超前开挖距离对大跨度小净距隧道稳定性影响的有限元分析

小净距双孔隧道开挖过程中两孔之间的相互耦合作用是施工过程十分关心的问题,其相互影响与围岩类别、隧道跨度、隧道间距、开挖和支护方式有关.利用ANSYS有限元软件对重庆花土岗隧道开挖过程进行了数值模拟,计算了在两孔开挖方向上相距分别为10 m,30 m,50 m时,开挖对地表沉降、围岩变形和围岩应力的影响.研究表明,先行洞超前开挖距离的增大有利于隧道围岩的稳定,对本隧道采用超前开挖30 m的施工方案是可行的;基于ANSYS有限元对开挖过程的数值分析结果,指出小净距双孔隧道施工过程中重点监控与关注的位置.本文的分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值.     

小净距隧道与横通道空间交叉结构施工力学分析

在小净距隧道修建和运营过程中,根据需求会在隧道中设置横通道。针对小净距隧道横通道施工过程,运用三维有限元数值模拟的方法,对横通道段和正常段施工过程中的洞室围岩位移、围岩应力集中度、塑性区分布、地表沉降进行对比分析。结果表明:小净距隧道横通道的开挖对隧道洞室围岩位移、围岩应力集中度有着更不利影响;小净距隧道横通道段处中夹岩柱的塑性区相较于正常段易贯通;小净距隧道横通道的开挖会加大地表沉降。     

厦门海底隧道陆域浅埋段动态施工过程分析

基于地下工程施工力学理念,结合我国首条海底隧道--厦门翔安隧道工程陆域浅埋段施工过程,根据目前采取的CRD施工方法,建立数值模型,对其施工过程进行了模拟.分析了施工过程中随着各部的开挖,隧道变形动态发展历程;对浅埋隧道地表沉降采用经验预测和数值模拟进行了分析,数值计算结果反映了地表沉降随隧道各部开挖的动态变化过程;通过对初期支护时变受力体系分析,可以为施工过程中结构安全性评价提供依据;对开挖过程中隧道围岩应力状态和塑性区发展历程的分析,为洞室稳定性评价提供了理论依据.通过对大跨浅埋隧道在复杂地质条件下动态施工过程分析,可以进一步了解施工过程中围岩--支护系统相互作用的动态力学响应,为隧道动态设计与施工提供了科学的方法.     

小净距隧道开挖工艺对围岩稳定性的影响

为研究小净距隧道的不同开挖工艺对围岩稳定性的影响,对重庆花土岗隧道分别利用全断面法、上下台阶法和单侧壁导坑法进行了开挖有限元数值模拟,分析了小净距隧道不同施工方法对洞周围岩稳定性的影响.结果表明:全断面法对隧道围岩及中夹岩柱的水平位移和应力影响较大;上下台阶法和单侧壁导坑法影响相对较小.施工中应根据实际情况选择合理的开挖方法,及时施作支护并加强监测,保证施工质量.本文的分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值.     

基于FLAC3D的隧道变形机理分析

本文结合某隧道穿越山体冲沟的松散黄土层出现的塌方事故,在现场地质调研和监控测量的基础上,应用有限差分软件FLAC3D,根据对现场地形和施工工序步骤的数值模拟,计算分析隧道周边围岩和土层随着隧道开挖过程受力状态的变化。结果显示:通过正台阶法方式开挖进入浅埋区域时,围岩变形发展迅速、拱顶沉降和地表沉降值过大,远超过正常变形范围,且存在潜在的剪切带。因此可认为,隧道在进入浅埋区域后的开挖会导致围岩的破坏和地表土体的沉陷。分析结果与现场测量数据基本吻合,为后期加固施工提供了理论依据。     

大跨度小净距隧道围岩应力计算方法

隧道施工过程中,围岩应力和变形是反映施工安全的2个指标。笔者分别以某3线大跨度小净距隧道和某立交小净距隧道的施工为例,利用圆形洞室围岩应力计算公式进行简化解析计算,得到的结果与数值模拟分析结果相差不大。说明该应力计算方法可以简易快捷地计算多隧道开挖过程中最大围岩应力发生的位置及其数量级,从而为隧道的开挖顺序、步骤以及支护方案的确定提供参考。     

双侧壁导坑法在小净距大断面地铁车站施工中的应用

以某浅埋暗挖城市地铁车站为工程背景,研究了双侧壁导坑法在小净距大断面地铁车站施工中的可行性。通过有限元数值模拟计算得到了该施工方法下地铁车站的位移和塑性区时空演化规律,并将计算结果与相关规范值进行比对。分析结果表明,Ⅳ级围岩条件下小净距大断面隧道使用该工法施工时所引起的隧道拱顶沉降、水平收敛及塑性区发展均在允许范围之内,能保证整个施工过程的安全。     

