节理岩体偏压浅埋小净距隧道稳定性研究

以在建的石家庄市曹家庄小净距公路隧道为例,采用离散元UDEC数值力学模型,研究偏压浅埋大跨小净距隧道失稳模式和支护要点。研究表明:在浅埋地形偏压条件下,浅埋侧隧道节理破坏是小净距隧道整体稳定性的关键控制部位。浅埋侧隧道拱肩岩块先沿结构面滑移,接着中夹岩柱失稳,然后深埋侧隧道坍塌,施工中应重点监测浅埋侧隧道拱肩和边坡地表变形。锚杆可有效控制结构面滑移,改善节理强度,从围岩内部进行加固。     

高边坡下浅埋偏压隧道施工动态监测与分析

浅埋偏压段隧道围岩稳定性较差,施工时易发生坍塌、冒顶等事故。针对晋祠隧道高边坡偏压段的浅埋暗挖施工问题,制定了施工监测方案,通过对隧道和钢拱架支护变形、围岩压力和边坡水平位移的监测,获得了施工过程中隧道围岩的受力与变形规律。结果表明,隧道拱顶沉降、水平收敛随着隧道施工逐渐增大;隧道左拱脚处有最大的围岩压力、右拱腰处有最大拱架弯矩;边坡水平位移随隧道开挖有明显的台阶式跳跃变化,当仰拱封闭后,隧道变形、围岩压力、钢拱架弯矩和边坡水平位移等监测指标均逐渐趋于稳定。研究可为偏压浅埋段隧道的施工提供实践经验。     

复合地层条件下大断面小净距隧道开挖工法合理性分析

以山东省济南市顺河快速路南延英雄山隧道工程为例,通过有限元软件对穿越不同地质条件下的大断面小净距隧道进行模拟,采用CD法对施工全过程中围岩位移、地表沉降、夹岩应力、初期支护结构应力进行分析,分析结果表明:初期支护结构应力和地表沉降均处在安全范围之内;拱腰处围岩位移较大且拱腰处出现应力集中现象;采用CD法施工较为合理,可为类似工程提供参考。     

软岩小净距隧道中夹岩柱分区及加固方法研究

中夹岩柱是软岩小净距隧道围岩稳定控制的关键部位。结合具体工程,提出对中夹岩柱进行区域划分,针对软弱围岩,采用二维有限元计算方法,对中夹岩柱预应力锚杆及注浆加固、中岩墙预应力锚杆加固和中夹岩柱不同加固组合方式进行了研究。数值计算结果表明:在中夹岩柱各区加固中,中岩墙加固是最重要的,对其进行加固,可以减小隧道变形,提高围岩稳定性,改善支护结构的力学状态;各种加固方法对于不同级别的围岩其加固效果不同,在软弱围岩中,注浆加固比对拉锚杆或预应力锚杆效果更显著;加固参数应根据围岩级别、净距大小、中夹岩柱加固组合方式等综合确定,围岩越差,净距越小,则注浆参数应提高越大。     

基于离散元的浅埋偏压隧道施工细观机理研究

浅埋偏压隧道受力性质复杂,施工危险程度较高。以齐家庄隧道为研究对象,采用离散单元法模拟了浅埋偏压隧道开挖过程,分析了不同工况下围岩应力、位移的变化规律,并着重从微细观角度研究了开挖引起的围岩内部的裂隙发展、接触力分布和强弱力链演化规律,进而阐释了锚杆支护的作用机理。结果显示：隧道开挖引起围岩应力转移,使强力链产生了明显的拱效应,而弱力链仍表现为各向同性;系统锚杆的挤压加固作用促进了隧道附近拱效应的形成,提高了隧道的稳定性;拱效应引起隧道上部应力沿压力拱传递到隧道的拱腰和拱脚,使其附近颗粒接触力增大,主方向偏转;现场监测数据与模拟结果规律一致,且与有锚杆三台阶工况结果接近。     

张家山隧道浅埋偏压段施工和量测技术研究

浅埋偏压段隧道不良地质条件给施工造成安全隐患,也是决定整条隧道施工成败的关键.重庆云阳至万州高速公路张家山隧道出口部分处于严重浅埋偏压段,讨论了该段施工设计和施工工艺,包括地表注浆预加固、超前注浆锚杆支护、单侧预切槽镶嵌拱架式进洞的分部开挖法、喷锚挂网支护和围岩监控量测信息反馈与预测预报等,成功解决了施工中的难题.围岩变形和地表沉降监测分析结果表明,地表预注浆加固、分部开挖和及时施做初期支护等措施能有效控制围岩松弛,确保施工顺利进行.     

