公路隧道下穿古长城施工优化研究

依托银川滨河新区长河大街延伸项目隧道工程,采用ABAQUS对不同开挖方法(两台阶法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法)及支护方案展开数值模拟研究,通过计算得到结构应力、古长城沉降值,并与监测数据进行对比分析.结果表明:采用双侧壁导坑法开挖和支护方案二得到古长城的沉降值为2.809 mm,较两台阶法、单侧壁导坑法分别减小了 119.47％和64.15％,表明双侧壁导坑法对保证古长城的安全更为有效.相关结论可为隧道下穿古建筑类似工程提供借鉴.     

海底隧道穿越风化深槽施工方案

根据厦门翔安海底隧道的设计要求和岩土条件,对该隧道的施工风险进行预测,针对海域风化深槽地段,加强地质超前探测、采用全断面帷幕注浆和辅助注浆、超前注浆小导管预支护、双侧壁导坑开挖方法、安装钻孔防突装置、钻孔快速注浆堵水和裂隙快速堵漏、浇注混凝土墙注浆防水,制定了较为详细的施工方案,为该类隧道安全施工提供一定技术支持．     

浅埋偏压段大断面隧道施工方案及施工工序优化

采用FLAC5．0有限差分数值计算软件,对大断面、软岩、浅埋、偏压段隧道——包西铁路洞子岩隧道进行了三台阶、CRD和双侧壁导坑法的施工力学行为模拟分析,确定了采用双侧壁导坑法施工方案较优。分析了双侧壁导坑法不同施工工序时的围岩位移、支护内力、地表沉降以及塑性区的变化,得出了先开挖浅埋侧侧导坑后再开挖深埋侧侧导坑施工工序较优,且能有效地控制隧道围岩周边位移。数值模拟计算结果与现场监控量测值基本吻合。     

复杂条件下大断面隧道双侧壁导坑法施工稳定性分析

采用有限元分析软件,对大断面隧道在复杂条件下双侧壁导坑法施工进行了动态模拟.分析围岩的变形、应力及支护结构的受力状况,可为大断面隧道的设计与施工提供参考.     

浅埋偏压隧道进洞施工围岩稳定分析

针对破碎岩体浅埋偏压隧道围岩稳定性问题和进洞工法的取选,选用ABAQUS有限元软件对广西岭顶隧道分别采用三层台阶法、中隔墙法和双侧壁导坑法施工进行数值模拟研究,分析不同施工方法下围岩及支护结构的应力、应变及塑性区分布变化等情况。结果表明:由于隧道存在明显的浅埋和偏压作用,进洞适宜采用中隔墙法和双侧壁导坑法施工作业,能较好地保证隧道的稳定性。在该工程条件下,中隔墙法对拱顶和地表的沉降变形控制较好,而双侧壁导坑法对拱腰处的变形控制更佳。中隔墙法支护结构的内力和弯矩主要集中在拱顶左侧。双侧壁导坑法支护结构的内力和弯矩左右两侧对称分布,隧道拱顶正上方锚杆受力较小。进洞开挖步距不宜过大,确定每次开挖在2 m以内即可。     

浅埋大断面隧道核心土数值模拟与分析

针对浅埋大断面隧道采用双侧壁导坑法施工时核心土的预留问题,依托重庆轨道交通六号线二期北碚站工程,对浅埋大断面隧道采用双侧壁导坑法开挖时,核心土的留设进行数值模拟,比较分析了预留核心土前后围岩的变化情况。结果表明:合理的留设核心土可有效降低地层沉降速率;改善围岩受力情况;同时表明护拱法和临时回填对治理隧道塌方效果良好,对类似塌方处置有指导意义。     

基于现场监测及数值分析的隧道双导洞超前施工优化研究

依托新建兰渝高铁桃树坪富水弱胶结粉细砂隧道工程,基于现场监测和数值模拟分析相结合的方法,对大断面富水砂地层条件下的隧道施工方案进行了优化和分析,研究了大断面隧道CRD法、双侧壁导坑法和三台阶七步法三种施工方案的优缺点,改进了大断面隧道双侧壁导坑法施工技术,提出了"底部双导洞超前施工"的新工法.跟踪桃树坪隧道3#斜井施工工区底部双导洞超前工法试验段进行的现场围岩压力、拱顶沉降和水平位移的现场监测,验证了工法的安全、可行性;基于数值模拟分析,确定了施工中上半断面的最佳开挖高度5.4m,超前导洞1部与上半断面5部间合理步距25m,优化了底部双导洞超前施工工法的技术参数,为富水弱胶结粉细砂地层隧道的施工提供了技术保障.     

