偏压连拱隧道中隔墙优化研究

通过对比,对连拱隧道中隔墙的结构形式、受力特点作了探讨,利用数值模拟的方法,对偏压连拱隧道中隔墙的结构、施工进行了优化,对偏压连拱隧道的中隔墙设计施工提出了建议,从而进一步完善连拱隧道的设计与施工。     

浅埋连拱隧道围岩参数反演及施工数值模拟

本文结合怀新高速公路的界牌坳隧道的实际情况,利用现场荷载试验的测点位移,通过有限元反演理论的模拟退火法反演计算隧道破碎带围岩基本参数.将反分析计算得到的隧道围岩参数输入界牌坳隧道二维弹塑有限元计算模型,对隧道的施工过程进行数值模拟,分析了采用三导洞法施工时围岩和中墙的受力变形规律,计算结果表明,两主洞拱部开挖是连拱隧道施工过程中两个比较关键的施工步;两主洞拱顶及右洞左拱肩位置的围岩出现了较大的位移或应变而有可能引起隧道塌方或破坏;浅埋偏压连拱隧道受山体偏压和不对称施工的影响,中隔墙在整个施工过程中基本处于偏心受压状态.     

偏压连拱隧道渗流-应力耦合分析及处治技术研究

基于渗流-应力耦合分析理论模拟偏压连拱隧道开挖过程,分析连拱隧道在偏压条件下围岩位移变形特性及稳定性的影响,给出偏压连拱隧道施工过程中左洞上台阶与中隔墙连接处、以及右洞拱腰处为相对薄弱位置并有针对性地进行处治。     

软弱围岩偏压连拱隧道正洞合理施工布局研究

浅埋偏压连拱隧道左右洞的施工顺序和布局对围岩稳定和支护受力影响较大,为了明确浅埋偏压连拱隧道合理施工顺序,本文依托广东省南山路连拱隧道工程,结合现场监测以及数值模拟方法,研究了软弱围岩浅埋偏压连拱隧道左右正洞不同开挖布局时初期支护受力变形规律。通过建立数值模型对先开挖浅埋侧正洞和先开挖深埋侧正洞两种分案下的拱顶沉降、初期支护受力、塑性区分布、中隔墙水平侧向位移及受力等模拟结果的分析,得出:(1)不管采用哪种开挖顺序,先行洞的拱顶沉降均小于后行洞的拱顶沉降;(2)后行洞上台阶开挖后为中隔墙倾斜最为严重阶段,隧道施工完成后中隔墙向浅埋侧倾斜;(3)先行洞的初期支护整体受力较大,后行洞的初期支护受力较小;受力较大的部位一般在先行洞上台阶与中隔墙连接处以及靠近中隔墙侧拱腰处;(4)先开挖浅埋侧正洞方案较优,该方案支护受力变形较小,有利于支护结构的稳定。研究结果指导了现场工程施工,现场监测数据与计算结果较为吻合,研究结论可为类似工程提供参考。     

