隧道初期支护全过程安全性评价方法研究

考虑隧道施工过程中初期支护结构的安全性对于施工期隧道的稳定性具有重要意义。文章基于理论推导分析、数值计算等方法,建立了考虑开挖面空间效应的围岩压力计算方法,并结合喷射混凝土硬化特性,实现了对施工过程中初期支护安全性的判定。结果表明：隧道开挖早期的初期支护安全系数较其稳定时的初期支护安全系数小,故隧道初期支护设计时应考虑施工过程中初期支护的安全性。喷射混凝土的硬化特性对于初期支护早期的安全性具有较大影响作用,提高其早期强度特性,可有效保证隧道开挖早期的支护结构的安全性。     

三车道公路隧道监测分析研究

本文结合八达岭高速公路潭峪沟隧道,选取有代表性的断面进行钢格栅钢筋应力、初期支护混凝土应力的监测,得出了各类围岩支护内力的变化规律、稳定时间,并依此进行计算反分析,得出围岩的物理力学参数,并将监测及反分析结果及时反馈给设计与施工,与设计时选用的参数进行对比,不断调整支护参数及施工方式,使本工程得以安全、经济、快速地完成,并据此提出了三车道大跨度隧道的锚喷支护参数.     

偏压隧道不均匀来压下钢拱架应力变化的机理分析

钢拱架常作偏压隧道的支护结构,其应力变化对隧道的稳定性影响较大。以某铁路隧道偏压段为研究对象,利用SAP2000对该隧道进行建模,通过在模型中选取关键位置,施加与现场实测相近的应力,分析了不同来压对钢拱架应力变化的影响。分析结果为:在初期支护中,钢拱架应力的变化能通过围岩压力有效地反映,围岩压力越大,钢拱架应力变化越大。研究结果可为隧道支护结构的稳定性分析和施工提供一定的借鉴。     

深埋交叉隧道动态施工力学行为研究

分离式独立双洞之间的横通道开挖,再一次引起主隧道围岩和支护结构的应力释放与重分配,引起交叉段附近岩体与支护结构力学行为发生变化。结合高地应力区深埋隧道工程,通过3D弹塑性有限元数值仿真模拟,分析横通道不同施工方案和动态施工过程对主隧道围岩与初期支护结构力学行为的影响。分析结果显示,横通道的开挖对围岩应力和位移影响较大,对交叉侧主隧道侧壁初期支护应力及交叉对侧主隧道侧初期支护3σ和XY平面的剪应力影响较大。为深埋隧道交叉段监控量测系统的设计、施工方案优化及安全控制提供了依据。     

穿越既有线暗挖地铁隧道施工支护结构内力监测及分析

针对北京地铁4#线西单站暗挖隧道工程,制定了支护结构内力监测方案.通过钢拱架轴力的监控量测,掌握施工过程中初期支护结构内力状态的动态变化以及对隧道变形和结构稳定性的影响并及时反馈,为判断隧道安全稳定提供了参考数据.     

仰拱在隧道塌方险情处置中的作用效果分析

针对仰拱支护在隧道塌方险情处置中的应用问题,结合松建高速公路杜布隧道工程实际,首先详细分析了杜布隧道洞口浅埋段施工期间塌方险情的形成机理,通过对施工监控量测结果的分析,阐明了抢险期间仰拱快速施做起到的有效作用;基于有限差分理论,从隧道实际地质模型入手,通过对有、无仰拱支护情况下,隧道周边围岩的位移场及初期支护结构的受力状况进行对比分析,进一步阐明了仰拱支护在预防塌方发生中的有效作用,为今后指导类似工程的设计与施工提供了借鉴与参考.     

隧道二次衬砌结构验算与裂缝原因分析

通过对国内外隧道设计中关于二次衬砌承担荷载比例的讨论,按照二次衬砌承受全部荷载的70%,初期支护与围岩共同承担荷载30%的原则,基于荷载-结构法建立有限元模型,用其计算了某隧道工程二次衬砌设计的结构安全性,分析了工程中二次衬砌出现裂缝的原因。     

徐屯隧道病害原因分析及处治方案

阐述了徐屯隧道病害的形式、表现和发展状态,对其病害产生的原因进行分析,并对该隧道开挖方式进行数值模拟分析,验证了偏压、浅埋隧道的施工方法、管理对隧道初期支护变形和裂缝起决定性作用.从施工进度和结构安全稳定角度考虑,采用调整纵坡和局部换拱的综合方案,同时提出处理隧道衬砌变形病害的具体措施.方案实施后,其效果令人满意,此经验可为类似的隧道病害处理提供借鉴.     

