隧道穿越不同岩性接触带支护应力及变形分析

不同岩性接触带由于上下地层软硬不同,地质条件较为复杂,在隧道施工过程中易出现变形、坍塌等情况,影响隧道施工安全。银西铁路贾塬隧道三次长距离穿越不同岩性接触带,为保证施工安全,在隧道典型断面埋设应力监测元器件。分析应力监测数据并结合数值模拟,研究隧道穿越不同岩性接触带时衬砌支护效果和受力特征。研究表明:不同岩性接触带隧道位于软弱围岩中的支护结构应力较大;贾塬隧道上台阶的支护结构应力较大,是隧道施工安全的薄弱位置,施工过程中要多加注意。     

全风化断层破碎带公路隧道施工技术

三亚某公路隧道穿越一条石英岩断层破碎带,隧道开挖揭示该断层破碎带呈全风化状态,地层自稳能力极差。在施工中出现了涌泥、拱部大变形及变形严重侵限等问题,采用原来的台阶法施工无法保证施工安全。通过对比分析,采用水泥-水玻璃双浆液注浆加固隧道周边地层,然后进行中管棚超前支护,采用六分部CRD法开挖,及时封闭每一部支护结构,增强隧道支护结构的刚度,控制隧道变形。用三维数值模拟方法对CRD施工过程中隧道变形、支护和二衬受力进行了分析,验证了施工方法的可行性。现场监测结果和施工效果表明,所采用施工方案能有效保证隧道施工安全。     

隧道穿越断层破碎带开挖支护的施工技术

在进行隧道交通建设过程中,隧道往往会遇到断层破碎的地质构造。断层破碎带对隧道开挖支护施工来说难度较大且容易出现事故。隧道穿越断层破碎带时,要进行开挖支护的施工,由于其地质结构特殊,因此施工技术显得尤为重要。本文以具体工程案例作为研究对象,对其破碎带的地质条件和设计支护参数进行详细分析,研究其隧道信息化施工技术,为开挖支护反馈信息和提供服务,最终使得杨公坑大隧道成功穿越本段断层破碎带。     

挤压破碎带极高地应力隧道建造技术研究

兰渝铁路控制工程木寨岭隧道是极高地应力软岩大变形隧道,隧道主要穿越断层挤压破碎带,破碎带及其附近影响区域围岩极破碎、自稳性极差,且围岩呈极发育,受高地应力的影响,围岩极不稳定,挤压大变形明显,变形大、变形快、地质流变性强、极易发生坍塌。为解决木寨岭隧道挤压破碎带极高地应力软岩大变形施工难题,开展了应力释放、支护措施攻关等工作,主动控制高地应力软岩大变形问题,加强支护措施、优化结构轮廓、尽量保护围岩,最终采用"小导洞应力释放+3层初期支护+长锚索+单层二次衬砌、圆形断面结构"达到隧道贯通,有效控制了隧道大变形问题。     

天井山隧道变形与结构受力监测与分析

针对天井山隧道主要为Ⅳ级和Ⅴ级破碎围岩的特点,开展隧道施工期变形、结构受力和围岩深部位移监测与分析,根据监测结果对隧道稳定性进行评估与预警,并及时调整支护参数,保证了隧道施工安全性。研究表明,对于复杂地质条件公路隧道的施工,加强现场监测与分析,及时反馈,实现动态设计和施工,对于节约成本、保障安全具有十分重要的意义。     

