隧道斜交横通道施工对主隧道衬砌结构的影响研究

针对隧道斜交横通道施工对主隧道衬砌结构产生影响,以哈尔滨绕城高速天恒山公路隧道工程为依托,采用现场实测和三维有限元数值模拟的方法,对横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性进行研究.研究结果表明:(1) 横通道施工导致交叉口附近一定范围内的主隧道衬砌产生变形和应力集中,其影响范围在交叉口锐角一侧为1.82D(D为主隧道洞跨),在交叉口钝角一侧为1.32D;(2) 衬砌变形以拱部下沉为主,在边墙部位产生外扩现象;(3) 横通道的开挖破坏了主隧道原有的成拱效应,使交叉口处的衬砌产生应力集中;(4) 随着横通道开挖深度的增加,主隧道衬砌结构的变形和应力逐渐减小,趋于稳定;(5) 交叉口两侧的主隧道衬砌结构强度安全系数均大于设计值2.0;(6) 交叉口锐角一侧的变形和应力集中程度大于钝角一侧,而安全系数小于钝角一侧.研究成果对类似工程的设计与施工具有借鉴作用.     

超大断面暗挖地铁车站横通道转换主隧道施工技术研究

结合贵阳市轨道交通2号线观水路车站施工现场实际情况,基于横通道转换主隧道施工方法比选结果,提出采用双洞法施工以控制沉降,增加结构安全性。通过建立三维有限元模型,模拟横通道进入主隧道过程,探究施工对围岩变形、应力分布以及结构变形的影响,为设计和现场施工提供理论依据。现场施工结果表明:双洞法作为一种创新施工方法,能够极大地降低超大断面横通道转换进入车站主隧道的施工风险,研究结果可为今后类似工程的设计和施工提供参考。     

盾构隧道开挖斜穿地裂缝的数值模拟分析

为探索地铁穿越地裂缝时隧道围岩与衬砌结构的变形和应力变化规律,本文以实际工程为基础,通过合理简化土层,采用理想弹塑性模型,通过控制生死单元的方法对盾构隧道进行分步开挖数值模拟。获得施工过程中围岩与衬砌的位移与应力。结果表明,地裂缝是隧道开挖时最危险的部位,对隧道的破坏起决定性作用。在裂缝处围岩洞室沉降出现了较大变化,易造成隧道的坍塌;在地裂缝处隧道两侧围岩与管片衬砌两侧均形成了应力集中,易使隧道洞室侧壁与管片衬砌发生剪切破坏。最后提出了保证地裂缝处围岩稳定性的处理方法,为同类工程提供参考。     

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σ3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。     

公路隧道衬砌裂缝稳定性的多因素影响分析

基于重庆酉阳地区21座公路隧道的病害检测结果,对公路隧道病害特征进行定量分析,并以马夫井隧道为例,基于断裂力学理论及有限元数值模拟,计算裂缝尖端的应力强度因子,研究隧道裂缝在不同位置、不同深度、不同角度的应力强度因子变化规律,进一步揭示裂缝的失稳扩展深度和稳定系数的变化规律,确定隧道衬砌不同裂缝类型的稳定系数计算公式。结果表明,研究区隧道衬砌病害的养护关注度系数最高,达到89.06%;衬砌病害中纵向裂缝占比和影响最大,且主要分布于边墙位置;衬砌裂缝稳定性与裂缝位置、裂缝类型、裂缝角度密切相关。     

过江双线盾构隧道横向疏散通道力学特性分析

利用三维有限差分程序对过江双线盾构隧道横向疏散通道进行力学特性分析,考虑围岩、水压及隧道衬砌相互作用,选取覆土最浅且水压最大时工况建立了计算模型,利用该计算模型分析了不同横通道宽度和两主隧道差异沉降对结构的受力影响规律.分析结果表明,横通道-主隧道接口处应力集中较为明显,但受横通道宽度变化影响较小;横通道宽度变化对横通道中部受力影响显著,二者几乎呈线性关系.差异沉降对结构受力非常不利,横通道-主隧道接口处应力受其影响最严重,当差异沉降达到10.3mm时,交叉接口处变为结构受力最大区域,成为结构受力和防水双重最薄弱环节.随着差异沉降进一步增大,接口处应力以指数形式迅速增大,呈现不收敛趋势.以上分析结论为南京过江双线盾构隧道疏散通道设置方案的选定提供一定力学分析依据.     

