要比采用侧壁导坑法开挖所产生的位移量大77.04%,仰拱隆起量大60.3%;断层倾角为45°时,隧道开挖时围岩相对比较稳定。     

浅埋隧道逆向进站开挖工法及数值分析研究

针对浅埋隧道开挖工法如何尽快恢复市政道路通行,变截面开挖步距和开挖角度难以控制的问题,结合某地铁车站出入口开挖工程,提出了CRD变截面逆向站内进洞施工技术,建立了FLAC3D变截面开挖数值模型,比较了在不同开挖角度和开挖步距下对拱顶沉降和水平收敛的影响;对隧道变形情况现场监测结果与数值模拟结果进行了对比分析。研究结果表明:当开挖角度在30°左右时拱顶沉降和水平收敛控制较好,结合工程施工因素,开挖步距推荐为0.5 m;拱顶沉降值和水平收敛值都经历了增长-平稳阶段,现场监测与数值模拟结果基本吻合。     

小半径黄土隧道围岩变形规律数值仿真

本文依托具体工程,通过对黄土铁路隧道台阶法开挖下隧道围岩变形进行数值模拟。结果表明:2台阶法、3台阶法影响拱顶沉降和地表沉降最大的因素是上台阶的开挖,2台阶法各关键点位移值均比3台阶法大。     

黄土连拱隧道开挖的模型试验与压力拱分析

针对黄土连拱隧道复杂的施工力学特性,研究黄土连拱隧道动态开挖全过程中隧道轮廓位移、围岩的应力及压力拱分布规律.通过大型室内模型试验模拟黄土连拱隧道中的导洞开挖,利用相关监测元件对隧道轮廓位移、围岩的径向及环向应力进行采集和分析;采用有限差分软件对开挖过程的位移及压力拱进一步分析.研究表明：随着黄土连拱隧道不同导洞的开挖,各监测点位移时程曲线总体形状呈台阶形增长,且各台阶的增长对应各导洞初期开挖的位移突变;黄土连拱隧道的压力拱范围比同等级围岩的连拱隧道更大,先行导洞开挖完时,其拱顶压力拱大约为1D（D为隧道洞高）,单洞开挖完时,其拱顶压力拱范围大约1.5D;从第一先行导洞开挖到双洞完成,中隔墙上部围岩压力拱范围经历了0.5D→1D→0.5D→1D的变化,形成了多次应力重分布,对此范围的围岩应及时注浆或打入锚杆,加强支护.     

软岩浅埋连拱隧道施工围岩变形特征分析

为研究软弱破碎围岩浅埋连拱隧道施工过程中围岩变形特性,依托陕北某连拱隧道实际工程,通过现场布设监测仪器系统开展了拱顶沉降、围岩变形长期测试,获得了随施工过程拱顶沉降及围岩径向变形规律。结果表明：地表沉降近似于Peck沉降曲线,越靠近隧道中心地表沉降越大,最大沉降值产生于左线隧道开挖落底后,约为12.1 mm;拱顶沉降沿隧道纵向变化规律为：中导洞>正洞>左右侧导洞,中导洞表现为拱顶下沉,侧导洞则是水平收敛,上台阶施工因未临时仰拱封底而其收敛变形显著大于下台阶施工;随距隧道壁面距离增加,测点累计变形量逐渐减小,K21+970测试断面围岩松动区约2 m,因测线布置限制,K21+970测试断面松动区超过4 m。     

小净距隧道洞口段施工方法优化分析

以小净距林屋隧道洞口段开挖为工程背景,对现场爆破振动、拱顶沉降和水平收敛进行监控量测.监测结果表明,在超前大管棚支护下,原设计开挖方法(CRD法)需要进行优化.由此提出了台阶法施工的方案,并结合洞口段地形状况和掌子面实际暴露的围岩状况,建立了有限元数值分析模型,以验证台阶法施工的合理性.监测和数值分析结果表明:台阶法施工的方案可行,体现了新奥法动态设计和施工的理念.结果可为超前大管棚支护下小净距隧道洞口段的开挖提供参考和借鉴.     

