大田连拱隧道围岩与支护结构变形和受力分析

对大田连拱隧道洞口浅埋段的围岩变形和支护结构受力进行了现场监控量测,对围岩变形与地表沉降的特点及对应关系、初期支护、二次衬砌以及中隔墙的受力进行了分析,总结出浅埋段连拱隧道围岩变形和结构受力特点。     

软弱浅埋隧道围岩大变形控制技术研究

软弱浅埋隧道受地质条件和施工环境影响,施工过程中围岩大变形和初期支护结构侵限等现象常有发生,给二次衬砌的施作带来了不利的影响。文章结合宁安客运专线钟鸣隧道典型区段围岩大变形工程现场,深入分析软弱浅埋类隧道围岩大变形机理,提出一整套适用于该类隧道围岩变形控制措施及优化技术,为今后同类隧道的围岩变形现场控制及判断提供技术参考。     

浅埋软弱围岩隧道施工塌方及处治措施研究

针对云南武易高速公路丰收隧道施工过程中发生的塌方事故,分析了隧道大变形及塌方的成因,对浅埋偏压软弱围岩隧道三台阶法施工过程进行了三维精细化数值模拟.结果表明:软弱围岩、顺层及地形偏压、浅埋是隧道大变形及塌方的客观原因,施工不规范导致支护刚度不足、掌子面稳定性控制不力进一步加剧了隧道变形失稳,换拱则直接导致了隧道塌方;软...     

地表预注浆加固公路隧道浅埋偏压破碎围岩效果分析

 针对广福隧道一段浅埋偏压破碎围岩的实际情况,为提高围岩强度,降低围岩的通透水性能,改善隧道成拱的作用,进而达到保护水资源、保证工程安全之目的,提出了采用水泥单液浆和水泥水玻璃双液浆的地面高压预注浆处治措施,并通过数值计算和现场试验详细分析了处治效果。综合分析表明：注浆处理后,围岩完整程度和强度明显提高,隧道断面净空收敛和拱顶下沉稳定速度较快,最终变形值较小,初期支护和二次衬砌整体受力特征得到很大改善,注浆处治效果非常显著。     

谈浅埋软弱围岩隧道的施工技术

针对浅埋软弱围岩隧道地质软弱、围岩无自稳能力、初期支护变形大易塌方的情况,从开挖方法比选,支护控制,超欠挖控制三个方面简述了浅埋软弱隧道的施工控制对策,并提出了预防塌方的技术措施和应急预案。     

山岭隧道塌方机制及防灾方法

山岭隧道建设过程中,塌方灾害频繁发生,造成重大经济损失和人员伤亡.随着我国经济的快速发展和高速公路的大力建设,投入到塌方治理的费用呈逐年增加趋势.开展隧道塌方机制和防灾方法研究具有重大现实意义.博士论文采用数值模拟和理论分析为主要研究手段,结合现场调查和监控量测,研究山岭隧道塌方机制和预防措施,以期获得有效的预测方法.运用层次分析法,研究塌方影响因素的敏感性;开展隧道塌方范围内压力拱理论研究,分析不同应力场下潜在塌方范围;探索新的围岩分级方法,建立有效的围岩失稳风险预警模型;研究断层破碎带对围岩稳定性的影响及塌方处治方案的优化思路,得出山岭隧道复合式衬砌在围岩蠕变过程中的受力规律;揭示山岭隧道出洞口塌方机制,并提出相应处治措施;同时,基于突变理论,分析降雨对浅埋隧道塌方的影响,研究隧道出洞口段衬砌结构安全性的评价方法,探索隧道出洞口塌方的时空预测方法.取得以下主要成果和认识:(1) 分析塌方的主要影响因素,指出围岩自身属性及地下水对塌方的影响最大,并按塌方发生部位对塌方灾害进行系统分类.(2) 通过压力拱理论研究,计算出不同应力场下的压力拱线.指出不同地应力模式下,隧道压力拱存在差异,压力拱和判断标准关系密切,从工程安全角度出发,宜以最小主应力受拉为判断标准.(3) 基于特尔菲-理想点法和集对分析理论,建立新的围岩分级模型,为隧道塌方风险评价提供依据.将功效系数法应用于隧道围岩稳定性评价中,建立切实可行的围岩危险性预警模型.(4) 提出断层破碎带地区隧道塌方段施工方案优化思路.基于黏弹性有限元理论,分析复合式衬砌结构在围岩蠕变过程中的受力规律,确定断层破碎带围岩流变特性明显洞段隧道衬砌设计和施工的合理方案.(5) 指出隧道出洞口塌方破坏为掌子面失稳和洞顶松散介质垮落共同作用所致,以及出洞口应采用初期支护紧跟和超前支护.建立降雨作用下浅埋隧道塌方的尖点突变模型,推导出围岩为不同岩土介质组合时的松散围岩失稳判据.提出隧道出洞口段衬砌工作状态的合理评价方法.(6) 建立隧道出洞口塌方的时空预测模型.基于应力传递思想,推导出隧道出洞口松散围岩失稳判据,得到塌方发生时进入松散围岩段的临界距离.结合灰色理论和协同理论,预测塌方发生的时间.通过实际工程案例证明所建时空预测模型具有较高的预测精度.     

