鄂北丘陵岗地区浅埋隧洞劣质围岩支护数值模拟研究

浅埋隧道工程常遇强度低、风化严重且岩体结构破碎的劣质岩体,严重制约着工程设计与施工。为此,以鄂北地区水资源配置工程第15标唐县-尚市隧洞工程典型的绿泥石片岩为研究对象。采用Hoek-Brown的GSI方法估计围岩力学参数并开展数值研究,揭示开挖过程与支护结构对围岩力学响应和支护结构受力状态的控制作用。结果表明:对于工程区劣质绿泥石片岩采用钢拱架与喷锚支护能够有效控制围岩变形过程;围岩力学参数控制着开挖损伤区的分析规律;锚杆受力状态受围岩力学参数影响成非均匀分布状态,拉应力集中在开挖面附近,充分发挥了锚杆的作用。得出在Ⅴ类围岩设计方案下,支护结构在劣质岩体中的受力行为。可为同类工程支护设计提供研究思路。     

极端降雨对黄土沟壑区隧洞施工力学效应影响分析

黄土地区输水隧洞的建设中,降雨入渗极大影响着输水隧洞围岩稳定性。本文利用非饱和渗流理论和数值模拟方法研究了极端降雨条件入渗与黄土沟壑区隧洞的开挖扰动耦合影响下围岩的变形和渗流场演变规律,通过Plaxis3D模型对降雨入渗下新奥法施工过程中围岩力学特性、初期支护过程进行流固耦合分析。结果显示,降雨等级越高,围岩孔隙水压力变化幅度越大,对围岩的稳定性越不利;降雨入渗与开挖扰动会加速土层中渗流场和应力场的重分布过程;基于沟道的汇水特性,隧洞围岩含水率在最初5~10 d呈台阶式增长,拱顶、拱腰和拱趾处的最大变形为17.8 mm、28.2 mm、24.6 mm,最大剪切应力为175.3 kPa、182.5 kPa、150.6 kPa,降雨结束约15~20 d围岩变形速率逐渐减小收敛至特定值,但围岩的应力持续增加,为避免围岩发生塑性变形,故可在15~20 d进行二次衬砌支护。本次研究结果可对极端降雨期黄土沟壑地区隧洞施工安全控制提供参考。     

浅述水电类工程地下洞室围岩分类方法

地下洞室是水电工程中常见的工程形式,它往往是工程项目的控制性工程,因而对隧洞工程的围岩施工有着很高的要求,尤以隧洞围岩稳定性的判定及控制最为重要。本文主要介绍了隧洞围岩分类的研究现状,列举了现阶段常用的技术方法,并指出了各个方法的优缺点,对于类似工程的施工具有一定的指导意义。     

某电站引水隧洞围岩收敛变形预测

针对引水隧洞围岩变形受地质、施工等因素综合影响的特点,引入人工神经网络理论,建立了隧洞收敛测值终值预测的BP网络模型,并应用MATLAB进行BP网络设计和程序编制．实例分析表明,利用所建立的BP网络模型进行围岩收敛变形预测,结果合理可行．     

断层带巷道壁后及底板锚注工程技术实践

巷道穿断层施工,围岩变形破碎严重,采用巷道壁后及底板锚注方式对巷道围岩进行加固,能有效控制围岩变形,取得较好的控制效果。     

基于全位移理论的引水隧洞围岩变形全过程研究

鉴于当前隧洞监控量测方法无法测得由隧洞提前开挖扰动所产生的位移和未及时安装监测设备所损失的位移，因此隧洞围岩变形不能准确预测，基于全位移理论，提出了隧洞开挖过程中损失位移、超前位移和围岩内部变形全位移的计算方法. 对现场监测数据进行回归分析并采用FLAC3D有限差分软件模拟隧洞开挖.研究结果表明：隧洞开挖全过程中，围岩内部位移变化曲线呈S形特征，即分为初始增长、快速增长和稳定收敛3个阶段；掌子面空间约束效应的影响范围大致在前后4倍隧洞直径内；数值模拟中超前位移与全位移比值即围岩超前位移比，计算结果为0.3~0.4，与工程现场围岩实际变形规律相符. 因此，所求得的围岩内部变形全位移更符合现场实际情况，可为后续隧洞开挖过程中围岩内部变形全位移的计算，以及预留变形量的设置提供理论依据.     

