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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 125 毫秒
1.
基于三维非线性Hoek-Brown强度准则(GZZ强度准则),提出考虑应变软化特性的圆形隧道开挖后围岩非线性力学响应的求解方法。该强度准则不仅继承了传统二维Hoek-Brown准则的优点,并可以考虑中主应力2σ的影响。根据经典弹塑性理论采用数值方法得到考虑应变软化特性的围岩应力、应变、位移及塑性区范围的解答。计算结果表明,传统二维Hoek-Brown强度准则低估了围岩的变形能力。与之相比,采用考虑中主应力影响的GZZ强度准则计算得到的塑性区和软化区半径及围岩应变值更大。围岩最大环向应力θσ位于弹–塑性区边界处,从软化区向流动区过渡过程中围岩的环向应力曲线斜率发生了突变。在塑性软化区内,围岩应变值相对较小而应力值较大;在塑性流动区内,围岩的应力值相对较小,但其应变值非常大,流动区围岩的应变值可达软化区应变值的数十倍。塑性区围岩的软化可以使隧道洞壁附近的围岩应力减小,但会使其变形大大增加。当支护压力较小时,软化作用会使围岩变形增加数倍甚至数十倍。同样,在保证洞壁收敛变形不变的条件下,围岩软化后所需的支护反力会增加数倍甚至数十倍。在高地应力地区,围岩的软化使导致隧道发生大变形破坏的关键原因。在隧道支护结构设计计算时适当考虑围岩的应变软化特征,对于避免隧道发生大变形破坏十分重要。  相似文献   

2.
雷刚 《土工基础》2014,(3):81-83
隧道的不同开挖顺序对围岩的变形及后续支护工作具有重要的影响,但由于隧道开挖顺序主要依赖于工程类比和现场量测设计方法,不能很好地选出合理的开挖方案。应用FLAC3D对大湾沟隧道不同开挖顺序进行模拟,通过综合分析不同开挖顺序的隧道围岩位移、塑性区、围岩应力等指标,从而确定大湾沟隧道开挖顺序的最佳方案。  相似文献   

3.
基于Detournay导出的在非静水应力场条件下(λ≠1)服从Mohr-Coulomn屈服准则以及不相关塑性流动势时圆形洞道平面问题位移场基本解,揭示出软弱围岩隧道在高地应力条件下的变形规律,即,软岩隧道的最大变位方向与最大主应力方向存在相互垂直关系的变形规律,这一结论与人们已认同的通常情况下隧道围岩所表现出的相互平行关系变形规律,截然不同。需要指出的是,这种“相互垂直关系”的围岩变形规律,与一些工程实例的现场位移量测结果,却表现出完全的一致性,例如在高地应力条件下已发生大变形的家竹箐隧道工程,其围岩变形规律便是如此。  相似文献   

4.
依托兰渝铁路木寨岭隧道工程,对建设过程中大量监控量测数据的统计分析,获得了木寨岭隧道最大水平收敛变形、沉降变形以及挤压大变形的分布规律。基于现场监控量测数据和现场施工过程调查,从有利于应力释放、支护变形可控及降低二衬挤压形变压力的角度,建立了炭质板岩隧道支护位移管理基准和挤压大变形分级标准,这些标准对于炭质板岩等挤压大变形地层中隧道的建设管理具有重要指导意义。最后,基于监控量测得到的初期支护收敛速率与大变形分级标准,开展了炭质板岩隧道二衬施作时机研究,结合工程经验类比,得到了大变形地层二衬施作时机的变形控制基准。这些基准在木寨岭隧道等其他隧道工程中得到了广泛的应用。  相似文献   

5.
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。  相似文献   

6.
《土工基础》2017,(3):344-349
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。  相似文献   

7.
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。  相似文献   

8.
软弱围岩隧道在高地应力条件下的变形规律研究   总被引:33,自引:0,他引:33  
采用能描述岩体大变形特征的几何非线性程序FLAC进行数值模拟研究 ,揭示了软弱围岩隧道在高地应力条件下的变形规律 ,即软弱围岩隧道的最大变位方向与最大主应力方向存在相互垂直关系的变形规律 ,这一结论与人们已认同的通常情况下隧道围岩所表现出的相互平行关系变形规律截然不同。需要指出的是 ,这种“相互垂直关系”的围岩变形规律 ,与一些工程实例的现场位移量测结果 ,却表现出完全的一致性 ,例如在高地应力条件下已发生大变形的家竹箐隧道工程 ,其围岩变形规律便是如此。  相似文献   

