隧道洞口滑坡综合治理与监测分析

研究目的:受工程地质、水文地质条件及人为因素等的影响,隧道洞口在施工过程中容易发生洞口滑坡等问题,造成隧道进洞施工困难。结合青藏高原东部某隧道洞口的地质概况及滑坡特征,对滑坡体进行分区并对其稳定性进行相应的评价,提出具有针对性的滑坡综合治理方案,并对滑坡体和隧道结构进行系统监测和动态反馈。研究结论:(1)不良地质体在隧道洞口开挖前后的稳定性发生了显著变化,稳定系数存在不同程度的降低;(2)现场监测表明,对不良地质体、主滑体和隧道分别采取设置普通钢筋混凝土抗滑桩、锚索抗滑桩和加强支护等综合治理措施,使得坡体和隧道结构都处于安全状态,治理效果良好;(3)本研究成果可应用于隧道纵向穿越滑坡体的类似工程,具有借鉴和指导意义。     

唐家塬隧道穿越滑坡段的综合整治技术及评价

研究目的:以西宝高速公路唐家塬隧道为工程背景,探讨隧道穿越滑坡段的变形与围岩压力分布情况。在滑坡稳定性分析的基础上,提出针对性滑坡体综合整治措施;采用多方位的监控量测措施全程监控隧道开挖施工扰动对滑坡体变形的影响,并对滑坡体和隧道的稳定性进行评价。研究结论:(1)唐家塬隧道开挖前期,滑坡基本稳定,掌子面推进到距离监测断面50 m处,滑坡体变形增大,且掌子面到达监测断面时,监测点位移变化速率最大,随着隧道支护和抗滑桩加固作用的发挥,在掌子面推进到距离监测断面30 m后,滑坡基本恢复稳定;(2)监测初期,由于滑坡和地形偏压的影响,围岩压力显著增大,随着隧道支护作用的加强,逐渐趋于稳定,且围岩压力和地表沉降出现明显不对称现象;(3)本文探讨穿越滑坡段隧道施工与其相互影响,提出综合整治方案,并开展隧道的变形与围岩压力监测,其对类似工程选线、整治具有一定借鉴作用。     

高速公路隧道穿越滑坡段变形机制与处治技术

以奉(节)巫(溪)高速公路孙家崖隧道为工程依托,探讨隧道穿越滑坡体时隧道施工对滑坡体的影响机制与处治技术。在滑坡形成机理与变性特征分析的基础上,基于理论研究和数值分析方法提出针对性的滑坡体综合防治措施设计;采用多方位的监控量测措施全程监控了隧道开挖施工扰动对滑坡体形变的影响,并由此探讨隧道与滑坡体之间的相互作用机制。研究结果表明:滑坡体抗滑桩处治方案减小了隧道开挖对滑坡体稳定性产生的不利影响;隧道支护措施能同抗滑桩支挡结构一起组成组合抗滑结构体,有利于滑坡体的稳定。     

隧道施工对潜在滑坡体的影响及滑坡整治数值分析

采用快速有限差分法,结合具体工程算例,计算了隧道穿越滑坡体时滑坡体和二次衬砌的变形和应力,揭示了隧道和滑坡体的相互作用机理。对锚索和抗滑桩治理滑坡进行计算,评价了其治理效果,考察了其内力分布特征。计算表明利用锚索和抗滑桩治理本工程是有效的。     

滑坡地段隧道变形的地质力学模型及工程防治措施

研究目的:在山区铁路中,有很多隧道都修建在山体斜坡内,这些隧道常常会发生变形开裂等病害。调查表明,隧道变形病害与所在斜坡出现滑坡现象密切相关,并且严重危及铁路行车安全。针对这一问题,本文对隧道变形特征、滑坡与隧道变形的相互关系以及有效的工程防治措施等方面进行了研究。研究方法:在对滑坡地段近30座施工和运营隧道进行调研的基础上,根据隧道与滑面的相对位置关系及相应的隧道变形特征,建立地质力学模型。研究结果:建立了分析滑坡与隧道变形相互关系的4类地质力学模型,分析了4类模型的受力模式和变形特征。结合4类地质力学模型和工程实例,给出了针对隧道变形的不同特征选择工程防治措施的具体方法。研究结论:(1)隧道与滑面的相对位置关系是决定隧道变形特征的主要因素;(2)工程防治措施应与隧道的变形特征相结合。     

