隧道台阶法施工的数值模拟与分析

在隧道施工过程中,评价围岩稳定性是一项重要工作.结合广东某隧道工程状况,利用有限元软件模拟了隧道的动态开挖过程,分析了开挖过程中围岩应力和应变的变化规律,并对施工过程中位移量较大及应力集中现象比较明显的部位进行了划分,确定了施工现场重点监测和支护区域,确保施工过程中围岩的稳定性和安全性.     

基于灰色聚类法的某隧道围岩分级研究

在隧道开挖施工过程中,围岩分级对设计支护至关重要。该文结合某高速公路隧道,利用灰色聚类法对隧道围岩分级进行了分析计算,将分级结果与传统的分级进行对比,以论证灰色聚类法在隧道围岩分级中的实用性。     

隧道施工动态仿真分析

由于隧道开挖施工引起围岩应力重分布,使得围岩局部产生应力集中,因而隧道容易产生塌方、变形过大等危害。因此掌握隧道施工过程中围岩及衬砌的状态,对隧道的稳定性和安全性分析尤为重要。FLAC3D数值模拟软件可以模拟隧道开挖、支护施工的整个过程[1],并可分析各施工时段的围岩应力和变形以及跟踪点的应力、变形全过程曲线,从而判断隧道的稳定性。结合在建摩天岭1#通风斜井工程采用FLAC3D软件对隧道的动态施工进行了仿真模拟分析,通过对跟踪点的位移、应力的分析,得到了不同级别围岩下的变形和应力的全过程曲线以及影响范围,为隧道的设计和施工提供了理论依据。     

岩质隧道开挖稳定性脆弹塑性损伤分析

岩质隧道的施工过程是典型的卸载力学过程.由于岩体在加载和卸载条件下应力路径的不同,仅采用加载条件下所建立的力学模型来研究隧道的开挖稳定性问题是不适合的.笔者从隧道围岩的力学性能及破坏机理出发,引入损伤力学理论,建立三维非线性脆弹塑性损伤有限元模型,研究在加、卸载条件作用下隧道施工全过程的围岩稳定性,为实际工程提供理论指导作用.     

隧道监控量测在隧道施工中的应用

施工过程中围岩监测是隧道施工中的重要组成部分,通过监测数据能够确定围岩的稳定性,检查是否按设计施工,监测现场施工的合理性和准确性。隧道施工中一定要做好隧道周边围岩监测测量工作,并将监测测量的数据及时反馈给现场施工,以便现场管理人员和作业队人员在隧道开挖和隧道初支施工过程中能够第一时间掌握隧道开挖情况和隧道周边围岩的力学变化及现场隧道开挖后围岩的稳定性,能够最大限度的确保现场施工安全,为评价和调整初支参数,控制隧道超欠挖及进尺,调整现场开挖方式和隧道二衬施工提供了强有力的数据支持。     

鄂西某隧道地应力场回归分析及其对工程稳定性影响

针对软岩隧道施工中出现的围岩失稳工程难题,结合鄂西某深埋特长隧道的现场地应力测试,通过应用实测数据进行区域应力场回归分析及围岩关键部位变形的数值模拟,综合评价了应力场对该隧道围岩稳定性的影响.结果表明:该隧道测区围岩处于高应力区,且拱顶变形相对较大,围岩稳定性较差.分析结果与现场现象相吻合,说明该方法可行有效,可为隧道施工设计提供参考.     

基于实际监测数据的浅埋隧道围岩稳定性研究

隧道施工中围岩的安全稳定是施工过程中极为重要的一个环节,位移监测数据常作为现场围岩稳定判定的重要依据,在多数情况下甚至是唯一依据。作为隧道建设施工过程中的重难点,浅埋隧道的施工过程中位移监测的重要性更是不言而喻。在浅埋隧道施工过程中,由于施工技术运用或处理不当,特别是洞口薄弱段,经常会造成较大面积的塌方。以端西隧道浅埋段为工程背景,通过现场实际数据统计分析并结合数值模拟,分析隧道围岩稳定性,进而对施工提出指导性意见。     

管棚支护技术在潼湖隧道软弱围岩中的应用

针对潼湖隧道围岩等级较低,开挖易失稳的问题,采用管棚支护技术进行围岩注浆加固处理,分析了管棚支护技术的设计与施工方法,并对隧道开挖进行监控量测,监测结果显示该处治方法保障了隧道开挖过程中围岩的稳定性,满足隧道安全运营的要求。     

