城市轻轨地下车站大断面隧道施工工法研究

重庆市轨道交通六号线红旗河沟车站车站主体隧道断面开挖宽度19.921m,高度20.04m,开挖断面面积约为353.36m2。拱顶埋深17.9~20.0m,属于浅埋暗挖单跨大断面隧道。隧道周边环境复杂,施工难度大,风险系数较高。施工时采用复合式衬砌结构,双侧壁导坑法施工。以该工程设计和施工方案为依托,详细介绍了复杂地质条件、结构形式、施工概况等。     

考虑σ2及围岩—支护结构相互作用的隧道力学模型

目前的隧道力学模型未能同时考虑中间主应力σ₂及围岩—支护结构相互作用对围岩塑性区等隧道力学特性的影响。为此,首先采用岩石统一强度理论替代目前常用的Mohr-Coulomb（M-C）强度准则以考虑σ₂对隧道围岩塑性区的影响。其次,针对Kastner方法未能很好地考虑支护前隧道围岩初始弹性位移及围岩—支护结构相互作用的不足,在其基础上,结合圆形隧道实际施工特点,提出了能够同时考虑σ₂、隧道围岩初始弹性位移及围岩—支护结构相互作用的圆形隧道力学模型。最后,通过算例研究了σ₂、隧道围岩初始弹性位移、原始地应力、支护结构刚度和岩石内摩擦角等对围岩塑性区、隧道洞壁位移和支护力的影响规律。研究结果表明：σ₂的影响不可忽略;一定的隧道围岩初始弹性位移可以减少支护应力,但会导致围岩塑性区和隧道洞壁位移的增加;支护结构刚度的增加可以有效减小围岩塑性区及隧道洞壁位移,但会增加支护结构应力;初始地应力的增加将增大围岩塑性区、隧道洞壁位移及支护结构应力;随着岩石内摩擦角的增加,围岩塑性区、隧道洞壁位移及支护结构应力均减小。最后,通过工程实例对模型的合理性进行了验证。     

浅埋偏压隧道岩土体参数的位移正演反分析

以某浅埋偏压小净距隧道先行洞施工监测为工程依托,根据正交设计思想,确立实验方案,结合弹塑性非线性有限元计算构造训练样本,借助BP神经网络的超强非线性映射能力对隧道先行洞开挖所揭露的围岩变形模量E、泊松比μ进行了位移反演,及时掌握先行洞开挖后围岩物理力学参数,从而达到优化设计并指导后行洞施工的目的,以实现隧道的信息化施工与设计。     

某隧道塌方前后的监控量测及数据分析

重庆某暗挖地铁车站左线DK55+962~DK55+985段在施工过程中发生坍塌,对隧道进行监控量测,对比分析隧道开挖留设核心土、核心土开挖后隧道塌方与塌方后进行处治加固3种情况的围岩变形情况。监测数据表明,浅埋大断面隧道进行双侧壁导坑法施工时核心土的留设对围岩稳定性至关重要,同时科学合理的监控量测对隧道围岩变形具有重要的预见作用。对监测数据进行回归分析,并同时对4种回归函数进行对比,结果表明,多项式函数对浅埋大断面隧道拱顶沉降预测时更为接近实际。     

小净距隧道施工方法优化研究

以河源洞小净距隧道为工程背景,通过模拟研究比较不同施工方法下的塑性区、位移、应力情况.研究结果表明:侧壁导坑法施工中对围岩开挖次数较多,围岩受到的扰动较大,塑性区范围比台阶法大;在相同的开挖次数下,CRD(中隔墙)法施工产生的塑性区范围又大于侧壁导坑法.对于围岩条件较差的情况,控制位移是施工中应该注意的一项重要工作,侧壁导坑法施工对于控制位移的增量有明显优越性,所以在软弱地层可以优先考虑采用.     

