不对称双连拱隧道施工方法研究与应用

针对不对称双连拱隧道施工中不同工况下的应力和位移情况,运用MIDAS/GTS数值模拟软件建立计算模型,对IV级围岩开挖过程进行模拟分析,得到了分别采用三导洞台阶法和中导洞台阶法开挖施工过程中的隧道应力及位移数值,通过与围岩位移、沉降、压力及二衬弯矩实测数据的对比分析,为不对称双连拱瞇道的设计和施工提供一定的理论依据及借鉴。     

浅埋偏压大断面隧道施工力学分析及方案比选

结合南宁玉象隧道偏压浅埋大断面隧道工程实际,建立了偏压浅埋大断面隧道施工动态有限元数值模型,分别采用上下台阶法、CD法和双侧壁导坑法3种施工方案,模拟施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响,对围岩位移、应力、锚杆、初期支护轴力与二衬弯矩等进行对比分析,结果表明,双侧壁导坑法能较好地控制围岩位移,应力分布与隧道支护结构内力分配较合理。     

采用台阶开挖法的隧道稳定性数值模拟分析

文章结合某公路隧道,采用数值方法模拟台阶开挖法的施工过程。结论表明:(1)采用三台阶七步开挖法,沉降和变形量较小,稳定性高。(2)开挖后要紧跟支护结构,利用支护结构承受很大部分的围岩压力,为二衬的施作和发挥作用提供时机。(3)现场实测应多关注拱顶、拱脚等位移变化大的位置。(4)现场实测和数值模拟结合比其中单一的一种更加可靠。     

大阪山隧道三台阶七部开挖法数值模拟与施工监测

以大阪山隧道为依托,采用有限元数值模拟和现场监测数据相结合的方法,对该隧道Ⅳ级围岩的三台阶七步开挖法进行了数值模拟,分析了在不同开挖阶段围岩位移场的变化规律,发现隧道拱顶、拱脚、拱腰、拱底处应力较为集中,且拱顶、拱底处竖向变形均较大,左侧拱脚,右侧拱腰和右侧仰拱脚处也产生了较大水平位移。以此确定了施工现场重点监测和加固区。结合实测监控量测数据,利用加权回归分析方法对监测数据进行处理,得出各监测点实测围岩变形值。通过对数值模拟结果与现场监测数据的对比分析,判定隧道围岩的稳定状态,结果表明,利用有限元对隧道进行数值模拟和加权回归分析对监测数据进行处理,两种方法相结合对判断三台阶七部开挖法的安全性具有很好的效果。     

三明铁路隧道三台阶法开挖施工围岩变形特征研究

结合三明铁路隧道工程,利用弹塑性理论和离散单元法的基本原理,建立了离散元程序UDEC数值计算模型,并通过实测数据对数值模型进行验证,三明隧道开挖施工过程数值模拟结果表明:1三台阶法开挖施工有效抑制了软岩隧道围岩的大变形,且竖向位移主要集中在隧道拱顶和拱底处,水平位移主要集中在隧道两侧拱脚处;2受节理分布和断层的影响,隧道不同方向的位移场变形并不对称,同时隧道两侧拱脚处围岩的稳定程度相对较差,因此在施工过程中应加强拱脚稳定措施。最后将模拟数据与相应规范进行比较,进而对软岩隧道施工过程中隧道围岩稳定性进行评价,从而为软岩隧道的安全施工提供了技术保障。     

全风化断层破碎带公路隧道施工技术

三亚某公路隧道穿越一条石英岩断层破碎带,隧道开挖揭示该断层破碎带呈全风化状态,地层自稳能力极差。在施工中出现了涌泥、拱部大变形及变形严重侵限等问题,采用原来的台阶法施工无法保证施工安全。通过对比分析,采用水泥-水玻璃双浆液注浆加固隧道周边地层,然后进行中管棚超前支护,采用六分部CRD法开挖,及时封闭每一部支护结构,增强隧道支护结构的刚度,控制隧道变形。用三维数值模拟方法对CRD施工过程中隧道变形、支护和二衬受力进行了分析,验证了施工方法的可行性。现场监测结果和施工效果表明,所采用施工方案能有效保证隧道施工安全。     

