软弱夹层对交叉洞稳定性的影响分析

在近水平层状的岩体开挖交叉洞,距洞顶倍洞径的软弱夹层从交叉洞段顶部穿过,该软弱夹层既不易挖掉后回填,又难以锚固,针对这一实际工程,为研究软弱夹层对交叉洞段洞室围岩稳定的影响,应用从奥地利引进的大型岩土工程数值仿真分析软件FINAL,对交叉洞开挖进行了跟踪施工过程的数值模拟,定量对比了软弱夹层取不同强度参数和假设无软弱夹层对围岩的影响,分析了开挖过程中软弱夹层的张开情况和对围岩稳定的影响,最后结合工程经验修改了支护方案,并对比了不同方案的支护效果.结果表明,与假设无软弱夹层对比,此软弱夹层使拱顶洞壁变形增加了60%以上.拱顶围岩拉应力区和拉应力值以及支护内力增加约30%,修改后的支护方案使软弱夹层的张开减少50%以上,满足施工期稳定性要求.     

膨胀流变性围岩隧洞预制钢筋混凝土衬砌稳定性分析

 针对一实际流变、膨胀性围岩的室内实验结果及初步设计与施工方案, 应用引进的岩土工程仿真分析软件F INAL 对隧洞施工期、运行期的围岩变形与薄拱片钢筋混凝土衬砌结构的内力、强度特性进行了较系统的数值仿真分析。分析结果说明: 膨胀、流变性围岩一次开挖后按距掌子面2～ 3 倍洞径时施作薄拱片钢筋混凝土衬砌的开挖与支护方案是可行的; 在个别岩性岩层复杂的洞段, 由于衬砌内力受力不均匀可能导致弯矩较大而使衬砌在个别部位出现拉裂缝; 在所讨论的情况下, 衬砌内力受围岩膨胀性影响最大, 外水压力荷载次之, 流变影响最小。     

泄洪洞出口洞段的开挖支护探讨

水电站泄洪洞地下厂房系统在受高地应力及层状岩体结构控制后会出现围岩变形状态,锚杆受力及松动区范围都大于上游边墙,再加上局部受不利结构影响不能完全控制变形,应进一步通过支护措施加强围岩的稳定性及支护系统的可靠性。本文则以某泄洪洞出口洞段施工为例,分析出洞施工的开外和支护中采取的技术措施,从而保障出口洞段的安全贯通。     

溪洛渡电站泄洪洞闸室支护设计与稳定性分析

溪洛渡水电站泄洪洞采用有压接无压洞内龙落尾的型式,有压段末端设工作闸门室。为了论证泄洪洞工作闸门室开挖支护方式的可行性和合理性,本文根据地形地质条件和结构布置特点,采用三维非线性有限元法建立了相应的计算模型,对泄洪洞工作闸门室从施工开挖到支护进行了全过程仿真,对围岩变形特征、应力状态以及塑性区分布等进行计算分析,确定了围岩稳定支护参数。通过施工过程的监测资料与计算结果的对比分析,印证了应力、变形及塑性区分布的特点,说明设计方案是合理的。     

深埋地铁车站出入口交叉段施工力学特性的数值分析

文章以重庆轨道交通10号线某深埋地铁车站为研究对象,采用有限差分法FLAC3D对该车站出入口段两种不同开挖施工方案进行数值计算,分析两种不同施工方案对车站出入口段围岩与初期支护结构力学行为的影响。分析结果表明:出入口段开挖对车站交叉口部位围岩和初期支护结构的应力与变形均会产生显著影响。采用方案Ⅱ即在车站双导坑施工完成后再开挖其出入口方案时所引起的围岩变形、最大主应力和初期支护结构的最小主应力均小于方案Ⅰ即在车站隧道施工完成后再开挖出入口的方案。将方案Ⅱ用于重庆轨道交通10号线某深埋地铁车站出入口段的施工可保证车站与出入口交叉段围岩与初期支护的稳定性,对类似工程具有参考价值。     

