软弱围岩隧道塑性区注浆效果研究

根据李家冲隧道的地质情况,采用FLAC3D软件对软弱围岩条件下隧道的注浆效果进行了研究。分析了注浆前后围岩塑性区的变化情况及隧道施工过程中围岩深部移位元随时间的变化情况。数值分析和实际监测的结果皆表明:围岩预注浆能缩小塑性区范围,改善围岩的物理力学性质,可以有效控制围岩的深部位移,且两者结果相差不大。说明可以运用FLAC3D软件对隧道围岩注浆效果进行分析研究。     

黄土隧道双侧壁导坑法施工围岩力学性状及变形界限值

黄土特殊的工程性质给大断面黄土隧道设计中围岩变形控制量与预留变形量值的确定带来了困难。本研究以大断面马蹄形黄土隧道为对象,采用ＦＬＡＣ3Ｄ数值计算软件,建立三维数值模型,依据黄土物理与力学指标,研究了不同支护强度条件下黄土隧道围岩应力、变形变化规律以及拱顶监测变形极限值。结果表明:开挖扰动作用下黄土隧道地层应力由地面到拱顶距离先增大后减小,地层沉降位移随与地面距离增大而增大。隧道拱顶最大沉降随支护模量的减小先缓慢增长,随后迅速增长,不易控制。因此需要找到拱顶沉降加速增长的临界点,对应的极限值作为拱顶沉降的控制条件。由于隧道拱顶最终沉降由掌子面开挖前拱顶沉降和掌子面开挖后可检测出的拱顶监测沉降组成,可结合位移释放率得出监测沉降极限值,确定拱顶监测沉降控制条件。研究成果为黄土隧道围岩稳定性监测提供理论依据。     

岩体隧道拱顶稳定性数值分析

岩体隧道的侧压力系数是评价围岩拱顶稳定性的重要参数。该文结合工程实例,运用有限差分软件FLAC3D建立隧道数值模型,对11种侧压力系数作用下直墙圆拱隧道拱顶的稳定性进行数值模拟,分析围岩的侧压力系数λ∈[0,1]变化过程中拱顶岩体的应力场与位移场的变化规律。结果表明,当侧压力系数λ0.15时,拱顶围岩的最大主应力和最小主应力都是拉应力;当0.15λ0.38时,拱顶围岩的最大主应力为压应力而最小主应力为拉应力;当λ0.38时,拱顶围岩的最大主应力和最小主应力都是压应力。围岩的侧压力系数λ由0~1变化时,拱顶围岩分别经历了双向受拉,拉压共存和双向受压3种状态,拱顶最终沉降值随着围岩的侧压力系数λ的增大而减小。     

基于车辆震动荷载对隧道开挖施工的影响

以西南某浅埋隧道下穿施工便道工程为依托,采用数值模拟软件对分步开挖引起围岩体的应力应变进行分析,对支护形式进行优化设计。在车辆振动荷载效应理论的基础上,利用FLAC3D有限差分软件的非线性动力分析功能,考虑车辆振动荷载对隧道下穿过程的影响。研究结果表明:上台阶开挖后,拱顶沉降量过大,需进行超前支护;车辆振动荷载可使岩土体沉降量增加3mm,其力学响应随深度呈现规律变化;由于偏压作用,地表沉降曲线呈左右不对称分布。     

软弱围岩隧道开挖方法比选及数值模拟研究

以云南云县至临沧高速公路中某一隧道为例,探究软弱围岩隧道的适宜开挖方式,运用MIDAS GTS NX软件建立有限元模型,模拟接近实际条件的CD开挖法、环形开挖法和台阶开挖法对隧道稳定性的影响,将模型导入FLAC 3D 5.0中利用强度折减法计算不同开挖方法开挖后隧道的安全系数.结果表明,环形法开挖的隧道其拱顶沉降和拱腰...     

