公路隧道应力释放率对软弱围岩稳定性影响

近年来,由于新奥法广泛地运用于地下工程的施工过程中,围岩与支护结构之间的相互作用以及支护时机受到越来越多的关注。中条山隧道洞口段软弱围岩开挖步序多、工序及应力变化复杂,尤其是核心土解除后和二衬施工前安全风险大。本文采用有限差分软件对该隧道洞口段施工过程进行三维数值模拟,研究了洞周位移及支护结构在不同应力释放率下的力学响应,重点分析了典型断面处洞周围岩及支护结构的位移和受力情况,以及洞周位移随施工过程的动态变化规律。研究结果表明：对于软弱围岩公路隧道,应力释放率越大,围岩的塑性区发展范围越大,洞周位移越大;开挖过程中,拱顶沉降受到的持续性扰动较大;待二次衬砌施作后,仰拱隆起和收敛位移趋于稳定。     

韩门大断面隧道预留核心土法施工中软弱围岩变形预测与控制

为研究核心土法施工中软弱围岩超大断面隧道结构变形规律,以韩门大断面隧道为依托,采用三维数值分析与现场监控相结合的手段,研究了环形开挖预留核心土法对软弱围岩超大断面隧道围岩变形的影响,并通过研究隧道分部开挖进尺对拱顶竖向沉降和横向位移的影响,确定了合理的开挖长度和支护要求。计算结果表明：预留核心土可以有效减少掌子面的挤出变形,对约束围岩竖向沉降与横向位移有重要作用,拱部核心土留设长度应不小于4 m;上台阶拱部开挖是引起隧道围岩变形的重要因素,施工中超前下台阶开挖不宜大于20 m;仰拱闭合施工对控制变形也有重要作用,工作中应及早封闭仰拱并浇筑二次衬砌。     

基于非接触量测技术的隧道围岩变形及分析

针对膨胀岩隧道洞口施工围岩变形规律,采用全站仪非接触量测技术,依托云桂铁路(广西)那达2号隧道监控量测工程,通过现场隧道围岩变形监测与数据分析发现隧道围岩净空变化和地表沉降随着开挖时间及仰拱施做之后,隧道围岩净空变化趋于稳定,其变化量逐渐减小;而由于连续降雨,致使膨胀土强度降低,地表产生较大裂缝,致使地表下沉量增大,局部区域出现了滑坡。依据所监测和分析的结果,针对膨胀岩的工程力学特性,制定了锚杆注浆与微型抗滑桩相结合的加固治理措施,从而保证了该隧道安全施工。     

地应力释放对隧道围岩稳定性影响的研究

新奥法的基本原理要求"隧道围岩支护过程中,一方面允许围岩有一定程度的变形使其产生受力环区;另一方面,又必须限制围岩的位移量以避免围岩变形过大而产生严重的松弛卸载".结合正在施工的某隧道工程,采用数值方法对其开展在不同地应力释放下围岩稳定性影响的研究.结果表明:地应力释放越大,锚杆承担的荷载越小,围岩的塑性区发展范围越大.因此,在隧道开挖施工过程中,合理地控制围岩应力释放比例,可以有效地改善围岩的应力状态以及塑性区的发展范围.所得结果对深埋隧道围岩稳定性分析、确定合理的支护时机与支护措施以及制定合理的开挖方案具有一定的指导意义.     

隧道围岩变形的组合预测研究

为了提高在隧道的施工过程中对围岩变形预测的精度,以实测典型断面围岩变形为研究对象,探讨了多项式模型、BP神经网络模型和最小二乘支持向量机模型的特点和适用性,其中最小二乘支持向量机是基于SVM演变而来的一种模型,在预测方面有较好的有效性和优越性,用单项预测模型进行预测时可优先考虑该模型.但在实际工程中隧道围岩变形受时间和空间效应影响,仅用一种单项预测模型进行预测时预测风险较大,据此引入组合预测的思想,以权重平均法、误差平方和倒数法、最优变权重组合法确定权重系数建立组合预测模型并进行验证和比较.结果表明:组合预测模型能够降低对较差单项预测模型的敏感度,提高预测的精度和可靠度,构建的最优变权重组合预测模型的预测结果理想,模型稳定好,在实际工程中具有较好的应用价值.     

