地表倾角对节理岩体隧道围岩塑性区影响研究

取浅埋偏压隧道作为研究对象,通过FLAC3D有限差分元软件,研究了地表倾角在0°,10°,20°,30°和40°五种工况下,对节理岩体隧道围岩塑性区的影响,结果表明:随着地表倾角的增大,隧道围岩塑性区的范围和围岩拱顶的沉降量也随之增大;当地表倾角小于30°时,围岩拱顶的沉降量与地表倾角之间成线性关系。     

隧道跨度对双侧壁导坑法施工围岩与支护结构的影响

依托广西百色达康隧道工程,简化隧道施工与结构模型,通过FLAC3D数值模拟软件构建了隧道施工三维模型,分别模拟了跨度为10,14,18.7m的隧道采用双侧壁导坑法施工时的围岩变形、围岩塑性区域分布及初支与二衬的内力分布。探究隧道跨度对双侧壁导坑法施工的隧道变形、围岩与支护结构应力的影响。数值分析结果表明:隧道跨度不同,竖向位移沉降极值均出现在隧道洞室顶部,水平位移极值均出现在隧道拱腰附近;最终沉降隆起值、初期支护轴力与二衬应力随跨度的增大而稳步增大;初期支护弯矩随跨度的增大而增长,但增长速度显著加快;围岩形成的塑性区域随跨度增大明显增大。     

爆破荷载作用下围岩损伤范围对隧道稳定性影响分析

文章基于光面爆破开挖方式导致的围岩扰动损伤,通过FLAC3 D数值模拟软件分析不同损伤范围下隧道开挖引起的拱顶竖向沉降、拱肩竖向沉降、拱腰水平收敛量、围岩应力及围岩塑性区等参量,得到围岩损伤范围对隧道稳定性的影响,在一定范围内,随损伤区范围的增加,隧道拱顶竖向沉降、拱肩竖向沉降、塑性区范围均增大。此规律对相似工程数值模拟分析提供一定的借鉴作用。     

富水黄土隧道围岩软化对结构受力影响研究

以银百高速榆林子隧道为依托工程,通过有限元软件ABAQUS温度场模块摸拟隧道施工围岩软化过程,研究了富水黄土隧道围岩在不同软化阶段和软化范围工况下,隧道围岩、初期支护、仰拱填充层的位移和应力的变化规律。结果显示：拱顶沉降和仰拱填充层隆起随软化范围的扩大而增大,而隧底隆起减小,仰拱填充层隆起在软化范围3 m时趋于稳定;围岩软化对仰拱填充层中心影响最大,而仰拱填充层拱脚处几乎不受影响;围岩软化后在初期支护拱脚位置产生最大拉应力,拱墙和拱顶应力变化不明显;塑性区以内是围岩软化的主要影响范围,需特别关注塑性区内的地下水赋存状态。     

宽大断层构造破碎带内隧道施工稳定性分析

以穿越断层构造破碎带的哨房丫口隧道为工程背景,应用数值模拟方法,对枯水期、正常降雨、丰水雨季3种工况下隧道围岩位移变形规律和应力应变特征进行分析,结果表明,在3种工况下隧道开挖至断层构造破碎带约15m时隧道拱顶竖直位移和最大应力开始增加,越靠近构造带位移和应力越大,当进入构造带与围岩交界位置时,位移和应力达到最大值,远...     

大断面类矩形隧道施工方案比选研究

为探究能确保大断面矩形隧道施工顺利进行和地表沉降量控制在要求范围内的最佳施工方案,运用FLAC3D软件对9种不同的施工工况进行数值模拟。通过对比分析隧道施工过程中周围岩体位移、应力及地表沉降的变化规律,从而优选最佳施工工况。研究结果表明:工况2施工时在拱顶和地表沉降及应力集中程度方面,比其余几种工况最大可降低7. 45%,13. 5%,0. 17%;相同支护条件下,工况2施工还可控制围岩位移变形,从而提高工作效率。隧道拱顶和拱底位移变形主要发生在掌子面处于监测点前后8m范围内。     

暗挖隧道穿越杂填土地层数值模拟研究

以西安市地铁8号线某标段暗挖隧道为背景,采用FLAC3D软件建立暗挖隧道穿越杂填土地层三维数值计算模型,并分析了围岩应力和变形、衬砌结构应力和变形以及地表变形特性。研究结果表明,围岩应力呈层状分布,埋深越大应力越大,在隧道洞径约1倍范围内区域为隧道开挖扰动区;暗挖隧道开挖时,围岩影响范围和变形逐渐增大并趋于稳定;衬砌结构两侧壁以及拱顶有应力集中和扩散现象,表现为压应力和拉应力。隧道侧壁水平变形最大,竖向变形拱顶表现为沉降,拱底表现为隆起;隧道中轴线处地表水平变形为零,呈中心对称分布;隧道中轴线处地表竖向变形最大,呈轴对称分布。相关结论可为类似暗挖隧道施工提供参考。     

破碎围岩浅埋隧道开挖对结构安全性的影响

黄土地区公哇岭隧道位于山体坡积体处,左侧围岩侧压力较大,围岩收敛变形明显.为分析隧道开挖过程中隧道结构和围岩的稳定性与安全性,针对CRD工法施工工序展开数值模拟.经过分析,采用CRD工法开挖过程中,围岩应力应力最大为1.29 MPa,位于临时中隔墙的顶部和底部,拱脚位置围岩应力也较大,拱顶沉降值57.5 mm,水平扩张89.9 mm,地表最大沉降53.0 mm,计算结果和现场监测值吻合良好.     