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。     

软岩大断面浅埋暗挖隧道施工工法比选数值分析

城市地铁隧道开挖必然会对隧道围岩产生扰动,由此引起的围岩变形会对隧道本身及地表建筑物造成损害。浅埋暗挖隧道因受地质条件、断面大小、岩性情况等影响,在施工过程中易发生开挖面失稳、坍塌等工程事故。为了保证施工安全,合理控制隧道围岩变形,运用FLAC3D有限差分软件,对浅埋暗挖隧道施工工法比选进行数值分析。研究表明:全断面法、台阶法、台阶留核心土法、CD工法、CRD工法开挖引起的拱顶下沉、地表沉降、水平收敛值均逐渐减小,但底部回弹量却以全断面工法最小,现场施工应根据实际工程需求,合理选择施工工法。     

软弱围岩浅埋隧道施工工法研究

针对浅埋公路隧道的软弱围岩地质情况,基于三维有限差分软件FLAC3D,建立软弱性围岩浅埋隧道变形预测模型,采用预留核心土法对现场施工过程进行仿真模拟,将模拟结果与现场监控量测数据进行对比,验证预测模型的合理性。基于预测模型,计算并分析不同工法下洞周围岩在掘进过程中的变形规律和开挖面稳定性等。结果表明:CD法施工时的拱顶沉降与开挖面最大内空位移是3种工法中最小的,但由于其开挖过程工序繁多,对围岩造成的扰动效应与开挖引起的收敛位移较预留核心土法大,综合经济效益,在实际工程中采用预留核心土法是非常合理的。     

渗流对高崖头隧道围岩稳定性影响的数值模拟研究

隧道开挖过程中,地下水渗流作用对围岩的稳定性存在较大影响。针对洛阳至栾川高速公路高崖头隧道的具体情况,采取有限差分软件FLAC3D,建立三维模型,研究了考虑渗流作用和不考虑渗流作用情况下围岩的位移值,并与现场监测值进行对比验证,进而利用数值模拟的结果分析了隧道围岩的稳定性。研究结果表明:在考虑渗流作用下拱顶下沉和周边位移均大于不考虑渗流作用的情况,与现场监测值更为接近,隧道围岩处于稳定状态,研究结果对施工实践有一定的指导作用。     

软岩引水隧洞施工开挖过程围岩变形规律研究

以云南省滇中引水工程某段软岩引水隧洞建立实体模型,应用三维显式有限差分法程序FLAC3D对其施工开挖过程进行三维数值模拟。计算结果表明,软岩隧洞受到开挖面的空间约束效应,围岩应力逐步释放,相应围岩位移也逐渐增加;在横断面上,拱顶围岩沉降位移沿竖直径向的空间效应主要影响范围在3倍洞径(3D)左右,而拱腰围岩水平位移和拱底隆起位移在1.5D左右;掌子面向前推进过程中,掌子面的空间效应逐渐消失,拱顶、拱底位移在施工开挖面后方约2.5D~3D处趋于稳定,拱腰位移在约2D左右趋于稳定,围岩变形收敛:软岩隧洞需要及时施作初期支护,以提高围岩自承能力,限制位移的增长速度。     

盾构隧道下穿铁路群的路基加固及沉降分析

以福州地铁二号线(上洋站—鼓山站区间)为依托工程,盾构隧道下穿段要求施工对铁路两轨造成的沉降差异应控制在5 mm以内,因此有必要通过建立三维有限元模型对盾构隧道下穿引起的铁路路基沉降进行数值分析。通过MIDAS/GTS有限元软件建立数值模型对下穿工况进行模拟,研究总结了铁路轨道走向以及隧道掘进方向地表沉降的规律。数值模拟结果表明,在对地铁下穿段范围内的土体采取注浆加固措施后,盾构隧道施工对既有铁路路基造成的不均匀沉降可以得到有效的控制;同时,计算得到的管片注浆参数及盾构机内土舱压力为相似盾构隧道下穿工程的设计、施工提供了重要的参考依据。     

陕西何家梁隧道地应力测量及围岩稳定性评价

基于何家梁软岩隧道的工程地质条件与三维水压致裂地应力测试方法,测量并分析了工程区地应力分布规律,并采用FLAC3D数值分析软件对隧道开挖稳定性进行了评价。结果表明:自重应力是该地应力场中的主要影响因素,测区应力场为高应力水平,隧道开挖后,边墙中上部及拱顶有不同程度的下沉,周边位移相对值仍在规范允许范围之内。测试及数值分析结果可为工程区隧道开挖的稳定性分析及安全支护提供参考,可对类似软岩隧道的地应力测试及分析提供借鉴。     

