郑西客运专线铁路张茅隧道近饱和黄土体初期支护应力变形特征研究

 黄土的特性是其工程性质受含水量的影响很大,郑西客运专线铁路张茅隧道穿越含水量20%的近饱和黄土体,施工难度大。通过系统分析张茅隧道的施工地质条件,确定具有针对性的隧道开挖步序。针对施工需要快速封闭开挖面的特点,结合隧道断面规模特征,研究三维非接触变形观测方法,对开挖后初期支护的拱顶下沉和两壁收敛等特征变形量进行现场长期测试;结合布置在初期支护上的土压力盒与表面应变计的测试,对初期支护的土压力特征和表面接触力特征进行研究,获得近饱和黄土体在三台阶七步开挖条件下的变形和应力特征,总结出该类开挖施工方法下黄土隧道初期支护的极限变形量指标特征,为类似工程提供参考。     

秦东大断面黄土隧道施工控制

结合具体工程实例,从大断面黄土隧道开挖、初期支护、仰拱施工、二次衬砌等多方面探讨了大断面黄土隧道的开挖过程,并强调了施工中的技术管理,可供同类型大断面黄土隧道施工参考。     

湿陷性黄土隧道洞口浅埋段施工防塌方安全控制

通过吕梁环城高速公路梨树塔隧道的工程实例,分析黄土隧道施工的特点和难点,并阐述了从湿陷性黄土隧道洞口施工中采用的浅埋段超前支护、开挖工法和初期支护技术等方面着手,实施湿陷性黄土隧道洞口浅埋段施工防塌方安全措施。     

复杂地质长大黄土隧道施工技术研究

以西平铁路1标黄土隧道施工为例,从洞口开挖及边仰坡临时防护、洞身开挖及初期支护、通风防尘及施工运输等几方面介绍了复杂地质条件下黄土隧道的施工技术,为今后同类隧道工程积累了一定经验。     

三台阶七步开挖法黄土铁路隧道围岩变形规律研究

三台阶七步开挖工法运用在大断面黄土隧道开挖,具有较好的效果,研究各个开挖步中围岩的变形与受力,对隧道施工过程中的安全、支护措施和质量控制以及施工结束后对结构内力的影响,具有重要的工程应用意义。以太兴铁路二标段向阳村大断面黄土铁路隧道Ⅴ级围岩加强段工程为背景,采用断面预埋压力计、应变计等监测仪器对围岩压力及钢拱架变形进行动态监测,掌握围岩的变形特性;同时利用有限差分软件,模拟七步开挖工法开挖过程,并用壳结构单元模拟初期支护,分析得出不同开挖步下围岩的塑性区、位移、应力以及初期支护的内力变化。结合数值计算和现场试验采集的数据,从而确定开挖过程中围岩变形规律和支护受力分布特征。     

大断面富水黄土隧道开挖支护技术

以郑西线张茂隧道工程为例,采用数值分析的方法对富水大断面黄土隧道的施工方法进行了研究,并得到以下结论:富水大断面黄土隧道采用弧形导坑七步开挖的方法是可行的,但施工过程中要加强初期支护等手段,以保证施工安全。     

黄土隧道施工工艺

结合工程实例,对黄土隧道洞身开挖的施工方案进行了介绍,阐述了初期支护、防排水、二次衬砌等具体的施工技术,并总结了监控测量的要点,为类似工程的施工积累了经验。     

黄延高速公路南秋台Ⅱ号隧道内轮廓线的控制

结合南秋台Ⅱ号隧道工程概况,针对黄土隧道的特性,从洞身开挖、钢拱安装和锚喷支护三方面介绍了初期支护(Ⅱ类围岩)内轮廓线的控制方法,为类似工程提供了参考依据。     

铁路黄土隧道施工要点及注意事项

通过对黄土的特性及对隧道施工的影响进行分析,从施工准备、洞口施工、开挖、初期支护、防排水、二次衬砌、附属洞室施工等方面对铁路黄土隧道施工要点进行了叙述,提出了施工中的注意事项。     

