黏弹性条件下大跨度公路黄土隧道二次衬砌施作时机

为研究大跨度公路黄土隧道二次衬砌施作时机,以神府(神木—府谷)高速公路墩梁隧道为依托,采用现场测试、数值模拟和理论分析相结合的方法,首先对隧道拱顶变形进行现场测试,揭示其变形规律,提出了基于隧道二次衬砌安全临界状态的最佳施作时机计算方法;其次根据黏弹性条件下隧道围岩变形理论公式,结合现场监测数据反演分析得到围岩Kelvin模型流变参数;最后利用提出的最佳施作时机计算方法和Kelvin流变模型,通过数值模拟研究了黏弹性条件下大跨度黄土隧道二次衬砌最佳施作时机。结果表明:大跨度公路黄土隧道变形经历急剧变形、持续变形和缓慢变形3个阶段,各阶段产生的沉降值分别为最大沉降值的67.7%,21.7%和10.6%;Kelvin模型中蠕变参数黏性元件黏滞系数η为2.75×10~(14) kPa·s,与黏性元件串联的弹簧元件弹性模量E_1为138.3 MPa,与黏性元件并联的弹簧元件弹性模量E_2为321.5 MPa;大跨度公路黄土隧道Ⅴ级围岩深埋段二次衬砌最佳支护时机为初期拱顶下沉速率小于0.3 mm/d。     

特大断面砂质板岩隧道Ⅴ级围岩变形时空效应

为探明特大断面砂质板岩隧道Ⅴ级围岩时空效应规律,进而为类似隧道工程提供系统性借鉴,通过现场监控量测及大数据回归分析方法研究特大断面砂质板岩隧道Ⅴ级围岩变形时空效应。结果表明:隧道开挖,施做初期支护后,拱顶沉降及洞室围岩水平收敛过程分为3个阶段,分别为急剧变形阶段、缓慢变形阶段、稳定阶段;隧道开挖,施做初期支护25 d后,是施做二次衬砌最佳时机;隧道结构体系与掌子面空间距离约3倍洞径时,是施做二次衬砌最佳时机,且Ⅴ级围岩二衬距离掌子面距离不应大于50 m。     

软岩公路隧道二次衬砌支护时间的优化研究

软岩隧道围岩变形速率快、持续时间长,变形量大,使得二衬最佳支护时间的确定成为传统新奥法在软岩隧道应用的难点。基于充分利用围岩自承能力的新奥法理念,对现场多个Ⅳ级围岩断面初期支护变形监测数据进行统计分析,得出二次衬砌的最佳支护时间段为初期支护后22 d~26 d。采用拟合回归分析,得出油坊坪隧道的合理二衬支护时间为初期支护施作以后第24 d。借助FLAC3D内嵌蠕变模型对二衬支护时间进行验证,分析不同支护时机下支护结构的受力特征。结果表明:在蠕变计算计算第25 d以后混凝土喷层和锚杆已发生破坏或者错位,在初支以后第24 d进行二衬支护,二衬拱顶所分担的荷载为马上进行二衬支护的17.5%,周边为8.2%,下降明显,则监测数据分析所得二衬支护时机是合理的,适当提前施作二衬支护是有利的。     

考虑劣化效应与支护时机的深埋软岩隧道变形分析

深埋软岩隧道的围岩变形与其自身参数劣化、流变特性及支护结构施作时机等密切相关.借助建立的深埋软岩圆形隧道复合式衬砌力学模型,在考虑塑性区围岩强度参数(黏聚力、内摩擦角)和刚度参数(弹性模量)的劣化效应后,基于统一强度准则得到了复合式衬砌支护结构各个支护阶段的围岩黏弹塑性解析式.研究结果表明：适当考虑中间主应力及围岩强度参数、刚度参数的劣化效应后,得到的变形量与深埋软岩隧道围岩的实际变形量吻合效果更好;残余黏聚力、残余内摩擦角、残余弹性模量对围岩瞬时变形、后期蠕变变形、二次衬砌支护抗力影响均较大,而且取值越小时围岩变形量与所需二次衬砌支护抗力越大;增加锚杆长度、缩小锚杆间距、增大初支厚度能有效控制围岩瞬时变形和后期蠕变变形;二次衬砌的施作时机对围岩后期蠕变变形影响较大,围岩瞬时变形结束后尽快施作二次衬砌可以有效控制围岩后期蠕变变形.     