车辆荷载对隧道护拱衬砌安全性影响分析

为探讨施工车辆荷载对隧道护拱结构安全性的影响机制,以某高速铁路隧道下穿既有县道工程为依托,采用ANSYS进行施工车辆超载作用下护拱衬砌结构响应数值分析,系统分析了护拱结构的应力、变形特征,评价了护拱衬砌结构的安全性。研究结果表明:1)车辆荷载作用下,隧道护拱结构产生较大的拉应力和压应力,数值远超过填土自重荷载,车辆后轴作用在明洞正上方时为护拱衬砌的最不利工况;2)护拱衬砌拱顶产生竖向沉降变形,拱脚产生向内水平收敛变形,竖向变形最大值为0.037 mm,远大于水平变形;3)护拱衬砌拱顶承受拉应力,拱脚与围岩接触处也承受拉应力,拱脚有脱离围岩的可能性,护拱衬砌主应力最大值均未超过混凝土容许应力。研究成果可为类似工程提供参考。     

重庆某隧道病害调查分析与治理对策

通过对重庆某隧道病害进行全面调查,统计隧道衬砌裂缝、渗漏水、衬砌背后空洞等病害的形态、部位和分布位置。根据隧道病害的统计规律,结合施工过程和现场调查,综合分析得出隧道病害产生的原因;并据此给出不同病害的治理对策。该文可为今后类似隧道工程的病害处理提供参考。     

海底隧道与横通道交叉部施工力学研究

通过采用三维数值模拟厦门翔安主隧道与横通道交叉结构的施工过程,得出隧道交叉部的变形、围岩应力及支护受力特征,研究结论为软弱围岩隧道交叉部设计与施工提供指导。     

盾构邻近既有隧道施工控制技术及影响分析

针对盾构邻近既有暗挖隧道施工影响及其加固控制技术,依托某地铁车站区间隧道及其附属停车场站出入线工程开展研究。首先介绍了工程包含的近接施工特征与相应的加固措施,并借助ABAQUS建立了包含地层、新建盾构隧道和既有暗挖隧道等结构的三维精细化数值模型。结合设计划分的近接施工范围,进行盾构掘进施工条件下的暗挖隧道初支和套拱等加固结构的受力变形分析。重点讨论了暗挖隧道衬砌的变形情况及应力分布规律,并分析了套拱和横撑在加固体系中的功能性占比。最后,根据不同结构的受力变形结果判断了加固技术的可靠性。结果显示:盾构隧道开挖使得既有暗挖隧道受到了一定的挤压效应,暗挖隧道整体表现为远离盾构隧道的变形趋势;套拱比横撑承担了更大的附加荷载;加固措施的存在有效保证了既有暗挖隧道衬砌结构的安全。     

复杂结构形式隧道的围岩位移监测分析

 厦门市梧村隧道为双向六车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由双连拱、小净距、初期支护连拱和分离式隧道组成。现场监测工作以隧道拱顶沉降和围岩收敛为主,结合施工措施和开挖工序进行全面分析。研究成果表明：三导洞法施工主洞沉降所占比例不到侧导洞沉降的一半,双连拱隧道结构型式适用于对沉降控制要求较高的隧道工程;CRD1部开挖产生的拱顶沉降可以超过累计沉降值的50%;核心土开挖后布设测点造成的总损失量约占累计沉降值的37.5%;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩对控制隧道拱顶沉降取得较好的效果;管棚区域出现较大下沉与管棚工作室的断面稍大以及管棚两端受其自重影响较大有关;临时支护的拆除对拱顶沉降和围岩收敛的影响较小;开挖和注浆是引起围岩出现较大收敛变形的主要施工因素,其中注浆对围岩的收敛位移影响更大;初期支护连拱隧道右洞开挖对左洞二次衬砌的收敛稳定有一定的影响。     

玄武岩隧道两台阶法施工过程中支护受力及变形监测分析

本文工程背景为丽香铁路中义隧道。该隧道位置地质构造复杂,新构造运动剧烈,岩体整体性差,且高跨比较大（约1.4）,边墙结构设计为直墙,对水平收敛控制有不利影响,造成开挖后围岩有较明显变形。采用现场监测与理论分析相协同的方法,对玄武岩隧道两台阶法施工过程中结构受力及隧道拱顶下沉和水平净空收敛变形进行监测,获取监控数据以反映现场初支变形情况,为支护参数调整、二衬施作时机等提供参考。     

高地应力陡倾互层千枚岩地层隧道大变形研究

 在高地应力陡倾软岩地层中开挖隧道,易引发围岩发生大变形。为了明确大变形的诱发因素,分析围岩的破坏机制、变形特征及支护结构的受力规律,提出合理的控制技术,依托杨家坪隧道进行相关研究。通过岩石试验,分析绿泥石千枚岩显著的各向异性力学特性,明确岩块的破坏形式与荷载角度的关系。通过现场观测和数值计算可知,围岩变形表现为整体内挤,水平收敛大于拱顶沉降,边墙围岩以水平向的弯折破坏和层面分离为主,其最大主应力呈“＜”,“＞”形分布,拱部和仰拱围岩以剪切滑移破坏为主,其最大主应力沿隧道切向。综合分析该隧道大变形的主要诱因是：高构造应力、不利岩层产状和低岩体强度。通过现场测试,总结了各支护结构的受力分布及发展规律。现场试验成果表明：与岩层大角度相交的长短组合锚杆配合注浆可有效加固围岩,改善围岩压力;减少开挖分部,使初支尽快成环,可充分发挥初支承载力;优化断面轮廓,可改善结构受力。     