浅埋偏压软弱围岩大断面隧道综合处治措施

针对某隧道开挖断面大、地质条件差、Ⅳ级、Ⅴ级围岩所占比例大等特点,施工过程中发生过塌方、地表沉降、溶洞、特大溶洞、软弱围岩收敛变形超限,分别采用针对性的综合处治措施,顺利通过了出口长大浅埋偏压地段,取得了十分满意的效果。     

松软地层浅埋大断面隧道塌方成因分析及处治技术

针对浅埋大断面隧道穿越松散软弱地层过程中出现的围岩稳定性差以及隧道塌方等问题,在分析隧道塌方成因机制的基础上,提出具体的塌方处治技术,并对其控制效果进行评价。所得结论如下：隧道塌方是多方面因素综合作用的结果,认为岩体松散破碎富水是隧道发生塌方的主要原因;提出以双层超前管棚和径向钢花管注浆为主的洞内围岩变形控制技术、以及以地表回填和注浆加固为主的洞外处治措施。现场实施后,隧道围岩变形稳定、支护结构受力合理,取得良好的应用效果,研究成果可为类似工程提供参考。     

富溪偏压连拱隧道围岩与支护结构变形和受力特征分析

铜黄高速公路汤屯段富溪偏压连拱隧道,长623m,洞口段围岩为全风化变质砂岩,呈散体结构,不能自稳。洞口段左侧埋深较右侧大,存在明显的偏压。隧道施工采用三导洞法进行,施工期间对洞口段三导洞、正洞的多个断面进行现场监控量测。通过分析监测数据,可得围岩变形与支护结构受力特点。监测结果表明:中导洞形成后,浅埋侧导洞先行施工,其围岩变形较深埋侧导洞要大;正洞施工期间,深埋侧拱顶下沉较浅埋侧大,深埋侧水平收敛呈扩张趋势,浅埋侧水平收敛呈收缩趋势,中隔墙呈向浅埋侧偏移趋势;无论初期支护还是二次衬砌,其围岩压力、混凝土内应力均是深埋侧大,由于整体衬砌有向浅埋侧运动趋势,钢支撑所受应力在浅埋侧较大。分析结果对富溪偏压隧道施工具有指导意义,对类似隧道的设计、施工和研究具有借鉴和参考价值。     

复杂地质病害隧道衬砌拆除塌方机理及处治措施

为研究病害整治隧道二衬拆除塌方机理及处治措施,以重庆某隧道二衬拆除过程中拱顶塌方为例,分析塌方段地质条件、病害状况及塌方过程等,探究塌方发生机理及其处治措施。结果表明:隧道衬砌腐蚀、开裂、渗漏水等病害以及塌方段围岩松散破碎,具有腐蚀性的地下水使得围岩呈现“结构性弱化”,是产生塌方的主要内因;施工扰动下,块碎石堆积荷载超过初支的极限承载力,导致初支开裂,暴雨天气又使得上覆岩层重量增加是导致塌方的主要外因。采用分台阶开挖塌方体,空腔处泵送砼回填,配合使用超前小导管、锁脚锚杆、钢拱架等支护措施,清除塌方堆积体并重新浇筑衬砌结构,可为类似工程塌方处理提供借鉴。     

浅埋岩溶隧道灾变机制及其防治

 针对重庆云雾山隧道浅埋岩溶段施工中发生的岩溶地质灾害事故,对浅埋岩溶隧道地质灾害的关键致灾因子及相互关联进行理论分析,并结合现场岩溶处治实践,对其实施效果进行评价。研究结果表明,浅埋岩溶隧道五大致灾因子为埋深浅、上覆地层松软、岩溶发育程度和规模、补给水源以及工程因素,其中施工揭穿顶部和两侧的溶洞连通地表水涌入塌陷区是主要诱因,含溶洞断面的位移释放主要发生在开挖前和开挖瞬间。同时,浅埋岩溶隧道地表水对隧道稳定性影响比地下水更为明显,故解决岩溶灾害的根本途径在于采用合理的设计施工方法,实现施工扰动条件下岩溶动力系统平衡状态的平稳过渡。     

