黄土地区隧道锁脚锚管作用机理分析研究

锁脚锚管在隧道施工中被广泛应用,而目前施工中锁脚锚管的长度、下插锚角度等几乎全部依靠工程经验来确定。通过有限元软件模拟了黄土隧道锁脚锚管在不同长度和角度下承担的最大内力和最大变形量,对比分析了锁脚锚管的长度、锚管下插角度与位移的关系。研究结果表明,锚管长度越长,变形越小,但最为经济的锚管长度为3 m左右;当所加锚管下插角在±30°时有利于支护内力的发挥。在研究结论基础上提出了隧道施工中应该采用的锁脚锚管合理长度及下插角度。     

浅埋富水隧道施工大变形原因分析与应对措施

为解决富水条件下隧道洞口浅埋段大变形问题突出、施工难度大的问题,依托在建福州市董奉山隧道项目,对隧道断面大变形的破坏特征及原因进行了详细分析,并提出针对性应对措施。结果表明：洞口浅埋富水地段受地层、地形、水环境及施工等因素影响,大变形以拱顶沉降为主,且在开挖后较短时间里变形急剧增加;隧道大变形表现为“急剧增长-缓慢增长-趋向稳定”3阶段变化规律,急剧增长阶段主要集中在下台阶开挖之前,其围岩变形量约占整个沉降变形的75%～80%。根据大变形分析情况提出：开挖前采用“超前帷幕注浆+井点降水”的辅助加固措施,改善掌子面前方围岩施工环境;开挖中采用钢架型号加强、中下台阶大直径锁脚及上台阶大拱脚等措施,可较大程度地控制隧道大变形发展,保证洞内施工安全。相关经验可供类似工程借鉴。     

地铁区间极小间距下穿高铁盾构隧道施工方法分析

以北京１２号线地铁区间极小间距下穿京张高铁盾构隧道为工程背景，数值模拟了台阶法、临时仰拱台阶法、ＣＤ法以及ＣＲＤ法施工过程，揭示了下穿工程地层变形、地表沉降、盾构管片变形以及支护结构受力特征等规律。研究结果表明:地铁区间施工拱顶和仰拱围岩变形最大。地表最大沉降位于地铁双区间隧道中心截面，越靠近中心地层变形叠加效应越明显，距离超过２０ｍ的地层主要受单线隧道施工影响，且变形大幅降低；地铁施工引起盾构管片最大变形在双区间中心截面±１５ｍ范围内，为减小盾构隧道变形，可局部加固距地铁区间较近３０ｍ段管片；在台阶法基础上设置临时仰拱后，不仅减小了初支因弯矩产生的应力，还能充分利用锚管的锁脚作用，临时仰拱台阶法有效控制了地层变形。     

锁脚锚管作用机理分析

对比分析了锚杆和锁脚锚管的异同点,研究了锁脚锚管对支护结构变形和内力的影响,揭示了锁脚锚管的作用机理,提出了判断锁脚锚管是否有效和合理的标准.研究表明锁脚锚管应通过约束其.沿洞轴方向的转动自由度考虑,合理的锚管长度和打入角度不仅有利于限制围岩的变形,而且有助于支护结构承载能力的发挥,一般土质隧道的锁脚锚管长度宜取2.3...     

控制型结构面几何参数对隧道围岩稳定性的控制效应——以郑万高铁向家湾隧道为例

隧道围岩变形破坏与岩石强度、结构面特征、地下水和地应力等因素关系密切,其中控制性结构面的几何参数(间距和倾角)影响着隧道围岩的宏观完整性和开挖后的应力分布,进而控制着围岩塑性变形和结构面剪切滑移。为研究结构面几何参数对隧道围岩稳定性的控制效应,以郑万高铁向家湾隧道为例,在区域地质环境调查、隧道掌子面地质素描和岩石物理力学参数测定的基础上,使用UDEC离散元软件分析了不同几何参数结构面的隧道围岩变形破坏特征。研究表明隧道结构面间距和倾角对围岩变形破坏影响显著,当结构面间距＞1/10洞直径,倾角位于0°~30°范围内时,隧道施工过程中围岩稳定性相对较好。本研究对类似隧道安全施工具有实践指导意义。     