连拱隧道围岩压力计算方法与动态施工力学行为研究

由于双连拱隧道的多分部开挖支护的结构荷载转换过程多,围岩应力变化和围岩与结构相互作用关系复杂,目前在设计、施工中仍然存在一些问题:(1) 勘察设计围岩分类与施工揭露实际围岩级别常有差异,并难以实现及时变更.(2) 尚无满足连拱隧道特点的围岩压力理论,特别是在浅埋偏压条件下围岩荷载估计偏差较大.(3) 施工中经常出现支护失效、衬砌裂缝及渗漏泄水等工程安全、质量问题.针对连拱隧道中的问题,进行围岩压力计算方法和动态施工力学行为研究,主要研究成果有:(1) 对于连拱隧道,围岩塑性区受中墙及施工方案影响较小,主要与最终开挖跨度有关.在计算荷载时要考虑最不利工况,连拱隧道坑道宽度取整个连拱隧道的宽度是合理的,偏于安全的.(2) 应用比尔鲍曼理论求得塌落拱曲线方程,然后用作图法在连拱隧道外侧作一个切线与以地形的坡度求出的塌落拱曲线方程的切线相平行,两平行线的距离即为地形偏压临界覆盖厚度.运用此方法求得连拱隧道大跨度条件下的偏压连拱隧道地形偏压临界覆土厚度,为偏压连拱隧道设计提供可靠依据.(3) 针对连拱隧道断面远大于单线隧道,围岩压力大于按单线隧道宽度修正结果所出现的问题,提出对于大跨度双连拱隧道,在极浅埋、浅埋条件下,仍然分别采用全土柱理论荷载和谢家烋理论荷载;在深埋条件下,推荐双连拱隧道竖直地层压力采用适合双连拱大断面隧道特点的修正比尔鲍曼理论围岩压力计算公式.(4) 对于浅埋偏压连拱隧道,不仅要考虑非对称的地层主动荷载,还要调整浅埋侧地层被动荷载,提出浅埋偏压连拱隧道地层主动偏压荷载和被动不均匀荷载确定方法及地形偏压情况下隧道支护结构的合理计算方法,并求得不同坡率、不同围岩级别条件下浅埋侧土体的弹性抗力系数的合理取值,为设计中偏压连拱隧道采用荷载结构模式计算时浅埋侧土体的弹性抗力系数取值提供参考.(5) 在充分吸收国内外围岩分类经验的基础上,针对隧道施工期间的现场围岩判别特点与要求,提出一种现场围岩快速评价方法,该方法以定量与定性指标相结合,现场观察、量测及快速评价.另外针对隧道围岩实际力学指标难以获取的难题,提出应用围岩Q指标和现场点荷载强度推测围岩物理力学参数的方法,并结合围岩快速评价结果,综合确定隧道围岩实际力学指标.(6) 对于浅埋偏压连拱隧道,侧导洞应该先开挖深埋侧侧导洞,而主洞应该先开挖浅埋侧主洞;而对于非偏压连拱隧道,在围岩条件较好时主洞开挖可采用上下台阶法,且主洞开挖合理的工作面间距应约为2.0D～3.0D(D为单拱跨度);在中隔墙完成后,部分回填,使正洞初期支护能直接作用在中隔墙上,不仅有效提高支护整体刚度,还使中隔墙受力更合理,改善中隔墙受力状态.经富溪偏压连拱隧道工程施工与现场监测结果检验,提出的连拱隧道坑道宽度取值、偏压连拱隧道深浅埋分界、围岩主动压力与围岩被动压力计算方法、现场围岩级别快速评价以及施工方法正确合理,可为工程建设提供重要技术支持和经验.     

浅埋偏压连拱隧道非对称支护结构受力性状分析

 针对浅埋偏压连拱隧道施工中出现的受力非对称问题,结合药水峡连拱隧道的实际情况,通过有限元分析与现场监测,分析浅埋偏压连拱隧道非对称支护结构的受力性状,采用非对称设计方法对支护结构进行优化。结果表明：对浅埋偏压连拱隧道支护结构进行非对称设计施工是可行的;连拱隧道先施工洞室的受力大于后施工洞室,此结果与隧道偏压状态关系不明显;浅埋偏压连拱隧道围岩压力分布宜按圆形洞室的径向荷载考虑。因此,在进行类似浅埋偏压连拱隧道设计施工时,应注意施工顺序,支护结构可进行非对称设计。     

软弱地层双连拱隧道中隔墙结构型式选择及稳定性研究

中隔墙作为连拱隧道最主要的受力结构,其稳定性既关系到施工期间的结构安全,还直接影响后期隧道的运营安全。如何确保中隔墙的稳定是软弱地层双连拱隧道设计施工的关键难题之一,而不同结构型式的中隔墙对双连拱隧道整体结构和中隔墙稳定性影响较大。文中以南山路双连拱隧道为背景,从中隔墙受力机理入手,通过理论分析、三维数值模拟并结合现场实测,分析对称和不对称型式中隔墙的受力特点及稳定性。结果表明:(1)非对称式中隔墙在地表偏压区适应性更强,比对称式中隔墙有明显的优势;(2)在双连拱隧道开挖过程中,中隔墙始终有向先行洞一侧偏转的趋势;(3)双连拱隧道开挖过程中,中隔墙应力变化复杂,墙顶处偏压明显,在后行洞上台阶开挖时其偏压最大;开挖结束后,中隔墙仍存在局部偏压。因此,为防止中隔墙倾覆,建议先行主洞施工时要在中隔墙另一侧施加横撑或回填片石作为临时支撑。     

