大跨度公路隧道初期支护极限位移值的确定

为了判断隧道开挖过程中围岩的稳定性,选取隧道开挖支护过程中反映围岩应力状态变化的初期支护极限位移值作为判别的重要依据。随着大跨度公路隧道建设的日益增多,为保证其在开挖过程中围岩的稳定性,计算其初期支护极限位移,依据JTG D70—2014《公路隧道设计规范》,运用Hoek-Brown屈服准则,运用FLAC3D软件模拟单侧壁导坑法与双侧壁导坑法两种开挖方式,运用尖点突变理论计算特征值作为极限状态的判别依据,计算拱顶、拱腰、拱脚的极限位移值。通过统计分析得到:双侧壁导坑法可以有效限制拱顶沉降值,并限制拱腰处的收敛值;同时,明确两种开挖方法针对不同围岩级别、不同埋深的极限控制点及相应的取值范围。     

高速公路特大断面隧道施工过程数值分析

针对单洞4车道公路隧道（最大开挖宽度22．9m,最大开挖面积230m^2）Ⅱ,Ⅲ类围岩地表平坦段双侧壁导坑施工方案,应用平面弹塑性有限元方法,对其施工全过程中支护结构受力性状和围岩的稳定性进行了优化数值分析。结果表明,软弱围岩条件下4车道隧道采用双侧壁导坑法能有效控制围岩位移,两侧导坑交替开挖工序优于一侧导坑先行开挖工序。     

考虑时空效应的高风险隧道双侧壁导坑施工参数优化分析

对于围岩地质条件较差的大断面隧道开挖,采用双侧壁导坑法可尽可能减少对围岩扰动的同时有效限制围岩变形。双侧壁导坑法施工过程中围岩变形存在着明显的时空效应特征,且实施过程中,不同分块开挖顺序、掘进进尺以及支护时机下,围岩的稳定性状态有所不同。文章以前石隧道为例,从风险控制理论出发,利用有限差分数值模拟对双侧壁导坑法主要施工参数进行精细化研究。     

隧道大跨段施工围岩变形及受力特征分析

以重庆樵坪山隧道大跨段为研究对象,应用有限元法,对CD法(中隔壁法)和双侧壁导坑法两种隧道开挖工法进行数值模拟研究,对比分析了两种不同开挖工法条件下,隧道围岩竖向位移、应力分布以及支护结构受力特征.结果表明,采用双侧壁导坑法进行隧道施工开挖,其拱部沉降要低于CD法,双侧壁导坑法的拱顶最大沉降和最大上鼓比CD法分别低57...     

隧道不同开挖方式初期支护极限位移值

初期支护极限位移值是隧道开挖支护过程中围岩应力状态变化的重要的反馈信息,是判断隧道围岩稳定性状况的直接依据。为了计算极限位移值,采用Hoek-Brown屈服准则,运用尖点突变特征值作为极限状态的判据,依据JTG/T D71—2004《公路隧道交通工程设计规范》和工程经验选取断面形式、支护方式以及材料参数,运用FLAC3D分别确定正台阶法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等4种开挖方式在不同埋深、围岩级别和支护参数影响下,拱顶、拱腰和拱脚的极限位移值。通过对计算结果的统计分析,可知环形开挖预留核心土法可有效控制拱脚的变形,而双侧壁导坑法则能很好地限制拱顶沉降值与拱腰的收敛值,并确定了掌子面变形的主要区域。同时提出应明确洞周变形控制点,细化埋深范围,依据不同的开挖方式划定不同的位移允许范围。     

小净距隧道不同开挖方法的数值模拟分析

以六某岳高速公路小净距隧道的V类围岩,两洞净距为6.31m的小净距隧道为例,建立了弹塑性平面应变模型,对小净距隧道开挖的侧壁导坑法、反侧壁导坑法和台阶法三种施工方法进行了数值模拟分析研究,从三种开挖方法最终的围岩应力、位移曲线分析可以认为:本工程V类围岩小净距隧道开挖,侧壁导坑法为最优选方案。     