高地应力大变形隧道支护系统的试验研究

乌鞘岭隧道穿越由多条断层组成的挤压构造带,存在较高的地应力,而且,岭脊段穿越的板岩夹千枚岩地层,围岩破碎,强度极低,施工初期出现了罕见的初期支护大变形,喷射混凝土严重开裂、破损,型钢钢架扭曲变形,部分出现折断,严重影响了施工安全与工程进度。为解决高地应力、大变形隧道工程的稳定控制技术难题,在工程现场设置了4种不同的支护参数工程试验段,实施了隧道表面位移与结构内力监测,以围岩与支护结构变形为主要评价指标进行了对比分析,研究结果表明:1)隧道拱脚与拱腰处局部大变形和偏压作用是隧道初期支护结构的扭曲与破坏的主要原因;2)柔性预应力锚索可取代临时横向支撑,初期支护H175钢拱架优于常用的I20钢拱架;3)以H175钢拱架+柔性预应力锚索+钢纤维喷射混凝土为结构组成的初期支护系统,能够较好地控制乌鞘岭隧道高地应力软弱围岩大变形。     

高地应力断层带软岩隧道变形特征与控制措施研究

隧道在穿越断层地带时由高地应力引起的软岩大变形问题是隧道建设施工中难点,给隧道建设的施工与进度带来很大影响。本文结合区域地应力,围岩强度实验等分析柿子园隧道穿越断层地区产生支护结构破坏现象的原因,并对围岩压力,钢架应力,围岩变形进行了现场监测,得到了高地应力软岩大变形引起的支护应力特征与变形特征,提出了控制大变形的技术措施。研究表明,高地应力区软岩隧道穿越断层地带时,由于复杂的构造应力造成隧道结构受力不均,隧道左右两侧围岩压力,支护内力与围岩变形呈现出很大的不对称性。采用优化断面形式、加强初支刚度、非对称预留变形量和锚杆布置等措施可以有效减小隧道结构受力,控制隧道变形。     

浅埋偏压连拱隧道洞口段施工技术研究

黄山地区某连拱隧道的洞口施工段存在浅埋偏压的不利地质条件。为保障该项目的顺利开展,本文利用岩土工程有限元分析软件Midas建立三维实体模型,对有、无超前管棚支护两种条件下浅埋偏压连拱隧道洞口段施工过程进行模拟分析。计算得到了隧道在采用不同支护措施时各阶段围岩及支护结构的变形和应力变化情况。数值模拟结果表明在穿越破碎断层带浅埋偏压连拱隧道洞口段的施工中,采用超前管棚预支护技术可以较好地控制住围岩变形,保证开挖中和开挖后隧道的稳定性。最后,将现场3个监测断面的量测数据与模拟分析的结果进行了对比研究。现场监测数据证明超前管棚支护在浅埋偏压连拱隧道洞口段的施工中可以有效控制围岩的位移变形,避免不利工程地质灾害的发生。所得结论可为具有类似地质地形情况的隧道设计和施工提供技术参考。     

下狮提隧道穿越断层破碎带施工技术

针对厦深铁路下狮提隧道洞身穿越一断层破碎带时存在的安全隐患,介绍了该隧道穿越断层破碎带支护、开挖、地下水的处理及超前地质预报和监控量测等施工技术,为今后同类地质条件的隧道施工提供了经验。     

考虑松动效应的高地应力构造破碎带隧道稳定性分析及大变形支护设计优化

隧道穿越高地应力深埋软岩地层时,开挖卸荷扰动会引发围岩产生严重的挤压变形和松动破坏,导致支护结构出现大变形。以玉磨铁路万和隧道穿越高地应力花岗岩构造破碎带为工程依托,首先基于经典Kastner公式和Caquot公式确定考虑松动效应的高地应力构造破碎带围岩特征曲线;然后基于收敛约束理论分析围岩与支护结构的稳定性,明确考虑围岩松动效应和控制支护让压程度的必要性;最后通过多工况比选确定第二层增设钢拱架的支护时机和支护参数。研究结果表明:高地应力环境下,前期作用于支护结构的围岩压力以形变压力为主。随着应力的释放,断面变形达0.8 m时的松动压力占比已超过30%,此时考虑松动效应的围岩对支护结构产生1.094 MPa的围岩压力,不考虑松动效应的围岩压力仅为0.765MPa。因此在进行隧道稳定性分析及支护设计时,不能忽视围岩松动效应的影响;在第一层初期支护让压至一定程度后应及时增设第二层钢拱架抵抗围岩变形。以断面变形达到0.45 m时设置第二层钢拱架作为最优支护时机,以间距为0.6 m的I22b型钢拱架作为最佳支护参数,现场监测数据表明该大变形支护方案取得了良好的控制效果。研究成果能准确反映高地应力构造破碎带隧道大变形灾变过程,对类似工程的支护设计优化有明确的指导意义。     