黄土隧道快速台阶法施工工艺研究与安全分析

结合蒙华铁路新乔隧道工程实例,针对黄土隧道开展快速台阶法施工工艺研究,提出了初期支护格栅钢架必须紧跟掌子面,初期支护仰拱及时封闭成环紧跟下台阶的安全技术措施,形成了蒙华隧道施工理念下的黄土隧道快速台阶法施工工艺技术,并对初期支护结构内力进行了监测,检测初支结构的应力变化及变形情况,验证了初期支护结构的安全性。     

黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩压力特征研究

 为准确认识黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩和支护体系在施工过程中的应力变化规律,以西安地铁二号线工程为依托,开展较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及各测试部位围岩压力随施工进展的变化规律进行研究。研究结果表明：先开挖洞室初期支护各部位(仰拱位置除外)所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;隧道拱顶与仰拱底部围岩压力随开挖跨度的增大而增大;左、右线中隔墙底部因承担了较大的上部土体荷载而受力最大;二次衬砌施作后初期支护结构受力整体增大;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例分别为52.81%和47.19%,设计时可按50%进行取值;先行施工的各部位围岩压力随后续洞室的施工均出现增长趋势。     

深埋黄土隧道受力变形特性分析

本文研究了深埋黄土隧道在施工开挖过程中围岩与初期支护结构的变形特性及稳定性,通过对连霍高速公路古浪隧道围岩的变形进行现场监测与计算分析,采用有限元软件对隧道施工过程进行数值模拟分析。得出以下结论:对于深埋黄土隧道,在施工过程中超前支护尤其应加强拱顶和拱脚处支护结构的强度;应尽可能早的施作仰拱,减轻隧道底部的隆起;为了减轻拱铰处的应力集中现象,拱铰和仰拱之间应圆弧连接。     

黄土隧道锚杆受力与作用机制

 为探讨黄土隧道锚杆作用效果及机制,对陕西省吴堡-子洲高速公路上3座黄土隧道中的48根锚杆应力进行现场测试和统计分析,结果发现：黄土隧道在钢架支护条件下,拱部系统锚杆受压且应力值较小;拱脚处锁脚锚杆以受拉为主,锁脚锚杆应力普遍大于拱部锚杆应力。从土体的变形和锚杆与土体的锚固效果2方面分析黄土隧道拱部系统锚杆的力学状态,分析认为隧道开挖后,浅埋黄土隧道拱部发生整体沉降,锚杆并不存在锚固段;深埋黄土隧道开挖后土体产生较大塑性区,目前以“短而密”原则设计的系统锚杆也不存在锚固段;锚杆与土体采用水泥砂浆或药卷式锚固剂黏结效果差,因而黄土隧道锚杆锚固力不大;锚杆锚固于初期支护上,并伸入土体中,从内部约束土体变形,在初期支护施作后,相对于土体的后续变形,拱部系统锚杆受到土体向下的摩阻力,相当于桩承受负摩阻力,因而拱部系统锚杆受压。综合以上分析表明,在黄土隧道中,钢架支护条件下的系统锚杆支护效果不明显,可以取消。工程实践证明,钢架支护条件下黄土隧道取消系统锚杆,可减少施工环节,更有利于隧道施工安全和结构稳定,可缩短工期和降低工程造价,有着特别显著的社会经济效益。     

大断面隧道三台阶七步开挖法型钢受力分析

结合郑西线大断面黄土隧道-张茅隧道采用的三台阶七步开挖法,对初期支护型钢的受力和位移进行了分析,得到了影响三台阶七步开挖法的主要施工步骤,及型钢的受力特点和对施工影响较为重要的工序。     