城市复杂环境下浅埋非对称小净距隧道施工方法研究

为了研究非对称小净距隧道下穿城市中心区的优化施工方法,依托重庆某地铁隧道工程,通过工程类比,确定了非对称小净距隧道施工方法分别为CD法和双侧壁导坑法。利用有限元软件对不同施工顺序下隧道围岩塑性区发展、围岩变形和地表构筑物沉降进行对比。结果表明,非对称小净距隧道中间岩柱受力复杂,大部分处以塑性区,施工应重点关注;大洞开挖后小洞应力、变形发生较大变化,发生偏压;先开挖小洞比先开挖大洞对围岩的扰动和建筑物影响更小,对施工更为有利;采用CD法和双侧壁导坑法施工,隧道围岩位移、地表构筑物沉降均小于允许值,施工偏安全。     

大跨偏压小净距隧道分部导坑法施工力学效应

随着我国城镇化、机动化进程不断加快以及车辆的急剧增长,为了保证资源的合理、快速调配,势必会修建更多大跨隧道。对于埋深浅、围岩破碎的软弱地带,传统的施工方法已不能完全适应大跨隧道施工的要求。在浙江省50省道莲都段改、扩建工程路湾隧道的施工过程中总结了分部导坑开挖法,阐述了分部导坑法的施工原理、施工工艺流程及适用范围,分析了核心土临时支护的稳定性和合理曲率形式,最后与双侧壁导坑法进行模拟对比。结果表明,分部导坑法与双侧壁导坑法所用工程材料一致,但开挖后拱顶与水平位移均较双侧壁导坑法小,并可有效地解决因双侧壁导坑法开挖时扰动拱部范围围岩而引起的坍塌、冒顶等问题,改善了作业环境,保障了施工安全,同时分部导坑法可多工序循环流水作业,避免施工相互干扰,可提高施工效率;最后分析了小净距隧道先、后行洞分部导坑法施工的合理间距,可为同类工程提供参考和借鉴。     

大跨径隧道双上侧壁导坑法施工技术

大跨径隧道双上侧壁导坑法是根据隧道软硬围岩相间的情况,将双侧壁导坑法与上下台阶法相结合的一种技术.以开挖断面的起拱线为界,将隧道横断面分为上下两部分,上部采取双侧壁导坑法施工,下部分左右幅先后开挖,适用于上部围岩较差、下部围岩较好的单向三车道及三车道以上隧道.详细介绍了洞身超前支护、洞身开挖、洞身初期支护与临时支护的施工方法与注意事项.工程应用结果表明,与传统的双侧壁导坑法相比,该方法安全可靠、灵活多变、经济社会效益明显.     

隧道临近下伏承压溶腔开挖稳定性施工工法比选

临近承压溶腔对隧道开挖不利影响显著,合理的施工工法对保证隧道开挖稳定性至关重要。以某3车道公路隧道为依托,对隧道临近下伏承压溶腔时,运用全断面法、上下台阶法等6种工法开挖进行模拟。监测隧道洞周位移、隧道与溶腔间围岩竖向位移及初期支护内力,分析不同施工工法对隧道开挖稳定性的影响。计算结果表明:工法不同,拱顶下沉、水平收敛增大趋势不同,出现小幅增大的次数也不同;当前溶腔尺寸及内压条件下,最终拱顶下沉与水平收敛量大小顺序为全断面法上下台阶法三台阶法侧壁导坑法弧形导坑法双侧壁导坑法;地层与隧道间距越大,隧道开挖对地层的影响越小,影响范围向左下、右下方扩散,隧道与溶腔间围岩的稳定性最差;双侧壁导坑法控制拱顶下沉、水平收敛、隧道与溶腔间地层竖向位移效果最好,且能降低仰拱处弯矩与初期支护偏心距,有利于洞周围岩及初支结构稳定性。     