深埋软岩隧道不同施工工法力学效应分析

针对穿越软岩地段深埋隧道施工易坍塌的状况,在支护结构类型和参数一致的情况下,采用有限差分程序FLAC3D分别对四种工法(全断面法、台阶法、预留核心土法以及单侧壁导坑法)下隧道的掘进过程进行了三维数值模拟.分析了洞周围岩和支护结构在各种工法下的力学响应规律,并重点探讨了洞周围岩特征点位移、掌子面稳定性以及支护结构受力等效应.根据计算结果对上述四种工法进行了优选,并得出以下结论:从围岩变形及受力方面分析,单侧壁导坑法最优;预留核心土法更适合于深埋软岩隧道的施工;高应力大变形条件下,仰拱处变形应作为围岩稳定判据的关键因素之一;深埋隧道开挖过程中,竖向应力对支护结构影响较强,水平应力对支护结构影响较弱.     

软岩隧道变形监测与分析

结合兰渝铁路的工程实例,对桃树坪隧道使用CRD法和CD法与双侧壁导坑法相结合的两种不同开挖方法下断面的围岩变形进行监测,研究其稳定性,并对围岩的变形曲线进行回归分析,为开挖方法的优化和施工提供指导.     

哈尔滨城市地铁大断面隧道施工稳定性分析

以哈尔滨城市地铁隧道施工为工程背景,基于区域地质条件,构建了有限元数值模型,分析双侧壁导坑法和交叉中隔墙法(CRD法)施工过程围岩变形和受力变化规律,结合现场监测手段,分析大断面隧道的施工方法及其稳定性。结果表明:弱围岩区域隧道施工,无论是隧道变形总量还是施工引起的地表沉降,双侧壁导坑法均比CRD法有优势,且应力变化、最大应力值均较小,围岩主应力分布也较均匀,而CRD法仅在隧道变形收敛有优势;通过分析现场监测数据可知,施工的先后顺序会影响变形,后开挖的断面会影响先开挖的,使用双侧壁导坑法也能够很好的满足施工的变形控制标准。     

基于双参数地基的隧道预支护拱棚壳体力学模型

隧道预支护技术作为重要施工辅助方法,除有效加固围岩外,还具有良好的承载、抑制变形作用。为了更好地模拟隧道预支护拱棚真实受力,基于注浆管棚、水平旋喷拱棚所呈现出的壳体特性,首先,建立正交曲线坐标系,通过位移函数求解控制方程,然后,引入Pasternak地基模型,建立了Pasternak双参数地基的拱棚壳体力学模型,最后,推导出拱棚挠度、内力、地基反力的解析解表达式。将所提模型进行案例计算和数值验证,再对预支护拱棚的变形、横纵向受力以及地基接触反力进行分析,探讨了拱棚设计参数对旋喷拱棚变形的影响。与既有文献的分析方法对比,所提模型考虑了岩土体的连续性和注浆加固区整体性影响,相比传统方法理论上更贴近拱棚预支护真实受力状态;解析法和数值法得出的整体挠度曲线均呈“勺形”分布,结果吻合程度较好。力学分析表明：纵向上,拱棚能很好地调整压力分布,一定程度上使内部围岩处于免压状态;以开挖面为界,拱棚纵向弯矩、剪力的影响范围约5倍开挖进尺;横向上,拱脚处剪应力起主导作用,拱顶处主要由正应力主导且容易发生材料破坏;不同参数对拱棚结构变形影响程度不同,总体表现出：初始挠度>开挖进尺>桩径>埋深>开挖高度。     

松散堆积体围岩隧道施工方案对比分析

在某高速公路大型堆积体围岩隧道施工中出现了拱顶塌方、超前支护砸毁、二衬开裂现象,致使施工方案多次变更,为此,采用大型室内饱和固结排水剪试验获得堆积体力学参数,结合现场监测和设计方案,利用三维数值模拟方法模拟了上下台阶法、三台阶分步开挖法及单侧壁导坑法等方案施工过程,对各方案进行了对比分析.结果表明,单侧壁导坑施工方案能有效减小拱顶位移和塑性区的发展,二衬受力也相对合理,因此较适合松散堆积体围岩隧道.分析结果可为同类型松散堆积体围岩隧道施工和方案设计提供参考.     