浅埋偏压大断面隧道施工力学分析及方案比选

结合南宁玉象隧道偏压浅埋大断面隧道工程实际,建立了偏压浅埋大断面隧道施工动态有限元数值模型,分别采用上下台阶法、CD法和双侧壁导坑法3种施工方案,模拟施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响,对围岩位移、应力、锚杆、初期支护轴力与二衬弯矩等进行对比分析,结果表明,双侧壁导坑法能较好地控制围岩位移,应力分布与隧道支护结构内力分配较合理。     

浅埋偏压破碎带隧道综合进洞施工技术

龙井隧道进口段地形横坡60°～70°,穿过强风化流纹岩,围岩呈碎石状压碎结构、节理发育,上部残坡堆积体最小厚度4.5m,开挖时极易坍塌滑坡.针对浅埋偏压松散破碎围岩的地质条件,采用砂浆锚杆配合小导管注浆加固边仰坡、偏压处反压回填、地表注浆配合管棚成型、台阶法预留核心土开挖、洞内拱部超前小导管注浆、径向小导管注浆及临时仰拱支护等多项综合技术,保证了施工安全、加快了工程进度、提高了劳动效率及确保该隧道运营阶段的安全.     

浅埋偏压小净距公路隧道开挖施工技术

京包高速公路德胜口隧道南端洞口段结构集浅埋、偏压、小净距为一体,因此根据围岩特点,结合超前地质预报和监控量测反馈信息,在隧道洞外左侧设反压回填混凝土、挡墙、套拱,洞内采取控制爆破、超前小导管注浆,右侧采用5m长锚杆、三台阶法开挖和加强监控量测,有效地抑制了围岩异常变形,保证了隧道洞口段开挖施工安全和质量。     

浅埋偏压小净距隧道的力学特性及方案比选研究

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。     

小净距隧道中夹岩加固技术研究

中夹岩的稳定是小净距隧道建设成功的关键。而小导管注浆、系统锚杆及水平贯通预应力锚杆是应用最为广泛的3种中夹岩加固技术,并在实践工程中得到有效验证。中夹岩加固技术主要通过提高围岩力学参数与改变力学状态等发挥加固作用。小导管注浆多适用于低类别围岩;高类别围岩中采用系统锚杆较为合理;水平贯通预应力锚杆及其组合加固方法适用于各类别围岩。     

基于横向刚度理论城市隧道支护结构特性研究

以实际隧道工程为工程研究背景,从隧道支护结构的横向刚度安全稳定性理论出发,研究隧道穿越复杂地质条件的浅埋偏压段软弱围岩的典型断面的安全稳定性。以有限元数值模拟为研究手段,通过对特定的开挖工法下锚杆的力学特性进行研究,对比施作锚杆和无锚杆支护时拱顶和拱腰部位的位移和锚杆的应力,得到锚杆的力学特性变化规律和在围岩中的受力效果、围岩体在锚杆支护后的应力变化规律和锚杆的轴力变化规律,对隧道的安全稳定性作出分析。理论研究结果对工程的后续施工有一定的指导意义,达到降低成本节约造价的效果。     

开挖方式对跨基覆界面浅埋偏压隧道变形的影响分析

崩坡积～灰岩交界段(土岩交界段)一部分为松散的坡积体,一部分为岩体,工程性质相差较大,不同的隧道开挖方式会对隧道的稳定产生较大的影响。基于四川省九寨沟—绵阳高速公路某隧道工程,采用模型试验和数值模拟的方法,对有挡土墙预加固措施情况下崩坡积～灰岩接触地段浅埋偏压隧道在环形开挖预留核心土法、三台阶七步开挖法、CD法和CRD法4种开挖方式下的受力和变形特性进行研究。结果表明:土岩交界段浅埋偏压隧道的地表沉降呈现出明显的不对称特征,4种开挖方式下的最大地表沉降均向左侧偏移; 4种开挖方式产生的最大围岩位移都发生在隧道的拱顶处,且右拱肩、右拱腰的沉降值小于左拱肩、左拱腰; 4种开挖方式最大主应力的最大值出现在隧道右拱腰位置处,最小主应力的最大值出现在隧道右拱脚位置处; 相较于三台阶七步开挖法,环形开挖预留核心土法、CD法及CRD法都能够最大限度地保证隧道施工的安全。     