大断面饱和黄土隧洞成洞条件研究

针对南水北调中线穿黄连接段大断面饱和黄土隧洞的成洞条件问题 ,应用岩土工程软件FINAL对几种可能的方案进行了施工仿真试验研究。研究结果表明 :①新奥法施工方案在该大断面高水头饱和黄土围岩中能够成洞 ;只需紧跟掌子面喷护 ,挂网 2 5cm加系统锚杆形成柔性支护圈即可维持围岩稳定 ;②双洞中心相距 2 .5倍洞径时应力与变形的相互影响小于 5 % ;③双洞合一的掏槽一次永久衬砌方案也可成洞 ,且施工技术要求最低 ,但洞周变形最大 (约 1 40mm) ;④双洞合一的预制混凝土超前压桩衬砌方案虽施工工艺复杂 ,但却能最大限度的限制围岩变形 (最大沉降小于 1 0mm) ,在重要建筑物底下穿过时 ,可能是首选方案。     

官地地下尾水岔洞开挖与衬砌稳定研究

水利工程中地下大跨度尾水岔洞往往在结合交叉处形成复杂的三维空间结构,该部位受力性质复杂,位移较大,应力集中,一般需对其进行精细的三维数值模拟,分析开挖与衬砌结构的稳定性。文章利用FLAC3D,计算分析了官地水电站尾水岔洞围岩在开挖情况下的变形、应力及屈服区,对不同应力释放荷载条件下的喷锚支护效果及机理进行了分析评价;在此基础上根据运行和检修工况下的荷载作用情况,计算分析了衬砌结构应力,以及围岩锚杆的受力状态。指出控制作用工况,提出了保持岔洞稳定的措施和对策。计算分析表明:围岩开挖变形量较大,顶拱最大下沉约23 mm,边墙应力释放明显,最大拉应力约3.8 MPa,衬砌最大拉应力在2.0-2.6 MPa之间,岔角处岩体塑性区局部贯通,设计喷锚支护措施处于正常承载状态,支护措施能够满足围岩稳定性要求。计算分析得出的结论已用于指导工程设计,同时也可供其他同类工程的设计和施工参考。     

水布垭导流洞主要施工技术

以水布垭导流洞为例,介绍了其工程概况及其施工方案,并对开挖与初期支护、喷钢纤维混凝土施工、二次初砌等环节的施工技术进行了阐述,最后介绍了几项创新应用的新技术,以供类似工程参考借鉴。     

深埋交叉隧道动态施工力学行为研究

分离式独立双洞之间的横通道开挖,再一次引起主隧道围岩和支护结构的应力释放与重分配,引起交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生变化。结合高地应力区深埋隧道工程,通过3D弹塑性有限元数值仿真模拟,分析横通道不同施工方案和动态施工过程对主隧道围岩与初期支护结构力学行为的影响。分析结果显示,横通道的开挖对围岩应力和位移影响较大,对交叉侧主隧道侧壁初期支护应力及交叉对侧主隧道侧初期支护σ3和XY平面的剪应力影响较大。为深埋隧道交叉段监控量测系统的设计、施工方案优化及安全控制提供了依据。     

紫坪铺泄洪洞穿越断层段新奥法设计与数值仿真分析

本文基于新奥法的基本原理 ,对紫坪铺水利工程 1 # 泄洪洞穿越 F3断层段的支护设计方案进行了有限元数值仿真分析和优化设计。分析结果表明 ,按照常规的支护不能保证围岩、支护的稳定。本文经过 4个支护方案的设计与仿真分析 ,提出了较为理想的支护方案 ;该支护方案已为工程实际所采用 ,取得了良好的实际效果。     

锚喷支护,新奥法推广应用中的几个问题

对锚喷支护和新奥法推广中的几个问题进行讨论,提出：整体式衬砌锚喷做临时支护的隧道也应进行量测监控;建议设计施工时应考虑锚喷临时支护的承载力;新奥法在市政隧道工程中的应用。     