考虑超大断面顶管施工过程的地层变形数值分析

大断面顶管施工不可避免地会对相邻土体产生扰动,如果控制不周,会引起周围地层的过大变形和建筑物以及相邻管线的损伤。因此,研究大断面顶管施工对周围地层的影响有着十分重要的意义。结合郑州市某超大断面矩形顶管施工工程,结合现场实测数据和数值模拟方法对顶管施工过程进行分析,揭示顶管施工过程中地层土体的位移变化规律。研究发现:土体竖直方向的沉降主要集中在(-2~2)D(D为矩形顶管截面长边的边长,m)的范围内;土体的侧向位移曲线呈弓形,隧道上、下两部分的土体向着顶管轴线方向移动,而中间部分的土体向着背离顶管轴线方向移动;土体的纵向位移曲线也呈弓形,顶管周围的土体向着顶进方向移动,而顶管上部和下部的土体向着背离顶进方向移动。     

CRD法和台阶法施工对地铁隧道围岩变形的影响

以西安地铁三号线太白南路-吉祥村暗挖区间隧道工程为依托,采用台阶法和交叉中隔墙法（CRD法）对隧道施工时的围岩变形进行实时监测,并对数据进行回归处理,应用FLAC3D软件对2种施工方法进行模拟分析,系统研究了2种开挖方法的隧道围岩变形规律。研究结果表明：采用C RD法能够有效控制拱顶沉降及水平收敛量,减小施工对围岩的扰动程度,对于保持软弱围岩的自持能力及稳定性有明显作用;在进行西安地铁隧道施工时,应采用台阶法实现隧道的快速开挖,而对于地层条件复杂或施工要求较高的区段建议选择C RD法进行施工,以便更好地控制围岩变形,保持围岩稳定性。     

隧道围岩-喷射混凝土界面应力解析

根据喷射混凝土支护隧道围岩的界面力学特点,考虑喷层与围岩结合界面受力和变形协调关系,并结合围岩承载拱效应,建立了围岩一喷层结构的复合曲梁共同承载模型,然后通过各微单元静力平衡推导复合曲梁的径向位移的控制微分方程,得到任意分布荷载作用下喷层与围岩界面应力以及喷层与围岩各自内力的解析式,可迅速获取喷层与围岩结合界面的力学状况,进而判断围岩稳定性与预测安全性,为隧道施工决策提供技术支撑。最后经隧道台阶法开挖的算例研究表明,喷层支护通过其与围岩的结合界面上传递应力使围岩内部形成压应力带,有利于围岩的稳定。     

用湿度应力场理论分析膨胀岩巷道围岩变形

本文在文献［１，２］提出的膨胀岩体中的湿度应力场理论的基础上，编制了非线性大变形有限元计算程序，并以软岩巷道围岩遇水作用问题为例，用湿度应力场理论分析计算了围岩大变形问题。计算表明，湿度应力场理论克服了以往各种岩石膨胀理论的缺陷，可以综合分析膨胀岩土工程中水、载荷（原岩应力、自重等）、支护等对围岩的共同作用问题。     

高应力软岩隧道施工的时空效应分析

以湖南某高应力软岩隧道为背景,应用有限元软件ABAQUS对其施工的时空效应进行了分析,并对其影响范围及大小进行了研究,结果表明：高应力软岩隧道围岩稳定很大程度上受到隧道的＂空间效应＂及＂时间效应＂的影响,同时指出在施工时应尽早施加初期支护提高围岩自承能力,在围岩变形趋于稳定时施加二次支护坚决抑制软岩的流变所引起的大变形.     