秀山隧道水文地质特征分析研究

研究目的:玉蒙铁路秀山隧道受云南特殊地质构造影响和异常活跃的地壳运动作用,溶蚀管道与宽大裂隙发育,岩溶水、构造裂隙水相互混杂并形成复杂的地下水网络系统。通过对隧址区域工程地质与水文地质条件以及施工开挖揭示的洞身涌水特征进行系统分析研究,查清隧道涌水来源及其与杞麓湖的水力联系。研究结论:(1)通过对隧道洞身涌水量最大段落进行综合分析及水样同位素测试,表明地下水来源于隧址区接受的大气降水;(2)杞麓湖湖水与隧址区地下水在来源上存在明显差异,隧道涌水与湖水联系较弱;(3)隧道穿越曲江、杞麓湖两个水文地质单元,施工至不同洞段水文地质特征表现出较大的差异性;(4)本文研究结论可为同类地质环境隧道工程勘察设计施工提供参考借鉴。     

滑坡隧道新型综合加固结构理论研究

当滑坡体厚度较大,隧道在滑面附近时,为了解决治理费用较高,施工难度大,工期较长的问题,提出一种滑坡隧道新型综合加固结构。治理理念是用锚索、抗滑桩和隧道衬砌加固结构,只对隧道及其与隧道稳定直接相关的洞周滑坡岩土体进行加固,针对该综合加固结构体系的特点建立物理力学模型,并对其内力进行理论分析,推导出加固结构体系中各单元结构轴力、剪力和弯矩的理论计算式;算例分析结果表明,锚索的作用使隧道边墙不利受力状态有所改善,据此可以通过调节锚索或隧道衬砌结构参数,使隧道加固衬砌、抗滑桩和锚固体各单元结构的受力达到均衡的合理状态。     

不对称双连拱偏压铁路隧道修建技术研究

研究目的:在我国30多年双连拱隧道工程实践史中,大多数都是在公路隧道中应用,隧道断面多为等跨对称结构,大跨不对称双连拱铁路隧道的工程实践在国内还几乎为空白,对此进行深入研究。本文以新建兰渝线新作坊隧道为工程背景,采用ANSYS有限元软件分别模拟了在V级围岩地形偏压条件下不对称双连拱隧道两种不同工序的施工过程,以获取不对称双连拱隧道的受力、变形特征、施工工法、支护体系。研究结论:通过对隧道结构体系关键部位在开挖过程中的受力和变形分析,得出:(1)开挖过程中左、右洞室及中隔墙顶部关键点的应力和变形随施工步变化的规律;(2)"中导洞+右洞+左洞"的三台阶施工工法更加适合该隧道施工;(3)大跨不对称双连拱隧道采用不均衡支护体系;(4)为有效解决中隔墙顶部渗漏水的问题,在其顶部V型区域设置小导管并进行注浆,对中隔墙顶部岩体进行加固提高其抗渗性能。计算结果为该隧道的设计提供了可靠的依据,同时为该类隧道的设计提供了参考。     