大厚度湿陷性黄土隧道现场浸水试验研究

对于穿越大厚度湿陷性黄土地层的隧道,其围岩湿陷变形会威胁隧道结构的稳定性。为了分析黄土围岩湿陷变形对隧道衬砌结构的影响机制,选取典型大厚度湿陷性黄土隧道场地,通过开展隧道场地地面浸水试坑试验及隧道仰拱浸水试验,测试了地面入渗和隧道基底入渗过程中不同埋深地层的湿陷沉降变形及地基的沉降变形、入渗过程中围岩的体积含水率变化分布、试坑周边地层的侧向位移、衬砌结构接触压力和轴力,研究了既有隧道黄土地层的湿陷变形特性及水分运移规律、隧道结构力学响应。结果表明,隧道开挖、衬砌作用扰动黄土结构,增大了围岩及深层黄土的渗透性;与天然黄土场地试坑浸水入渗比较,增大了竖向浸水范围,减小了水平向浸水范围。隧道围岩湿陷变形改变了围岩与衬砌结构的相互作用性状。围岩湿陷和地基软化作用增大了二次衬砌结构侧墙竖向荷载和侧墙围岩的挤压作用,引起拱脚地基承载力减小和沉降变形发展,拱顶、拱肩接触面呈受拉状态;仰拱中部地基土的抗力作用抑制其沉降变形,从而使得拱脚和仰拱中部出现显著的沉降差,导致仰拱混凝土开裂,形成纵向裂缝。此外,浸水范围内黄土的湿陷变形不仅引起竖向沉降变形,还会引起周围土体产生侧向水平位移;洞口边坡场地黄土的湿陷性和地层湿陷变形差异较大,反映了黄土山岭黄土场地地层条件复杂多变的特征。     

湿陷性黄土隧道的工程性质分析

黄土隧道往往具有特殊的湿陷性黄土围岩和干旱半干旱气候地区特殊的地形地貌及地质环境,对隧道结构构成了潜在的不利影响。在对湿陷性黄土隧道修建和运行中工程特性认识的基础上,首先,根据地形地貌、地层结构、侵蚀发育、地下水条件和黄土浸水水源,进行了隧道的岩土环境等级和浸水等级划分,以及湿陷性黄土隧道的环境等级划分。其次,给出了隧道黄土地基湿陷变形量的计算分析方法,依据黄土地基湿陷变形不均匀沉降对衬砌结构的作用影响,以及列车运行对路基沉降变形的控制标准和建筑地基湿陷变形对结构的作用影响,确定了隧道湿陷性黄土地基等级的划分标准。最后,考虑到现行《湿陷性黄土地区建筑规范》适用的局限性,结合湿陷性黄土隧道的工程特点,针对隧道施工过程中围岩稳定性和湿陷变形对衬砌结构影响的两个重要问题,相应的提出了隧道地基湿陷性变形的评价方法和围岩压力的确定方法;由竖向压缩应力系数确定湿陷压缩应力,结合试验得出的湿陷系数计算隧道下地基土在实际压缩应力条件下的湿陷变形量。在考虑黄土结构性的条件下,利用太沙基公式计算隧道围岩压力,得到了围岩压力随黄土构度的变化关系。     

不同围岩情况下特大断面公路隧道施工变形监测与控制

 以目前国内规模最大的广州龙头山隧道为背景,详细介绍特大断面公路隧道施工过程中变形现场监测的项目、方法及手段,对洞口边坡及不同围岩情况下的隧道变形规律进行分析,并提出控制大变形的工程措施。研究结果表明：(1) 右导洞上台阶、左导洞下台阶和核心土上台阶开挖引起围岩较大变形,是隧道施工主要控制点;(2) 特大断面隧道围岩变形与洞周半径近似成指数函数关系;(3) 封闭支护结构及对拉锚杆的使用是改善结构受力和抑制隧道变形的有效途径,应尽早施作仰拱以形成封闭环。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

隧洞破坏机理及设计计算方法

作为一个学术报告对以往研究成果做一个综述,内容主要由作者发表过的相关论文组成,包括隧洞的破坏机理、隧洞深、浅埋分界标准,无衬砌隧洞围岩的稳定分析及有衬砌时隧洞的设计计算方法,以供参考。     

厦门海底隧道围岩-支护系统相互作用时效数值分析

考虑厦门海底隧道F4风化囊区段岩体的流变作用,采用有限元软件ANSYS对围岩-支护系统相互作用的时效特征作了数值分析.分析中主要计及支护时间和支护厚度这两个因素,分别得到不同支护时间和不同支护厚度下围岩与衬砌的应力、变形及其时间效应.为厦门海底隧道合理选择支护厚度和支护设置时间提供参考.     

浅埋大跨隧道现场试验研究

分岔隧道施工时常遇到浅埋大跨段山体稳定、支护参数优选和地表震害控制等技术难题。结合庙垭分岔隧道,详述其浅埋大跨段支护体系实时监控的内容、方法及监测结果,并基于锚杆应力、衬砌应力、爆破振速等监测数据的系统分析,研究隧道支护体系的施工力学状态及浅埋地表震动的爆破动力特性,判定浅埋山体的稳定性及支护参数选取的合理性,可为日后同类工程的设计、施工和监测提供有益的借鉴。     

大跨度浅埋软弱围岩隧道初期支护大变形处理

结合工程实例分析了大跨度浅埋软弱围岩隧道初期支护大变形的原因,介绍了变形处理的措施和施工要点,顺利完成了隧道初期支护变形处理施工,保证了隧道施工安全。