公路偏压隧道开挖及支护的数值模拟研究

在查明隧道围岩工程地质条件的基础上,运用有限元研究了公路隧道开挖与支护过程中的应力、位移及塑性区的分布规律。结果表明,锚喷支护对于控制围岩拱顶和底鼓的变形作用明显,拱顶竖向位移在施作锚喷支护后增幅明显减小,在二次衬砌施作之前趋于稳定;隧道稳定性最不利位置在拱顶、拱腰和底部,建议设计时适当增加锚杆的数量,施工时要加强初期支护并控制好喷射混凝土的厚度,防止过大的回弹变形。     

前岭隧道衬砌混凝土裂缝成因分析

前岭隧道在：K43 767～K43 781段二次衬砌施工完成后不久出现纵向裂缝，调查表明，由于隧道处于偏压受力状态，加之特殊的地质构造，使隧道的衬砌承受着较大的围岩压力。而在K43 767～ 781段的围岩同时受地理构造和隧道开挖的影响，使岩体局部失稳，及时施作二次衬砌后这种变形仍在发展，最终造成仰坡的坍塌。     

梅花山隧道新奥法施工围岩变形监测研究

监控量测是隧道新奥法施工的重要组成要素之一。基于梅花山隧道新奥法施工实际,对该隧道监控量测方案进行了设计,结合隧道围岩变形典型代表性断面监测数据,进行数学回归分析;采用速率和累计位移双重控制标准探讨了梅花山隧道围岩二次衬砌合理施作时机,以确保隧道施工安全。     

软岩圆形隧洞衬砌支护时机现场变形监测判据研究

结合软岩的应变软化力学特性,将隧道围岩状态分为弹性区、塑性区和松动区,采用非静水压力的柱状孔扩张与芬纳理论,推导圆形隧洞非静水压力下塑性区、松动区最大半径的求解公式,并结合实际工程经验建立了隧洞顶拱变形与塑性区、松动区半径大小的关系式,在此基础上结合衬砌提前施作的工程实际,提出了衬砌施作时机的收敛变形监测判据。该方法已在新疆引额济乌顶山隧洞施工、设计中得到了应用并取得了较好效果。     

MMF生长模型在隧道监测数据分析中的应用研究

在隧道施工过程中进行隧道围岩变形的量测具有重要的意义,当观测数据趋于平稳时,进行回归分析,推算出最终值和变化规律,对于二次衬砌的施作具有重要指导意义,因此找到恰当回归函数是问题的关键,本文以某工程为例,采用MMF四参数生长模型,得到了较好的回归曲线,找出了岩体变形量与时间的关系,从而保证了工程质量和施工的安全性。     

涌水隧道支护对围岩力学性质的影响

以宜万铁路堡镇隧道为工程背景,首先对高地应力大变形段中所揭示的软弱围岩不同饱水状态下的单轴试验方案进行设计,进行单向应力状态下岩石力学性质测试,探讨饱水状态对软岩强度和峰后体积应变的影响规律;然后,根据试验结果和现场监测数据,对饱水时间1月的岩石试件进行了低围压(0.2,0.4,0.6,0.8和1.0MPa)条件下的三轴压缩试验,研究围压对软岩强度和体积应变的影响规律;最后,提出隧道二次衬砌的作用时机。研究结果表明:当堡镇隧道大变形段围岩变形量达到总变形量的70%时,适宜施作二衬。     

炭质板岩地层公路隧道结构受力特征及优化

在炭质板岩地层中进行隧道施工会面临软弱围岩大变形、掌子面易失稳等问题,合理的支护结构体系是隧道施工安全和经济的保障。为此,本文依托峨汉高速豹狸岗隧道工程,通过对Ⅳ级围岩段隧道施工过程中围岩压力、围岩-结构间接触压力、支护结构内力等进行监测分析,获得Ⅳ级围岩形变荷载分布规律及结构受力特征,研究表明:初期支护和二次衬砌的安全度较高,但支护材料强度没有得到充分发挥。因此基于支护结构受力有限元分析,对二次衬砌的支护参数进行优化,提出的支护优化方案整体可行,可为类似的工程提供一定的参考价值。     

黄土隧道施工的监测与信息化施工

黄土隧道围岩应力和变形具有多变的特点,采取量测手段,跟踪掌握围岩应力和变形,及时调整支护参数,是黄土隧道施工技术工作的一项重要内容。隧道施工和监控量测工作要放在首要位置,准确掌握围岩沉降、收敛规律以及支护压力,便于及时调整施工参数。同时也为二次衬砌施作时间提供了准确的信息依据。本文介绍了黄土隧道施工监测的目的和常用的监测方法,并通过实例说明监测和信息化施工的重要性。     

天池坪隧道大变形处理技术

天池坪隧道全长14528 m,是新建铁路兰州至重庆线兰州至广元段的一座特长双线隧道,隧道通过主要软岩地层有二叠系板岩夹炭质板岩、三叠系板岩夹炭质板岩、志留系千枚岩夹炭质千枚岩.受软岩的影响,天池坪隧道均不同程度的发生了大变形,拱顶沉降量最大达到400 mm,水平收敛最大达到790 mm.对已发生变形段采取长锚杆、径向注浆、分榀置换钢架等措施进行处理,对未开挖段采取三台阶七步法开挖、加大预留变形量,加强初期支护参数等措施控制隧道变形,保证隧道施工安全.     

