铁路隧道压入式通风流场分析及施工参数优化

台阶法具有适应性强、应用较广泛等的优势,但鉴于台阶法施工隧道有限空间结构的特殊性,对台阶法施工铁路隧道压入式通风流场进行研究分析,并对隧道通风施工参数进行优化.依托兴泉铁路某隧道,采用流体力学分析软件FLUENT,针对台阶法施工隧道压入式通风风管位置、风管出风口距工作面距离、台阶长度及台阶高度等因素对流场的影响进行数值模拟,分析不同工况下的流场特征并进行相应参数优化.结果表明:隧道通风在台阶法施工隧道中是有限空间的受限贴附射流,并且风管侧部布置更有利于空气流通,同时发现台阶的存在在一定程度上不利于洞内空气的流通,风管出风口距工作面的距离、台阶长度和台阶高度之间存在优化组合.     

超浅埋隧道下穿高速公路施工沉降及控制研究

以重庆铁路枢纽东环线新白杨湾下穿高速公路隧道工程为依托,研究了超浅埋隧道下穿高速公路施工沉降及控制问题.结合相关规范和类似隧道工程,提出本工程下穿高速公路路面沉降控制标准为20 mm.采用有限元分析软件MIDAS-GTS NX建立台阶法、CD法和CRD法3种不同工法施工模型,分析其围岩变形、围岩应力、塑性区域以及地表沉降等影响路面沉降的力学特性变化规律.研究结果表明:在控制围岩变形方面,台阶法控制效果较CD法和CRD法好;从塑性区的分布范围和塑性变形值来说,台阶法较优;台阶法施工最大路面沉降为12.6 mm,CD法和CRD法分别较之增大了39.68%和53.17%,所以台阶法控制沉降最佳.综合分析基础上提出浅埋隧道下穿高速公路施工变形控制措施,对同类工程有指导意义.     

富水软弱围岩高速公路隧道开挖方案优化研究

研究了富水软弱围岩隧道开挖方案优化.以国家一带一路重点项目云南临沧临翔至清水河高速公路马家寨隧道工程为依托,通过有限元软件MIDAS GTS NX分别模拟二台阶预留核心土法、三台阶法及三台阶预留核心土法3种不同开挖方案,对隧道围岩稳定性、围岩应力及围岩塑性区进行分析,并与现场监测数据进行对比验证.研究结果表明:在围岩稳...     

某富水未成岩粉细砂隧道降水施工技术

富水未成岩粉细砂隧道开挖后围岩极不稳定,呈流塑状,极易出现溜塌现象、造成初期支护变形侵限,甚至会造成大的坍塌,严重影响到工程的质量、安全、工期及成本。为确保施工进度、安全及质量,必须采取预加固措施。本文结合某隧道的施工实践,介绍了隧道富水未成岩粉细砂地层的降水技术。     

超大断面浅埋隧道施工方法的数值模拟

以西成铁路客运专线得利隧道为工程背景,为合理选择超大断面隧道施工方案,使用ANSYS软件对该隧道B型断面进行了二维分步开挖模拟,分析了不同施工方法下隧道围岩及衬砌的应力和变形情况。根据西成铁路客运专线得利隧道的工程地质条件,分别探讨了台阶法施工和双侧壁导坑法施工工况下隧道衬砌的受力和变形情况。分析表明双侧壁导坑法施工引起的地层沉降小于台阶法施工引起的地层沉降,因而双侧壁导坑法施工的安全性高于台阶法施工。其中台阶法开挖的关键是上部开挖,双侧壁导坑法开挖的关键是核心土上部开挖。在隧道具体施工过程中,必须对这些重点部位加强监控量测,及时支护,确保隧道安全施工。     

浅埋软岩大跨度隧道开挖工法研究

目的研究浅埋软弱围岩大跨度隧道的开挖工法,为该类隧道工程的设计和施工提供理论参考.方法采用FLAC3D有限差分软件,针对广州某大跨度隧道进口段在双侧壁导坑法、CRD法和三台阶七步法下的开挖进行数值模拟,分别对三种工法下的隧道拱顶下沉值、围岩水平位移值、塑性区以及最大和最小主应力进行对比分析.结果在控制隧道拱顶下沉和拱脚水平位移及围岩应力集中现象方面,双侧壁导坑法均优于CRD法和三台阶七步法;在控制围岩塑性区方面,双侧壁导坑法与CRD法相差不大,但均优于三台阶七步法;三台阶七步法开挖相比双侧壁导坑法和CRD法更容易发生围岩失稳现象.结论大跨度隧道浅埋软岩段的开挖不建议采用CRD法和三台阶七步法,而应优先考虑双侧壁导坑法.     