破碎围岩浅埋隧道开挖对结构安全性的影响

黄土地区公哇岭隧道位于山体坡积体处,左侧围岩侧压力较大,围岩收敛变形明显.为分析隧道开挖过程中隧道结构和围岩的稳定性与安全性,针对CRD工法施工工序展开数值模拟.经过分析,采用CRD工法开挖过程中,围岩应力应力最大为1.29 MPa,位于临时中隔墙的顶部和底部,拱脚位置围岩应力也较大,拱顶沉降值57.5 mm,水平扩张89.9 mm,地表最大沉降53.0 mm,计算结果和现场监测值吻合良好.     

贵阳地铁2号线下穿铁路桥三维数值模拟分析

文章以贵阳地铁2号线下穿既有川黔铁路桥为工程背景,运用FLAC 3D有限差分软件,分析了在不同应力释放率的情况下,隧道下穿施工对桥梁沉降和拱圈应力的影响,提出了相应的位移和应力控制要求,为隧道安全施工提供依据。研究表明:隧道开挖时围岩压力释放率越大,铁路桥产生的沉降越大,且桥体沉降随着与隧道开挖面的距离增加而减小,桥梁拱圈基本以受压为主;对比不同围岩压力释放率下的桥面沉降和拱圈应力,按设计方案施工时,隧道围岩压力释放率约为70%。实际施工时,围岩压力释放率应通过观察桥梁沉降获得;建议采用隧道左右线掌子面错开施工,及时施作初期支护等措施来保证既有铁路桥的运营安全。     

过江双线盾构隧道横向疏散通道力学特性分析

利用三维有限差分程序对过江双线盾构隧道横向疏散通道进行力学特性分析,考虑围岩、水压及隧道衬砌相互作用,选取覆土最浅且水压最大时工况建立了计算模型,利用该计算模型分析了不同横通道宽度和两主隧道差异沉降对结构的受力影响规律.分析结果表明,横通道-主隧道接口处应力集中较为明显,但受横通道宽度变化影响较小;横通道宽度变化对横通道中部受力影响显著,二者几乎呈线性关系.差异沉降对结构受力非常不利,横通道-主隧道接口处应力受其影响最严重,当差异沉降达到10.3mm时,交叉接口处变为结构受力最大区域,成为结构受力和防水双重最薄弱环节.随着差异沉降进一步增大,接口处应力以指数形式迅速增大,呈现不收敛趋势.以上分析结论为南京过江双线盾构隧道疏散通道设置方案的选定提供一定力学分析依据.     

某隧道超挖条件下应力应变模拟分析

为研究超挖对隧道的安全性影响,以某隧道为工程依托,建立拱顶超挖的仿真模型,分析拱顶超挖情况下围岩位移及应力变化规律。结果表明:随着超挖高度的增加,围岩的拱顶沉降、地表沉降、土体位移及拱顶最大和最小主应力逐渐增大,且会在拱顶和拱肩部位产生明显的应力集中现象。     

浅埋暗挖大断面连续变截面矩形隧道CRD法施工技术研究

在浅埋地表修建暗挖大断面连续变截面矩形隧道,保证隧道围岩及地表建筑物安全,是隧道施工的难题。以深圳地铁8号线盐田港西站B出入口暗挖段为研究对象。采用FLAC3D数值计算软件,对CRD施工方法进行模拟分析,系统研究了变截面处水平位移、竖向位移变化规律,并对地表沉降进行了分析,结果表明:CRD法能够较好地控制浅埋暗挖大断面连续变截面矩形隧道围岩变形,保证隧道围岩及地表安全。     

厚层堆积体隧道洞口施工力学特性研究

结合飞仙关隧道洞口段覆有厚层松散堆积体的工程实际,运用FLAC~(3D)软件建立有限元数值模型,模拟在不同厚度堆积体下施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响。通过对堆积体厚度分别为35、40、45 m~3种工况下初期支护轴力、围岩应力和隧道关键点位移对比分析,得出堆积体厚度对洞口施工力学特性有很大影响,3种工况中厚度为40 m时,隧道开挖对围岩的扰动性最小。     