浅埋偏压大断面隧道施工力学分析

针对某大断面公路隧道洞口浅埋偏压段采用CRD法进行施工,利用ANSYS有限元分析软件,对隧道的开挖过程进行了数值模拟,重点分析了地层的沉降、临时支护和初期支护的内力随开挖过程的变化情况。结果表明:采用CRD法施工,围岩应力呈不对称分布,以拱肩、拱脚和临时支护与永久支护结合处较大;深埋侧的拱肩、拱脚和地表的位移量都较浅埋侧大。     

隧道跨度对双侧壁导坑法施工围岩与支护结构的影响

依托广西百色达康隧道工程,简化隧道施工与结构模型,通过FLAC3D数值模拟软件构建了隧道施工三维模型,分别模拟了跨度为10,14,18.7m的隧道采用双侧壁导坑法施工时的围岩变形、围岩塑性区域分布及初支与二衬的内力分布。探究隧道跨度对双侧壁导坑法施工的隧道变形、围岩与支护结构应力的影响。数值分析结果表明:隧道跨度不同,竖向位移沉降极值均出现在隧道洞室顶部,水平位移极值均出现在隧道拱腰附近;最终沉降隆起值、初期支护轴力与二衬应力随跨度的增大而稳步增大;初期支护弯矩随跨度的增大而增长,但增长速度显著加快;围岩形成的塑性区域随跨度增大明显增大。     

软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术

以铁路隧道为背景,采用数值分析手段,并结合部分现场监测资料,对软弱围岩隧道台阶法施工过程中隧道拱脚变形特征、上台阶基底围岩失稳形态及拱脚稳定性控制技术进行分析。结果表明:(1)软弱围岩隧道施工过程拱脚沉降和水平收敛均表现突出,在实际工程中,拱脚变形控制是软弱围岩大变形控制的关键之一。(2)拱脚部位围岩屈服程度相对较高是该处施工变形显著的根本原因。在台阶法施工过程中,基底围岩的破坏形式随台阶高度的增加由拱脚局部失稳逐渐向基底整体剪切失稳过渡。(3)从对隧道拱脚及洞周变形控制效果出发,IV级围岩可采用长台阶法施工,V级围岩宜采用短台阶法施工,而VI级围岩应采用微台阶法施工。(4)从不同台阶高度条件下极限位移的计算结果可以看出,对于软弱围岩隧道,施工中在确保掌子面稳定的前提条件下,适当增加台阶高度有利于围岩的稳定。(5)扩大拱脚和临时仰拱2种工法对控制拱脚及洞周变形均有明显的效果。扩大拱脚技术适用于拱部沉降显著的工程,而临时仰拱技术则更适用于水平收敛显著的区段。     

软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术EI北大核心CSCD

以铁路隧道为背景,采用数值分析手段,并结合部分现场监测资料,对软弱围岩隧道台阶法施工过程中隧道拱脚变形特征、上台阶基底围岩失稳形态及拱脚稳定性控制技术进行分析。结果表明:(1)软弱围岩隧道施工过程拱脚沉降和水平收敛均表现突出,在实际工程中,拱脚变形控制是软弱围岩大变形控制的关键之一。(2)拱脚部位围岩屈服程度相对较高是该处施工变形显著的根本原因。在台阶法施工过程中,基底围岩的破坏形式随台阶高度的增加由拱脚局部失稳逐渐向基底整体剪切失稳过渡。(3)从对隧道拱脚及洞周变形控制效果出发,IV级围岩可采用长台阶法施工,V级围岩宜采用短台阶法施工,而VI级围岩应采用微台阶法施工。(4)从不同台阶高度条件下极限位移的计算结果可以看出,对于软弱围岩隧道,施工中在确保掌子面稳定的前提条件下,适当增加台阶高度有利于围岩的稳定。(5)扩大拱脚和临时仰拱2种工法对控制拱脚及洞周变形均有明显的效果。扩大拱脚技术适用于拱部沉降显著的工程,而临时仰拱技术则更适用于水平收敛显著的区段。     