公路隧道断层破碎带围岩变形规律数值模拟

为研究断层破碎带隧道施工围岩变形规律,采用数值模拟方法分别考查了台阶法、预留核心土法和三台阶法施工时围岩变形及地表沉降情况。结果表明:断层破碎带隧道施工围岩变形量随着荷载步增加趋于稳定,台阶法造成的拱顶沉降值较大,三台阶法和预留核心土法能较好的控制隧道拱顶沉降;隧道周边收敛值也随荷载步增加逐渐稳定,台阶法周边收敛值最大、三台阶法周边收敛值最小;地表沉降随荷载步增加逐渐达到稳定,台阶法施工造成的地表沉降最明显,三台阶法次之,预留核心土法地表沉降控制效果最好;预留核心土法隧道上方横向形成明显的沉降槽,随着荷载步增加沉降槽趋于明显,最终达到稳定。     

不同加固方案下富水黄土隧道地层变形规律分析

以西安地铁5号线暗挖隧道为工程背景,采用降水加固与注浆加固2种地层加固措施,建立渗流-应力耦合数值计算模型,对富水黄土隧道地表沉降、洞周土体变形及力学效应进行了研究,并结合现场监测资料进行了验证。结果表明:降水加固隧道施工最大地表沉降是注浆加固的13.7倍,2种加固方案洞周土体变形规律一致,开挖10 d内变形值均达到稳定值的70%~80%左右;注浆加固下洞周土体均为压应力,降水加固开挖过程中在中隔壁及中隔板处土层出现拉应力;注浆加固下衬砌各部位受力均大于降水加固;降水加固塑性区极值是注浆加固的11.3倍,主要分布在两侧拱肩、拱腰及拱脚处;2种加固方案下地表沉降以及洞周土体变形的模拟值与监测值相近且变化规律基本一致。     

考虑结构性影响的黄土隧道围岩力学响应分析

针对目前黄土隧道变形分析中未考虑围岩结构特性的现状,以平面应变试验为载体,研究了结 构性参数与强度参数、围压、含水率及剪应变之间的关联模型;运用ＦＬＡＣ3Ｄ数值软件建立实体隧道三维 模型,采用Ｆｉｓｈ语言程序编写,将结构性引入到隧道变形计算中,主要分析围岩土体结构变化对隧道变 形的影响。研究结果表明:土体结构性对隧道变形的影响规律,即考虑结构性影响时隧道沉降偏大,传 统研究结果偏不安全,需加以重视;提出了通过结构性参数变化规律确定围岩松动圈的思路,为结构性 的进一步工程应用提供参考。     

CFG桩复合地基加筋褥垫层作用机理数值分析

针对福建平潭万北路市政道路工程土工格栅加筋褥垫层是否能够改善CFG桩复合地基在路堤荷载作用下的沉降及桩土应力分配的问题 ,提出了基于有限差分软件FLAC3D的CFG桩复合地基的数值模拟.应用FLAC3D软件进行CFG桩单桩竖向抗压静载试验模拟 ,并将数值模拟所得的 Q- s曲线与现场试验所得进行了对比 ,对路堤荷载下有无土工格栅对褥垫层加筋处理两种工况下的复合地基进行了桩身应力及沉降的分析.结果表明 ,数值模拟与现场试验所得的单桩竖向抗压静载试验 Q- s曲线吻合较好 ,证明了该模型具有一定的合理性 ;土工格栅加筋褥垫层通过增大桩身受力来改善地基沉降 ,但改善效果不明显 ,主要起提高安全储备的作用.     

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。     

京沪高铁桩基沉降时间曲线反分析及预测

在京沪高铁项目中,针对深厚软土地层中的桩基工程,使用FLAC^3D建立的桩基模型进行计算。同时,利用桩基静载试验所得的沉降-时间曲线,在考虑土体存在蠕变效应时,结合位移反分析方法,对桩基土体参数和蠕变参数进行反演。在得到反演参数后,对桩基在长期荷载作用下的沉降进行预测。研究表明：①数值反演结果与实测结果比较相符;②使用反演参数对桩基长期荷载作用下的沉降进行预测,得出未注浆桩和注浆桩在长期荷载作用下的前期沉降量大,且基本达到最大沉降量,后期没有出现明显的蠕变效应。因此,建议可不需要通过注浆来对桩基的蠕变效应进行改善,且当在工期较为紧张时,可减少桩基静置时间。