Rock Pressure on Tunnel with Shallow Depth in Geologically Inclined Bedding Strata

Introduction Ithasbeenpracticallyprovedthatthecorrect analysisandcomputationoftheloadsinducedby rockmassandpressuresexertedontunnelstructureare prerequisitestomakearationalstructuredesignand ensurethesecurityoftunnelingroundstrata[1-5].Whenatunnelistobede…     

基于连续介质模型的海底隧道支护结构受力特征

在含水地层中开挖隧道,地下水的存在一方面会影响隧道周边地层的力学参数,另一方面也会在围岩中产生渗流体积力,进而影响地层的应力和位移．对于埋深较浅而水压力较高的海底隧道而言,支护结构除承受围岩压力外,还要承受很高的水压力．支护结构的受力特征受隧道围岩和支护结构间接触面剪应力、隧道项板厚度、水深、围岩侧压力系数以及支护结构的厚度和刚度等因素的影响,而经典隧道支护结构内力弹塑性解假设的边界条件与实际情况相差很大．文中阐述了弹性力学应力函数法推导支护结构内力的解析解,并采用数值分析方法研究了海底隧道支护结构的受力特征．通过FLAC3D程序验算了厦门翔安海底隧道V级围岩海域段支护结构的内力,比较分析了断面形状对支护结构受力的影响．     

大跨浅埋公路隧道CRD法施工围岩松动圈量测与分析

新奥法原理指导下的CRD分部开挖技术是目前大跨浅埋公路隧道施工的主要方法。鉴于大跨浅埋隧道不同施工工艺下围岩扰动影响差异较大,以宁常高速茅山隧道为例,采用多点电测锚杆和多点位移计对CRD法施工过程的围岩深层扰动区位移及应力进行监测与分析,得出围岩分步开挖的松动过程及松动圈主要分布特点,同时对锚杆设计支护深度的合理性进行验证,可为优化设计及指导施工提供技术根据。     

智能三维位移反分析法在浅埋偏压隧道中的应用

支持向量机（Support Vector Machines,SVM）算法具有小样本、全局优化和泛化性能好的优点,且不存在过拟合的弊病.结合张石高速北口隧道浅埋偏压段的施工,将一种改进的支持向量机算法引入隧道工程位移反分析,并采用遗传算法在样本训练阶段自动搜索训练效果最优的SVM参数,建立起围岩力学和初始地应力参数与洞周位移的非线性SVM映射;然后,以遗传算法在围岩力学和初始地应力参数范围内,自动搜索能使SVM计算位移与实测位移最接近的参数组合,完成围岩力学和初始地应力参数的智能辨识.应用结果表明,这种新型的智能位移反分析法能在监测数据有限的情况下,高精度地反演辨识围岩力学与初始地应力场参数,为围岩变形超前预报提供计算参数以指导施工,并为类似工程提供借鉴.     

应力剪胀对浅埋偏压隧道破坏面形状的影响

采用有限差分软件,对浅埋偏压单线铁路隧道和四车道公路隧道进行数值模拟。研究了围岩的松动土体力学行为,主要考虑应力剪胀对浅埋偏压隧道破坏面形状的影响,并将数值模拟的结果与规范理论解进行了比较。结果表明：剪胀角对浅埋偏压隧道围岩位移和破坏面形状有较大影响。因此,在确定浅埋偏压隧道围岩松动压力时应该考虑剪胀对破坏面形状的影响。     

无衬砌浅埋隧洞松散压力的数值分析法

将极限平衡理论和弹塑性理论相结合,利用ANSYS和FLAC3D数值分析软件来计算浅埋隧道松散压力。计算时先将土体强度参数进行折减,隧道开挖后不做衬砌,在拱顶施加与重力方向相反的节点力,通过调整施加的反力大小使隧道处于破坏极限状态,即极限平衡状态;通过软件是否收敛来判断隧道是否破坏。该方法考虑了土体材料的特殊性,有严格的力学依据,计算结果与实际情况更加接近,为求解浅埋隧道松散压力提供了一种新的方法。     