薄壁面板隔墙法在特大断面隧道施工中的力学特征分析

以某浅埋暗挖城市地铁车站为工程背景,利用有限元数值模拟方法分析了薄壁面板隔墙法的原理和在施工过程中隧道围岩的变形和力学演化特征。分析结果表明,薄壁面板隔墙法的台阶式导坑开挖主导了隧道结构的应力集中特征和变形特征,施工时特大断面隧道的初衬、锚杆和围岩的应力、应变均沿隧道轴向方向阶段性地出现多个应力集中区和位移剧变区,各区域的分界处基本和隧道先开挖侧各导坑开挖端面平齐。而且,中隔墙和预留核心土的设置有效地改善了开挖对特大断面隧道围岩的扰动,使得隧道围岩塑性区小,隧道的拱脚水平相对净空变化指标和拱顶相对下沉指标均能满足特大断面隧道的稳定性要求。     

近距巷道平行开挖合理错距研究

矿井下运输巷道是矿业生产的重要通道。文中针对极松软地层近距双水平巷道掘进问题,以内蒙古上海庙矿区为工程背景,依据工程区地应力场的实测结果及岩石力学实验参数,运用FLAC^3D三维数值分析计算软件对开拓巷道的合理错距进行了数值模拟研究。通过分析巷道周边应力分布、塑性区变化、位移速率矢量场方向变化以及监测位移数据变化,研究了巷道在分步开挖过程中,不同的开挖错距对已开拓巷道监测端面的影响。结果表明在极松软地质条件下,巷道围岩周边高应力区分布范围较大,新开拓的巷道会对相邻已开拓巷道周边的应力、塑性破坏区及位移速率矢量场产生影响,双近距水平巷道合理开拓错距宜保持在50 m以上。     

隧道原位单侧扩挖围岩力学特性解析分析

为通过解析计算分析隧道单侧扩挖围岩力学特性的特点,考虑到围岩支护对隧道围岩的稳定起到重要作用,针对已有的隧道围岩力学解析解,在考虑支护反力作用的情况下,结合Schwarz交替法进行求解,提出了隧道原位扩挖围岩力学特性计算的解析算法。经大帽山隧道原位扩挖工程的围岩变形监测数据与abaqus数值模拟验证,结果表明:在考虑支护情况下隧道原位扩挖Schwarz交替法能得到较精确的围岩力学性质,该方法有较好的适用性。随着扩挖宽的的增加其围岩特性如下:(1)在相切处即原隧道在开挖施工部分应力值变化较大,扩挖部分的环向应力在拱顶处有拉应力产生。(2)原隧道竖向,水平位移值变化较小,较稳定。扩挖部分的竖向位移有增大趋势,水平位移有收敛趋势。(3)相较于无支护的情况,有支护力作用下,隧道扩挖水平位移变形趋向于稳定,竖向位移变化较小。     

Ⅳ级围岩地铁暗挖车站开挖工法探讨

该文依托重庆地铁金山寺车站工程,提出了设计的双侧壁导坑法在Ⅲ~Ⅳ级围岩施工存在的问题,在车站开挖工法初步增选了三台阶法、保留核心土法,对车站开挖三种工法建立弹塑性有限元进行模拟分析,得到了三种开挖工法的围岩位移分析结果,再经过工法比选,提出了一种安全合理的工法,即保留核心土法,从而指导车站的开挖施工,解决了双侧壁导坑法在Ⅲ~Ⅳ级围岩施工存在的问题,可为类似工程提供参考。     

浅埋偏压小净距隧道的力学特性及方案比选研究

浅埋偏压小净距隧道的围岩位移及力学性能与一般隧道有显著的区别,施工中稍有不慎将发生塌方事故。该文结合重庆南山隧道出口端浅埋偏压段工程实际及现场监测数据,利用ANSYS建立浅埋偏压隧道二维有限元模型及施工监测数据对各工况围岩位移、应力场及锚杆轴力进行对比分析,研究了其施工力学特性。结果表明:两洞开挖顺序不同,最终位移和应力量值存在较大差异,通过增加深埋侧隧道锚杆长度,有效地改善了围岩的受力特性,提高了隧道施工的安全性。分析结果可为不同环境隧道施工选择合理开挖方案提供参考,具有重要意义。     