松散堆积体围岩隧道施工方案对比分析

在某高速公路大型堆积体围岩隧道施工中出现了拱顶塌方、超前支护砸毁、二衬开裂现象,致使施工方案多次变更,为此,采用大型室内饱和固结排水剪试验获得堆积体力学参数,结合现场监测和设计方案,利用三维数值模拟方法模拟了上下台阶法、三台阶分步开挖法及单侧壁导坑法等方案施工过程,对各方案进行了对比分析.结果表明,单侧壁导坑施工方案能有效减小拱顶位移和塑性区的发展,二衬受力也相对合理,因此较适合松散堆积体围岩隧道.分析结果可为同类型松散堆积体围岩隧道施工和方案设计提供参考.     

偏压隧道CD法导坑开挖顺序数值分析

根据隧道开挖与支护过程中围岩应力变形规律,提出"二次平衡"概念.基于浙江省境内一偏压公路隧道的设计、施工以及地质情况,采用有限元软件ADINA模拟CD法不同顺序开挖导坑的施工过程,对比分析地面、围岩位移以及初期支护和二次衬砌的最大主应力.结果表明:地面沉降以及围岩最大位移都与导坑开挖顺序有关.从埋深大的一侧开挖导坑比从另一侧开挖导坑初期支护最大主应力小21.6%,二次衬砌最大主应力小35%.拱底是支护结构的薄弱部位,在设计、施工时要引起足够的重视.最后经过综合分析,确定了从埋深大的一侧导坑开挖为优选方案,可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考.     

茶镇隧道施工位移监测与分析

茶镇隧道围岩软弱破碎稳定性差,变形大.为及时掌握施工过程中围岩及支护结构的变形特性,保证施工安全,对围岩及支护结构进行了拱顶下沉和周边收敛位移量测.通过对K225+266横断面量测数据的综合分析,揭示了该条隧道在Ⅴ类围岩以及特定支护情况下位移变化的规律,得到了围岩位移稳定约需2～3周的开挖时间以及4～5倍开挖洞径的距离.为合理确定隧道二次衬砌的施工时间提供了较为可靠的依据,同时通过对量测信息的及时反馈,指导了现场施工,确保了施工安全.     

后祠改(扩)建隧道施工方案优化分析

隧道改(扩)建包括增加新隧道和原位扩建隧道,施工工序复杂,对围岩结构的扰动较大,不同的施工方案对岩体的稳定性有着重要的影响.结合后祠隧道扩建工程实际,建立大跨度扩建隧道三维有限元分析模型,模拟了3种施工方案,研究不同施工方案下围岩的稳定性.对比分析了不同方案下原位扩建隧道位移的变化和应力分布特征,探讨了隧道扩建过程对既有隧道的影响.计算结果表明,围岩的位移随开挖进尺的增加而不断增大,增大的趋势由快变慢.隧道拱脚为压应力分布区,隧道拱顶和底板为较小的压应力.考虑到施工的方便性和经济性,原位扩建隧道采用中隔壁法进行施工时,对隧道自身和既有隧道的影响较小,为最优的施工方案,隧道开挖后及时施作衬砌结构可有效地控制围岩的变形,保证施工的安全.最后,结合新建隧道现场的监测数据,论证了计算过程的合理性.     

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。     

某软弱围岩公路隧道开挖工法数值模拟与 监测数据对比分析

目前在软弱围岩隧道开挖中经常出现塌方及隧道大变形等问题,而合适的施工方法可以不同程度地降低这些风险。本文以某公路隧道为对象,通过对二台阶预留核心土法、三台阶预留核心土法、单侧壁导坑法三种施工工法进行数值模拟,经对比分析得到这三种不同施工工法下围岩的变形规律、应力特性以及此三种工法的不同适应情况;并结合现场监控量测数据对比分析,选出最适合该隧道的施工方式,以确保施工安全及施工进度,为软弱围岩下修建隧道的设计与施工提供一些依据和参考。