复合多变填土地层浅埋小净距隧道施工性状分析

以重庆地区地铁隧道工程为依托,采用数值模拟与现场实测相结合的分析方法,模拟小净距隧道在软土沉积岩复合地层开挖过程中的变形模式以及环境响应的变化,并与现场实测结果进行比较,分析小净距隧道在复合地层施工过程中围岩及隧道的应变特征。有限元数值分析结果与现场实测数据对比分析表明,在复合地层中进行浅埋小净距隧道施工时,回填土层的厚度对施工过程有重要影响;薄回填土沉积岩复合地层下隧道施工的措施简单,对环境产生的影响小;厚回填土沉积岩复合地层下隧道施工对环境产生的影响严重。现场实际工程结合数值模拟分析结果表明,对回填土的注浆能大大减少施工引起的地表沉降,小导管和管棚的作用对拱顶沉降效果明显。     

重庆轨道交通四号线头塘地铁站围岩压力分析

以重庆轨道交通四号线头塘车站为工程背景,地铁车站属于特大断面浅埋隧道,首创采用预留T字岩梁岩柱隧道施工方法,应用全土柱理论、普氏理论、泰沙基理论、比尔鲍曼理论计算了隧道施工全断面开挖完成后不同埋深工况下围岩的垂直压力、水平压力,分析得出泰沙基理论的计算结果适合于该工程,应用小净距隧道围岩压力理论,计算了T字型断面形成后不同埋深工况下围岩的垂直压力、水平压力。理论分析了隧道施工过程中形成T字型断面以及全断面时顶板的最大拉应力、最大挠度,并计算了隧道顶板不垮落离层时需要的最小支护反力,研究结果为车站施工、支护结构安全提供理论支撑。     

浅埋小净距隧道围岩压力计算与监测分析

以<公路隧道设计规范>(JTG D70-2004)为基础,结合小净距隧道的特点,对浅埋小净距隧道的围岩压力进行理论分析和探讨,提出考虑隧道双洞先后施工过程的围岩压力分析模型和计算方法.通过算例分析围岩压力分布规律及其影响因素,指出浅埋小净距隧道围岩压力分布的偏压特征,即隧道内侧垂直压力大于外侧,内侧侧压力小于外侧.最后通过工程监测实例对理论计算结果进行对比分析和验证,表明理论计算公式和分析模型的合理性,并提出以相对最不利的先行洞偏压状态围岩压力值进行支护参数设计的建议.研究工作可为今后围岩压力分析计算和隧道结构设计提供有益的借鉴和参考.     

特大断面超浅埋隧道预留十字岩梁岩柱开挖技术

 重庆市轨道交通三号线红旗河沟车站,开挖断面面积达760 m2,具有超浅埋、覆跨比小(仅0.4)的特点,属特大断面城市地下暗挖车站,且位于城区中心,地表环境复杂。通过方案比选,在施工中提出并实施预留十字岩梁岩柱的隧道施工新方法。通过数值分析优化施工参数,确定中间岩柱宽度为8 m,岩柱开挖步距为1 m,对隧道修建引起的地表沉降、断面净空位移进行现场监测,确保围岩稳定性,并分析施工过程中围岩变形规律。预留十字岩梁岩柱开挖可为供同类工程提供经验。     

小净距公路隧道施工相互作用的有限元分析

目前,小净距公路隧道在我国的修建越来越多。小净距公路隧道一般采用一先一后的施工方法,后行洞是在先行洞扰动之后的围岩中修建的,后行洞的施工又对已建的先行洞产生影响。为了揭示这类隧道的施工相互作用规律,本文结合重庆市金山大道岚峰隧道工程实践,应用有限元数值模拟方法,分析了围岩各关键点的变形、应力场和塑性区的特征,研究表明：这类隧道在施工过程中后行洞的开挖对已修建的先行洞产生较大的作用,其分析结果能够为小净距公路隧道的设计、施工提供科学依据。     

浅埋大断面隧道围岩稳定性数值模拟及现场监控量测

浅埋大断面隧道由于开挖断面大、埋深浅、围岩物理力学性质差,开挖后容易产生大变形及变形速度过快,严重影响施工进度和施工安全.本文基于RFPA数值模拟软件,模拟了隧道开挖时掌子面围岩的应力、位移及变形破坏特征;在数值模拟的基础上采用应力和声发射联合法对隧道现场开挖围岩的应力和岩体应力调整进行监测,分析开挖过程中岩体变形与时...     