弧形排桩—连系梁抗滑结构加固隧道口滑坡应用研究及优化设计

因隧道洞口所在坡体产生滑坡,导致隧道洞口附近衬砌发生变形破坏。为控制隧道衬砌变形破坏,采取增加型钢,加强隧道衬砌的补救措施。但在滑坡推力作用下,型钢发生不同程度的变形破坏,故此,单独加固隧道衬砌并不能有效控制隧道变形。拟采用抗滑桩加固隧道所在滑坡体,通过增加抗滑力控制隧道变形。因单桩抗滑能力有限,为保证提供足够的抗滑力,需要加大桩身截面尺寸,增加桩长,甚至增加桩数减小桩间距及增加排数,如此,会增加施工难度,提高工程造价;而通过在桩顶设置连系梁,使各桩联合作业形成整体,可提高抗滑能力。该库岸滑坡坡面与水面交界处成弧形分布,依据坡面地形将抗滑桩按弧形布置,桩顶设置弧形连系梁,并在连系梁两端设置高强度抗力桩限制其端部位移。通过具体工程实例计算分析,比较连系梁刚度对抗滑结构内力分布的影响规律及加固效果。     

浅埋大断面铁路隧道穿越卵石土层施工优化研究

以新建铁路成都至兰州线(黄胜关)成川段红桥关隧道D2K253+935～D2K254+040段浅埋穿越卵石土层施工为背景,从隧道洞身所处的地质特性、浅埋偏压、周边环境等方面进行主要施工风险因素分析.在双侧壁导坑法开挖工法+拱部超前管棚支护的基本施工方案基础上,运用Midas-GTS有限元软件进行建模计算分析,隧道支护结构拱部沉降位移和靠山侧局部区域变形位移均较大;在基本施工方案基础上增设地表钢管桩,并在偏压严重地段增设抗滑桩等措施,以改善隧道赋存环境,保障隧道施工和支护结构的安全,降低隧道施工对周边基础设施正常使用的影响.     

唐家塬隧道进口施工及安全保护技术

唐家塬隧道是一座分离式双向六车道隧道,洞身浅埋、断面大,小净距隧道施工,软弱地基,在整治中安全风险大,土体可能出现失稳,滑坡体复活,施工难度大。隧道进口滑坡治理严格按照设计施工顺序组织施工;洞口加强、浅埋段采用双侧壁导坑开挖,洞身深埋段采用单侧壁导坑开挖。采用隧道安全监控管理系统,确保施工安全。为同类工程施工提供借鉴。     

高速铁路隧道进口段地质灾害协同处治技术

为解决宝兰高速铁路塔稍村隧道穿越古滑坡体施工过程中进口仰坡变形、滑坡,洞内衬砌开裂、错台等问题,通过现场调查和监测,分析隧道洞口地表及结构开裂破坏特征及成因,提出进口段滑坡体-隧道灾害协同处治技术,并对实施效果进行现场测试。研究表明：古滑坡体水文地质条件较差、大断面隧道施工扰动、隧道支护结构承载力不足是导致隧道洞口变形破坏的主要原因,通过在洞外施作预应力锚索格梁和预加固桩,洞内径向注浆加固、拆换初支及二衬,支护加强及参数动态调整等协同处治技术,增加了隧道进口段古滑坡体的稳定性,有效控制了洞口边仰坡变形的发展,提高了隧道结构安全性。     

挤压性围岩单线铁路隧道受力变形分布规律研究及工程应用

挤压性围岩隧道大变形问题是近年来困扰隧道建设者的突出难题之一。以丽香铁路长坪隧道为工程依托,采用数值计算与现场测试相结合的方法,研究了挤压性围岩单线铁路隧道受力变形分布规律,并应用于工程实践。主要研究结论为:(1)单线隧道受洞室形状影响,变形以水平方向为主,围岩压力以垂直方向为主;(2)支护结构均以受压为主,拱腰和墙脚是易产生应力集中的薄弱环节,实测锚杆多受拉,墙中锚杆轴力远大于拱部及墙脚锚杆;(3)实测受力变形分布规律与计算结果基本一致;(4)工程实践中通过采取断面曲率优化、加长边墙系统锚杆、两台阶法开挖、高效锚杆钻机等措施,有效控制了围岩变形,隧道结构安全稳定。     

