单洞双线隧道平行近接施工时效性研究

以福平铁路单洞双线隧道近接施工为背景,探讨考虑围岩流变情况下近接隧道施工对既有隧道的时效性影响,通过建立数值计算模型,分析新建隧道开挖一定时间后既有隧道的位移、二次衬砌受力、塑性区的变化。结果表明:单洞双线隧道平行近接施工时,对既有隧道左右边墙的影响要大于对拱顶、仰拱的影响,右边墙最大位移达到0.148 5 mm,其中仰拱、左右边墙位移稳定后,拱顶位移180 d后仍在发展;近接隧道施工后,二次衬砌受力状态得到改善,所受压应力减小,随着时间的发展二次衬砌依然能保持稳定;新建隧道的开挖不会引起既有隧道塑性区的变化,结合新建隧道塑性区演化规律,建议在第29 d左右施作新建隧道的二次衬砌。     

华岩隧道穿越中梁山南矿巷道加固分析

由于华岩隧道施工开挖和运营将影响已有巷道围岩应力分布,采用三维有限元程序模拟计算分析围岩的位移场、应力场及塑性区分布情况,并提前对已有巷道进行钢筋混凝土衬砌加固。通过巷道加固与改造,最大程度减小巷道围岩变形,保证现有巷道的正常使用及上方华岩隧道开挖及运营后的正常使用要求。     

高速公路隧道开挖与支护力学行为研究

随着公路隧道开挖向长大型方向的发展，隧道的稳定性日益成为设计和施工的首要问题。选取京承高速公路何家沟隧道为研究对象，该隧道为上、下行分离式双洞单向隧道，开挖断面为直墒拱形。采用三维快速拉格朗日法，对公路隧道开挖与支护过程中的力学行为进行研究，获得隧道在动态分步开挖、分步支护的情况下围岩和支护结构中位移、应力的分布规律，同时给出隧道在无支护、初次支护和二次支护3个不同阶段围岩塑性区的分布状况及破坏机理。     

高地应力软岩隧道开挖方案优化研究

麻竹高速公路黄家寨隧道围岩强度低,且属于极高地应力区。隧道现场监测数据显示,围岩整体变形速率快、累计变形量大且变形时间长,呈现显著的蠕变变形特点。采用Phase2软件对隧道开挖支护方案进行了模拟,分别计算在两台阶开挖不支护、两台阶开挖支护、预留核心土开挖支护、三台阶开挖支护四种工况下围岩的塑性区和位移。计算结果表明:通过初期支护可以有效减少围岩塑性区及位移,支护后围岩最大变形部位由拱顶转移到拱脚。对比不同开挖方案下的计算结果,可知采用预留核心土开挖方法时,隧道围岩塑性区深度和拱顶沉降小于其他两种开挖方案;采用三台阶开挖方法时,围岩最大位移最小,但拱顶沉降最大。由于该隧道水平收敛远大于拱顶沉降,因此建议黄家寨隧道采用对围岩水平收敛控制效果较好的三台阶开挖方案。     

关于圆形隧道卡斯特纳公式的讨论

隧道围岩的应力及变形是隧道力学中的基本问题,它直接影响到隧道的安全评价及施工支护措施。20世纪50年代提出的卡斯特纳公式,描述了圆形隧道的塑性区半径和塑性区的应力分布规律,公式已成为隧道力学分析的理论基础。以满足莫尔-库伦准则或Mises准则的理想弹塑性材料为例,按照塑性力学加卸载准则,证明了圆形隧道的开挖过程是加载过程,支护过程是卸载过程;对圆形隧道开挖和支护过程进行了弹塑性FLAC有限差分数值计算,同时针对外压和地应力均为0、内压值为支护应力的隧道进行弹性分析。结果表明,围岩的应力分布在开挖后与卡氏公式相符,但在支护后则与卡氏公式不符。弹塑性分析中,支护引起的围岩应力增量及位移增量分别与弹性分析中的应力和位移相同。因此在涉及塑性变形的隧道力学分析中,卡氏公式只适用于开挖阶段,不适用于支护阶段。     

岩层倾角对片岩隧道变形特征的影响

层状岩体的强度和变形具有显著的各项异性特征,隧道施工中围岩稳定性机理较为复杂,是隧道工程中的热点问题。为研究岩层倾角对围岩变形特征的影响规律,以中卫至兰州客运专线某大断面片岩隧道工程为依托,采用MIDAS进行了不同倾角下围岩稳定性数值分析,研究结果表明:层状岩体与各向同性岩体位移场差异性较大。对于各向同性岩体,隧道开挖后围岩产生向洞内的变形,位移场关于隧道轴线对称。对于层状岩体,围岩变形特征与岩层倾角相关,位移场关于层面法线方向大致呈现对称分布,隧道洞周测点位移不均匀性较大。岩层倾角对隧道围岩塑性区具有显著影响,岩层倾角不同,塑性区分布规律及面积均不相同,围岩稳定性差异较大。     

基于黄土联合强度的黄土隧道围岩应力及位移研究

隧道围岩应力及位移计算问题是隧道工程界中传统研究课题之一,但黄土抗拉强度在黄土隧道围岩应力及位移计算中存在的影响需要进行合理性评价。基于建立的可综合考虑黄土抗拉和抗剪特性的联合强度,开展了极限应力平衡分析,重新推导了强度破坏曲线的主应力表达式;然后重新确定了轴对称圆形隧道条件下黄土围岩塑性区半径;最后得到了隧道周边黄土围岩位移表达式。研究结果表明:在围岩塑性区应力计算与比较中,基于联合强度确定的围岩塑性区应力小于基于传统的Mohr-Coulomb理论确定的围岩塑性区应力,而塑性区半径和隧道周边围岩位移相对较大;基于拉强度建立的联合强度理论克服了Mohr-Coulomb理论高估黄土抗拉强度的缺陷,可以合理评价黄土隧道围岩应力及位移。     

潜埋富水偏压隧道施工稳定控制分析

以新疆玉希莫勒盖隧道工程为依托,通过FLAC3D软件对其洞口段施工过程进行模拟,分析施工过程中围岩以及支护结构的变形、应力分布规律,及围岩开挖次序和地下水位对其的影响。研究结果表明:潜埋富水偏压隧道的最大竖向和水平位移位于隧道斜向4个角点位置,同时高压侧的围岩变形明显大于低压侧,且在隧道第1步开挖时差别最为明显;隧道开挖完成后,隧道底部围岩塑性区将会与泄水洞上方围岩塑性区连通成为一个整体,隧道围岩在隧道周边的破裂范围为底部4.2m、顶部5.6m、低压侧4m、高压侧7.6m;对于采用4步CRD法开挖的潜埋富水偏压隧道,应先开挖低压侧隧道上部土体,再开挖低压侧下部土体,最后再开挖高压侧上部和下部土体。     

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。     

邻近水库长隧道开挖施工数值模拟分析

厦门市海沧货运通道(马青路—疏港通道段)工程海新3号隧道为靠近水库的双向6车道分离式长隧道,为分析水库蓄水对隧道的影响,保证隧道开挖安全,并为地下水排放及控制分析提供参考,采用MIDAS/GTS有限元软件模拟隧道开挖过程,研究隧道围岩位移、应力变化,并分析围岩稳定性与渗流量.研究结果表明,隧道开挖后围岩位移一定程度上受...