龙溪隧道初期支护变形原因分析及处治

龙溪隧道属深埋长大隧道,地质条件复杂,受构造作用影响强烈．初期支护后部分地段发生支护变形、开裂．从地质条件、设计及施工管理角度出发分析了该隧道初期支护破坏的原因,采取围岩注浆、调整开挖方式和支护参数等针对性处治措施对变形破坏地段进行了有效整治．     

同进隧道二次衬砌开裂原因分析及治理

衬砌裂纹是隧道衬砌承受力超出其强度的反映，二次衬砌开裂是隧道工程常见的病害，针对同进隧道二次衬砌开裂段局部侵入净空进行了分析，围岩分级、地下水和施工因素是导致衬砌开裂的主要原因，对失效衬砌采取拆除重建进行整治，首先加固周围的围岩，加强对衬砌裂纹的监控量测，拆除旧衬砌时，及时进行初期支护，确保施工安全。提出了预防裂缝开裂的措施，设计方面正确判断围岩级别，选择支护和衬砌参数；施工方面规范操作，确保支护到位和衬砌强度，防患于未然。     

浅埋隧道复杂交叉口变形的数值分析

以重庆轨道交通六号线曹家湾站为工程依托,基于岩体非线性弹塑性理论,对浅埋隧道施工通道交叉段进行数值分析及力学特性研究。运用有限差分数值软件FLAC3D建立了浅埋隧道复杂交叉段的三维模型,研究了隧道交叉口3个不同截面的拱顶沉降和围岩收敛,以及初期支护钢筋的内力变化特征,并与现场监控量测数据变化情况进行对比分析。研究结果表明:主、支通道交叉区域段受力存在相互影响;3个截面的拱顶、内空位移均有明显变化;在交叉隧道拱顶、拱肩区域,初支钢筋受应力影响较大。     

打括隧道监控量测结果的一元非线性回归分析

针对黄织铁路工程打括隧道923延米V级围岩土质地段,根据施工中的地质动态对打括隧道初期支护中监控量测结果进行一元非性线回归分析,以制定科学施工方案和确定合理支护参数,保证工程质量和作业的安全性。     

Analytical study on pretensioned bolt-cable combined support of large cross-section tunnel

To study the mechanical responses of large cross-section tunnel reinforced by pretensioned rock bolts and anchor cables, an analytical model is proposed. Considering the interaction between rock mass and bolt-cable support, the strain softening characteristic of rock mass, the elastic-plastic characteristic of bolt-cable support, and the delay effect of installation are considered in the model. To solve the different mechanical cases of tunneling reinforced by bolt-cable support, an analytical approach has been put forward to get the solutions of stress and displacement associated with tunneling. The proposed analytical model is verified by numerical simulation. Moreover, parametric analysis is performed to study the effects of pretension force, cross-section area, length, and supporting density of bolt-cable support on tunnel reinforcement, which can provide references for determining these parameters in tunnel design. Based on the analytical model, a new Ground Response Curve (GRC) considering the reinforcement of bolt-cable support is obtained, which shows the pretension forces and the timely installation are important in bolt-cable support. In addition, the proposed model is applied to the analysis of the Great Wall Station Tunnel, a high-speed railway tunnel with a super large cross-section, which shows that the analytical model of bolt-cable support was a useful tool for preliminary design of large cross-section tunnel.