软弱围岩偏压连拱隧道正洞合理施工布局研究

浅埋偏压连拱隧道左右洞的施工顺序和布局对围岩稳定和支护受力影响较大,为了明确浅埋偏压连拱隧道合理施工顺序,本文依托广东省南山路连拱隧道工程,结合现场监测以及数值模拟方法,研究了软弱围岩浅埋偏压连拱隧道左右正洞不同开挖布局时初期支护受力变形规律。通过建立数值模型对先开挖浅埋侧正洞和先开挖深埋侧正洞两种分案下的拱顶沉降、初期支护受力、塑性区分布、中隔墙水平侧向位移及受力等模拟结果的分析,得出:(1)不管采用哪种开挖顺序,先行洞的拱顶沉降均小于后行洞的拱顶沉降;(2)后行洞上台阶开挖后为中隔墙倾斜最为严重阶段,隧道施工完成后中隔墙向浅埋侧倾斜;(3)先行洞的初期支护整体受力较大,后行洞的初期支护受力较小;受力较大的部位一般在先行洞上台阶与中隔墙连接处以及靠近中隔墙侧拱腰处;(4)先开挖浅埋侧正洞方案较优,该方案支护受力变形较小,有利于支护结构的稳定。研究结果指导了现场工程施工,现场监测数据与计算结果较为吻合,研究结论可为类似工程提供参考。     

软岩浅埋大断面地铁隧道施工方法优选研究

在国内地铁建设过程中,一些浅埋大断面地铁隧道相继出现。鉴于目前对软岩浅埋大断面地铁隧道力学性质与支护结构机理及其施工方法的研究较少,以长春地铁出入线段隧道工程为依托,研究了不同施工工法、不同开挖进尺对软岩浅埋大断面地铁隧道围岩稳定性的影响,揭示了不同工况下隧道围岩的变形规律、应力分布特征。研究结果表明:在软岩浅埋大断面地铁隧道施工中,双侧壁导坑法更利于隧道围岩稳定。在施工中应以1m开挖进尺进行掘进,避免超挖,加强拱顶围岩预加固,勤于对重点区域(拱顶、拱底、拱脚以及隧道上方2D区域)进行监测,确保隧道围岩的稳定性。     

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。     

超浅埋大跨偏压隧道双侧壁导洞法施工力学特性分析

超浅埋跨偏压隧道由于跨度大、埋深浅、地形偏压,加上施工期间各道工序的相互影响,围岩的多次扰动等因素,导致施工过程中力学行为复杂,极易发生失稳乃至坍塌事故。利用有限元软件ABAQUS建立三维模型,对超浅埋大跨偏压隧道双侧壁导坑法施工过程进行三维模拟计算,分析了隧道围岩在开挖过程中位移场、应力场及支护结构受力的变化特征。结果表明(1)同一断面上地表沉降与拱顶沉降比值接近于1,深埋侧地表监测点沉降大于浅埋侧沉降;(2)开挖过程中,围岩应力不断变化,拱顶、深埋侧拱腰及拱底部位主要承受较大拉应力,浅埋侧拱腰以及左右边墙承受较大压应力;(3)当左右导洞下台阶开挖时,中导洞核心土会出现围岩塑性贯通区。(4)初衬受力随着开挖不断变化,当全断面闭合后,主要在拱底和拱顶出现拉应力集中现象,而二衬则在拱底会出现较小拉应力。     

软弱围岩浅埋偏压连拱隧道衬砌开裂处治分析

以某软弱围岩浅埋偏压连拱隧道为例,针对该隧道先开挖洞二衬出现开裂的情况,建立了数值分析模型,分析了现有地质和施工条件下对围岩进行注浆加固的效果,为类似隧道病害的处治提供参考。     

逐级加载下浅埋软岩隧道动力破坏振动台试验

浅埋隧道围岩的质量普遍较低,整体稳定性差,隧道震害表明强震作用下浅埋隧道极易发生震动破坏。通过开展V级围岩条件下浅埋隧道在小震下的震动响应和逐级加载下的震动垮塌振动台试验,研究了小震作用下围岩加速度沿地层的分布、衬砌结构的内力变化和围岩内部的水平位移变化规律,强震作用下衬砌结构裂缝开展和围岩震动垮塌。结果表明:围岩加速度随距地表距离的减小而增加,地表加速度约为拱顶处加速度的1.63倍,相同高度平面内靠近隧道的围岩振动具有一定的加强;隧道拱顶围岩内部的水平位移大约是拱腰围岩内部的1.23倍,围岩内部位移随着远离隧道而逐渐减小,随着震动烈度的增加而不断增加;隧道拱顶上方垮塌区形状近似漏斗,震动引起隧道衬砌结构拱脚处的轴力和弯矩变化最大,且拱肩和拱脚处裂缝分布最多,应加强拱肩和拱脚处结构的抗震性能。     

浅埋偏压连拱隧道施工数值模拟分析

针对浅埋偏压连拱隧道,采用中导洞施工方法,对浅埋偏压连拱隧道的两种不同施工顺序（先挖深侧后挖浅侧或先挖浅侧再挖深侧）进行数值模拟,分析两种不同施工顺序下围岩应力、位移,中墙应力、位移及初期支护内力、位移的变化值,得出“先浅后深”施TII~I序优于“先深后浅”施工顺序。