浅埋大跨隧道现场试验研究

分岔隧道施工时常遇到浅埋大跨段山体稳定、支护参数优选和地表震害控制等技术难题。结合庙垭分岔隧道,详述其浅埋大跨段支护体系实时监控的内容、方法及监测结果,并基于锚杆应力、衬砌应力、爆破振速等监测数据的系统分析,研究隧道支护体系的施工力学状态及浅埋地表震动的爆破动力特性,判定浅埋山体的稳定性及支护参数选取的合理性,可为日后同类工程的设计、施工和监测提供有益的借鉴。     

大断面小净距公路隧道现场监测分析研究

针对大断面小净距隧道的特点,对福建省鹤上隧道进行地表下沉、围岩内部位移、洞周收敛、拱顶下沉、围岩压力、衬砌内力等项目的监测工作。基于监测结果,分析该隧道围岩和支护系统的变形及受力特点,指出小净距隧道开挖影响的时空范围和隧道衬砌支护的最佳时机,并为支护体系的优化提供依据。研究结论可为类似条件下工程的设计、施工和监测提供借鉴。     

盾构隧道双层衬砌横向力学结构参数优化研究

随着水下盾构隧道建设及运营环境日益复杂,安全要求日益提高,盾构隧道双层衬砌有望在工程中得到较为广泛的应用。本文依托武汉轨道交通8号线越江隧道工程,采用双层衬砌盾构隧道三维壳—弹簧力学分析模型,研究了不同工况下二次衬砌强度及厚度对双层衬砌内力及变形的影响,并对二次衬砌是否应当配筋的问题进行了探讨。研究结果表明:二次衬砌强度变化对管片衬砌结构内力影响甚微,但二次衬砌弯矩量值略有提高,同时通过提高二次衬砌强度来抑制隧道竖向变形的效果不明显,考虑到工程造价问题,二次衬砌强度不宜过高,取C40为宜;二次衬砌厚度增加对管片横向内力影响甚微,但对其结构受力有不利影响,综合考虑隧道运营期火灾以及列车撞击等因素,二次衬砌厚度取30~40 cm为宜;在外荷载增大情况下,二次衬砌拉应力量值显著增加,超过混凝土规范容许拉应力值,因此,实际工程中建议对二次衬砌进行配筋设计。研究结论可为盾构隧道双层衬砌的设计及施工提供有益的借鉴。     

公路隧道喷射混凝土套拱加固结构力学特性

为研究喷射混凝土套拱加固前后二次衬砌与混凝土套拱的受力状况,依托陕西汉中至留坝段八里关隧道,运用有限元软件建立隧道混凝土结构套拱加固分析模型,并通过现场监测获取二次衬砌与套拱间的接触压力、套拱格栅拱架钢筋应力、套拱混凝土应力,将数值模拟结果与现场测试结果相结合,得出套拱结构的一般受力变化规律。结果表明:套拱加固前衬砌结构的最不利荷载位置位于施工缝附近的拱顶、拱肩与拱脚处; 由于衬砌局部变形与温度应力的影响,套拱混凝土应力变化呈现反复“上升-下降-上升”最后趋于稳定的特点; 套拱的作用是控制二次衬砌的进一步变形,套拱施作后所承受荷载较小,套拱反作用力远小于围岩作用于衬砌的应力,在应力计算中不应将衬砌与套拱作为整体计算; 套拱结构数值模拟所得的结果与现场测试套拱结构内力(轴力、弯矩)的大小及分布相似度高,但在衬砌裂损严重部位,数值模拟所得结果误差较大,应以现场测试结果为准。     

Observed Behaviour of a Tunnel in Sand Subjected to Shear Deformation in a Centrifuge

The paper describes observed behaviour of a model tunnel embedded in dry sand subjected to cyclic ground shear deformation in a centrifuge, as well as the behaviour of the model ground during shear deformation. Detailed data on earth pressures acting on the tunnel lining and the sectional forces of the lining are presented during ground shear deformation. The data suggest that the earth pressure at tunnel crown before ground shear deformation is smaller than the full overburden pressure probably due to the formation of arch action and the arch action may deteriorate with the cyclic ground shear deformation, resulting in an increase in the earth pressure at crown and changing the distribution of the sectional forces, which are largely influenced by conditions between tunnel lining and invert.     