Rational permeability coefficient of a permeable lining for composite tunnel lining structures

 Various factors influence the tunneling are simplified considering the axial symmetry of the composite lining structure. The analytical expressions for the seepage field,stress,and displacement in the surrounding rock and those for the grouting circle,permeable lining,and ordinary lining are obtained according to the principle of effective stress. The seepage discharge,plastic zone,stress,and displacement around a tunnel affected by the different permeability coefficient ratios between the permeable lining and surrounding rock are studied. The reasonable value of permeability coefficient for the permeable lining are discussed. The results show that the grouting circle controls the tunnel seepage discharge well and has a reasonable permeability coefficient and an optimal radius. The grouting circle controls the plastic zone development in the surrounding rock,i.e.,the thicker the grouting circle,the smaller the plastic zone in the surrounding rock. The tunnel seepage discharge and the effective stress in the grouting circle and lining increase gradually with the increasing of permeability coefficient ratio and tend to be stable after the ratio reaches 0.1. Comprehensive analysis on the factors such as the stability of tunnel seepage discharge,the plastic zone of the surrounding rock and the stress around the tunnel indicates that it is relatively reasonable for the permeability coefficient ratio to be greater than or equal to 0.1.     

软弱围岩中的新型双层复合衬砌的受力特性研究及渗水风险分析

 某输水隧洞位于河床的软弱砂岩中,其双层复合预应力衬砌结构形式新颖,受力条件复杂。为了解这种新型双层复合预应力衬砌的工作性态和受力特性,分别采用现场1∶1仿真模型试验方法、三维非线性有限元数值分析方法,并将数值分析结果与仿真试验进行对比分析。有限元分析按照仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬浇筑、内衬预应力张拉以及内衬充水加压的实际过程模拟,计算中考虑衬砌与土体的耦合效应,通过外衬变形反分析调整土体计算参数,采用基于直接约束的接触迭代算法模拟管片与管片之间、内衬与外衬之间的多重接触与传力。研究结果显示,无论是结构变形、缝隙开度还是结构应力,有限元分析与仿真试验规律一致,数值接近,两种方法相互验证了这种具有多重复杂接触边界的非连续变形柔性结构的受力特性,明确了内、外衬的传力机制;在此基础上,进一步分析高压内水外渗对结构安全性的影响以及预防措施,其研究成果可供类似工程参考。     

地下水对引水式电站隧洞围岩稳定性影响的研究

基于大型通用有限元软件ANSYS对引水式水电站引水隧洞开挖与衬砌过程进行数值模拟。隧洞开挖与衬砌采用ANSYS软件中的生死单元来实现。通过模拟隧洞的开挖与衬砌,改变地下水水位,进而对各水位对应下的引水隧洞洞身段围岩及衬砌稳定进行评价。故在计算结果的基础上．结合工程实际情况和经验．研究地下水水位对隧洞围岩稳定性的影响,并得出几点有益的结论,以期为实际隧洞工程施工及设计提供依据。     

高水压富水区隧道限排衬砌注浆圈合理参数研究

海底隧道深埋于海水以下,处于高水压富水区,隧道结构设计时需要考虑外水压力,如果采用"堵水限排"的防排水设计原则,能够以较小的排水量显著降低作用在衬砌上的外水压力,从而使隧道结构设计更加经济。注浆圈合理参数的确定是"堵水限排"的核心问题。基于穿越高水压富水岩溶区的圆梁山隧道工程,通过理论计算和分析,得到了注浆圈参数变化对隧道涌水量和衬砌外水压力的影响规律;提出了隧道排水率的概念,分析了隧道排水率与衬砌外水压力之间的关系。在此基础上提出了确定注浆圈合理参数的方法和程序,给出了圆梁山隧道注浆圈的合理参数值,并在现场得以应用,取得了理想的效果,注浆后实测隧道涌水量与理论计算值基本一致。研究结果表明:衬砌外水压力折减系数取决于隧道排水率,只有当隧道排水系统能够将渗透到衬砌背后的地下水全部排出时,衬砌外水压力才能完全消除;注浆圈的作用不是分担衬砌外水压力,而是通过封堵地下水降低隧道涌水量,从而以较小的排水量可显著降低甚至消除衬砌的外水压力。研究成果对类似高水压富水区以及海底隧道防排水设计具有一定的参考价值和借鉴作用。     