浅埋、堆积层、三线铁路隧道施工技术

介绍了内昆铁路普家坪1号隧道在浅埋堆积层条件下利用双侧壁导坑法修建三线大跨隧道的开挖，支护，施工监测技术。     

浅埋偏压软岩隧道数值模拟及方案比选

围岩的应力应变是分析隧道开挖中围岩稳定性的重要依据。目前比较成熟的隧道施工力学方法主要是对隧道开挖过程进行数值模拟。通过大型有限元软件ANSYS,计算了不同埋深、不同坡度角、不同覆盖层厚度条件下,马鞍形浅埋偏压软岩隧道围岩的应力应变,分析其规律并进行方案比选,确定了此类隧道比较合理的设计方案。分析结果表明:以2倍洞径的埋深作为偏压隧道深埋或浅埋的判断依据是合理的;在保证围岩稳定不发生片帮冒顶的前提下,减小埋深和覆盖层厚度是比较合理的;隧道内壁各点的应力应变规律可以为隧道开挖中支护结构参数的选取提供参考。     

大断面隧道施工力学响应数值模拟研究

结合重庆市在建大坪隧道的工程地质和设计情况,对隧道洞身Ⅲ类围岩地段采用不同施工方法锚喷初支开挖时的力学动态响应进行了数值模拟,分析了围岩应力场、应变场、位移场,以及锚喷时喷层、锚杆的力学性态,通过综合比较得出,台阶三分部法开挖是适合大坪隧道Ⅲ类围岩段合理的施工方法。     

非饱和浅埋隧道稳定性的上限分析

考虑土体的非饱和性质,采用极限分析上限法研究非饱和浅埋隧道环形开挖面的稳定性。基于已有的研究成果,构建非饱和浅埋隧道环形开挖面的破坏模式及相容速度场。根据外力功率等于内能耗散率建立功率方程,推导拱顶和边墙围岩压力的解析解,并通过序列二次规划算法得到围岩压力的最优上限解。将饱和与非饱和2种情况下浅埋隧道的围岩压力进行对比,相对差值非常显著,体现了在工程中考虑土体非饱和特性的必要性。此外,分析了非饱和土体参数对浅埋隧道围岩压力和破裂面的影响。     

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。     

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”。     

深部高应力双巷掘进巷道围岩稳定性及控制

内蒙古自治区葫芦素煤矿13号煤层埋藏较深,煤层处于高应力环境中,区段准备巷道采用双巷掘进的方式.针对辅助运输巷道围岩变形严重以及难以二次利用的问题,通过对巷间煤柱分别在不同阶段建立力学模型以及结合葫芦素煤矿的地质条件,对巷间煤柱留设宽度进行理论分析,最终确定该宽度应不小于35.57 m.结合获取到的覆岩物理力学参数,采...     

基于FLAC3D对某双隧道地压及围岩破坏分析

运用FLAC3D数值模拟软件,依据TSP隧道地震勘探法检测得到的某双隧道的地质条件和围岩各项参数,对开挖过程中的某双隧道进行模拟,从而得出在开挖阶段应力、位移和塑性的变化规律。     

梯形断面掘进巷道围岩稳定性数值模拟

针对埋深和断面对巷道围岩破坏这一煤矿安全的关键问题,通过对掘进巷道围岩的理论建模,分析了不同埋深梯形掘进巷道的围岩应力场和位移的变化规律,结果表明:随着埋深增加,无锚杆支护的巷道两侧会受到很大的应力而发生变形直至破坏,而锚杆支护后,可以明显降低围岩周围的应力,且巷道位移较小,不产生破坏。煤矿巷道开挖后,应立即进行锚杆支护,可以十分有效的控制巷道两侧围岩以及顶板和底板的变形,从而使巷道处于安全状态。     