不同围岩和埋深条件下隧道围岩位移和应力变化规律分析

采用FLAC3D计算了II～V级围岩在30 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m埋深下的拱顶沉降和塑性压力,II和III级围岩拱顶沉降(包括开挖面拱顶沉降和最终拱顶沉降)随埋深呈线性增大,IV和V级围岩拱顶沉降随埋深呈非线性快速增大;开挖面拱顶沉降收敛比(开挖面拱顶沉降占最终拱顶沉降的百分比)随埋深增大而减小,随围岩等级降低而减小,表明深埋弱围岩中隧道要趁早支护。围岩塑性压力随埋深增加而增加、随围岩等级降低而增加,表明深埋弱围岩隧道支护结构受到的围岩压力大。最后对围岩应力集中及其影响因素进行了分析。     

高地应力层状软岩隧道大变形预测分级研究

为探明高地应力层状软岩隧道的非对称变形破坏规律及其支护结构的非对称受力特性,结合碳质千枚岩力学特性与变形破坏机制的各向异性特性,对层状软岩隧道围岩的非对称变形破坏特征进行了分析. 在93座典型高地应力层状软岩隧道变形数据的基础上,系统性地分析了隧道拱顶沉降、水平收敛、最大变形量与地应力、岩体抗压强度、隧道埋深之间的关系. 研究结果表明:高地应力层状软岩隧道的变形量与最大地应力、岩体抗压强度、埋深的分布较为离散,在一定地应力、岩体强度或埋深条件下,隧道变形量既存在于高值区间,也存在于低值区间;隧道变形量随地应力的增大、岩体强度的降低、埋深的升高逐渐向高值区间靠拢,高地应力层状软岩隧道大变形是高地应力、软弱围岩、层理弱面耦合作用的结果;基于隧道最大变形量与隧道强度应力比的幂指数变化规律,提出了高地应力层状软岩隧道的大变形预测分级指标.      

易隆隧道滑塌体大管棚施工技术

易隆隧道是曲嵩高速公路上行线一座单线三车道隧道,隧道穿越围岩滑塌体,埋深为30m～94m,属浅埋隧道,洞内岩体破碎松散,通过采用大管棚法施工,易隆隧道已经顺利通过洞内的滑塌体,既保证了既有高速公路通车,也保证了洞内不发生塌方等安全事故。实践证明：大管棚法是一种安全、快速、高效地通过洞内滑塌体的施工方法。     

浅埋偏压、软弱围岩双线客运专线隧道施工综合技术研究

以武广客运专线狮公岩二号隧道为工程背景,针对该隧道埋深浅、偏压显著、围岩软弱破碎、受降雨影响大、隧道断面大、施工变形大且控制困难等特点,基于浅埋偏压显著段隧道大变形原因分析,提出了地表网喷加固、洞内加长锚杆、增设水平横撑的应急措施,在隧道变形初步控制后,进一步采取地表坡顶减负、坡脚反压增阻,以及局部锚固桩等措施,有效控制了隧道变形,保证了隧道施工安全,并成功保护了地表构筑物。     

变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析法

目前浅埋偏压隧道围岩压力主要采用隧规计算方法，而对于左右洞隧道洞门不在同一里程，一侧需要开挖路基边坡，使隧道从自然放坡状态转为邻路基变坡状态的工况，隧规不适用于计算其围岩压力. 依托安徽某高速公路，运用极限平衡原理推导了邻路基变坡条件下浅埋偏压隧道围岩压力解析解. 计算结果表明:由于变坡的存在，深埋侧修正算法计算竖向围岩压力小于规范法，相对误差为15.98%，水平围岩压力保持不变；浅埋侧修正算法计算竖向围岩压力及水平压力均小于规范法，其竖向压力相对误差为24.93%，水平压力相对误差为5.50%，变坡的存在对浅埋侧影响较大；对比围岩竖向及水平偏压率，有变坡围岩偏压率更大；围岩位移、应力及等效应力，有变坡约为无变坡的1～5倍，围岩及结构更加偏于不安全.      

