浅埋大断面黄土隧道变形控制技术研究

浅埋黄土隧道在施工过程中普遍存在着围岩变形量大、拱脚稳定性差、地表沉降量大、围岩裂隙广泛发育等诸多弊端。为探究浅埋大断面黄土隧道施工变形原因及变形控制技术措施,以银西铁路宁县2~#隧道进口浅埋段为研究对象,对浅埋大断面黄土隧道的施工影响因素进行理论分析,采用三台阶设临时仰拱法,大管棚和中管棚联合超前支护,锚网喷配合钢拱架初期支护,钢筋混凝土二衬支护和围岩监测分析等多种技术手段,最终确保了顺利施工。结果表明,施工方法、支护结构及工艺措施等都会对隧道围岩变形控制有较大影响,支护结构封闭成环是黄土隧道围岩变形控制的关键,现场施工过程中缩短仰拱封闭的时间和距离至关重要。     

市政工程采用浅埋暗挖法有关问题的探讨

采用浅埋暗挖法进行市政工程施工,开挖防坍环节应重点关注缩小开挖断面、超前支护、水的治理及尽早取得地质超前预报和监控量测资料,以便及时修改设计,指导施工.控制隧道结构整体下沉,可采取增加仰拱的喷射混凝土厚度,加大支撑面积;边墙与仰拱的回填注浆加固;改变断面型式等,如将平仰拱改为曲仰拱,或做大边墙脚,改善结构的内力分布等.通过对建筑物沉降观测,绘出建筑物沉降曲线,回归分析预估沉降极值,据此调整施工方案,控制地表下沉.     

洛带古镇隧道支护结构设计与受力特性研究

针对洛带古镇隧道支护结构的受力问题,先运用"同济曙光-公路隧道设计系统"对支护方案进行设计验算,然后利用FLAC3D软件进行数值模拟研究。以Ⅳ级围岩段为例,选取一研究断面,分析该断面的围岩位移、锚杆轴力及衬砌结构的受力特性随施工进行的变化规律。结果显示:在施工过程中,随着开挖面与研究断面距离的增大,围岩位移和支护结构内力均有一定程度增长,且在隧道仰拱与拱脚相接处附近容易出现应力集中现象,在实际施工过程中应当给予重点考虑;但总体来说,围岩位移和支护结构内力的绝对值均较小,隧道支护结构稳定,支护设计方案可以满足隧道安全要求。     

城市轻轨地下车站大断面隧道施工工法研究

重庆市轨道交通六号线红旗河沟车站车站主体隧道断面开挖宽度19.921m,高度20.04m,开挖断面面积约为353.36m2。拱顶埋深17.9~20.0m,属于浅埋暗挖单跨大断面隧道。隧道周边环境复杂,施工难度大,风险系数较高。施工时采用复合式衬砌结构,双侧壁导坑法施工。以该工程设计和施工方案为依托,详细介绍了复杂地质条件、结构形式、施工概况等。     

双侧壁导坑法开挖小净距大断面软岩隧道施工控制

对于大断面软岩隧道施工,常规的台阶法开挖,极易造成拱顶大面积暴露、松动导致坍塌。小净距隧道开挖由于爆破产生的地震波的影响,先行洞衬砌拱顶主要为横向拉伸破坏,容易出现纵向拉伸裂纹;迎爆侧边墙衬砌呈现先拉伸后压剪破坏;仰拱拉伸破坏。针对该类情况采用双侧壁导坑法施工,双侧壁导坑法开挖断面能最大限度地保证施工安全。     

关虎冲隧道监控量测与围岩稳定性分析

为了确定关虎冲隧道围岩在施工过程中的稳定性, 针对关虎冲隧道典型断面的周边收敛、拱顶沉降和仰拱隆起等监测数据进行了整理和分析, 并在此基础上对施工过程中隧道围岩的稳定性进行了判断。隧道监控结果表明, 关虎冲隧道在施工过程中, 各断面的周边收敛及拱顶沉降都是前期变化较快, 后期变化缓慢, 围岩变形基本稳定。分析方法对类似隧道工程的监控量测信息的合理应用具有参考意义。     

隧道支护结构不同位置处的应力及位移特征

以广梧高速公路典型两车道隧道标准断面和Ⅴ级围岩对应的支护结构参数为例,采用ADINA大变形非线性有限元软件,把支护结构划分成一个个小单元,深入分析隧道施工过程中5个典型断面支护结构不同位置处的应力及位移特征。分析结果表明,支护结构内、外侧及不同断面处的位移和应力-时间变化特征有明显的不同;同一断面内外侧位移相近,不同断面有较大的差异;同一断面内外侧应力和不同断面处的应力相差很大。为隧道支护结构的安全性判定和优化设计提供了科学依据。     

