双向八车道连拱隧道中墙临时支护优化分析

在连拱隧道中,中墙作为隧道的主要承载结构一直是设计和施工的重点。同时由于隧道地质条件和施工组织的复杂性,中墙常受到地层偏压和施工偏压两种偏压的共同作用,致使中墙内部力学状态十分复杂。施工偏压和地层偏压对中墙的影响机理互不相同,在施工过程中采取的控制措施也各不相同。利用有限元数值计算法对金鸡山双向八车道连拱隧道Ⅴ级围岩的6种施工方案进行了模拟,分析和阐述了中墙偏压产生的原因和影响因素;并结合6种施工方案的数值计算结果,对地层偏压、施工偏压对中墙影响过程进行了分析,结果表明地层偏压主要对中墙上部产生影响,而施工偏压不仅对中墙上部产生影响,而且还对中墙下部产生影响;最后,根据两种临时支护形式下中墙最终水平位移的计算结果,给出了控制中墙偏压的最佳临时支护形式。     

偏压连拱隧道围岩稳定性数值仿真

连拱隧道作为公路隧道新的结构型式,理论上还不成熟,特别是在复杂应力条件下隧道的应力、位移分布及稳定性研究很少.文章以元磨高速公路的一座连拱隧道作为工程背景,采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟偏压条件下直墙连拱隧道的施工工况,得出了施工过程中偏压连拱隧道围岩位移、应力和塑性区分布规律,这对今后偏压条件下连拱隧道的设计和施工具有一定的理论意义和应用价值.     

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.     

偏压连拱隧道中隔墙力学特征数值分析

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。本文采用有限元方法对某浅埋偏压连拱隧道的开挖过程进行模拟,对连拱隧道中隔墙受力特征作了计算分析。结果表明,中隔墙是连拱隧道最主要的受力构件,偏压开挖容易在中隔墙引起较大偏心荷载,偏压连拱隧道采用复合曲中墙结构将有助于改善中隔墙受力状况,减小应力集中及上部位移;并结合中隔墙主筋轴力量测,对连拱隧道中隔墙施工进行了监控分析,监测结果表明,隧道由于偏压荷载的存在,应先开挖深埋侧隧道,此时中隔墙结构的扭转和偏心都较小。     

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。     

连拱隧道施工力学行为

通过对深埋连拱隧道的施工力学进行三维数值计算分析,研究了复杂施工工序下连拱隧道的受力特征、支护时机和空间效应等问题,指出了深埋连拱隧道的基本受力规律,对比了两种不同中墙结构型式的受力性能和使用条件,对指导连拱隧道的设计与施工具有重要意义。     

偏压隧道原位扩建工程方案研究

以福建省南平市九峰山铁路隧道原位扩建项目为工程背景,建立三维有限元模型,模拟地层偏压条件下隧道扩建动态施工过程,通过三种扩挖方案的对比,研究不同扩挖方案下围岩的稳定性及隧道初期支护和锚杆的内力结果。计算结果表明:地表沉降具有明显的不对称性,最大值发生在覆土较厚一侧拱肩处;施工过程中隧道变形表现出明显的动态性和空间效应:掌子面前方10m范围及后方20m范围为较大扰动区;隧道初支内力分布及锚杆受力呈现明显的不对称性,结构受力和锚杆内力较大位置主要位于埋深较深一侧。通过不同施工方案计算结果的比较分析,确定采用左侧扩挖方案有利于保证围岩的稳定性、减小初支内力,确保施工安全,提高隧道扩建经济性,建议在其他条件相同的情况下,隧道偏压段采用向浅埋侧扩挖的扩建方案。     

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。     

浅埋偏压连拱隧道中墙优化分析

浅埋偏压连拱隧道中墙型式直接关系到隧道工程施工及正常运营,本文采用有限元数值方法对不同中墙型式下偏压连拱隧道结构受力特征作了计算分析,偏压连拱隧道采用复合曲中墙结构将有助于改善中墙受力状况,减小应力集中及上部位移,降低衬砌开裂渗水的可能性,从而为偏压连拱隧道合理设计提供理论根据。     