高坡冲隧道塌方处理

对高坡冲隧道塌方的原因进行了调查分析,针对现场塌方的实际情况,塌方处理分2步进行：首先对受塌方影响的初期衬砌裂缝地段进行加固,及时施作二次衬砌;其次是对塌方体进行抢险处理。在现场把握情况的基础上认真研究处理塌方对策,认真制定处理坍方的步骤、方法及预防坍方的施工措施。公路软弱围岩段隧道施工必须早封闭成环及紧跟二次衬砌,使其与初期衬砌共同参与受力。     

通渝隧道围岩收敛位移量测实践

通渝隧道地质条件复杂,集涌水、岩爆、塑性变形、高地应力于一身,是典型的复杂条件下的长大公路隧道.在施工过程中,严格进行了新奥法监控量测指导施工,特别是围岩收敛量测,并及时将量测散点的数据进行回归处理,将得出的信息反馈于施工,以了解隧道开挖后围岩的稳定情况以便采取相应的支护措施.重点介绍了通渝隧道围岩收敛量测的方法及其数据回归分析的原理,并对量测结果进行了统计,结果表明通渝隧道一般在开挖后35 d左右或围岩的当日变形速率小于0.1 mm/d起,隧道围岩变形即进入基本稳定期,并且当围岩变形都达到最终变形的80%以上,可进行二次衬砌,即二衬的合理时机为开挖后35 d左右,从而加快了施工进度,为类似工程提供重要的参考依据.     

复合式曲中墙连拱隧道衬砌结构受力特征分析

以土江冲隧道为背景,采用FLAC3D软件对复合式曲中强连拱隧道施工过程进行了数值模拟,得到了隧道初期支护的变形特征、锚杆的轴力、初期支护及二次衬砌的应力状态,分析了复合式曲中墙连拱隧道衬砌结构的力学特征,对该隧道二次衬砌的安全性进行了评价.     

隧道时效大变形灾害的数值模拟与处治技术研究

随着我国社会经济的快速发展,高速铁路、公路和水利水电等工程的大规模建设,隧道软岩流变带来的大变形灾害越来越多.依托福建永宁高速石林隧道软岩大变形灾害相关问题,采用流变本构对大变形段进行了数值模拟分析,确定了二次衬砌最佳支护时段,并结合工程实际提出了大变形段围岩变形的控制技术.     

东坡隧道开挖与支护设计

结合山西地区石灰岩地层的隧道设计及施工验证,归纳存在的一些问题,特别是施工对设计意图的实现程度,例如：格栅钢架的加工质量、砂浆锚杆是否按设计长度施作、光面爆破效果的好坏、二次衬砌厚度及衬砌后空洞的检测情况及检测手段的实用性等,吸取新的设计理念,提出针对此类问题的解决方法,使隧道工程在最大程度上保证质量。     

探地雷达技术在隧道衬砌质量检测中的应用

为检明隧道混凝土二次衬砌中的底界厚度、空洞、漏水、钢筋网变形等质量问题,利用探地雷达技术,通过对检测方法及工程检测实验的研究,进行隧道二次衬砌中雷达波形特征参数及检测结果评价,总结了隧道衬砌质量问题的雷达波形特征,验证检测方法的精度和可靠性.研究表明利用探地雷达可全面检明隧道衬砌中的质量缺陷,并具有无损、快速、广泛、精确等优点.     

浅埋软岩隧道大变形特征及控制措施

为了解决浅埋软岩隧道在开挖过程中发生大变形的问题,依托在建隧道工程,分析隧道初支变形及破坏特征,并利用数值模拟软件对大变形原因进行分析,提出合理的变形控制措施。结果表明：洞口浅埋段围岩受到开挖扰动和地下水影响,围岩变形量大,纵向变形分布不规律;开挖初期变形快且变形速率大,最高达到38.4 mm/d;变形持续时间长,变形后期能达到10.2 mm/d;变形主要发生在上、中台阶开挖阶段,约70%;初支应力过大,且塑性区过度发展是隧道发生大变形的主要原因。根据现场监测数据和数值模拟结果提出优化工法、提高支护参数、进行洞内降水和加大预留变形量的综合处治措施。研究结果可为类似软岩隧道的大变形预防与处置提供参考。