偏压浅埋隧道洞口施工技术探讨

偏压浅埋隧道由于施工工序的复杂性和围岩应力分布不均匀性,施工技术难度较大。为保证施工工期和施工安全,采用进洞口围岩预加固、台阶法预留核心土开挖、洞内围岩超前加固等技术,实现了安全进洞,节约了项目开支。     

严寒区浅埋破碎岩体隧道地表注浆预加固技术

采用高压预注浆,可以改变破碎岩体的力学特性,提高隧道围岩的稳定性和承载能力。通过介绍严寒区实施注浆预应力加固技术各种参数的选定和计算方法,可弥补现有施工规范的不足。作为预应力锚固理论的创新和发展,不仅对隧道的施工有重要的指导价值,对其他同类工程亦有借鉴意义。     

富地表水浅埋偏压隧道围岩变形的实时监测研究

偏压隧道一般位于风化破碎岩层、堆积层、冲积层或坡积层等较松软地层,埋深往往较浅,在隧道开挖过程中,洞顶下沉较大,难以形成自然平衡拱.通过研究广珠铁路江门隧道典型断面围岩周边水平位移、拱顶沉降和地表沉降的实测数据,分析了隧道开挖引起围岩变形与破坏特征.分析表明,周边水平收敛和拱顶沉降均为开挖初期变化速率较快,开挖一段时间后变形趋于稳定.     

浅埋膨胀岩隧道洞口变形处理方法研究——玉蒙铁路新寨隧道案例

膨胀岩隧道洞口段施工中变形问题较为多见,整治有一定难度。阐述玉蒙铁路新寨隧道进口段施工过程中隧道洞口的变形情况、变形处理方案、支护措施及效果监测。研究能够为浅埋膨胀岩隧道洞口段的变形处理提供案例借鉴。     

海底隧道施工过程中突水风险研究

海底隧道施工过程中最大的风险是隧道突水,一旦发生突水事故,将对整个隧道工程带来灾难性的后果.针对这一工程问题,应用极限平衡理论分析海底隧道突水的力学机理,得出海底隧道可能发生突水的临界水压计算公式.分析影响临界水压的因素,认为岩体物理力学参数、隧道上覆岩层厚度、隧道开挖半径及支护形式与强度是影响临界水压的主要因素,提出预防海底隧道突水的措施.     

砂土地层盾构隧道稳定性三维离散元研究

为探明砂土地层盾构隧道掌子面的稳定性,以Chambon和Corté开展的模型试验为基础,采用三维离散元方法研究了隧道埋深对隧道掌子面稳定性的影响规律,并从细观角度解释了开挖面失稳机理.离散元模型引入了三维柔性应力边界,将模型试验中空气或流体压力对掌子面的支撑效应抽象为作用在掌子面颗粒上的指定支护压力,逐步减少该压力,结合地层变形精确得到极限支护压力.通过删除进入隧道轮廓内的砂土颗粒模拟盾构开挖,以考虑该施工力学行为对掌子面稳定性的影响.研究结果表明:隧道埋深与隧道直径之比小于等于1.0时,掌子面极限支护压力随埋深增加而增加,此后趋于稳定,砂土地层中极限支护压力比随埋深增加而减少,地表沉降突增点对应的支护压力小于掌子面极限支护压力,失稳区直接发展到地表,工程中应同时关注地表沉降与仓内支护压力以保证开挖面稳定;隧道埋深与隧道直径之比大于等于2.0时拱顶上方形成了稳定的塌落拱,延伸高度分别约为0.7D（隧道直径）~1.3D与0.9D~2.3D.      

山区高速公路桥梁结构型式隧道浅埋偏压断层破碎带塌方处理施工技术选择研究

广乐高速公路梅花隧道穿越山谷浅埋偏压段最小埋深仅12.2m,地质条件差.介绍对施工隧道发生塌方冒顶后的施工处理措施、施工注意事项及处理后取得的效果.     

浅埋隧道洞口段施工技术

隧道洞口段是隧道施工的薄弱环节,为保证进洞安全,采用地表砂浆锚杆加固拱顶岩体;采用钢拱架、超前锚杆、超前小导管、钢筋网、喷射混凝土联合支护加固洞口岩体;采用控制爆破手段降低对围岩扰动,利用围岩量测技术指导施工。保证了洞口浅埋段的施工安全。     

超大断面公路隧道浅埋段施工技术

随着公路建设规模日益扩大,3车道、4车道的超大断面公路隧道越来越多。隧道浅埋段覆盖层薄、围岩稳定性差,开挖时易出现坍塌等工程事故,是超大断面隧道施工技术的重点和难点。结合深圳盐排高速公路盐田隧道的施工实践,介绍浅埋段施工的一些经验和技术体会,可为类似工程施工提供参考。