盾构掘进过程中围岩变形规律的研究

无论采用什么样的施工工艺开挖隧道,都不可避免隧道开挖过程中围岩的应力释放。通常,土体颗粒在新的应力平衡条件下发生位移,引起围岩变形,变形较大时更可能诱发隧道失稳坍塌,最终破坏。为此,对隧道在开挖过程中围岩的变形规律的研究一直从未间断。并结合工程实例,建立三维有限元分析模型,通过对比理论计算和实测数据相结合的方法,对盾构法施工隧道掘进过程中围岩的变形进行了深入的研究,总结了盾构施工过程中围岩变形规律,能够为类似工程设计及施工提供参考意义。     

深埋隧道围岩损伤破坏模式的数值试验研究

 深部岩体具有内禀特性。在开挖过程中，由于应力重分布导致围岩损伤破坏，传统岩体力学未能有效揭示其破坏机制。随着细观损伤岩体力学的发展，采用损伤观点解决深埋隧道围岩破坏问题逐渐显示出其优越性，但目前仅在均质性假设的基础上对应力状态和破坏判据进行研究，缺乏对其破坏全过程的相关研究。采用RFPA2D软件对通渝隧道二叠系栖霞组岩性为石灰岩且埋深超过1 000 m的K22+029断面在开挖过程中围岩的渐进破坏过程进行模拟，使用EMS–2型工程多波地震仪实测围岩破坏前、后波速的变化，定量模拟计算围岩损伤度的变化，揭示深埋隧道围岩破坏过程的损伤演化特性及损伤破裂过程中声发射、剪应力及岩体纵波波速等因素的变化特性，得出深埋硬岩隧道以拉剪型破坏为主，围岩破坏顺序依次为拱顶开裂→左、右拱肩裂纹扩展→左、右拱肩围岩深部裂纹；损伤过程中声发射事件数与围岩损伤程度近似成正比关系；损伤围岩表现出明显的非线性特性和损伤局部化特征。所得结论对于隧道施工支护具有指导意义，也为揭示深埋隧道围岩破坏机制进行有益的尝试。     

陡倾岩层隧道开挖力学特性研究

陡倾岩层隧道由于层状结构的存在,在开挖过程中,围岩的破坏机理与方式、围岩与结构的变形、受力等特征明显不同于其它岩体隧道。本文在陡倾岩层隧道开挖破坏机理探讨的基础上,通过三维数值模拟,对不同陡倾角条件下围岩与结构的变形、受力特征进行了计算,分析了隧道开挖力学特性与倾角的关系,提出了陡倾岩层隧道设计施工建议。计算结果表明:倾角越大,隧道发生顺层滑移破坏的概率越大,地表沉降、拱顶位移、围岩主应力随倾角的增大而增大,但拱脚位移、围岩剪应力、喷射混凝土内力与倾角并非一致性关系。     

引水隧洞施工及运营过程数值分析

利用ANSYS大型数值分析软件对引水隧洞TBM掘进段的施工及运营过程进行了三维数值模拟.采用生死单元,获得了隧洞在施工各个阶段的应力及位移释放情况.对数值计算结果进行了分析,得出一些有意义的结论,对大型隧洞工程的设计和施工具有指导意义.     

新奥法施工山区公路隧道稳定性研究

随着公路网不断完善,山区修建公路隧道工程时有发生。然而,受山区复杂地质条件和施工条件等因素影响,新奥法施工隧道围岩整体安全稳定性评价一直是工程界面临的重要课题之一。基于此,依托某山区公路隧道工程背景,借助ABAQUS有限元软件建立数值模型,对隧道开挖卸载围岩及支护结构稳定性进行分析,并借助现场实测数据验证了数值模型的合理性。同时,结合长期工程实践经验,对保障隧道围岩整体安全稳定性的技术措施进行探讨,为类似工程实践提供参考依据。     

隧道开挖的围岩损伤扰动带分析

在给出隧道开挖损伤扰动带的概念、主要影响因素基础上,提出了隧道开挖损伤扰动带的力学、渗流特征及表征方法。在现场实测基础上,利用数值法研究了隧道开挖后的不同开挖方法的变形、渗流场变化规律。结果表明:开挖损伤主要决定于隧道开挖方法;隧道开挖引起的渗流影响边界大于力学影响边界。研究结果有助于合理地建立隧道开挖问题的流固耦合模型。     

贵广铁路客运专线龙围隧道围岩开挖松动区分析

合理确定隧道围岩开挖松动区对隧道设计与施工具有极为重要的意义。针对贵广铁路客运专线龙围隧道工程,在开挖无支护情况下隧道围岩应力场的弹塑性数值模拟分析基础上,利用在隧道开挖边界沿径向以围岩中的点稳定系数变化曲线的方法来分析围岩开挖松动区范围,结果显示,在拱顶及边墙两侧附近的松动范围较大,在仰拱底部松动范围很小,而在分析开挖松动区的同时,也得到了其所对应的稳定系数。同时,也采用经典的弹塑性理论分析方法计算了该隧道的围岩开挖松动区。二者对比分析表明,传统近似算法所得的松动区范围,在洞顶区域偏小,而在仰拱区域偏大。综合而言,所采用的数值分析方法是较为合理的。