南京地铁旁通道冻结实测分析研究

南京地铁一期工程旁通道采用了冻结法施工，施工中对冻结盐水温度、冻土温度、地表变形以及隧道变形等方面进行了监测。对监测成果进行分析研究，指出依据某些监测成果可对冻土墙是否达到设计要求进行判别，以此决定旁通道土体最佳开挖的时间：并且获得了冻结盐水温度、冻土温度、地表变形以及隧道变形的变化规律，在此基础上提出了旁通道冻结施工的建议。     

砂卵石地层冻结法施工融沉效应研究

本文针对富水砂卵石地层联络通道应用冻结法进行施工时的融沉特性进行研究,在数值模拟软件ANSYS中采用间接法进行热力耦合计算,模拟地铁联络通道冻结法施工的全过程,探讨富水砂卵石地层融沉阶段地表变形、双线隧道管片及联络通道结构的变形与受力特性,为实际工程施工提供有效的参考与建议。结果表明:随着砂卵石地层的逐渐解冻,地表沉降呈逐渐增大的趋势,但砂卵石地层的融沉效应小,融沉变形仅有1.85 mm;管片和联络通道结构的沉降变形值随砂卵石地层的解冻逐渐增大,在此过程中管片和联络通道结构的拉应力减小,压应力增大;实际施工中,应该重点监测管片结构在与联络通道结构连接处顶部的沉降变形、底部的受压情况以及联络通道结构底板处的沉降变形和受压情况。     

地铁隧道水平冻结施工地表变形特性的模拟研究

冻结施工是软弱含水土层中施工的辅助方法之一，北京地铁大北窑车站区间隧道水平冻结施工工程是我国首例隧道水平冻结施工。以该工程为原型工程，建立了一套以相似理论为基础的物理模型试验系统，开展了冻结及冻融现象的试验研究，对冻结与冻融过程中地表变形进行了分析研究，得出其变化规律和经验公式，可为以后的水平冻结施工技术的扩大应用提供部分理论依据和参考。     

地铁联络通道冻结法施工三维数值模拟分析

在地铁联络通道水平冻结法施工过程中,对已建的盾构隧道、地下管线、地表建筑物等都将产生较大影响.以南京地铁二号线莫愁湖站～汉中门站区间联络通道及泵房水平冻结法施工为工程实例,采用FLAC3D进行数值模拟,对地铁联络通道施工过程中的冻结温度场的发展变化、冻胀融沉引起的地表位移以及冻胀力引起的隧道内力和变形等做了详细的分析,...     

南京地铁软流塑地层浅埋暗挖法施工技术的探讨

针对南京地铁鼓楼–玄武门区间隧道穿过软流塑地层的特点,采用土工离心机对地表有相对硬壳层和地表无相对硬壳层中隧道开挖之后地层的变形机理进行模拟。模拟发现,地表有相对硬壳层时,隧道以两侧挤压变形为主,地表无相对硬壳层时,隧道以竖向压缩变形为主,为工程措施的选择提供了依据;同时根据管棚格栅的支护体系和应力分布的特点,建立了隧道挤土变形的计算公式,提出了管棚间土体形成的“微拱”效应,论证了通过注浆可提高土体的强度和变形模量,从而强化“微拱”,并大大减少挤土变形量。以南京地铁试验段的实测为基础,分析了软流塑地层中隧道施工引起的各部分变形情况,进而提出了相应的工程措施。     