双连拱地铁隧道施工关键技术及力学行为模拟

研究目的:本文依托西安地铁5号线雁鸣湖停车场段双连拱隧道浅埋暗挖工程,结合该工程中导洞+上下台阶施工方法,探讨双连拱地铁隧道在黄土地区应用的关键技术,并从地表沉降、对既有隧道影响、新建隧道衬砌应力变化及变形规律四个方面论述双连拱隧道施工的力学行为变化规律。研究结论:(1)受中导洞分割作用,左、右正洞施工相互影响微弱,其初衬变形规律基本相同,双连拱隧道施工引起的地表沉降可以认为是中导洞、右洞、左洞独立开挖引起的地表沉降的叠加;(2)当前施工方案下既有隧道主要产生整体性偏移,最大水平位移及竖向位移分别为7. 2 mm、5. 5 mm,而其最大拱腰收敛量仅为2. 25 mm,最大应力变化量仅为0. 35 MPa;(3)初衬拱顶沉降可分为三个阶段:迅增阶段、缓增阶段、稳定阶段,其中迅增阶段(超过监测断面2倍洞径以内)为施工过程中的关键阶段,施工过程中应加强监测,并根据实测数据采取相应保护措施;(4)初衬施工过程中,随着后行洞的开挖,中隔墙受力逐渐对称,墙中心水平偏移及墙角应力偏差减小,初衬施工结束时中隔墙受力及变形已基本恢复对称;(5)本研究可为黄土地区城市地铁双连拱隧道施工关键技术及力学行为规律的进一步研究提供有益参考。     

路堑边坡滑坡成因机制浅析及防治对策

研究目的:针对云桂铁路大菠萝黑路堑边坡滑坡,在现场地质调绘、钻探、物探及工程测试等综合勘探的基础上,从工程地质环境、采空区影响、降水及施工影响等几方面对该滑坡的成因机制进行分析研究,并提出防治对策,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)路堑工程边坡滑坡的产生主要受地层岩性及采空区的影响,特殊沉积环境下形成的砂岩、泥岩等膨胀岩,成岩作用差,力学强度低,受人为洞采影响形成扰动圈进一步降低了该区域地层的力学强度;(2)现场岩土体力学参数较施工图指标降低较多,岩体下滑力大于抗滑桩的抗滑力,造成第一排桩倾覆变形,第一级边坡滑动后,使第二排桩锚固段减小,致使第二排桩倾斜变形,最终形成工程边坡滑坡;(3)该工程边坡滑坡的破坏形式,下部表现为推移式破坏,而上部呈现为拉裂式破坏;(4)对该工程滑坡的整治,应在滑坡体上部清方减载的基础上根据力学指标合理布设抗滑桩,并辅以地表水及地下水的疏排措施的综合方案;(5)本研究结论对类似地质条件下的铁路及公路工程深路堑地段的勘察和施工具有借鉴意义。     

隧道平行穿越滑坡体的变形特征及控制技术

香丽(香格里拉—丽江)高速公路沿线存在较多穿越滑坡体的隧道,其中比较常见的是隧道平行穿越滑坡体。本文以香丽高速公路一隧道为背景,对平行穿越的隧道-滑坡问题的变形特征和受力机制开展研究,并讨论其控制技术。研究结果表明:隧道平行穿越滑坡体时,隧道拱部比底部所受应力更大,隧道拱部位置受拉,底部位置受压,在隧道受拉与受压的过渡位置有拉压中性区分布;隧道主要的变形位置位于滑带附近,且隧道拱部首先出现剪切裂缝,之后向左右墙延伸扩展,最后裂缝发展并贯通到隧道底部,引起路基出现错台沉降,从而导致隧道发生剪切破坏;提出的钢花管多次分段控制注浆技术可以有效解决施工安全性低,施工周期长的问题,达到了治理滑坡体病害和提高隧道稳定性的双重作用。     

