新建隧道施工对既有运营隧道的力学影响分析

以杭金衢高速公路新岭隧道为工程背景,通过对新建隧道对既有运营隧道在静力开挖条件下的受力和变形分析可知,随着新建隧道与既有隧道之间的净距增大,新建隧道开挖对既有隧道的影响逐渐减小,当净距超过20m时,新建隧道的开挖引起衬砌位移、受力变化相对较小,既有隧道结构处于安全状态。据此判别杭金衢高速公路新岭隧道净距设计是科学合理的。     

四洞并行公路隧道群开挖稳定性影响因素研究

基于正交试验设计方法和数值模拟计算手段,以初支拱顶沉降、边墙收敛变形以及中岩柱的水平位移等稳定性指标为依据,对开挖顺序、净距、埋深、围岩级别和隧道群掌子面错距等因素对于四洞并行山岭隧道群开挖稳定性的影响进行了研究。结果表明:隧道净距控制在1.0B(B为隧道开挖跨度)时,隧道群初支结构的拱顶沉降和收敛位移最小,中岩柱的水平位移也相对较小,对四洞并行隧道是较为合理的净距;相邻开挖隧道的掌子面错距越大于0.75B,对隧道群开挖的稳定性越有利。     

浅埋连拱隧道施工动态响应特征研究

以实际工程为依托,针对浅埋连拱隧道暗挖施工稳定性问题,研究了隧道开挖过程中围岩、支护结构、中隔墙等结构的应力分布情况以及地表沉降等指标的动态响应特征。结果表明,中导洞开挖过程中,上台阶开挖对围岩应力影响较明显; 隧道施工完成后中隔墙上最大应力达7.03 MPa,侧洞拱腰及拱顶部位存在应力集中,大小为0.7~1.55 MPa; 侧洞靠近中导洞的上台阶初支结构拉应力达1.67 MPa,侧洞远离中导洞的上台阶初支结构压应力达4.48 MPa; 侧洞靠近中导洞侧台阶开挖时中隔墙应力增幅明显,掌子面远离监测面超20 m后施工对中隔墙无影响; 地表沉降最大部位位于隧道轴线处,沉降最大值为7.20 mm,沉降区域半径约25 m。     

并行超小净距公路隧道施工变形监测分析

结合并行超小净距公路隧道工程实践,介绍了施工过程中围岩变形监测方案,主要对隧道地表沉降、拱顶下沉、洞周收敛和围岩内部位移等监测项目进行了相关探讨;基于监测结果,分析了该隧道施工过程中围岩变形规律和特点,为隧道支护合理时机和衬砌参数的优化提供了重要依据和参考,也确保了隧道施工安全.     

埋深对浅埋大断面水工隧道围岩及初次支护变形影响研究

以某排涝隧道为研究对象,利用FLAC^3D建立模型,分析初次支护条件下隧道埋深对浅埋隧道的开挖变形影响,并与现场监测数据进行对比。研究结果表明:(1)沿着开挖方向,围岩的变形分为3个阶段,3个阶段的变形量随着隧道埋深的增加而增加;(2)拱顶沉降的变化速率比水平收敛要大,隧道埋深对拱顶沉降和水平收敛的影响范围保持不变,隧道的横向变形不受隧道埋深的影响;(3)锚杆的受力以洞轴线对称分布,在拱顶的受力最大;衬砌的受力在边墙和墙角处较大,衬砌最大变形发生在拱顶处,随着隧道埋深的增加,衬砌的受力和变形均有所增加。掌握浅埋隧道在不同埋深下的围岩变形规律,可以为类似的工程提供理论依据。     