高水头作用下深埋长大隧洞围岩稳定的数值模拟研究

在深埋隧洞开挖过程中,不可避免地将会遇到高水压和高应力,以及这两个因素所控制和诱发的问题,因此分析水压作用对围岩稳定性的影响具有重要意义。针对研究高水压对深埋隧洞围岩稳定性的影响,结合锦屏二级水电站引水隧洞的实例采用FLAC3D软件进行数值模拟。通过计算不同水压力条件下的围岩最大变形量,建立围岩最大变形量与水压力之间的关系,求解临界水压力。当岩体强度满足一定条件时,只要水压力小于临界水压力,就可忽略水压对围岩稳定性的影响。结果表明:对于白山组大理岩Ⅱ类围岩可忽略水压作用;而对于白山组大理岩Ⅲ类围岩,高水压对其影响比较大,出现严重变形,需做支护处理。     

基于岩爆灾害的围岩变形量时间分形分析

根据岩爆孕育及发生过程中围岩变形量的自相似特征,提出了一种时间分形计算方法.基于该方法,针对某水电站深埋引水隧洞施工过程中大量不同等级即时型的岩爆典型案例,进行岩爆过程围岩变形量的时间分形研究,结果表明:深部岩体隧洞岩爆过程中围岩变形量在时间上具有分形结构,并且表现出很好的自相似特征;依据围岩变形量时间分形维数可以对即时性岩爆进行等级划分,强烈岩爆分形维数均大于1.8,中等岩爆分形维数在1.5~1.8内,轻微岩爆分形维数小于1.5;在岩爆孕育及发生过程中,每一日的变形量时间分形维数随着岩爆孕育过程不断增加,当岩爆发生时达到最大值.上述研究结果可以为高地应力条件下深埋硬岩隧洞施工过程中岩爆灾害的预测与防治提供合理的科学依据.     

印度尼西亚阿萨汉一级水电站引水隧洞施工测量

结合工程实践,介绍了印度尼西亚阿萨汉一级水电站引水隧洞在开挖与混凝土衬砌过程中测量的主要技术和方法,并就如何提高隧洞贯通精度、较好控制隧洞超欠挖问题提出了建议,探讨了断面收方技术在隧道围岩变形监测中的应用.     

土质隧洞长期浸水围岩参数及衬砌受力研究

地下水位以下土质隧洞围岩稳定性评价是关系到施工安全的重要问题。对于地下水位以下土质隧洞,一般均采取紧跟掌子面的支护方式,采用洞内抽水及井点降水措施。遇到抽水不当或长期停工时,隧洞完全浸泡,洞周围岩物理力学参数及支护结构内力发生变化。针对此问题,建立数值模型,该文通过隧洞浸水前后监测变形值反演围岩参数,利用岩土工程软件FINAL进行衬砌受力分析。     

大跨径水工隧洞围岩力学参数反演分析

为了验证位移反分析法在隧道施工过程中实际应用的可行性,以大田平原排涝隧洞为研究对象,选取隧洞围岩的弹性模量E和黏聚力c为反演参数,采用黄金分割法对所选断面围岩进行位移反分析的优化迭代计算,并以此得到的反演参数组合代入FLAC3D数值模拟软件中,计算该断面的围岩沉降变形,将结果与实际监测拱顶沉降数据进行对比.结果表明,此类反分析方法反演得到的围岩力学参数可靠,可以获得比较符合地质条件和工程应用的参数,反演结果可以预测后续施工的位移,并可以通过控制设计开挖量,减少喷射混凝土用量,节约工程成本.     