9.
为了研究岩石应变软化、剪胀性质、中间主应力和拉压不等特性对围岩松动圈的影响,基于改进双剪统一强度理论,得到了隧道围岩松动圈半径、围岩应力及洞壁位移的解析表达式。通过与已有方法计算结果的对比,验证了该方法的可行性,并进一步分析了中间主应力大小以及软化程度对结果的影响。研究结果表明:(1)随着软化模量的降低,隧道围岩塑性区、松动区(圈)半径以及洞壁位移均逐渐减小;(2)中间主应力大小对隧道围岩弹塑性行为具有一定的影响,随着中间主应力系数b的增大,围岩的切向应力在塑性软化区、破碎区内变大,而在弹性区内减小,围岩的径向应力在3个区域内均增大;(3)隧道洞壁位移随着中间主应力系数b的增大而减小;(4)考虑中间主应力的影响以及围岩软化的程度,能够充分发挥围岩的强度潜能,合理指导隧道布置、支护设计与施工。该结果为隧道围岩松动破裂分析提供了理论依据,具有一定的工程参考价值。  相似文献   

10.
兰渝铁路控制工程木寨岭隧道是极高地应力软岩大变形隧道,隧道主要穿越断层挤压破碎带,破碎带及其附近影响区域围岩极破碎、自稳性极差,且围岩呈极发育,受高地应力的影响,围岩极不稳定,挤压大变形明显,变形大、变形快、地质流变性强、极易发生坍塌。为解决木寨岭隧道挤压破碎带极高地应力软岩大变形施工难题,开展了应力释放、支护措施攻关等工作,主动控制高地应力软岩大变形问题,加强支护措施、优化结构轮廓、尽量保护围岩,最终采用"小导洞应力释放+3层初期支护+长锚索+单层二次衬砌、圆形断面结构"达到隧道贯通,有效控制了隧道大变形问题。  相似文献   

11.
Squeezing rock conditions at the contact zone of an andesitic-basaltic body and tuff country rocks in the Taloun tunnels were investigated and analyzed. Evaluation of the rock mass properties illustrates the fact that they were significantly reduced at the contact zone, especially when wet. Detailed monitoring and measurements of tunnel-wall convergence at the contact zone in the Taloun service tunnel, during the 10 months following excavation and installation of initial support, prior to installation of heavy support, showed greater than 3% of the normalized tunnel closure. This confirms moderate squeezing conditions at the contact zone. The measured displacement was even higher than that of the fault zone in which deformation was decreased during the first month and eventually stabilized. Similarly, numerical modeling of the deformation at the contact zone not only confirmed a higher value of the tunnel convergence but also demonstrated the reduction of in situ stress and development of plastic zones across the contact zone. These data are also believed to account for the squeezing condition at the contact zone. It is expected that this condition will be significantly increased in the main road tunnels due to the fact that these tunnels are twice as wide as the service tunnel. Therefore, proper and timely support must be applied. Numerical analysis of the support at the contact zone showed that the stress due to bending moment is greater than that of the axial forces on the lining. This calls for certain support measures in the form of permanent lining and two layers of steel bars to compensate for the tensile stress exertion on the lining.  相似文献   

12.
南京某地下步行通道采用非开挖顶管法施工,顶管近距离穿越既有地铁区间隧道及城市主干道。为了保证隧道及主干道安全,施工前建立三维有限元计算模型,模拟施工全过程,预测施工可能引起的隧道及地表变形。根据数值模拟结果提出针对性控制措施,并制定合理的监测方案,分别对隧道竖向位移、水平位移、径向收敛和地表隆沉进行监测。基于监测数据分析隧道及地表变形规律,明确顶管施工期间隧道及地表变形的3个不同发展阶段。研究表明:隧道竖向位移主要表现为隆起,由通道内出土卸荷所引起,工作井基坑开挖对其影响几乎可以忽略;顶管施工过程中,下覆隧道竖向位移先后经历了初始下沉、隆起增强和隆起稳定3个阶段,地表竖向位移先后经历了隆起增强、隆起减弱和沉降3个阶段;同一监测断面内,地表最大沉降位于通道中心轴线上方,距离通道越远沉降越小;采用微欠挖工艺有效控制了隧道最终隆起和地表最终沉降。  相似文献   

13.
 在统一强度理论和弹脆塑性模型的基础上,考虑塑性区围岩弹性模量的变化、中间主应力效应、围岩应变软化和剪胀等影响,推导了深埋圆形岩石隧道塑性位移新解。文中的隧道位移新解具有广泛的理论意义,可根据具体工程实际情况,进行多种合理选择。经工程算例分析可知,由塑性区半径相关的弹性模量计算得到的位移处于上、下限之间,反映了隧道开挖卸荷扰动影响的距离变化,更符合隧道变形真实情况,并得出统一强度理论参数和剪胀特性参数对塑性区位移的影响规律。研究结果表明:隧道塑性区位移受中间主应力、围岩剪胀特性和塑性区弹性模量的影响显著,三者相互影响,共同作用。  相似文献   