非对称连拱隧道不同开挖方案的比较分析

根据某高速公路非对称连拱隧道衬砌结构形式, 针对地表平、地表顺倾斜和地表逆倾斜等地表倾斜情况建立了相应的有限元分析模型, 选取围岩稳定性、衬砌安全性和偏压情况等反映隧道稳定性的性能指标, 采用数值模拟方法综合分析了不同地表倾斜情况下不同开挖方案对隧道稳定性的影响。结果表明, 地表倾斜状况显著影响非对称连拱隧道围岩和衬砌的受力和变形情况, 非对称连拱隧道地表平时应采用先大洞后小洞的开挖方案, 地表倾斜时必须综合考虑地表倾斜情况和大小洞的跨度差异, 才能合理确定开挖方案。非对称连拱隧道隧洞开挖时, 先开挖一侧的围岩应力释放会引起另一侧未开挖岩体的竖向应力增大, 导致另一侧岩体开挖时释放的荷载也相应增大, 使后开挖一侧隧洞的围岩位移和应力增大;开挖过程中应使左右洞的应力释放量尽量接近, 降低最终拱顶沉降和拱顶围压拉应力, 确保隧道围岩稳定及衬砌结构安全。     

爆破荷载作用下新建与既有隧道支护结构

系统研究爆破冲击同时对新建隧道和既有隧道支护结构动力影响具有重要意义。以某隧道接近既有隧道为例,建立爆破施工对既有隧道和新建隧道支护结构的影响三维模型,利用高能炸药材料模型及JWL状态方程来模拟爆破荷载作用下既有隧道的动力响应特性,结合LS-DYNA显式动力分析程序和多物质流固耦合算法较为准确地对新建隧道的爆破机理进行数值模拟,对爆破荷载作用下既有隧道二次衬砌与新建隧道初期支护的动力响应规律展开研究,得到了不同工况下新建隧道二衬和既有隧道初支在不同时刻的振速分布规律、位移变化云图。结果表明：不同围岩等级既有隧道二次衬砌的动力响应规律十分相似,爆破冲击波最先传到既有隧道二次衬砌上迎爆侧边墙上,既有隧道二次衬砌结构上质点沿X方向振速峰值最大,衰减较快。当距离掌子面一定距离后,新建隧道拱脚处振速峰值超过拱顶位置,不同位置振速大小依次是拱脚＞拱顶＞拱腰。初期支护上质点X、Y、Z 3个振动方向中沿Z方向即隧道中心线方向振动较大,衰减较快。炸药起爆后,新建隧道初期支护上不同位置在爆破冲击波的作用下,沿着掌子面往洞口方向依次发生振动,同一断面上,拱顶和拱脚位置振速较大,施工中应加强监测。     

复杂条件下双连拱隧道信息化施工及应用

殿会坪隧道是常吉高速公路中的一座双向四车道连拱隧道，进口段地质条件复杂，存在明显的偏压现象．左洞开挖过程中右洞出现初支环向开裂，边墙混凝土剥落，地表出现裂缝并有增大趋势，同时洞内周边收敛、拱顶下沉和地表沉降突然增大，变形速率加快．采取及时跟进二次衬砌和导管注浆加固洞内周边围岩的措施，右洞洞身变形和地表沉降得到控制．二衬应力测试结果反映，二衬内力小于设计强度，满足工程要求．图5，参8．     

爆破荷载作用下新建与既有隧道支护结构动力响应研究

系统研究爆破冲击同时对新建隧道和既有隧道支护结构动力影响具有重要意义。以某隧道接近既有隧道为例,建立爆破施工对既有隧道和新建隧道支护结构的影响三维模型,利用高能炸药材料模型及JWL状态方程来模拟爆破荷载作用下既有隧道的动力响应特性,结合LS-DYNA显式动力分析程序和多物质流固耦合算法较为准确地对新建隧道的爆破机理进行数值模拟,对爆破荷载作用下既有隧道二次衬砌与新建隧道初期支护的动力响应规律展开研究,得到了不同工况下新建隧道二衬和既有隧道初支在不同时刻的振速分布规律、位移变化云图。结果表明:不同围岩等级既有隧道二次衬砌的动力响应规律十分相似,爆破冲击波最先传到既有隧道二次衬砌上迎爆侧边墙上,既有隧道二次衬砌结构上质点沿X方向振速峰值最大,衰减较快。当距离掌子面一定距离后,新建隧道拱脚处振速峰值超过拱顶位置,不同位置振速大小依次是拱脚拱顶拱腰。初期支护上质点X、Y、Z 3个振动方向中沿Z方向即隧道中心线方向振动较大,衰减较快。炸药起爆后,新建隧道初期支护上不同位置在爆破冲击波的作用下,沿着掌子面往洞口方向依次发生振动,同一断面上,拱顶和拱脚位置振速较大,施工中应加强监测。     