地铁车站一次扣拱暗挖逆作体系模型试验研究

基于地铁暗挖车站一次扣拱逆作结构的1∶20三跨的较大比例模型实验,通过严格按照实际开挖过程模拟,对围岩与结构的关键部位进行力学和变形连续测试,包括初期支护、二次衬砌、中柱、地层应力及地中和地表位移。实验表明:拱顶位移均受到各自导洞的开挖影响最大,约占其全部位移的一半;地表位移受导洞开挖影响最大,且随导洞增多而变大,当两侧的4个导洞都开挖完后,其位移大约为总位移的一半多;初衬应力有拉有压,表现为随测试部位的不同而有差异,初衬的临时竖向支撑和仰拱为压应力,拱腰部位为拉应力,在导洞开挖过程中,初衬基本表现为压应力,随着拆除中间支撑,初衬的力学性状转换为拉应力,直到二衬施工完毕后,拉应力变小;钢管柱是传递和承受荷载的主要部件。实验结果完善了设计理论,有利于促进该工法的进一步推广应用。     

分岔隧道大拱段围岩稳定性监控 与爆破振动效应分析

 分岔隧道是一种新型的隧道结构形式,其设计方案、开挖支护方法对围岩稳定性至关重要。以沪蓉西高速公路庙垭隧道为工程背景,基于大拱段跨度大、浅埋等工程特点,通过围岩变形监测、支护体系受力监测和爆破振动现场监测,分析分岔隧道大拱段围岩变形特点和控制措施,并探讨爆破振动对浅埋地表稳定性的影响,得到浅埋大拱隧道施工开挖的围岩变形规律、支护体系受力状态以及其爆破振动效应的特点,判定浅埋山体的稳定性及支护参数选取的合理性。该研究为分岔隧道的现场施工提供了必要的依据,对今后类似工程的设计和施工具有重要的参考价值。     

水下浅埋软岩隧道施作拱墙二衬力学效应的现场实测与分析

以一座用矿山法施工的水下浅埋软岩公路隧道为工程背景,基于现场实测数据,分析了施作拱墙二衬对初期支护受力性状的影响以及拱墙二衬本身的受力特性.研究结果表明:与浇注拱墙二衬混凝土的前一天相比,浇注完拱墙二衬混凝土后第20d,初期支护的局部锚杆轴力和局部型钢拱架应力明显减小,说明施作拱墙二衬能分担初期支护承受的部分围岩荷载;...     

黄土连拱隧道二次衬砌的结构分析与监测研究

大跨连拱隧道受结构和跨度的影响,其初期支护与二次衬砌各自承受不同的围岩压力。通过数值计算和现场监测分析表明,二次衬砌所受荷载很大,在初期支护和二次衬砌间存在不均匀压力,二次衬砌也是隧道的主要承载结构。二次衬砌所受荷载大小与其施筑时间有很大的关系,在设计和施工中要合理掌握二次衬砌所承担的荷载比例和以及施筑时间。     

盾构隧道施工对已建平行隧道变形和附加内力的影响研究

以盾构隧道装配式衬砌结构为研究对象,引入各向刚度不等的连续材料模型,按变形等效原则对不连续的隧道结构横向和纵向的刚度分别进行了等效折减,采用室内相似模型试验和三维有限元数值分析相结合的手段,以广州地铁三号线大沥区间盾构隧道工程为背景,对新建隧道施工所引起的已建平行隧道纵向变位、纵向附加轴力和弯矩、横向变形、横向附加轴力和弯矩进行深入研究,探讨和揭示围岩条件,隧道净距,顶推力等因素对已建平行隧道的变形和附加内力分布变化规律的影响.研究结果表明,新建盾构隧道施工所引起的已建隧道的影响主要集中于邻近新建隧道侧的拱腰附近,在软弱地层保持一定的隧道净距是必要的,盾构顶推力需控制在一定范围内,具体视围岩、净距以及可能造成的位移、相对变形和附加内力情况而定.