14.
张宇  何川  伍晓军 《岩土工程学报》2007,29(10):1465-1471
对乌鞘岭隧道岭脊F7断层和志留系地层的三维位移进行现场测试,并与三维数值计算结果进行对比分析;采用均值比较方法分析F7断层和板岩地段的三维变形规律,并与地应力场反演结果进行印证分析。结果表明,F7断层和千枚岩地段软岩隧道三维位移十分明显,具有隧道大变形特性,其纵向位移背离开挖面方向发展并在相距开挖面约2.0倍洞径时趋于稳定状态;F7断层地段隧道三维位移呈不均匀对称地发展变化,而板岩地段三维位移变化的一致性较好;隧道三维变形规律与隧道区域地应力场的分布存在相互印证关系。因此,在复杂地质条件下开展隧道三维位移测试并掌握其三维变形规律,对隧道工程的修建具有较大的指导作用。  相似文献   

15.
The existence of squeezing ground conditions can lead to significant challenges in designing an adequate support system for tunnels.Numerous empirical,observational and analytical methods have been suggested over the years to design support systems in squeezing ground conditions,but all of them have some limitations.In this study,a novel experimental setup having physical model for simulating the tunnel boring machine(TBM)excavation and support installation process in squeezing clay-rich rocks is developed.The observations are made to understand better the interaction between the support and the squeezing ground.The physical model included a large true-triaxial cell,a miniature TBM,laboratoryprepared synthetic test specimen with properties similar to natural mudstone,and an instrumented cylindrical aluminum support system.Experiments were conducted at realistic in situ stress levels to study the time-dependent three-dimensional tunnel support convergence.The tunnel was excavated using the miniature TBM in the cubical rock specimen loaded in the true-triaxial cell,after which the support was installed.The confining stress was then increased in stages to values greater than the rock’s unconfined compressive strength.A model for the time-dependent longitudinal displacement profile(LDP)for the supported tunnel was proposed using the tunnel convergence measurements at different times and stress levels.The LDP formulation was then compared with the unsupported model to calculate the squeezing amount carried by the support.The increase in thrust in the support was backcalculated from an analytical solution with the assumption of linear elastic support.Based on the test results and case studies,a recommendation to optimize the support requirement for tunnels in squeezing ground is proposed.  相似文献   

16.
深部岩体构造复杂、地应力高,对于挤压性地层开挖后容易产生挤压大变形,大量实践经验表明,若不及时合理处置应对将造成巨大的经济损失。关注TBM隧道,介绍围岩挤压大变形的机制、关于挤压性地层的提前预报方法和监测辨识指标,讨论预测围岩收敛变形的方法并详细介绍人工智能和非确定性分析方法,最后总结归纳常用的应对挤压性地层的处置手段。各种关于TBM隧道挤压大变形的辨识公式、预测方法以及处置手段都是依托相应的工程案例而建立,盲目的套用并不一定能起到预期的效果,建议具体工程问题应具体分析,综合比选,各取所长。  相似文献   

17.
针对不排水黏土浅埋盾构隧道的一种(均匀)收敛-椭(卵)变(形)-(刚体)下沉复合体积损失模型,分别引入椭变系数与下沉系数,采用改进的复变函数求解方法,求解对应的地层变位和地层应力,并分析复合体积损失模型参数的影响。参数分析表明:(1)随着隧道下沉系数或椭变系数的增大,地表沉降值增大,沉降槽宽度也增大,但增加的量值不大;(2)隧道椭变系数主要会影响地层水平变位的大小及方向,而隧道下沉降系数则主要影响地层水平变位分布曲线的曲率;(3)最大环向应力出现在开挖边界的顶部,主因是隧道的下沉,次因是隧道的椭变。本文方法可以计算分析粘土浅埋盾构隧道开挖引起的地层变位以及应力分布。  相似文献   

18.
浅埋偏压小净距隧道的围岩位移及力学性能与一般隧道有显著的区别,施工中稍有不慎将发生塌方事故。该文结合重庆南山隧道出口端浅埋偏压段工程实际及现场监测数据,利用ANSYS建立浅埋偏压隧道二维有限元模型及施工监测数据对各工况围岩位移、应力场及锚杆轴力进行对比分析,研究了其施工力学特性。结果表明:两洞开挖顺序不同,最终位移和应力量值存在较大差异,通过增加深埋侧隧道锚杆长度,有效地改善了围岩的受力特性,提高了隧道施工的安全性。分析结果可为不同环境隧道施工选择合理开挖方案提供参考,具有重要意义。  相似文献   

19.
为了减少基坑开挖引起地铁隧道的位移,采用大面积深层搅拌桩进行加固,但加固施工时也会引起地铁隧道的隆起,需对其进行严格的控制。结合上海东方路下立交工程,对在地铁隧道上方大面积加固深层搅拌桩引起隧道的竖向位移进行了理论分析。考虑深层搅拌桩施工卸荷、隧道等效刚度以及隧道上方部分加固土体对隧道回弹的抑制等因素,推导了基于弹性地基梁理论计算隧道竖向位移的预测方法。在研究的基础上,提出了大面积深层搅拌桩施工对运营地铁隧道位移的控制方法,可以在相似工程中直接应用。  相似文献   

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