公路并行双洞小净距隧道施工技术

小净距隧道是指并行双洞公路隧道间岩石厚度较小 ,一般 <1.5倍隧道开挖断面宽度的一种特殊隧道结构型式。通过工程实例介绍公路并行双洞小净距隧道施工方法及关键技术要求     

浅埋偏压隧道锚杆加固参数的优化研究

锚杆参数的合理选择对隧道初期支护的稳定性具有重要意义.考虑隧道浅埋偏压的地质特性,采用了双侧壁导坑法,山内而外进行侧洞开挖,对浅埋偏压公路隧道的初期支护进行了数值模拟.分析了不同横阳间距和锚杆长度下,地表沉降、拱顶沉降、墙腰收敛值的变化规律,从而给出锚杆参数的合理值.     

地铁隧道下穿客运专线桥梁稳定性分析

地铁隧道下穿既有客运专线桥梁施工中,对桥梁的沉降变形有较高要求。以郑州地铁1号线某区间隧道下穿客运专线桥梁为工程依托,根据实际工程地质条件建立了三维数值模型,通过FLAC 3D模拟计算了隧道的施工过程,分析了地铁隧道围岩与既有铁路桥梁的变形情况。得出结论:围岩竖向变形主要集中在隧道拱顶和拱底,水平变形影响范围约1倍洞径;地表沉降主要分布在隧道正上方;隧道开挖过程中,既有铁路桥梁的桥墩产生了不均匀沉降,桥墩最大沉降差满足相关规范要求。研究成果可为类似下穿工程施工提供借鉴。     

双侧壁导坑法开挖小净距大断面软岩隧道施工控制

对于大断面软岩隧道施工,常规的台阶法开挖,极易造成拱顶大面积暴露、松动导致坍塌。小净距隧道开挖由于爆破产生的地震波的影响,先行洞衬砌拱顶主要为横向拉伸破坏,容易出现纵向拉伸裂纹;迎爆侧边墙衬砌呈现先拉伸后压剪破坏;仰拱拉伸破坏。针对该类情况采用双侧壁导坑法施工,双侧壁导坑法开挖断面能最大限度地保证施工安全。     

考虑溶洞影响条件下的隧道衬砌受力数值模拟分析

以云南蒙文砚高速公路项目东山隧道施工为依托,通过有限元分析软件abaqus从三个方面模拟溶洞对隧道衬砌受力的影响情况。这三个方面包括不同大小、距离隧道开挖面远近不同、与隧道竖轴夹角不同的溶洞对隧道衬砌的影响。当溶洞洞径2 m,距离隧道6 m时,随着溶洞中心与隧道衬砌轴线所夹角度变大,隧道拱墙和仰拱的Mises应力呈增大趋势;拱顶应力值则先减小,后增加。当溶洞洞径2 m,与隧道角度45°时,随着溶洞与隧道的距离不断增大,拱顶和拱墙处的Mises应力总体呈降低趋势;仰拱应力则是先增大后减小。当溶洞与隧道角度45°,距离6 m时,随着溶洞洞径不断变大,拱墙和仰拱处的Mises应力整体呈上升趋势;拱顶处则相反随着溶洞尺寸变大,其应力值在不断减小。与拱顶和仰拱相比,隧道衬砌拱墙处的应力值明显偏大。     