基于ANSYS有限元软件的隧道结构受力分析

为保证隧道施工安全,降低隧道设计成本。基于ANSYS有限元分析软件,建立"荷载-结构模型",把水压按照径向方向再置换为等效节点力,分解为水平和竖直方向加载,采用"Druck-Prager"屈服准则,对隧道结构进行位移、弯矩、剪力、轴力等分析。由此得出:初期支护需要加强仰拱顶和拱脚处;对弯矩较大的仰拱中部,设计施工时可使仰拱尽量与底部轮廓顺接,并增设钢筋网,以增强其抗弯拉能力;在拱脚处采用多条圆弧过渡,并加厚其结构厚度。针对重点部位及危险程度,采取相应的安全防护措施,有效降低施工作业安全风险,保证隧道安全施工,为隧道设计施工方案提供参考。     

金鸡峡隧道底板突水处治探讨

介绍了金鸡峡运营隧道季节性暴雨期间底板突水病害的发生、发展过程,结合突水段底部结构破损特征、工程地质及相关施工资料,认为突水病害原因是:隧道建设期间对砾岩岩溶认识不足,溶隙空洞仅采取回填处理堵塞了原地下水通道,导致暴雨期间底部仰拱结构在短期高水压力作用下发生破坏,地下水涌入形成病害。水害治理采取"排、堵"相结合的原则,提出增设底部泄水孔、增设路面下横向排水沟、加大中央排水沟断面尺寸、仰拱增配钢筋等综合处理措施。病害治理竣工一年多以来,未再发生任何水害。实践证明,处治效果良好。据此,提出岩溶隧道设计注意事项与运营隧道底板突水病害处治的建议措施。     

不稳定岩堆体大跨隧道稳定性控制

本文对岩堆体大跨隧道围岩及支护结构的稳定性特点进行了分析 ,由此提出了隧道支护参数和围岩加固和防坍塌措施 ,并在内昆铁路部分大跨隧道中应用 ,取得了较好的效果。     

大跨度双连拱隧道开挖渗流场特征研究

连拱隧道特殊的结构型式导致了连拱隧道在渗漏水防治方面存在较大的困难,对大跨度的连拱隧道而言,这种现象尤为突出。要研究地下水在连拱隧道中的渗漏,首先要研究连拱隧道施工过程(开挖步骤)对渗流场的影响。文中对南京九华山大跨度双连拱隧道所在工程区的工程地质及水文地质特征进行了分析,根据场地岩体的基本性质,采用二维渗流分析方法,对九华山隧道在不同开挖(加固)步骤中的渗流场特征进行了详细的研究,得出在不同开挖步骤中隧道围岩的渗透压力及渗透梯度,指出渗透压力及渗流速度较大的部位,为隧道及时加固以及防排水设计提供理论基础。     

不同跨度公路隧道岩石加固承载拱结构受力分析

目前公路隧道普遍采用喷锚支护体系,将在岩石承载拱以下形成次生的岩石加固承载结构,该次生承载结构的受力如何以及如何设计该次生结构即锚喷支护设计问题,是一个值得探讨的问题.随着隧道跨度的增大,隧道的稳定性将降低,次生岩石加固承载结构的受力情况的变化应是主导因素.在假定公路隧道的次生岩石加固承载结构为圆弧拱的条件下,研究了随着隧道跨度的增大,其岩石圆弧加固承载拱的受力问题,并对如何提高大跨度公路隧道岩石加固承载拱的稳定性提出了一些建议.     

大跨度储煤棚拱桁架结构抗震性能分析

以三心圆钢管拱桁架储煤棚为研究对象,采用有限元SAP2000软件,对矢跨比为0.35、跨度为94 m的钢管拱桁架的动力特性及抗震性能进行了分析,得到了该结构振型特点、自振频率、地震作用下的内力分布。分析结果表明,该结构承载力满足使用要求,但在其两端圆弧相切处存在应力集中,并指出了薄弱部位,为拱桁架的设计提供了理论依据和技术参考。     

连拱隧道底部岩溶处理方法及其计算分析

目前隧道跨越溶洞的处理多以经验为主,处理后也无相应的评价方法,针对这一现状,采用理论计算方法对该问题进行了研究。结合一典型双跨连拱隧道工程实例,在综合比较多种底部溶洞处理方案的基础上,在隧道底部采用拱梁结构跨越溶洞,探讨了计算模型的建立方法和计算荷载的确定方法,提出了隧底拱梁结构的安全判定标准并对该工程实例的安全性进行了判断,所提出的计算方法对保证隧道安全具有重要意义。     