隧洞施工期有限元仿真分析

利用ANSYS APDL参数化有限元分析技术和生死单元技术,对西藏高海拔地区某一工程的引水隧洞施工期进行有限元仿真计算,基于岩石力学方法的围岩——结构模型对初期支护方案进行内力和变形的分析计算,同时得出了围岩开挖后的应力状态、塑性区大小和洞周变形等,从而可判断初期支护参数的选择是否合理。结果表明:1开挖初期支护后在围岩应力的作用下,发生了指向临空面的位移,最大位移发生在底板,值为4.601 mm,方向铅直向上,洞周的收敛位移都不大,围岩在施工中是稳定的;2最大应力值出现在底板两侧的边角位置,顶拱的拱铰处发生应力集中;3应力应变符合施工期隧洞工程的一般规律。     

隧道软弱围岩变形施工控制探讨

隧道软弱围岩变形施工控制是隧道施工过程中非常重要的一个方面,软弱围岩容易发生变形,并引起相关的地质灾害,不利于隧道施工;基于此,有必要针对隧道软弱围岩变形进行科学控制,为后续施工的顺利进行打下基础。该文结合具体案例分析隧道软弱围岩变形施工过程中的控制技术,为相关方面提供参考。     

软弱围岩隧道先行变形控制主要施工方法总结

软弱围岩隧道施工的变形主要为掌子面挤出位移、隧道先行位移和掌子面后方位移,所以采用有效的支护方法控制这三种隧道变形,保证围岩稳定,对隧道施工质量、安全非常重要。本文针对隧道先行位移变形,总结了部分相对有效的支护方法,为以后软弱围岩隧道的施工提供一定的思路和参考。     

隧道围岩动态变形规律及控制技术研究

基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明:隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.     

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。     

高地应力富水软岩铁路隧道变形机理及施工控制措施

国家一带一路重点项目云南玉磨铁路曼勒一号隧道地处喀斯特地貌区,现场施工中遇围岩地应力高、变形量大、变形持续时间较长等问题,导致初支变形严重,影响施工进度,其中高地应力是导致围岩大变形的主要原因。本文通过建立力学模型分析与施工现场试验,提出开挖迂回导坑释放高地应力的控制措施,降低隧道围岩大变形风险。研究结果显示：通过数值模拟分析增设迂回导坑后隧道正洞围岩变形量有效降低,拱顶沉降及拱腰收敛分别降低38.46%和58.34%、围岩塑性区最大塑性应变减小25.40%,围岩及初支结构应力减少了20-24%。现场施工中,迂回导坑段隧道比仅开挖隧道正洞的围岩变形量减少了61.92%。迂回导坑的开挖有效控制变形量及变形速率,现场试验效果良好,施工进度得以加快。     

软弱围岩隧洞施工的安全问题研究

本文在简要介绍了软弱围岩隧洞施工特征及容易产生安全问题地段的基础上,详细论述了预防软弱围岩隧洞施工安全问题的相关技术,期望使施工的安全性得到有效保障。     

客运专线大断面隧道交叉中隔壁法(CRD)和台阶法施工比较

与普通铁路隧道相比客运专线隧道跨度大,高度更高,隧道周边围岩塑性区和变形大,应力集中更严重,拱顶更不稳定。台阶法和交叉中隔壁法能较好的控制大变形,适合软岩大变形地段隧道开挖,本文采用数值模拟对这两种施工方法进行比较分析。     

湿陷性黄土隧洞水平旋喷桩加固效果研究

针对引洮工程总干渠7#隧洞4#吴家坪支洞含水疏松砂岩洞段施工难题,为保证施工安全和工程质量,采用水平旋喷桩超前加固措施。借助大型有限元软件ANSYS,对隧洞开挖过程进行数值模拟,对开挖过程中围岩应力、位移及地表沉降量的变化进行了分析,并将有、无旋喷桩两种情况进行比较。分析表明:在湿陷性黄土隧洞含水疏松砂岩洞段采用水平旋喷桩超前加固措施,围岩受力、变形及地表沉降都相对较小,水平旋喷桩能有效提高地层自稳能力,保障施工安全。