高速铁路隧道围岩大变形特征及机理分析

为研究高速铁路隧道围岩大变形的特征及其机理,以沪昆客运专线湖南段杨家隧道发生大变形塌方为工程背景,对隧道围岩大变形引起地表裂缝及初支侵限进行了介绍.选取隧道大变形里程段的典型断面设置多个监测断面,通过监控量测等手段对其灾变期变形特征展开了分析,在此基础上,从岩性、地质构造、围岩赋存环境三个方面分析了杨家隧道发生大变形的机理,能够为该隧道发生大变形后采取相应措施提供理论依据.     

土石交界地质条件下隧道围岩水平变形研究

文中对比分析了不同掘进方向下的隧道围岩水平变形规律以及土石界面倾角对隧道围岩水平变形的影响,结果显示:不同掘进方向下的隧道围岩水平变形规律相近;掌子面处围岩水平变形量随着土石界面倾角的增大而减小,且其减小幅度逐渐增加。该结果将对土石交界地质条件下隧道开挖建设提供重要参考。     

隧道围岩中注浆锚杆的应力分布及影响因素研究

为深入研究注浆锚固应力分布变化规律,以圆形隧道开挖为例,将注浆锚杆与周围浆体视作锚固体,分析锚固体受力特征,推导锚固体轴应力和剪应力表达式.通过理论分析和数值模拟对比证明理论解析的合理性,并分析不同影响因素下锚固体应力分布的变化规律,通过数值模拟与理论对比分析验证解析方法的可行性.锚固体两端轴应力均接近0,且在中性点处...     

软弱围岩隧道变形破坏机制及处治措施

为深入研究软弱围岩隧道产生变形破坏的机制及其处治措施,选取四方山隧道为工程实例,分析其产生局部掉块、拱架剪切变形、塌方等病害的特征。在此基础上研究了该隧道产生变形破坏的机制,从而有针对性地提出了相应的处治措施,并利用数值模拟手段对处治效果进行了全面评价。研究结果表明:1四方山隧道产生变形破坏的主要原因在于其受到水平岩层、地应力、地表防排水、人为因素等的影响;2采取加强初期支护及基底锚注加固措施后,该隧道水平、竖向位移得到有效控制,软弱破碎围岩中的节理、裂隙减少,避免了地下水渗入而引起的基底围岩膨胀;3处治后,隧道初期支护结构的水平位移大幅下降,围岩塑性区范围减小,竖向位移大幅降低,隧道处于稳定状态,塌方变形处治效果良好。     

铁路隧道围岩分级细化研究及应用

对Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ各级的软弱围岩,沿用相关规范计算所得的隧道围岩荷载,因级别不同,其荷载量值的差异往往过大。在现行公路隧道岩质围岩亚级分级方法的基础上,建立了新的围岩亚级分级与铁路隧道所采用的弹性纵波速度细化之间的关系,从而避免了铁路隧道不同围岩分级时其弹性纵波速度交叉重叠的现象。对Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级岩质围岩,在本项研究中,对铁路隧道按照围岩弹性纵波速度Vp作了更进一步细化,并用以作为围岩初期支护设计压力的计算,避免相邻分级之间其计算荷载值差值过大造成的困难。结合青岛市地铁隧道工程,采用综合模糊判别方法对施工阶段围岩进行动态细化判定和调整,使隧道设计施工更为安全有据、经济合理。     

基于拱效应的软岩大断面隧道锚杆作用效应研究

研究了锚杆在软岩隧道施工过程中不同部位锚杆荷载传递和动态调控过程。施工初期主要依靠拱部锚杆来促进拱效应形成,最大轴力先升高而后逐渐降低,中性点向围岩深部移动,形成动态"压力拱"现象,建议客运专线软岩大断面隧道拱部只需打设短锚杆或注浆可有效促进拱效应形成,控制隧道围岩稳定性。