富水泥岩大断面隧道开挖面稳定性及加固方式

富水泥岩隧道开挖过程中开挖面易失稳.以巴东隧道穿越富水紫红泥岩段为工程背景,基于岩土控制变形分析(ADECO-RS)及现场调查将开挖面稳定性评价为"C类稳定形态",提出超前帷幕注浆结合超前管棚的预加固措施.基于离散元方法构建泥岩隧道开挖模型,分析开挖面失稳过程及前方围岩变形破坏特征.结果 表明:开挖面失稳过程呈现"挤出变形-局部塌落-明显溜塌"的渐进破坏特性.发生溜塌后,开挖面前方拱部径向4.5m,纵向15 m范围松动区发育,孔(裂)隙率由0.1增至0.186;隧底出现相应范围的隆起区,颗粒接触力链分布稀疏,从宏细观层面进一步说明富水泥岩段开挖面前方失稳性强.考虑以上围岩扰动范围,提出了超前帷幕注浆参数,经现场应用,开挖面前方围岩加固效果良好,有效保证了大断面隧道施工安全,可为类似富水泥岩隧道设计、施工参考.     

膨胀岩隧道二次衬砌结构受力特性及工程对策分析

膨胀岩对水敏感性强,遇水发生膨胀变形,并产生膨胀压力。为探究膨胀岩隧道在膨胀压力作用下的结构受力特性,以实际隧道项目为工程背景,基于荷载结构法理论,对膨胀岩浅埋隧道在不同的膨胀位置、不同仰拱矢跨比和不同仰拱厚度时的二次衬砌结构的受力特性及变形规律进行了分析和研究,研究结果表明：隧道常规设计断面下,当围岩发生膨胀时,结构承载力不足;当围岩在隧道仰拱和边墙处发生局部膨胀,此工况下的仰拱及拱脚位置处的内力最大,仰拱隆起变形最大,对结构的危害最大;提高仰拱矢跨比和加大仰拱厚度可降低结构内力和抑制仰拱隆起变形,发挥重要作用,但二者提高到一定范围后作用减弱,工程中应视实际情况选择最优仰拱矢跨比和厚度;当围岩在隧道全环发生膨胀时,可通过提高结构混凝土强度等级和配筋率增大结构承载能力。     

单洞四车道隧道开挖室内模型试验研究

沈大高速公路改扩建工程韩家岭单洞四车道超大跨公路隧道,拟采用台阶法开挖方案进行施工.通过室内相似模型试验对台阶法开挖方案进行研究,揭示了开挖过程中围岩的力学行为及其变化规律,为判定该开挖方案的可行性、防止施工过程中可能出现的塌方等事故提供依据.研究结果表明:最大位移发生在拱顶,拱顶下沉应作为围岩稳定判据的关键因素;如果严格控制循环进尺长度,及时施作初期支护,台阶法开挖能够满足隧道快速、安全施工的要求.     

三台阶法在软弱围岩隧道开挖施工中的应用探讨

随着交通的快速发展,隧道的修建越来越多。本文详细阐述了三台阶法各施工方法的适用条件、优点和施工方法,并用工程实践验证了三台阶法对解决软弱围岩段隧道施工的可靠性,可供软弱围岩隧道施工参考。     

中隔壁法在高速公路隧道中的应用研究

在高速公路隧道施工中,洞口加强段和浅埋偏压Ⅴ级围岩段,一般采用中隔壁法开挖。此法单侧壁坑超前,中部和另一侧的断面采用正台阶法施工,洞跨可随围岩状况、机械设备等施工条件决定,兼有正台阶法和双侧壁导坑法的优点。简要介绍了隧道施工的相关知识,并以一个具体的隧道工程为例说明了中隔壁法施工工艺及流程。     