高地温隧洞温度场数值模拟研究

以新疆某水电站高地温引水发电隧洞为依托,对高地温段引水发电隧洞在有无EPS保温隔热层下的温度场分布进行模拟研究。结果表明,距离隧洞中心越远,在有、无EPS保温隔热层条件下隧洞的温度均越高;EPS保温隔热材料厚度依次取3、5、10cm时,隧洞衬砌支护结构温度梯度明显降低,且在EPS保温隔热层处温度发生突变,突变处温度幅值依次为20.6174、26.7323、39.3442℃;EPS保温隔热层越厚,衬砌支护结构温度梯度越小,与现场实测结果极为吻合。鉴于此,在高地温引水隧洞施工过程中,可在二次衬砌前施做保温隔热层,用于阻断来自围岩深处的高温,从而降低衬砌支护结构与洞内环境温度的温差,减小二次衬砌结构所受到的温度应力,为高地温引水隧洞降温措施的设计与施工提供理论依据。     

复杂地质条件隧洞管片结构设计及应用分析

达坂隧洞地质条件复杂多变,通过对管片纵缝球窝结构、防渗、毛细透排水管等细部结构设计进行研究,提出了较好的解决方案和措施,施工取得了较好的效果,产生了较大经济和社会效益。     

基于流固耦合分析的富水隧道外水压力与限量排放标准研究

隧道衬砌结构外水压力和限量排放标准是岩溶山区隧道工程建设关注的焦点。以某富水隧道为依托,借助FLAC~(3D)软件通过流固耦合数值分析,对富水隧道衬砌结构合理的外水压力取值和限量排放标准进行研究。分析了围岩无注浆条件下隧道外水压力随排水量的变化规律,进而提出了基于结构安全的隧道外水压力取值和地下水排放标准,同时分析了围岩注浆条件下隧道外水压力随注浆圈厚度和地下水排放量的变化规律,提出不同注浆厚度条件下地下水排放标准和合理的注浆圈厚度取值。     

高性能泡沫混凝土隧道隔震材料研究

基于泡沫混凝土作为隧道隔震材料在力学性能上的要求,开展了影响泡沫混凝土隔震性能的九因素四水平正交试验,通过正交试验得到了影响泡沫混凝土隔震性能的主要因素及各组分的最佳配合比,并研制得到了一种高性能泡沫混凝土。静力与动力试验结果表明该高性能泡沫混凝土的强度、延性、防水性能较普通泡沫混凝土都有明显改善。同时,为验证其作为隧道隔震层的减震效果,将其运用于西藏嘎隆拉隧道洞口段的抗震计算中。数值计算结果显示高性能泡沫混凝土可以有效降低隧道衬砌单元的应力及塑性破坏区的大小,从而证明其具有良好的隔震性能。综合考虑高性能泡沫混凝土的隔震性能与经济性,研究成果对高烈度区隧道的抗震设计有较好的借鉴意义。     

泄水式管片衬砌壁后水压力分布特性模型试验研究

 基于研制的泄水式管片衬砌–围岩泄流装置,采用室内试验方法对某铁路隧道装配式泄水式管片衬砌在高水压条件下衬砌壁后水压力分布规律进行研究,重点探讨单纯限排、堵水限排等不同泄水方案下衬砌壁后外水压力分布规律。分析排泄流量、泄水孔密度、注浆与否对隧道衬砌壁后水压力的影响,揭示隧道衬砌壁后整体和各位置处外水压力折减系数、外水压力大小等与衬砌泄水孔泄流量之间的二次曲线关系。研究结果可为高水压山岭隧道衬砌的设计提供参考。