深埋连拱隧道围岩压力的两种计算方法比较

针对目前出现的两种连拱隧道围岩压力的计算方法——丁文其方法和傅鹤林方法进行比较,并对丁文其方法中中墙围岩自重计算进行了修正,使其更符合工程实际情况,利用工程实测数据与两种方法理论解进行对比,对两种方法的适用性提出意见。     

深埋小净距隧道围岩压力计算方法工程应用分析

通过归纳深埋隧道围岩压力计算方法,结合京张高铁八达岭长城站DK68+220断面的围岩监测数据,分别采用普氏压力拱理论、铁路隧道规范、公路隧道规范相关公式对其进行计算,对比实测值与各计算结果,分析各方法的适用性.     

破碎围岩连拱隧道衬砌受力数值解与解析解对比研究分析

运用ANSYS计算软件对一具体连拱隧道施工过程进行模拟,得出其围岩压力与中隔墙应力,然后运用三种传统的计算方法得出围岩压力,最后对比分析,指出在各自条件下的优劣,对设计、施工有一定的指导作用.     

非对称浅埋连拱隧道有限元分析

利用MIDAS/GTS有限元软件,对非对称连拱隧道浅埋段施工方法、加固效果进行了二维数值模拟分析,揭示了施工过程中不同施工方法和注浆措施对隧道周边变形和初期支护结构的影响。主要分析边导洞开挖顺序的影响,边导洞内侧和中导洞两侧区域注浆效果。分析方法和计算结果对非对称连拱隧道设计、施工具有一定的指导意义。     

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.     

八车道连拱隧道围岩内部位移监测分析

八车道大跨度连拱隧道的设计和施工均有较大的难度,施工期施工工序较为复杂、各道工序的相互影响、围岩多次扰动等导致施工力学行为极为复杂。结合福州机场二期高速公路八车道连拱隧道工程实践,在施工中采用先进的测量技术对该隧道围岩变形进行现场实时监测,并根据反馈的围岩变形状况判断隧道稳定性。根据监测结果,分析了围岩变形随时间的变化规律及其变形模式,并结合开挖扰动对围岩变形发展的影响进行了分析。     

深埋黄土盾构隧道围岩压力解析

随着盾构隧道工程的发展,越来越多的深埋黄土盾构隧道逐步出现.对其围岩压力进行准确计算对衬砌设计及服役期的安全评价具有重要意义.围绕深埋黄土盾构隧道围岩压力的计算,考虑盾构隧道衬砌与围岩的径向变形连续条件,基于芬纳公式,推导了盾构隧道衬砌内力、围岩应力及围岩变形的解析解;引入黄土结构性参数,给出了适用黄土盾构隧道的围岩压...     

福获连拱隧道设计

根据某隧道工程概况,就隧道支护衬砌结构设计、洞口及洞门方案设计、防排水设计、路面结构方案设计及装饰方案设计作了论述,并对一些辅助施工措施作了介绍,以期为同类隧道设计积累经验。     

黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩压力特征研究

 为准确认识黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩和支护体系在施工过程中的应力变化规律,以西安地铁二号线工程为依托,开展较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及各测试部位围岩压力随施工进展的变化规律进行研究。研究结果表明：先开挖洞室初期支护各部位(仰拱位置除外)所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;隧道拱顶与仰拱底部围岩压力随开挖跨度的增大而增大;左、右线中隔墙底部因承担了较大的上部土体荷载而受力最大;二次衬砌施作后初期支护结构受力整体增大;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例分别为52.81%和47.19%,设计时可按50%进行取值;先行施工的各部位围岩压力随后续洞室的施工均出现增长趋势。     

浅埋偏压连拱隧道非对称支护结构受力性状分析

 针对浅埋偏压连拱隧道施工中出现的受力非对称问题,结合药水峡连拱隧道的实际情况,通过有限元分析与现场监测,分析浅埋偏压连拱隧道非对称支护结构的受力性状,采用非对称设计方法对支护结构进行优化。结果表明：对浅埋偏压连拱隧道支护结构进行非对称设计施工是可行的;连拱隧道先施工洞室的受力大于后施工洞室,此结果与隧道偏压状态关系不明显;浅埋偏压连拱隧道围岩压力分布宜按圆形洞室的径向荷载考虑。因此,在进行类似浅埋偏压连拱隧道设计施工时,应注意施工顺序,支护结构可进行非对称设计。     