丽香铁路中义隧道高地应力软岩大变形控制技术

在丽香铁路中义隧道围岩及初期支护变形、破坏特点归纳总结的基础上，结合隧道的区域地质条件，分析了围岩大变形的形成机制。研究表明:丽香铁路中义隧道围岩及初期支护变形、破坏特点是由隧址区地应力最大主应力为水平方向且与隧道轴线接近垂直的特点决定的；围岩大变形主要是由于隧址区强烈的地质构造使围岩完整性遭受严重破坏，围岩破碎，地层赋存较高的构造残余应力引起的。现场实验及施工实践表明:按围岩的工程地质条件、强度应力比及相对位移将大变形分级管理，根据大变形级别选用不同的衬砌断面、支护参数和预留变形量；采用上下台阶、下台阶带仰拱一次开挖方法施工，适当加长边墙系统锚杆和锁脚锚杆，适时进行初期支护补强。     

浅埋大跨小净距公路隧道施工方法比选及变形控制研究

为了对比分析上下台阶法和ＣＤ法（中隔墙法）施工引起的隧道变形及受力特点,依托滨莱高速公路淄博西至莱芜段改扩建工程中的樵岭前隧道施工,基于ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟软件,并结合现场施工应用情况,对比分析两种工法的优缺点,进而提出了有效的变形控制措施。研究结果表明:ＣＤ法施工在控制地面沉降及围岩变形方面优于上下台阶法,且产生的围岩塑性区较小;上下台阶法具有足够的施工空间与较快的施工速度,且相对ＣＤ法施工成本降低,但在浅埋隧道工程中易造成隧道围岩变形过大等问题,更多的是采用ＣＤ法;注浆加固可以有效地提高围岩的自稳性,增加径向注浆长度以及预留段长度等措施具有较高的可操作性,同时也有较好的加固效果。     

断层特征与掘进方法对隧道围岩稳定性影响分析

以都昌至九江高速公路温泉隧道为工程背景,采用有限元方法对隧道穿越不同断层倾角、隧道与断层相对位置、隧道不同开挖方法等情况下围岩的稳定性进行了模拟计算分析。结果表明和无断层情况相比较,断层的存在使得围岩的整体位移增加,拱顶沉降增加约18.3%,仰拱隆起增加约35.1%,围岩位移最大区域向垂直于断层方向偏移,不再具有对称性;断层位于隧道拱肩处时拱顶沉降量最大,断层位于隧道拱脚时,对围岩拱顶沉降量的影响最小,围岩最为稳定;采用上下台阶法进行开挖其拱顶位移量要比采用侧壁导坑法开挖所产生的位移量大77.04%,仰拱隆起量大60.3%;断层倾角为45°时,隧道开挖时围岩相对比较稳定。     

浅埋偏压富水膨胀性泥岩地段隧道施工工法研究

以印尼雅万高铁2号隧道(泥岩隧道)工程为依托,基于“快挖、快支、快成环”的理念,提出了大断面泥岩隧道三台阶微台阶加临时仰拱紧跟快速施工的方法。该方法对传统三台阶施工法进行了改进,多台阶同步推进开挖,初支及临时仰拱及时封闭。现场工程实践表明:与传统中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)、双侧壁导坑法、传统三台阶七步法相比,该工法可以避免对围岩的多次扰动,施工工序简单,配合隧道施工机械能够大幅度提高隧道封闭的速度,对V～Ⅵ级泥岩段隧道施工变形控制具有很大成效[1]。介绍了对其进行的研究。     