高地应力双隧道施工围岩应力变化规律数值模拟研究

以云县至凤庆高速公路隧道开挖工程为研究对象,采用数值分析和相似模拟相结合的手段,对其处于不同埋深岩层围岩变化规律展开研究。为保证隧道开挖施工安全,分别对隧道拱顶围岩压力、拱腰围岩压力以及上方围岩压力进行监测。基于监测数据分析围岩应力变化规律,明确了隧道开挖对其拱顶上部岩层影响程度和拱腰不同位置岩层应力在应力释放阶段所表现形式。研究表明,拱腰围岩竖向应力在左右隧道开挖整个施工阶段,应力变化曲线主要可分为3种类型,逐渐增大最终趋于稳定型、先增加后快速下降再缓慢增加型和先增加后快速下降至0型;根据拱顶及拱顶上方岩层竖向应力曲线,可将隧道拱顶上方岩层分为3种状态,拱顶上方0~50 m应力释放“高影响区”,拱顶上方50~150 m岩层属于应力释放“次影响区”,拱顶上方150 m以上岩层属于应力释放“缓影响区”。     

坡面正交型隧道开挖时洞口边坡变形分析

隧道洞口段开挖对洞口段边坡的稳定性影响很大,采用FLAC3D对隧道开挖时洞口边坡的变形进行数值模拟分析。隧道开挖后对地表沉降影响较大范围为隧道拱顶外侧1倍洞径范围内,而在3倍洞径范围外几乎没有影响。在纵向方向,越接近隧道洞口其地表沉降越大。后开挖隧道对先开挖隧道上方地表沉降有较大影响。隧道开挖对隧道拱顶上方边坡影响最大,距离越远其影响越小。其影响以拱顶为中心对称分布。     

隧道穿越工程对既有车站沉降影响分析

随着地铁建设的发展,隧道施工下穿既有线路结构的现象越来越多。由于地铁隧道的开挖,会引起附近结构或周边建筑发生变形,对这类工程风险和沉降进行合理的预测和评估是十分必要的。武汉地铁6号线下穿2号线常青花园站预埋段工程是在既有地铁车站下方采用矿山法施工的地铁区间隧道,通过对隧道开挖引起的既有车站结构变形数据和地表沉降数据进行分析,得出沉降曲线参数的取值,并分别考虑结构刚度、隧道埋深等对既有车站结构沉降的影响。     

高速铁路隧道塌方原因分析与施工处治技术

结合某高速铁路隧道Dg K88+520~522段施工出现掌子面附近拱顶塌方的工程背景,从现场地质条件与设计支护参数等方面分析了塌方原因,并采用数值模拟对比分析了勘查设计与围岩变更后的开挖支护措施引起的围岩变形。结果表明,根据原勘查设计Ⅲa级围岩确定的开挖方法与支护参数不能有效保证实际围岩条件下的隧道稳定性,而采用围岩变更为Ⅴb级围岩、三台阶七步法开挖、Ⅴb级围岩复合式衬砌支护的设计,拱顶沉降则可大幅度降低。介绍了塌方处治措施和拱顶沉降监测结果。由于围岩表现为脆性,在塌方后拱顶沉降较小,为确保工程安全,应根据地质勘查与超前地质预报等辅助措施,更为准确地掌握隧道围岩地质赋存条件,确定合理的开挖方法与支护参数。     

新龙门隧道临近既有隧道控制爆破开挖

新建隧道临近通车的既有隧道最小净距只有19 m。爆破掘进施工过程中采用上下台阶多断面开挖,严格控制爆破振动,确保了施工期间既有隧道内设施安全和列车的正常运行。     

关虎冲隧道施工过程数值模拟与分析

为了研究隧道开挖过程中硐室的变形状况,针对湖南溆怀高速公路关虎冲隧道工程施工过程进行了数值模拟研究,着重分析了隧道开挖过程中的围岩变形状态,得出了每个施工步骤后的沉降或收敛数据,并与后期实际监测结果进行了对比分析,结果表明,拱顶模拟分析结果与实测值较接近,周边收敛结果则有一定差异,这一结果与数值分析未计入构造应力有关。