邓肯模型的改进

邓肯(Duncan)等人用有限单元法对土石坝等土工建筑物中应变强化土料作非线性的应力应变分析,提出了一个简单实用的模型。该模型考虑了工程实践经验,运用常规试验技术,取得了近似的,但尚能令人满意的成果。它的主要缺点是不能反映中主应力、应力轨迹以及凝聚性土在拉压复合应力作用下的特性,这些问题对实际应用影响较大。本文做了某些改进,使模型能反映凝聚性土的抗张拉能力,并且能按试验成果准确反映无侧限压力作用情况下应力与应变的关系。     

Full stress and displacement fields for steel-lined deep pressure tunnels in transversely anisotropic rock

An analytical solution is derived that provides closed-form formulations for stresses and displacements for a deep pressure tunnel in a transversely anisotropic rock, with a steel liner, and subjected to a uniform internal pressure. For the derivation, it is assumed that the tunnel support includes a thin steel liner, concrete backfill and that there is an annulus of damaged rock around the concrete. It is also assumed that all materials remain elastic and that the concrete and the damaged rock cannot transmit shear or tangential stresses. The solution is verified by providing comparisons between its results and those from the Finite Element program ABAQUS. For thin steel liners, it can be assumed that the contact pressure between the different materials is uniform, and thus the bending moments in the liner are negligible. This is due to the low bending stiffness of the steel liner. The paper is inspired by and expands the work by Pachoud and Schleiss (2015) who conducted an extensive numerical parametric analysis to obtain correction factors that, when used with an analytical solution for isotropic materials, approximate the maximum principal stress in the liner and intact rock.     

山岭公路隧道围岩压力统计规律分析

基于大量公路隧道围岩压力监测数据，分析了垂直围岩压力与隧道开挖跨度、埋深、围岩级别的关系，并和深浅埋隧道法、普氏系数法计算得到的围岩压力进行了对比分析，得到了实测垂直围岩压力值与规范计算值之间的关系。同时，统计分析了侧向压力、侧压力系数及隧道二衬压力在各级围岩级别条件下的分布规律：侧向压力随着埋深及围岩级别的增加而缓慢增长；侧压力系数随着围岩级别的增加逐渐变大，并普遍大于规范值；实测二衬围岩压力荷载分担比例与规范基本相符。     

基于时效理论解的双层衬砌圆形隧道围岩压力分担的简便计算法

隧道的顺序施工叠加岩石流变特性,使围岩和衬砌的力学状态与时间相关。针对水平和竖向地应力不相等的一般地应力条件下双层衬砌圆形隧道施工问题,采用复变函数方法和Laplace变换,推导了开挖和支护全施工过程任意时刻围岩、衬砌的位移和应力理论解答。理论推导中用任意黏弹性模型模拟岩石流变特性,并在隧道开挖完成后的任意时刻分别施加一次衬砌、二次衬砌。并与相同条件下有限元解进行了比对。为便于工程设计,基于本文时效理论解,通过衬砌压力的机理分析,运用数据拟合的方法,给出了围岩压力分担的简便计算法,公式形式简单、适用范围广,同时也可以实现解析解的类似精度,为科学合理确定二次衬砌施工方案提供了理论依据。结合一算例,针对不同围岩压力分担情况,分别给出二衬施加时刻和二衬厚度建议值。工程中可据此方便、快捷地进行相似工程条件下的初步设计。     

仰拱一次性开挖长度对黄土连拱隧道稳定性影响研究

为了研究合理的黄土连拱隧道仰拱一次性开挖长度,减少工程灾害和加快施工进度,先从力学机理上分析了仰拱一次性开挖长度对隧道稳定的影响。然后利用有限元方法模拟和自行设计的隧道试验系统进行模型试验,分析了不同的仰拱一次性开挖长度对地表沉降、洞周附加水平位移和中隔墙的受力影响。最后提出了最佳的黄土仰拱一次性开挖长度,并应用于黄土连拱隧道的施工。     

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。     

城市连拱隧道的结构设计与施工要点

本文通过分析总结工程应用中不同结构型式的连拱隧道的优缺点,提出连拱隧道结构方案选择的思路。结合具体工程实例,对连拱隧道的关键技术问题进行分析,提出结构设计和施工措施。