高地应力软岩隧道施工工法数值分析与研究

以宜巴高速公路峡口隧道为工程实例,针对高地应力软岩隧道施工大变形控制问题,运用数值分析分别采用环形开挖留核心土法、三台阶法、双侧壁导洞法和CRD法对峡口隧道大变形段典型断面进行开挖模拟,获得了4种不同施工工法下洞身变形、塑性区分布情况;并以此判断围岩的稳定情况,对4种施工工法的优劣进行分析与研究。研究结果表明CRD法对控制围岩稳定效果最好。最后结合工程实际,通过支护结构受力监测,洞周累计变形量与变形速率量测,验证了选用的施工工法及工艺的合理性,对我国高地应力软岩隧道的建设进行了有益的探索。     

糯扎渡水电站大直径尾水隧洞穿越断层施工技术

糯扎渡水电站尾水隧洞位于厂区地质最差的地区,岩体蚀变严重,高岭土化、泥化强烈。针对断层和影响带的地质特性以及尾水隧洞开挖断面直径大的特点,开挖施工中合理划分了开挖分层,采取了超前支护、钢支撑、锚杆和锚筋桩、喷钢纤维混凝土等综合支护手段,重视监测工作,成功穿越了F3断层,且施工过程中未发生任何塌方事故。施工完成后的监测结果显示,尾水洞变形主要发生在开挖初期,支护完成后,围岩变形逐步稳定。     

浅埋暗挖隧道下穿既有构造物施工技术

在浅埋暗挖隧道下穿既有构造物施工过程中,隧道的开挖极易引起地表及构造物的沉降变形,给隧道施工带来极高的安全隐患.以龙泉山隧道下穿张万沟大桥工程为例,鉴于张万沟大桥桩基础底与龙泉山隧道顶间距较小,在不采用一定的加固技术条件的前提下直接采用常规爆破开挖支护施工将致使建筑物产生附加应力和变形[1],从而影响建筑物的正常使用和...     

公路隧道断层破碎带围岩变形规律数值模拟

为研究断层破碎带隧道施工围岩变形规律,采用数值模拟方法分别考查了台阶法、预留核心土法和三台阶法施工时围岩变形及地表沉降情况。结果表明:断层破碎带隧道施工围岩变形量随着荷载步增加趋于稳定,台阶法造成的拱顶沉降值较大,三台阶法和预留核心土法能较好的控制隧道拱顶沉降;隧道周边收敛值也随荷载步增加逐渐稳定,台阶法周边收敛值最大、三台阶法周边收敛值最小;地表沉降随荷载步增加逐渐达到稳定,台阶法施工造成的地表沉降最明显,三台阶法次之,预留核心土法地表沉降控制效果最好;预留核心土法隧道上方横向形成明显的沉降槽,随着荷载步增加沉降槽趋于明显,最终达到稳定。     

破碎岩体隧道塌方预测及台阶工法调整技术研究

塌方是破碎岩体隧道较易发生的工程事故,主要发生在掌子面和未支护段,塌方预测及工法适时调整是避免事故发生的有效途径。依托某塌方隧道工程,提出塌方预测及台阶工法调整流程:首先对未支护段进行塌方预测,采用拱顶岩体稳定理论评估上台阶高度,确定极限矢跨比,并采用数值计算进行验证,选择合理的台阶数目;其次对掌子面稳定性进行评估,基于地质素描对掌子面稳定性进行塌方初判,采用数值计算对掌子面稳定性进行二次评估。鉴于核心土对掌子面稳定的重要作用,对台阶施工预留核心土工法的必要性也进行了分析。最终提出了基于拱顶岩体稳定理论的塌方预测和上台阶极限矢跨比计算方法,以及基于地质素描与数值计算的掌子面稳定性分析方法,相关研究思路可为类似工程提供借鉴和参考。     