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。     

浅埋偏压双连拱隧道施工技术探讨

文章结合工程实例,重点介绍了双连拱隧道进口段"偏压、大跨、浅埋"等施工技术难题,阐述了半明洞施工的施工方案、工艺流程以及明洞"人工山体"的形成等关键施工技术,并总结了监控量测数据所取得的效果。     

西直沟1号隧道进口浅埋段偏压安全防护处理

结合西直沟1号隧道施工实践，介绍了采用隧道偏压安全防护处理的施工工艺及质量控制，并加以分析论述，通过有效处理，解决了隧道山体偏压问题，确保了隧道的顺利贯通。     

连拱隧道施工技术初探

随着国家环保措施的逐步加强和完善,隧道工程在公路、铁路建设中所占比例越来越高。大跨度隧道施工难度较大,连拱隧道施工相对安全、结构美观以及相对同等地质条件下的分离式隧道而言具有占地少、投资小等优点。受传统施工方法的制约,连拱隧道多以短隧为主。结合某连拱隧道施工经验,浅谈对连拱隧道施工方法的见解和对连拱隧道质量通病的控制及预防。     

超高混凝土结构模板竖向支撑设计与施工

以实际工程为例,在模板支撑方案的设计选择中,通过计算立杆轴心受压、偏心受压两种方案的支撑稳定性论证不分清支撑受压方式,盲目套用规范公式而带来的危险性,并阐述了不同传力方式立杆最危险截面的不同分布规律。分析了偏心受压扣件钢管支撑偏心率的特性以及对承载能力的影响,总结了设计施工实践经验。     

双向八车道连拱隧道施工方案优化分析

 利用有限元计算法对双向八车道连拱隧道IV,V级围岩的2种施工方法(双侧壁导坑和CRD法)进行模拟。计算和比较这2种施工方法下围岩应力和位移控制效果,结果表明,双侧壁导坑法可以更好地发挥围岩自身承载能力和初期衬砌支护作用,有利于提高二次衬砌的安全储备;CRD法对隧道两侧边墙水平位移控制比较有利,但对隧道顶部围岩沉降控制不如双侧壁导坑法有效。从总体上分析结果可知,双侧壁导坑法更适合于双向八车道连拱隧道施工。     

高强混凝土柱大偏心受压承载能力的可靠度分析

针对高强混凝土柱的大偏心受压极限状态,采用一次可靠度、二次可靠度和重要抽样法对其进行了可靠度分析。经过大量参数分析,讨论了各种影响因素对高强混凝土柱在大偏心受压极限状态的可靠指标的影响。通过对一个按我国现行规范设计的钢筋混凝土柱的研究发现:高强混凝土大偏心受压柱的可靠指标基本满足规范要求。     

钢筋混凝土偏心受压构件截面极限承载力影响因素研究

为获得能简便有效地提高钢筋混凝土偏心受压构件截面极限承载力的调整方法,通过对一个矩形截面对称配筋偏心受压柱截面极限承载力进行数值计算,分析了截面高度、截面宽度及纵向钢筋面积等因素对钢筋混凝土偏心受压构件截面极限承载力的影响规律.结果表明:就提高构件的截面极限承载力而言,不论构件属于大偏心受压还是小偏心受压,增大截面高度的效果最显著;当构件属于大偏心受压时,增大纵向钢筋面积比增大截面宽度更有效;当构件属于小偏心受压时,增大截面宽度比增大纵向钢筋面积更有效.基于以上研究成果对各种设计调整方案的适用条件进行了讨论,供相关设计人员参考.     

锈蚀混凝土压弯构件性能的有限元分析

研究了钢筋锈蚀影响下偏心受压构件力学性能和工作机理的变化规律。使用名义屈服强度描述钢筋锈蚀对有效截面积和屈服强度的影响,使用粘结强度降低系数描述粘结强度降低的影响。分别按照大偏压和小偏压的情况,使用有限元方法,建立了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的分离式模型,得到了压弯构件承载力、延性、钢筋混凝土共同工作性能等的变化规律。