西安地裂缝对地铁隧道的危害及防治措施研究

西安地裂缝是一种独特的城市地质灾害,其活动对地铁建设造成严重威胁,西安地铁建设的关键是如何解决地铁隧道穿越地裂缝带的问题。以西安地铁穿越地裂缝带为研究对象,在地裂缝基本特征分析和未来活动趋势预测的基础上,分析了地裂缝活动对地铁隧道的危害模式,从结构、防水、地基基础与变形监测等方面提出了如下防治措施:结构上应采用扩大断面、预留净空、分段设缝加柔性接头和局部衬砌加强等措施;防水方面宜采用可卸式管片拼装双层结构法和波纹板强化橡胶复合材料制成的防裂止水带处理;地基基础处理方面采用地基注浆加固法和弹性囊变形恢复法处理;建立隧道衬砌和轨道的变形监测预警方案;地铁线路走向应尽量与地裂缝正交或大角度相交,避免小角度相交;严格禁止在地铁沿线一定范围内开采地下水。研究成果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带的施工、结构和防水设计以及隧道病害监测与防治提供重要参考。     

临近地铁隧道基坑开挖的数值模拟分析

临近地铁隧道的基坑开挖必定会对隧道产生影响,同样隧道的存在对基坑的变形也有一定作用。通过对上海某基坑工程应用FLAC3d软件进行数值模拟分析,研究发现,基坑开挖卸载后,地表发生沉降,基坑内土体发生隆起,其中靠近隧道区域隆起值最大;隧道开始整体向基坑方向侧移,但是上下、左右特征点位移量并不一致,隧道产生不均匀应力,特别是上下方向可能存在拉应力。     

地铁隧道穿越地裂缝带的结构抗裂预留位移量

 西安地铁穿越多条活动地裂缝带,地裂缝未来活动对地铁隧道结构造成严重威胁。论述西安地裂缝成因、活动方式和剖面特征,对未来地裂缝活动趋势和地铁设计使用期内地裂缝最大垂直位移量进行分析和预测。通过浅埋暗挖马蹄形地铁隧道穿越地裂缝带的三维有限元数值模拟,得出当地裂缝垂直位移量达到20 cm时隧道出现开裂破坏,隧道结构抗裂设计时需分段设缝和扩大断面以适应地裂缝的大变形。基于数值模拟结果,建立地裂缝作用下地铁隧道与地裂缝正交和斜交条件下分段隧道三维运动位移模式,确定正交和斜交条件下结构抗裂的垂直位移、横向位移和轴向位移预留量。其结果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。     

地铁隧道联络通道及排水泵房冻结加固技术

介绍了南京地铁试验段联络通道冻结法施工过程。对冻结管施工、冻结、开挖构筑各阶段的施工技术难点及对策作了分析;同时,对施工监测数据进行总结,找到了冻结过程中温度、地面变形、冻胀压力等的变化规律。     

分段柔性接头地铁隧道适应地裂缝大变形的模型试验研究

西安地裂缝是一种特殊的城市地质灾害,地铁隧道穿越地裂缝带时必须分段设特殊变形缝。以西安地铁隧道正交穿越地裂缝带为工程背景,采用几何比1:5的大比例尺模型试验,研究分段设缝柔性接头隧道穿越地裂缝带的适应性。试验结果表明:地裂缝活动环境下隧道设置特殊变形缝的柔性接头避免了衬砌结构应力集中,对结构起到保护作用,分段柔性接头隧道具有较强的适应地裂缝大变形的能力。设置与地裂缝倾角一致的斜变形缝对围岩压力与位移有一定影响,而对衬砌结构安全性影响较小。正交条件下斜变形缝能消耗20%以上的地裂缝位移量,在地裂缝影响区隧道可通过多段设变形缝串联的方式最大限度地消除地裂缝大变形对隧道的影响。接头处顶底部止水带基本完好,而两侧止水带因地裂缝垂直位移作用出现撕裂现象,防水设计应重点考虑接头两侧壁的防水。研究结果可为地裂缝活动环境下地铁隧道结构与防水设计提供重要参考。