竖缝式鱼道不同角度转折段水池水力特性及改进研究

由于受鱼道进出口位置、场地条件、枢纽布置等因素限制,大部分鱼道工程需要沿线盘折布置转折段、转弯段水池等非常规水池。采用数值模拟的方法,研究了不同转折角度α(0°α≤90°)的Ⅰ型鱼道转折段水池内的水流结构分布规律。研究表明,当转折角度α=0°~45°范围内时,主流基本居中,水流结构良好。当转折角度α在45°~90°时,出现了主流贴壁并伴有较大尺度回流区的水流结构,并且随着转折角度α增大,主流贴壁程度增大,内侧回流区尺度进一步增大。针对鱼道转折角度α在45°~90°水流结构所出现的问题,提出了增设整流导板并延长转折段水池长度的改进措施,改善了水流流态。研究所得结果为鱼道设计提供参考。     

香炉山隧洞龙蟠—乔后断裂带西支蠕滑特性与位错模式

为了全面认识活动断裂蠕滑运动的位错规律,以滇中引水工程香炉山隧洞的龙蟠-乔后西支断裂带(F10-1)为工程依托。综合地质条件、岩性参数和力学特征,建立F10-1的地质概化模型。研究整个服务周期内,断裂带的错动变形规律。考虑不同破碎带宽度和不同断层倾角的影响因素,分析其位错变形特征和位移梯度,并讨论隧洞的稳定性。结果表明：断裂带的位错模式较为相似,呈现“坡面”型。强度较大的错动盘呈现平动的位移模式,位移主要发生在软弱岩层的破碎区。随着服务年限增加、破碎带宽度增大和断层倾角减小,破碎带位移随之增加。由上影响带与破碎带交界面位移可知,隧洞的左肩窝位置存在较大变形(除30°和50°,其最大变形位于隧洞左侧);由位移梯度分布规律可知,位移梯度呈现先增加后减小的“单峰”分布特征,且峰值位于破碎区。峰值大小随着服务年限和断层倾角的增大而增大,随着破碎带宽度的增大而减小。研究成果可以为滇中引水工程隧洞的安全建设提供有力的支撑。     

基于3DEC的洞室开挖支护中错动带作用机制研究

西南某水电站泄洪洞上平段发育柱状节理玄武岩并被断层、错动带等不利结构面切割,具有断面大、地应力偏高、地质条件复杂的特征,尤其是以缓倾角为代表的错动带对地下洞室的影响不容忽视。结合左岸泄洪洞岩体物理力学及支护参数,采用3DEC三维离散元软件对错动带发育洞段开挖支护过程中洞室的应力场、位移场及塑性区进行了数值模拟,对开挖支护过程中应力应变变化特征进行了分析。模拟结果证明其支护方案可有效控制围岩的变形。     

水工隧洞土洞段稳定性分析及支护效果研究

水工隧洞围岩的应力分布及变形特征对保证其长期稳定性具有关键的作用。该文以中部引黄施工支洞为例进行实态建模,通过利用有限差分程序FLAC3D进行分析计算。研究结果表明,未加强支护前,锁脚锚杆所受的压应力已超过锚杆的抗压强度,拱脚处应力集中现象明显;变形主要集中在拱顶、底板部位;加强支护后,钢拱架变形、钢拱架轴力和锚杆最大拉应力都得到减小。支护效果稳定且能够满足施工及后期运行要求。     

地铁车站基坑和区间隧道近接施工对地面建筑物影响分析

沈阳地铁十号线滂江街站和滂江街站—长安路站区间(后面简称滂长区间)近接某老旧居民楼施工,车站基坑深约25 m,与该楼水平距离10.5 m,区间下穿该楼,竖向距离16 m。车站与区间施工对该建筑物进行多次扰动,形成叠加影响,该建筑物沉降变形风险较大。采用大型有限元软件ABAQUS对车站和区间的施工过程进行模拟分析,对该楼沉降进行预测,为风险工程保护措施提供参考依据。计算结果表明,左线盾构下穿施工引起该楼的沉降占总沉降的大部分,应重点加强左线盾构掘进过程的施工参数控制,确保建筑物沉降控制在允许范围之内。