小曲率拱型支架支护系统理论与试验分析

针对煤层顺槽梯形支架存在的问题,提出一种新型结构的小曲率拱型支架。采用曲梁模型进行了支架系统的受力分析,得到其最大承载能力;通过与直梁支架承载能力相比较,得到了小曲率拱型支架承载能力系数与曲梁跨度和半径的影响关系。同时进行了地面试压和井下支护工程实验。结果证明:小曲率拱型支架力学性能远优于梯形支架,支撑能力大,自身稳定性良好,有效解决了近距离和下分层煤层巷道不可锚且在强压下难支护的问题。     

基于随机有限元理论的连拱隧道结构可靠性分析

应用基于神经网络的随机有限元方法, 把截面抗压强度条件视为承载能力的极限状态, 把截面受拉开裂条件视为正常使用的极限状态, 进行某高速公路连拱隧道衬砌结构可靠性分析, 得出了衬砌结构可靠度指标的分布规律和衬砌结构的概率破坏规律。按照抗压条件计算, 衬砌结构的最小可靠度指标位于拱墙的侧部, 而最大可靠度指标位于拱顶部位, 说明隧道衬砌结构的受压破坏容易发生在拱墙的侧部; 按照衬砌结构的抗裂条件计算, 衬砌结构的最小可靠度指标位于拱顶部位, 而最大可靠度指标位于拱墙的侧部, 说明隧道衬砌结构的受拉破坏容易从拱顶部位开始, 而拱墙侧部产生受拉开裂的可能性较小。     

爆破荷载作用下新建与既有隧道支护结构

系统研究爆破冲击同时对新建隧道和既有隧道支护结构动力影响具有重要意义。以某隧道接近既有隧道为例,建立爆破施工对既有隧道和新建隧道支护结构的影响三维模型,利用高能炸药材料模型及JWL状态方程来模拟爆破荷载作用下既有隧道的动力响应特性,结合LS-DYNA显式动力分析程序和多物质流固耦合算法较为准确地对新建隧道的爆破机理进行数值模拟,对爆破荷载作用下既有隧道二次衬砌与新建隧道初期支护的动力响应规律展开研究,得到了不同工况下新建隧道二衬和既有隧道初支在不同时刻的振速分布规律、位移变化云图。结果表明：不同围岩等级既有隧道二次衬砌的动力响应规律十分相似,爆破冲击波最先传到既有隧道二次衬砌上迎爆侧边墙上,既有隧道二次衬砌结构上质点沿X方向振速峰值最大,衰减较快。当距离掌子面一定距离后,新建隧道拱脚处振速峰值超过拱顶位置,不同位置振速大小依次是拱脚＞拱顶＞拱腰。初期支护上质点X、Y、Z 3个振动方向中沿Z方向即隧道中心线方向振动较大,衰减较快。炸药起爆后,新建隧道初期支护上不同位置在爆破冲击波的作用下,沿着掌子面往洞口方向依次发生振动,同一断面上,拱顶和拱脚位置振速较大,施工中应加强监测。     

深部巷道底鼓原因及治理技术研究

为了对深部巷道底鼓进行治理,分析了研究区原岩应力,得出了研究区最大主应力方向大致为东向西分布,研究了巷道底鼓原因,主要有最小水平主应力的影响、巷道底板泥岩等软弱层的影响、巷道底板和底角缺少有效支护、相邻巷道掘进的动压影响和围岩蠕变变形。然后采用反底拱+大直径锚索束+深浅孔注浆技术,使巷道底板得到了有效的控制,减少了底板变形。研究为类似工程条件的巷道底鼓的治理提供了技术支持。     

连续梁拱组合结构柔性吊杆张拉力的确定

连续梁拱组合结构跨越能力大、建筑高度低、造型轻盈、线条流畅,是一种很有发展前途的结构型式。本文结合一座目前国内最大跨度的下承式梁拱组合双线铁路桥,介绍连续梁拱组合结构的特点以及确定成桥阶段柔性吊杆张拉力的方法。     

基于模型试验与FEM的TBM圆形隧道压力拱成拱规律

不同于软土盾构隧道,TBM隧道多用于岩体条件下隧道的挖掘,传统土力学方法不适用于TBM隧道的荷载计算。在岩石隧道中,荷载的产生与压力拱的形成息息相关,通过对TBM圆形岩石隧道的压力拱分析来确定荷载大小及围岩开挖影响区。通过对围岩开挖后应力变化的理论分析与简化,得到便于使用、结果直观的岩石隧道压力拱范围的判别方法。随后采用大型模型试验,对隧道开挖的塌方情况以及洞周应力变化情况分析,以验证该方法的合理性。最后,将该方法用于TBM圆形岩石隧道中,与各规范计算结果进行对比分析,并对不同埋深下TBM圆形隧道的压力拱区域进行分析,得到盾构隧道压力拱成拱情况以及其对衬砌受力情况的分析结果,以指导工程。