黄土地区浅埋暗挖地铁隧道衬砌受力分析

为了解黄土地区浅埋暗挖地铁隧道衬砌结构的受力特征,得出荷载在衬砌结构各部分中的分担比例,以西安地铁 2 号线实体工程为依托,开展了较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及二次衬砌结构应力进行了研究。结果表明：在三连拱大断面地铁隧道中先开挖洞室初期支护各部位所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;左、右线中墙顶、底部初期支护承受的压力较大,表明隧道中隔墙承担了较大的上部土体荷载;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例为 52.81% 和 47.19% ;二次衬砌混凝土基本受压,左、右中隔墙二次衬砌混凝土受压最大。在标准断面地铁隧道中左、右线墙脚位置初期支护与围岩之间接触压力较大,表明这两位置承受了大部分垂直压力;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例为 40% 和 60% ;二次衬砌混凝土基本受压,拱腰及以上位置应力较大,仰拱处应力较小。     

黄土隧道洞口浅埋段塌方冒顶处治及效果分析

针对十天高速公路某黄土隧道左线出口发生塌方冒顶事故的处治工程,分析隧道发生塌方冒顶的主要原因,提出采用小导管注浆加固围岩、洞内与地表共同治理的综合处治措施,并结合塌方段原设计初期支护强度不足的工程实际提出了3种初期支护方案; 利用数值分析软件FLAC 3D,对3种初期支护方案下隧道在开挖过程中围岩及支护结构的受力和变形情况进行分析。结果表明:采用工况1(I25a型钢钢架+厚30 cm喷射混凝土)初期支护体系刚度偏大,初期支护承载力存在富余,工况3(I20a型钢钢架+厚25 cm喷射混凝土)初期支护体系刚度偏小,为了保证隧道施工安全,并考虑到施工成本,应采用工况2(I22a型钢钢架+厚28cm喷射混凝土)初期支护体系; 现场监测数据表明,经过处治后隧道变形较小,最大拱顶沉降为16.4 mm,最大拱顶沉降速率为2.2 mm·d^-1,最大周边收敛为11.3 mm,最大周边收敛速率为1.6 mm·d^-1,且最大地表沉降为46.6 mm,相关变化值都在标准范围内,说明处治效果良好; 研究结果可为黄土隧道塌方冒顶的预防与处治提供借鉴。     

重载铁路干阳沟大跨度富水黄土隧道施工技术

以山西中南部铁路干阳沟大跨度富水黄土隧道施工为对象,结合工程实际,分别从隧道开挖方式、支护手段、隧底处理等方面对施工技术进行了总结和探讨,并归纳了大跨度富水黄土隧道控制要点和注意事项,为类似隧道工程施工提供了借鉴。     

大断面湿陷性黄土隧道施工技术

从超前小管、初期支护、仰拱施工三方面,分析了大断面湿陷性黄土隧道的施工技术要点,总结了其主要的开挖方式,并结合实际案例,对开挖措施作出了进一步分析,以期为今后同类工程提供参考。     

膨胀性黄土隧道钢拱架–格栅联合支护力学特性研究

为了研究膨胀性黄土隧道围岩与支护结构作用机制,解决膨胀力作用下的隧道支护难题,利用弹性薄壳理论建立了联合支护的力学分析模型,引入等效截面法和膨胀力参数得到了改进的围岩–支护特征曲线。基于上述模型和方法,对该黄土隧道初期支护的力学特性进行分析,提出适用于膨胀性黄土隧道的"格栅拱架+钢拱架+喷射混凝土"联合支护方式。结果表明:所建立的模型和方法对膨胀围岩条件下初期支护的力学特性分析具有较好的适用性,从理论角度解释该隧道原始初期支护发生破坏的原因;与"钢拱架+喷射混凝土"和"格栅+喷射混凝土"支护方式相比,提出的联合支护方式在膨胀性黄土隧道中更具优势,充分发挥了不同材料的承载特性,保证了隧道的稳定性。     

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。