无煤柱沿空掘巷技术在永夏矿区的应用

针对永夏矿区城郊煤矿十四辅助采区轨道巷完全沿空掘进围岩控制问题,分析了无煤柱沿空掘巷在资源采出率、围岩应力环境、施工效率等方面的优越性。通过建立完全沿空掘巷围岩力学模型,较为详细的分析了中厚煤层无煤柱沿空掘巷围岩应力分布规律、上覆岩层的赋存状态,总结了完全沿空掘巷围岩的变形特征,并提出无煤柱完全沿空掘巷围岩控制需要解决的关键问题。有针对性地制定了围岩控制方案,顶板采用“锚网梯+锚索补强”、沿空侧帮部通过“留设薄煤皮+打设29U型钢棚柱”、实体煤侧帮部采用“锚网帯+锚索补强”的联合支护技术方案。现场施工后设置矿压观测站,对无煤柱沿空掘巷围岩控制技术实施效果进行了跟踪监测。观测结果显示,巷道施工后顶板离层量及顶帮变形量较留设煤柱施工大幅减少,验证了技术方案的有效性。     

矿山隧道掘进围岩稳定性动态监测研究

在考虑矿区隧道围岩级别的同时,以矿区地质力学特征为基础,采用对数螺线法对矿山隧道掘进围岩稳定性进行分析,以隧道围岩沉降、位移与埋深的关系为研究对象,进行了矿山隧道掘进围岩稳定性动态监测验证。结果表明:侧壁、底部沉降与埋深呈线性关系;侧壁、底部位移与埋深呈线性关系;矿区隧道掘进过程中可通过降低沉降或减少位移来增加围岩稳定性。     

北岭矿4号煤主要巷道支护设计研究

分析了北岭矿4号煤层主运大巷和辅运大巷支护存在的问题,在研究了4号煤层巷道围岩条件的基础上,通过分析其松动圈的范围,确定其围岩属于Ⅳ类围岩（不稳定围岩）。采用工程类比法,对北岭煤矿4号煤层主运大巷和辅运大巷的支护方式、锚网索支护参数等进行了设计,确定了采用锚杆支护方式,顶部结合W钢带（钢筋托梁）、网和锚索提高支护强度的支护方案,并明确了锚网索支护各项参数。方案设计完成后,在4号煤层辅运大巷选取了100 m巷道进行效果验证,重点观测了试验巷道表面位移、锚杆锚索锚固力及巷道顶板围岩深部基点位移。观测结果表明,设计的巷道支护参数能够对4号煤巷道围岩进行有效控制,方案符合设计标准要求。     

弱胶结软岩巷道围岩应力与位移分布规律及支护技术

针对西部浅埋弱胶结软岩巷道的复杂地质条件,基于X射线衍射试验、电镜扫描、岩石力学物理试验与现场监测,揭示了西部浅埋弱胶结软岩巷道围岩变形破坏失稳机理。根据巷道围岩大变形破坏特征,建立了FLAC3D数值模型,模拟演化了弱胶结软岩巷道的围岩应力位移分布规律和塑性区范围,研究结果表明:弱胶结软岩巷道围岩最大主应力决定了巷道围岩的破坏深度,且随围岩深度近似呈"へ"形分布;巷道围岩不同方向深部变形s与巷道表面距离h呈负指数衰减变化的关系。通过对比分析,数值模拟塑性区范围和地质雷达探测松动圈厚度基本一致,从而为弱胶结软岩巷道围岩稳定性分析及支护加固方案设计提供了科学指导。最后针对弱胶结软岩巷道塑性区范围,提出了"锚网喷主动支护+36U型钢支架+全断面锚注"的联合支护技术,现场监测结果表明改进的支护方案可以有效控制巷道围岩变形及塑性区的扩展,保证了巷道的长期稳定及安全。     

隧道施工中围岩应力的监测

采用钢弦式传感器对某公路隧道施工过程中围岩和初次衬砌应力进行监测,并将监测结果与数值模拟结果进行对比。结果表明:钢弦式传感器可以测出围岩和初次衬砌应力的变化情况,对施工和隧道的长期安全监控具有指导意义。