双连拱隧道支护体系现场监测试验研究

隧道支护结构的应力、变形状况是其安全性的直接表现,针对金竹林双连拱隧道设计了完整的现场监测方案,进行了详细的隧道支护体系应力和拱顶沉降监测分析,并在此基础上对双连拱隧道的设计、施工提出了一些建议。     

高速公路泥岩隧道围岩压力试验研究

以宝天高速公路天水过境段梁家山泥岩隧道为工程背景,通过现场测试,研究了围岩拱顶下沉、围岩与初期支护接触压力、钢拱架应力和初衬与二衬接触压力随时间变化规律及分布特征,并应用现有的理论和方法对实际工程安全状态进行评估。研究结果表明:以隧道开挖空间效应和Chern经验公式两种理论方法对拱顶沉降数据进行分析处理,所得到的隧道极限位移相差较小;围岩与初期支护压力的分布具有不均匀性特点;钢拱架外缘应力平均值大于内缘,拱顶处应力大于其他部位,按其推算得到的拱顶沉降极限位移更接近于实际情况;初衬与二衬间接触压力先迅速增加后逐渐较小最后趋于稳定,其稳定值整体偏小。     

北京地铁10号线盾构对周边土体扰动模拟分析

以北京地铁10号线国贸站～双井站区间隧道施工为背景,采用有限元差分程序FLAC3D建立了有限元模型,对盾构推进过程中隧道应力、变形及地表沉降规律进行研究.通过隧道上方地表横向监测点沉降、隧道中心地表沉降和地表建筑物基础沉降实测值与计算值比较,得出模拟计算结果与实际检测结果比较符合,但实际施工过程中存在复杂性和不确定因素.     

桃园1号隧道施工监测技术

在桃园1号隧道工程施工过程中,通过现场监控来掌握隧道围岩与支护结构的工作状况和安全信息,及时预见险情,为调整和修改支护设计参数以及改变施工方法提供重要的依据,从而保证施工安全和降低工程造价.主要从地表沉降、拱顶下沉和周边收敛、钢支撑内力、二次衬砌的应力等几个方面对监控量测的实施与分析进行了介绍.     

浅埋大断面大跨度连拱隧道支护体系现场监测试验研究

浅埋大断面大跨度连拱隧道跨度大、埋深浅、围岩稳定性差,地质条件复杂,为保证施工顺利进行,需加强隧道施工监测,根据监测调整后续施工方法。对浅埋大断面大跨度连拱隧道支护体系的现场监测试验方案及不同开挖工序下隧道支护体系受力特点进行了分析与研究。研究结果表明:①左右洞上台阶开挖引起支护体系应力分布较大变化,是隧道支护主要监测控制点;②右洞上、下台阶开挖引起中墙内力较大变化,是中墙稳定主要监测控制点;③右洞上、下台阶开挖对支护应力的纵向影响范围约为隧道跨度的1/3和1/2;④对于浅埋大断面大跨度连拱隧道,应及早施作二衬,封闭成环,以改善结构受力。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

爆破振动对既有高铁隧道衬砌安全的影响分析

在救援通道爆破掘进施工中,为了确保邻近金山顶隧道的安全,运用现场测试技术与数值法探讨了爆破振动对邻近高铁隧道衬砌结构的振动影响。其中数值分析表明既有隧道迎爆侧受水平应力波为主,径向振速明显大于垂向振速;迎爆侧从拱顶至墙脚,径向振速先增后减,墙腰处最大,拱脚处次之,墙脚处径向振速大于拱顶处;垂向振速呈现先减小后增大趋势,拱顶处最大;既有隧道衬砌墙腰处受拉应力最大,易出现拉伸破坏。最后基于动力弹性理论,依据现场测试数据振速和混凝土动应变的关系,通过线性拟合确定了爆破施工过程中隧道衬砌安全条件下爆破振动速度不大于6 cm/s。     

富水软岩隧洞变形特征及变形机制分析

 基于库尉引水隧洞现场监测资料,对富水软岩隧道的变形特性及变形机制进行分析。研究表明：侧墙收敛变形是拱顶沉降变形的2～3倍,且前者稳定时间长。土质软岩隧道的变形受时空效应综合作用的影响,即使在开挖面影响范围之内,时间效应也能产生很大比例的变形。侧墙变形受空间效应影响范围为4D～5D,与拱部变形相比,其时间效应更为显著。围岩–支护结构的变形在不同部位的特性主要是由各部位的围岩变形方式和应力释放规律所决定的,侧墙处围岩应力释放时间效应明显,塑性区不断增长发展,形变压力也随时间增长难于稳定。拱顶处存在一定深度范围内的围岩整体下沉现象,围岩压力稳定时间短。该研究对软岩隧道施工、监测具有一定指导意义和参考价值。