大断面小净距浅埋隧道围岩的屈服接近度分析

针对甸头隧道下穿大西公路段,采用有限差分法开展隧道施工过程的数值模拟,分析施工过程 中围岩的屈服接近度的演化和转移特征,并和围岩塑性区的发展过程相比较,来开展围岩的稳定性研 究。研究结果表明:隧道施工产生的围岩塑性区主要集中在拱脚处,现有的锚杆加固方案基本涵盖了围 岩重点关注区域（考虑屈服接近度大于0．7的范围）,仅在拱脚附近需要加长锚杆的长度,以保证隧道围 岩的稳定性。     

四川某电站对外专用公路隧道围岩稳定性分析

四川某电站对外专用隧道位于青藏高原东部边沿,海拔2 600～2 700多 m,全长5 327 m,隧道开挖断面为圆拱形,宽12.5 m,高8.518 m,开挖断面面积约106 m2.在开挖过程中,围岩的稳定性是影响工程进度、质量的关键.就该隧道的围岩稳定性进行了分析,为施工组织提供了正确的依据.     

裂隙溶洞对隧道围岩稳定性的数值分析

为探究不同充水条件下裂隙溶洞对隧道开挖过程中围岩稳定性的影响,利用RFPA渗流版数值软件对不同裂隙溶洞充水条件下隧道开挖过程进行数值分析.研究表明:裂隙溶洞中水压的存在对围岩稳定性的影响显著,水压在3MPa以下时,随着水压的增大,隧道围岩破坏程度越大,破坏速度越快,渗流路径越复杂,发生的突水灾害越严重.水压的存在影响着隧道围岩破坏过程能量演化规律,当裂隙溶洞中存在低水压(0MPa、1MPa)时,围岩破坏释放的能量表现为平缓-激增-平缓-激增的演化规律.当裂隙溶洞存在高水压(3MPa)时,围岩破坏释放的能量表现为平缓-激增的演化规律.研究结果对岩溶地区隧道施工过程中突水、危石垮塌灾害防控具有指导意义.     

TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类研究

目前常用的水工隧洞围岩分类方法主要是在浅埋隧洞和钻爆法施工的基础上建立的,在隧道掘进机(TBM)施工的深埋水工长隧洞应用中存在不足。在对国内外常用的围岩分级和分类方法进行统计的基础上,结合深埋水工长隧洞的特点以及TBM施工中可能遇到的主要地质问题进行分析,选取了围岩稳定性、高地应力风险、地下水风险和TBM施工围岩可掘性等作为评价隧洞围岩性质的主要因素,提出了一种既能描述隧洞围岩稳定性,又能描述地质风险类型及等级的TBM施工深埋水工长隧洞围岩综合分类方案。该方法已在新疆某输水工程中进行实践应用,取得了良好的应用效果。研究成果可为深埋水工隧洞开挖和支护设计提供技术支撑,为TBM选型及施工中可能遭遇的地质风险采取处理针对性措施提供依据。     

基于TSP物探指标的围岩质量预测研究

为利用TSP各物探指标预测隧道围岩质量,以G575线巴里坤~哈密公路东天山隧道为工程依托,利用灰色关联分析理论,建立了以岩体质量指标修正值作为围岩质量的依据,以9个物探指标为影响因素,采用MATLAB软件对隧道围岩质量的影响因素进行关联排序,确定影响围岩质量的主次因素;再选取高关联度的物探指标,采用灰色关联理论进行围岩质量预测。结果表明,波速、纵横波速比、泊松比、密度为影响隧道围岩稳定性的主控因素;剪切模量、拉梅系数、体积模量、动态杨氏模量、静态杨氏模量为次要因素;围岩质量预测采用波速、纵横波速比、泊松比、密度这4个高关联度的物探指标能准确预测隧道围岩分类。     

灰色系统在隧道监控量测中的应用

在灰色系统理论基础上,通过实测值和预测值的对比,建立了GM(1,1)灰色系统修正预测模型,对围岩稳定时间和最终变形量进行了预测,克服了小样本时间序列数据在围岩变形预测中的缺陷。研究结果表明:灰色系统修正预测模型具有较高的预测精度,开挖围岩具有良好的稳定性。灰色系统理论通过少量量测数据,较好地预测围岩变化趋势,及时掌握隧道开挖后围岩变形的动态发展过程,从而可指导隧道施工,具有重要的经济性和实用性。     

大朝山水电站大型地下洞室围岩稳定性分析

对大朝山水电站地下厂区的围岩稳定性进行分类和评价,为设计、施工提供地质依据.施工过程中对围岩的变形、应力进行监测,观测资料反映出地下洞室群的围岩是稳定的.     