偏压黄土连拱隧道掌子面纵向间距优化研究

连拱隧道与普通分离式隧道一个显著的区别就是连拱隧道的双洞在不同的施工阶段对另外一条洞的稳定、中隔墙的偏移等都有很大的影响。为此,很有必要建立三维弹塑性非线性方法对施工过程进行仿真模拟。以国内首条黄土连拱隧道山西离石连拱隧道为研究对象,采用数值分析软件FLAC3D,通过对离石黄土连拱隧道动态施工的三维数值模拟,对偏压黄土连拱隧道施工中开挖面空间效应、左右两洞的相互影响及中隔墙稳定性进行分析,从而确定偏压黄土连拱隧道施工过程中左右主洞掌子面的合理纵向间距。     

浅埋偏压连拱隧道施工优化及支护结构安全性分析

两江连拱隧道所穿区域地形偏压严重,且岩体破碎,连拱隧道施工开挖对围岩扰动大,不同的施工方案及施工工序隧道支挡结构受力影响较大,本文结合穿越严重偏压地层的两江连拱隧道为例,基于数值分析方法,对在不同施工工序方案下隧道结构内力、变形及偏压支挡结构力学特征进行分析。研究认为:对于复杂地质条件下浅埋偏压连拱隧道,先开挖浅埋侧隧道后开挖深埋侧隧道的施工顺序,比先开挖深埋埋侧隧道后开挖浅埋侧隧道的施工顺序更有利,先开挖浅埋埋侧右洞时,隧道初期支护结构内力、变形及偏压支挡结构桩的内力均比先开挖深埋侧左洞时小,但不管是采用哪种开挖顺序,深埋侧隧道拱顶位移均大于浅埋侧隧道,内排桩的所受弯矩也均大于外排桩。     

连拱隧道中陋墙现场监测及分析研究

在隧道工程建设中,现场监控量测及信息反馈在修正设计、指导施工、确保施工安全等方面发挥着越来越重要的作用.中隔墙作为连拱隧道的中枢结构和重要承载构件,其受力及位移情况往往对工程成败和安全起着决定性作用.在多座连拱隧道现场监测工作的基础上,文章主要介绍了主筋轴力量测、混凝土表面应变量测、混凝土内部应变量测,以及位移量测等针对连拱隧道中隔墙的现场监测方法,并结合中隔墙主筋轴力量测,给出一现场监测及分析实例.最后,对连拱隧道中隔墙现场监测提出了一些建议.     

黄土连拱隧道中墙结构的数值模拟研究

隧道施工过程的应力变化对隧道的稳定性有重大的影响。文章通过对离石连拱隧道的二维弹塑性数值模拟,分析了隧道在开挖各阶段的应力和变形情况,针对隧道中墙受力情况进行了专题研讨,进而对连拱隧道的结构设计和施工作了一些探讨。     

高速公路双连拱隧道中隔墙渗漏水的防治

从设计和施工两方面对高速公路双连拱隧道出现的中隔墙渗漏水问题进行了综合性分析，提出了有针对性的防治措施，对完善双连拱隧道中隔墙防排水设计和提高施工质量具有一定借鉴作用。     

连拱隧道中隔墙设计与施工力学行为研究

在连拱隧道施工中，中隔墙扮演着至关重要的角色。中隔墙上方作用荷载大小，不仅关系着连拱隧道在施工期间结构的安全，还直接影响工程造价以及隧道建成后衬砌结构的长期安全性。结合连拱隧道施工期间中隔墙的实际受力过程，建立中隔墙作用荷载的计算力学模型；采用FLAC程序，在0．5～2．0D埋深条件下，采用三导洞法和中导洞法对连拱隧道施工力学过程的Ⅱ～Ⅳ类围岩的21种工况进行非线性数值模拟。同时，提出应用于中隔墙设计的作用荷载计算表达式及各类围岩相适应的施工工法。研究结果直接指导金丽温高速公路二期工程多座连拱隧道的变更设计，对今后国内连拱隧道中隔墙的设计施工有一定的参考价值。     