浅埋偏压连拱隧道施工数值模拟分析

针对浅埋偏压连拱隧道,采用中导洞施工方法,对浅埋偏压连拱隧道的两种不同施工顺序（先挖深侧后挖浅侧或先挖浅侧再挖深侧）进行数值模拟,分析两种不同施工顺序下围岩应力、位移,中墙应力、位移及初期支护内力、位移的变化值,得出“先浅后深”施TII~I序优于“先深后浅”施工顺序。     

软弱围岩大断面小净距隧道施工技术

依托浅埋软弱围岩大断面小净距隧道工程实践,采用数值模拟技术结合现场监测,对比分析了软弱围岩双侧壁导坑法开挖设计支护方案1与优化变更方案2的围岩的位移、应力变化特征。计算结果显示：优化方案2与设计方案1围岩最大变形都在规范规定以内。方案2围岩最大的应力要略比方案1大,但远低于过衬砌的抗压强度和抗拉强度。综合考虑工程实践,优化开挖支护方案2是安全可行的。     

圆巷开挖围岩偏应力应变能生成的分析解与图解

巷道开挖在围岩中产生偏应力,围岩应力是原岩应力与偏应力的叠加,偏应力或偏应力能控制岩体破坏。在假设静水压力和体积应变等于零条件下,利用文献[1]在弹性、非线性硬化和软化光滑连接的本构模型导得的圆巷围岩弹性、硬化和软化区光滑连接的应力分布表达式,用重积分计算了圆巷围岩弹性、硬化和软化区中的偏应力应变能U d,证明了Ud可以简捷地用地应力关于巷壁位移做一次积分再乘以巷壁周长得到。由此,可通过地应力–巷壁位移关系曲线及其所围面积的几何形式表示围岩偏应力能随巷壁位移变化的情况,此研究结果可以深化由于巷道开挖围岩的力学响应及挖成后巷道围岩工况规律的认识。     

不同开挖方式对近距离交叠隧道影响模拟研究

研究不同开挖方式对近距离交叠隧道的地层和围岩的影响,揭示不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变变化规律,为近距离交叠地下工程的变形控制、支护设计和开挖优化设计提供理论依据。通过FLAC3D数值模拟,研究在台阶法、眼镜法、CRD法3种不同开挖方式下交叠区围岩及既有隧道衬砌的变形及应力–应变发展规律、交叠区围岩塑性破坏规律,研究结果如下：(1) 不同开挖方式对交叠隧道施工过程中不同位置的影响程度不同,揭示既有隧道衬砌变形机制演变过程和衬砌破坏的危险点;(2) 根据围岩塑性区发展和隧道衬砌变形量,开挖下部新线隧道时CRD法优于眼镜法和台阶法,CRD法开挖下部隧道时对变形控制效果最好;(3) 新建隧道穿越既有隧道时,比较理想的施工方案为台阶法→CRD法→台阶法;(4) 任何开挖施工方法都会使已建隧道衬砌的4个部位(拱顶、拱脚、直墙边及拱底)承受拉应力,且拱脚处的最大、最小主应力最大,最易发生破坏。     

高应力软岩巷道围岩变形破坏研究

 以某有色金属矿山巷道为例, 给出了高应力软岩的定义, 论述了高应力软岩的特征、形成条件以及高应力软岩巷道围岩的变形破坏特征和类型, 分析了巷道开挖前后地应力状态的变化及其对围岩变形破坏的影响, 并从岩体和工程岩体围压状态变化和强度变化角度探讨高应力软岩围岩的变形破坏机理。