基于推移式滑坡的隧道变形模式演化规律研究

研究目的:随着我国陆路交通的快速发展，山区运营隧道在滑坡作用下的病害问题日益突出，而导致隧道变形破坏的最根本原因是滑坡的作用导致隧道受力模式的改变。同时，坡体不同的变形阶段对隧道结构的受力变形模式影响较大，目前在这方面缺乏深入的研究。研究结论:(1)以隧道-滑坡平行体系为研究对象，基于推移式滑坡岩土体的变形特点揭示了隧道受力渐进破坏过程的本质是滑坡推力和岩土抗力变化的过程，初步探讨了不同演化阶段滑坡的运动特点和隧道的力学特征，以不同演化阶段的隧道受力模式为基础，建立了半无限长梁、半无限长梁-悬臂梁模型；(2)采用弹性地基梁和结构力学理论，对位于滑坡体内和滑坡体外的隧道结构变形进行耦合解析，建立不同阶段隧道受力变形模式的理论计算公式，提出相应控制截面的解析解表达式，能够实现滑坡不同演化阶段隧道受力变形的评价；(3)通过模型试验进行了对比分析验证，结果表明该理论能够对滑坡中隧道的受力变形的发展进行预测以及为滑坡地段隧道的设计、加固治理提供理论参考。     

深埋超小净距隧道近接施工力学特性研究

为探究中岩柱厚度小于2 m深埋超小净距隧道先行洞未施作二次衬砌时的近接施工力学特性,通过数值模拟、现场试验等方法,研究超小净距隧道近接施工围岩变形和支护结构受力特征。结果表明：(1)先行洞未施作二次衬砌时开挖后行洞,近接施工影响显著,因后行洞施工引起的先行洞围岩变形约占其总变形量的43%;后行洞开挖使得先行洞初支变形和内力呈现明显的偏压效应,即靠近中岩柱侧收敛变形和结构内力增幅远大于外侧。(2)初支钢拱架受力大致可分4个阶段：先行洞开挖影响段、中期稳定段、后行洞近接开挖影响段以及后期稳定段。施工过程中先行洞左右拱脚和仰拱部位存在较大拉应力,应重点关注。(3)先行洞仅施作初支情况下开挖后行洞,将初支变形和内力作为必测项目,可动态掌握其变化规律,及时采取控制措施,保障施工安全,避免后行洞爆破对先行洞二次衬砌造成结构损伤。     

既有隧道两侧新建明、暗洞结构开挖力学行为对比及开挖顺序研究

隧道近接问题一直以来都是隧道工程界研究的热门话题,合理确定近接问题研究流程,准确分析近接施工力学行为及施工顺序,对近接施工实际问题的解决有重要意义。为研究近接施工问题,以浦梅铁路既有隧道两侧新建近接隧道工程为依托,建立两种计算模型,对比分析不同结构物近接形式下围岩应力以及既有结构位移的变化情况。计算结果表明:明洞结构物开挖带来的影响大于暗洞结构物开挖带来的影响,浅埋侧土体围岩应力敏感性远大于深埋侧土体围岩应力敏感性。对于浅埋偏压隧道两侧新建隧道,开挖会使既有结构产生向开挖侧位移变形,但最终既有结构会产生向浅埋侧位移;浅埋偏压-两侧暗洞结构形式采用先开挖深埋侧隧道再开挖浅埋侧隧道,浅埋偏压-明暗结合结构形式采用先开挖浅埋侧明洞再开挖深埋侧隧道。     

陆路交通隧道-滑坡平行体系模型建立与试验验证

基于武罐(武都—罐子沟)高速公路圆台子隧道、宝兰客专洪亮营隧道典型工点,从中抽象出试验模型,定性分析隧道-滑坡平行体系单滑面情况下隧道纵向平行穿越滑坡体时,在隧道与滑移面相交区段坡体蠕滑对隧道的作用机制及隧道变形破坏模式。通过模型试验建立了隧道-滑坡平行体系的力学简化三维图示。研究结果表明:滑坡推力的影响随着隧道距离滑带的远近而变化,在滑带处滑坡推力影响最为严重,隧道变形明显。所建立的力学简化模型对隧道-滑坡平行体系的进一步研究具有借鉴意义。