黄土连拱隧道开挖的模型试验与压力拱分析

针对黄土连拱隧道复杂的施工力学特性,研究黄土连拱隧道动态开挖全过程中隧道轮廓位移、围岩的应力及压力拱分布规律.通过大型室内模型试验模拟黄土连拱隧道中的导洞开挖,利用相关监测元件对隧道轮廓位移、围岩的径向及环向应力进行采集和分析;采用有限差分软件对开挖过程的位移及压力拱进一步分析.研究表明：随着黄土连拱隧道不同导洞的开挖,各监测点位移时程曲线总体形状呈台阶形增长,且各台阶的增长对应各导洞初期开挖的位移突变;黄土连拱隧道的压力拱范围比同等级围岩的连拱隧道更大,先行导洞开挖完时,其拱顶压力拱大约为1D（D为隧道洞高）,单洞开挖完时,其拱顶压力拱范围大约1.5D;从第一先行导洞开挖到双洞完成,中隔墙上部围岩压力拱范围经历了0.5D→1D→0.5D→1D的变化,形成了多次应力重分布,对此范围的围岩应及时注浆或打入锚杆,加强支护.     

隧道水平旋喷加固效果及不同工法对稳定性影响分析

针对软弱破碎围岩隧道施工极易失稳的问题,采用FLAC2D软件建模对软弱破碎围岩隧道的施工过程进行数值仿真模拟,分析了水平旋喷预加固的效果;探讨了CRD(center cross diagram)法和三台阶法对隧道施工稳定性的影响。研究结果表明:水平旋喷预加固有利于控制沉降和衬砌内力;CRD法最大沉降值、衬砌内力均比三台阶法小,应优先选用;CRD法的中台阶左侧开挖为关键环节,应及时施作衬砌。在此基础上提出了一系列施工优化方案,在厦门公路隧道中实施应用,取得良好的效果,对同类隧道施工具有重要参考意义。     

软土地层浅埋盾构施工的精细化数值模拟

为研究盾构隧道浅埋施工过程中多种因素对地层的扰动影响,基于有限差分平台建立模拟盾构动态开挖的精细化数值模型,考虑刀盘摩擦力、开挖面支护力、盾尾注浆压力和盾壳摩擦力对周围土层的综合作用,并将盾尾注浆时压力消散和浆液凝固的对应关系分阶段、分区域赋值,实现了对施工过程的精细模拟。利用厦门地铁1.0D埋深盾构隧道工程现场监测结果对数值模型进行验证,计算并总结了浅埋开挖引起软土地层的扰动变形规律,进而研究了各施工因素对扰动效果的影响。结果表明：软土地层盾构施工过程中,以刀盘顶推作用为主的机械开挖使前方土体径向扩张,开挖空间上方土体隆起,两侧土体外移;盾尾注浆阶段,在开挖空间两侧各1.0D范围内形成沉降槽,且随注浆压力消散逐步加深,隧道侧面土体水平位移在注浆层凝固期间,出现近场回弹和远场扩张现象;刀盘驶过目标断面3.0D后地层变形趋于稳定。刀盘摩擦力和盾壳摩擦力的增大会进一步加剧地层扰动变形,而开挖面支护力及盾尾注浆压力增大时,地表沉降有所减缓,侧面水平位移显著增加。因此,施工参数的选取应考虑对隧道周边地层扰动程度的均衡。     

青岛胶州湾海底隧道涌水断层全断面帷幕注浆技术研究

青岛胶州湾海底隧道F4-4断层破碎带,受构造影响严重,围岩破碎,岩体强度低,出水量大,拱顶自稳能力差,在极端地质条件下存在突水的高风险,施工风险极大.基于这种情况,通过现场试验确定了全断面帷幕注浆技术参数,主隧道注浆加固区范围为隧道开挖轮廓线外5?m;上断面周边注浆扩散半径为1.5m,下断面注浆扩散半径为2?m;注浆终孔间距为3.5m;水灰比为1∶1的超细水泥;注浆压力为3～4MPa;施工工艺选用前进式注浆.最后采用全断面帷幕注浆技术方案和措施在青岛胶州湾海底隧道右线主洞穿越F4-4断层的设计和施工中得到了成功的应用.通过检查孔检验,注浆效果良好,达到了开挖要求.全断面帷幕注浆技术对类似工程具有一定的借鉴与指导意义.     

Numerical evaluation of new Austrian tunneling method excavation sequences: A case study

The main aspects that require attention in tunnel design in terms of safety and economy are the precise estimation of probable ground conditions and ground behavior during construction. The variation in rock mass behavior due to tunnel excavation sequence plays an important role during the construction stage.The purpose of this research is to numerically evaluate the effect of excavation sequence on the ground behavior for the Lowari tunnel project, Pakistan. For the tunnel stability, the ground behavior observed during the actual partial face excavation sequence is compared with the top heading and bench excavation sequence. For this purpose, the intact rock parameters are used along with the characterization of rock mass joints related parameters to provide input for numerical modelling via FLAC 2D. The in-situ stresses for the numerical modelling are obtained using empirical equations. From the comparison of the two excavation sequences, it was observed that the actual excavation sequence used for Lowari tunnel construction utilized more support than the top heading and bench method. However, the actual excavation sequence provided good results in terms of stability.