偏压双连拱隧道信息化施工与仿真分析

针对湖南一高速公路偏压双连拱隧道进口段埋深浅、地质条件复杂以及隧道结构受力复杂等情况，对隧道典型断面的拱顶下沉量、中墙顶部位移和收敛位移进行现场监控量测，结合隧道开挖情况和工程地质条件分析其发展规律和产生原因，给设计和施工反馈围岩变形信息，指导现场施工。同时，对隧道的施工全过程进行有限元仿真模拟分析，把有限元计算结果与现场监测数据进行比较，结果表明二者反映围岩位移的变化规律是一致的，能够动态地指导偏压双连拱隧道全过程施工，确保施工安全。     

浅埋暗挖隧道开挖方式对地层扰动优化分析

浅埋暗挖进洞区段开挖引起的地层扰动是整个隧道工程安全施工的关键之一。本文以深圳市东部过境高速公路接线工程为背景,通过对五种不同开挖方式下地表位移、洞周位移、开挖面稳定、塑性区分布、衬砌最大主应力分布的三维数值分析,评估了各种开挖方式对地层扰动的控制效果,并论述了单侧壁导洞法和CD法开挖的合理最佳未支护间距范围。研究表明:强风化~全风化围岩地层中,浅埋暗挖必须采用设置中隔墙的分步开挖方式,未支护间距在0.25D~0.5D时,单侧壁导洞法可有效代替CD法以简化施工。     

大断面隧道爆破开挖围岩损伤范围试验研究及数值计算

 结合大帽山大断面隧道群的现场声波监测,研究推进式往复爆破作业的双侧壁导坑法施工的大断面隧道的围岩累积损伤范围,声波监测结果表明,在推进式的多次爆炸荷载作用下,围岩将产生一定程度和范围的损伤;侧壁围岩的累计损伤范围主要由与其齐平的导洞I的开挖掌子面爆破决定;其损伤范围随着导洞I开挖掌子面的接近而逐渐增大,当两者齐平时围岩的损失范围达到最大;但当导洞I开挖掌子面逐渐远离和导洞III爆破开挖通过时,围岩的损伤范围并没有扩大,仅导致损伤围岩的损伤程度增大。基于此,在模拟推进式往复爆破荷载作用下围岩的损伤范围时,用与监测断面齐平的单次爆破近似表示推进式的多次爆破,通过DYNA软件将此决定围岩损伤范围的振动速度转化为爆炸压力,再将爆炸压力传递给用UDEC软件实现的各向异性岩体损伤模型,通过与声波监测结果对比,此方法可以较好地模拟推进式往复爆炸荷载作用下围岩的累积损伤范围,并可为类似工作提供参考和借鉴。     

双连拱隧道锚杆支护监测分析

在张石高速公路二期工程中岔道2号双连拱隧道现场监测的基础上,对初期支护体系中的锚杆支护进行了监测分析,并对双连拱隧道锚杆支护的设计、施工提出了一些建议,验证了锚杆支护体系在设计和施工上的合理性。     

城市交通隧道洞口污染物扩散的控制策略研究

通过大型环境风洞试验的方法,研究了绿化隔离带以及中隔墙对城市交通隧道洞口污染的扩散进行了研究.对于设置绿化隔离带工况,研究了不同风速大小/风向下绿化隔离带对废气的洞口直接排放中污染物扩散影响,获得了洞口排放污染物在不同来流风速/风向条件下的浓度衰减规律及其影响范围;对于设置中隔墙工况,试验涉及了三种不同中隔墙长度(隧道...     

六车道复合式中墙连拱隧道施工方法探讨

双向六车道连拱公路隧道开挖跨度在34 m左右,其最大高度(含仰拱)12 m左右,从起拱线算起矢高为7.5 m,其单拱矢跨比最小为0.45。文章论述了六车道复合式中墙连拱隧道施工方法,提出保证隧道施工安全的关键技术措施,论述连拱隧道中导洞施工可为公路双连拱隧道设计施工提供指导。