     

高速铁路隧道近接施工对既有市政隧道影响分析

针时成都某新建城际铁路隧道近接下穿既有市政管线隧道的设计和施工方案,运用有限差分法和流固耦合理论,分析研究了降水以及新建隧道施工过程中,上部既有市政管线隧道的受力特性及位移变化规律,研究结果表明:既有管线隧道衬砌结构应力和位移变化及分布规律几乎一致,交叉处界面位移最大,并沿隧道纵向向两端逐渐减小且呈对称分布;交叉处30m范围内,拱顶纵向应力主要为负值即压应力,仰拱纵向应力主要为正值即拉应力;降水施工对上部市政管线隧道的影响远大于新建隧道施工造成的影响,前者所引起的沉降约占75％～80％,后者所引起的沉降约占20％～25％;降水施工所引起的纵向最大拉应力为新建隧道施工引起的1.39 ～ 3.39倍.所以,降水施工前应采取一定的特殊辅助措施,以保证降水施工时结构安全性.     

基于3DEC节理岩体隧道开挖与支护的数值模拟

隧道在穿过节理裂隙较发育的地质环境时,地下水与支护条件等因素会对隧道开挖后围岩的稳定性产生影响.因此,以国内某山岭高速公路隧道为背景,基于离散元理论,考虑裂隙水压力作用,分析了砂浆锚杆与混凝土衬砌等支护条件在隧道开挖后对围岩稳定性的影响,并基于3DEC软件,对裂隙岩体隧道的开挖与支护进行了数值模拟.模拟结果表明:地下水...     

隧洞支护效应的探讨

基于弹性理论,对隧洞开挖后和进行喷锚支护后的应力和塑性变形进行分析。运用FLAC 3D模拟了隧道开挖与支护过程中的力学行为,得到隧道在无支护和喷锚支护作用下围岩的塑性及应力变形情况。结果表明,在喷锚支护中,对锚杆施加预应力,其值为当隧道塑性区消失时所需支护力的大小。这种支护提高了围岩的自承能力,使围岩塑性区的扩展在隧道开挖不久就得到有效抑制,能有制止隧道围岩的进一步破坏。     

张集铁路旧堡隧道围岩初始应力反演分析及分级评价

隧道围岩初始应力分析评价是进行围岩稳定性分析、实现隧道安全快速掘进的前提.采用位移反演分析和场区构造地应力分析2种方法,对旧堡隧道围岩初始应力状态进行分级评价.研究表明,开挖区段隧道横截面上平行洞轴方向为最大主应力方向,围岩的最大、最小主应力均大于自重应力,岩石强度应力比低,该隧道围岩的初始应力属于高地应力.     

大断面隧道支护结构地震反应特性分析

从围岩-支护结构-地震相互作用研究思路出发,利用ADINA非线性有限元软件,通过大断面隧道施工力学及瞬时动力时程分析,研究隧道支护结构在水平(Ya)、纵向(Za)及水平-纵向(YZa)不同地震加速度作用下的位移、应力反应特性.结果表明,水平地震加速度对支护结构的水平位移、最大主应力、加速度和速度影响大,纵向地震加速度对纵向位移、有效应力、最大及最小主应力、最大剪应力、加速度和速度影响都大.在Ya=0.191 g、0.440 g或Za=0.141 g及其YZa共同作用下,大断面隧道初期支护遭到破坏,二次衬砌局部损坏;在Ya=0.440 g或Za=0.326 g及其YZa共同作用下,隧道二次衬砌遭到损坏;在Ya=0.880 g或Za=0.652 g时,隧道支护结构可能会遭到严重破坏.     

大口径纹影系统主反射镜装调结构分析与设计

研制纹影测试系统中大口径主球面反射镜的装调结构.利用有限元法,对有效通光口径直径为800 mm的主镜进行应力和面变形分析.采用断裂几率预测法校核玻璃机械强度,通过优化得出反射镜面变形的均方根(rootmean square,RMS),以此为依据,设计出满足系统技术要求的主镜装调结构.     

考虑黏土土性参数与支护压力变异性的盾构掌子面稳定性分析

盾构掌子面稳定性的不确定性分析多侧重于土性参数的变异性,较少考虑支护压力的变异性.基于K-L级数分解法建立描述土性参数空间变异性的三维随机场,研究土性参数变异性对掌子面失稳模式、极限支护应力的影响规律,讨论支护压力的均值与变异系数对失效概率的影响,并据此确定支护压力均值特征值.结果表明:黏性土黏聚力与内摩擦角的空间变异...