连拱隧道动态施工模型试验与三维数值仿真模拟研究

连拱隧道作为公路隧道新的结构型式，理论上还不成熟。以云南省元磨高速公路的一座连拱隧道作为工程背景，按弹性阶段相似原则进行连拱隧道室内模型试验，模拟连拱隧道的施工工况，采用压力盒、数码摄像、沉降板等仪器量测施工过程中隧道围岩应力和位移分布，采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟连拱隧道的施工工况，得出施工过程中隧道围岩位移、应力和塑性区分布规律，其结果与模型试验所得结果基本一致。     

山区城市轨道交通区间隧道下穿既有铁路施工优化分析

为确保既有运营铁路的运营安全，研究山区城市轨道交通区间隧道下穿既有铁路施工方法及施工参数优化十分必要。通过施工方案比选，建立隧道下穿既有运营铁路3D数值模型，研究不同工况下铁路路基、隧道围岩的沉降规律、围岩应力的演化规律、支护结构的受力特征。在此基础上，通过不同工况方案的对比分析，选择优化施工方案。结果表明，按优化方案施工，区间隧道施工既保证既有铁路安全运营，又能提高施工效率。这可为类似工程施工提供参考。     

连拱隧道施工力学的三维数值分析

结合某夹心连拱隧道的工程地质条件和变截面中墙结构设计特点,采用有限元软件ABAQUS模拟隧道动态开挖的全过程,分析了隧道围岩和支护结构的稳定性,结果表明,随着曲中墙截面厚度的增大,其应力逐渐减小。数值分析对隧道的设计和施工具有一定的指导性,研究成果在类似的隧道中可得到应用。     

支座沉降对拱壳杂交钢结构设计的影响

论述了支座沉降对结构设计的影响,合理地选取了支座沉降的最不利工况;采用SAP软件分析了新加坡植物园展览温室的拱壳杂交钢结构体系在各种工况作用下的结构内力,根据结构内力确定了结构主要构件的截面尺寸;采用ANSYS软件进行了8种组合工况下的结构静力分析.结果表明:考虑支座沉降的组合工况作用下的结构应力与变形均满足要求,具有一定的安全性,支座沉降引起的附加应力与变形相对其他荷载而言较小,对该工程的影响不大;支座沉降工况的选取可为类似工程提供参考.     

富水溶洞对隧道白云岩围岩稳定性的影响

为研究富水溶洞对隧道白云岩围岩稳定性的影响,以隧道横断面周围富水溶洞为研究对象,以数值模拟为研究手段,针对不同的溶洞位置、水压力P和溶洞内壁到隧道内壁距离T,选取48种工况对围岩稳定性进行分析。研究表明:溶洞位于隧道上部时,隧道开挖后,由于自然拱效应,围岩位移S随T的增加而减小;溶洞位于隧道侧部时,隧道上部围岩产生的应力将会向其两侧传递,最大围岩应力σ_(max)随P的增加而减小,S随P的增大而增大,随T的增加而降低;溶洞位于隧道下部时,溶洞与隧道间的围岩有自成梁功能,σ_(max)随着P的增加而减小,S随T的增加而增大。针对不同P,研究了T与σ_(max)、S的线性关系,以此判断隧道施工时溶洞的安全壁厚,并给出了合理的施工参数。     

漂卵石隧道围岩力学响应与失稳破坏机制

漂卵石地层主要由漂石、卵石组成,夹杂砂砾石及黏土,胶结性差、开挖极易引起拱部大面积坍塌。为系统研究漂卵石隧道开挖及遇水破坏过程中的围岩力学响应机制与变形发展规律,以西藏某漂卵石隧道为背景,配制满足颗粒级配相似的模型材料,开展无支护条件下隧道开挖室内相似模型试验,分析围岩应力场及位移场的变化规律。结果表明:(1)隧道开挖后漂卵石围岩具有较好的自稳能力,遇水后围岩自承能力急剧下降,依次形成3次渐进扩展的拱形塌落并且呈尖拱形向上发展;(2)洞室开挖阶段围岩径向应力松弛显著,一定深度范围内出现环向应力集中;加水后初次塌落前径、环向应力急剧增大而在后期塌落发展阶段拱部围岩径、环向应力不断减小,边墙围岩径向应力呈正弦曲线型变化、环向应力一直增大或先增大后减小;(3)洞室开挖阶段围岩变形总体较小,监测断面前15 cm和后25 cm范围内开挖引起的沉降占总沉降的90%以上;遇水后拱顶围岩变形急剧增大的范围正好与每次塌落区域相对应,边墙部位在开挖和遇水失稳破坏阶段变形均很小,模型试验与现场监测得到的结果基本一致;(4)围岩的应力和位移传递是同步进行且相互影响的,失稳破坏过程呈现阶段性的原因正是围岩通过自我调节在洞室周边形成类似拱结构的围岩保护圈,每一次拱结构的形成都对围岩变形发展有一定的阻碍作用且第一次拱结构的阻碍效果要大于后续发展的拱结构。研究结果对于漂卵石隧道支护设计参数的确定与塌方事故的预防及治理具有一定的指导意义。