控制型结构面几何参数对隧道围岩稳定性的控制效应——以郑万高铁向家湾隧道为例

隧道围岩变形破坏与岩石强度、结构面特征、地下水和地应力等因素关系密切,其中控制性结构面的几何参数(间距和倾角)影响着隧道围岩的宏观完整性和开挖后的应力分布,进而控制着围岩塑性变形和结构面剪切滑移。为研究结构面几何参数对隧道围岩稳定性的控制效应,以郑万高铁向家湾隧道为例,在区域地质环境调查、隧道掌子面地质素描和岩石物理力学参数测定的基础上,使用UDEC离散元软件分析了不同几何参数结构面的隧道围岩变形破坏特征。研究表明隧道结构面间距和倾角对围岩变形破坏影响显著,当结构面间距＞1/10洞直径,倾角位于0°~30°范围内时,隧道施工过程中围岩稳定性相对较好。本研究对类似隧道安全施工具有实践指导意义。     

软弱围岩中大角度反坡隧道排水施工技术

在泥岩等地质条件不好、大角度反坡隧道施工过程中做好排水是施工的重点和难点。施工中洞内的水向工作面汇集而需要及时抽排,以防止施工掌子面的水积聚过深,影响隧道围岩的稳定、危及隧道施工的机械设备及施工人员的安全,影响正常的施工进度。通过总结成都轨道交通18号线工程龙泉山隧道施工中的技术,有效地解决了反坡隧道开挖施工过程中容易出现的地下水往施工面汇集影响围岩的稳定性、影响正常施工生产等难题,节约了施工工期,保证了施工安全,对软弱围岩中大角度反坡隧道防排水施工具有指导意义。     

岩溶对地铁隧道围岩稳定性影响的数值模拟

以深圳某区间地铁建设为例,运用岩土隧道分析有限元软件MIDAS/GTS对其围岩稳定性进行了三维数值模拟研究。探讨了溶洞的不同分布位置、溶洞的尺寸及溶洞与隧道间的净距等因素,对地铁盾构施工过程中围岩稳定性的影响。结果表明,上述因素对隧道周边围岩的安全系数、变形、土层塑性区分布、土层中主应力的分布及衬砌管片的弯矩分布等均有较大影响。研究成果已应用于实际工程的建设中,对其他岩溶地区地铁施工有参考价值。     

基于FLAC~(3D)的高速公路隧道两种开挖方式稳定性分析

高速公路隧道开挖常受地质条件、围岩卸荷应力重分布及开挖断面的影响制约,需要采用不同的开挖方式来保证围岩的稳定性。软弱地层条件下六车道双连拱隧道施工条件复杂、开挖方式多变,在掘进过程中采用数值计算分别对不同开挖方式下隧道围岩稳定性进行模拟分析,可以得到围岩的应力分布情况和支护结构的受力状态。结果表明,在掌子面中隔墙的上方以及左、右洞外侧边墙部位围岩变形和支护结构受力较大,在中隔墙底部底鼓严重。因此,在类似隧道掘进过程中,应加强这些部位的支护参数及结构质量,必要时可在中隔墙底部开挖一定深度施作浅基础。     

隧道开挖围岩变形监测与初始地应力场反分析

隧道施工的安全预警问题,备受工程界关注。在湖北省谷（城）竹（溪）高速公路珠藏洞隧道施工过程中,基于现场监测数据的指数函数回归模型,采用位移反分析法对隧道工程区域的岩体地应力场进行了反分析。根据反分析成果对隧道施工进行了模拟,确定了工程区地应力场的分布特征。其分析成果与周边隧道的应力测试结果吻合较好,为工程的安全施工、监测断面的布置、围岩稳定性评价、二次衬砌施作时间的确定提供了依据。