岩溶地区长大隧道综合立体式超前地质预报技术研究

隧道施工中对隧道掌子面前方一定范围内的地质情况进行超前探测和预测预报是保证隧道施工安全的金子山隧道岩溶富水区施工中,引进了TSP203隧道地质超前预报系统、地质雷达、红外线测水仪等先进仪器进行多途径超前地质预报.针对当前物理探测存在的多解性的特点,在施工实践中逐渐形成了以中长超前物探和超前水平地质钻探验证为主,辅以短距离地质素描超前分析和施工前超长炮孔加密确认的"多阶段、多手段、多层次"的"综合立体式超前预报技术".以此技术为依托对强岩溶区富水隧道施工进行超前地质预测、预报,成功地穿越了金子山隧道进口工区岩溶富水带.     

郭家镇隧道泥岩膨胀特性试验研究

宝鸡至兰州客运专线7标郭家镇隧道穿越第三系泥岩、砂质泥岩地层,该套地层岩体含有较多的亲水矿物,具有遇水膨胀、软化、失水崩解、开裂的典型膨胀性特征,在隧道施工前,需要掌握泥岩膨胀特性,以对隧道施工方法、支护结构进行合理设计。以隧道穿越的泥岩为研究对象,采用室内试验为手段,对泥岩膨胀性进行了研究。具体工作内容包括:现场采集大块岩样;室内加工岩样,得到了满足试验要求的原始试样;自由膨胀率、侧限膨胀率和膨胀力试验;判定膨胀岩的膨胀特性。研究结论:岩石膨胀力为10.30~95.61 k Pa,径向和轴向自由膨胀率分别0.8%~1.0%和4.8%~6.8%,因此,郭家镇地区灰质泥岩属于弱膨胀性软岩;由最大膨胀力判断出隧道膨胀岩属于弱膨胀岩。试验所得成果可为类似工程地质条件下工程建设提供参考与借鉴。     

木寨岭隧道泥岩夹砂岩段快速施工技术研究

长大隧道在工程建设中往往起控制作用,最大限度地利用有限的空间,细致严密的施工组织管理,快速施工对提高施工效率有重要意义,对木寨岭隧道泥岩夹砂岩地段快速施工进行了探讨,结果表明:(1)快速施工的关键就是确保现场组织严密、工序紧凑,实现工序间的零交接,领工员是现场施工组织的核心。(2)连接筋采用套管连接,便于现场安设,节省了架立钢拱架的时间,(3)通过建立循环时间考核机制,调动了工人积极性,既实现快速施工,又有效控制了施工成本。(4)台阶法实行平行作业,循环时间短,施工效率高,台阶快速封闭,有效控制了软岩变形,实现安全快速施工。     

秦巴山区某软岩公路隧道合理施工方法研究

以秦巴山区某软岩公路隧道为工程背景,采用FLAC数值模拟和现场监测相结合的方法对该隧道合理施工方法进行了研究。建立3种不同施工方法下的计算模型,数值计算结果显示,相比于台阶法施工和单侧导坑法,采用留核心土法施工引起的隧道围岩变形较小,能够满足设计要求,从经济和施工工期角度来看,留核心土法是该地区软岩隧道最为合理的施工方法。为了验证数值计算结果的可行性,在隧道周围设置了变形监测点,实测结果表明,采用留核心土法施工后,隧道最大周边收敛14.81 mm,最大拱顶沉降值为27.11 mm,隧道变形在允许范围之内。隧道围岩变形的实测值与预测值变化趋势基本一致,表明FLAC数值模拟可在隧道施工前对隧道施工方法的合理性做出评价,具有超前指导意义。     

基于FLAC3D的公路隧道塌方段工程处置及其优化

以浙江省武义县白阳山隧道为工程背景,采用FLAC3D有限差分法,模拟现阶段采用的预留核心土-上下台阶法开挖下围岩的变形及应力变化规律,并从优化施工方法的角度,综合分析开挖过程中隧道围岩位移及塑性区分布情况,评价不同施工方案对围岩稳定性的影响.结果表明,预留核心土-上下台阶法存在洞身位移变化大的问题;预留核心土-三台阶法...     

郑西铁路客运专线黄土隧道膨胀岩段施工技术

1工程概况 郑西客运专线交口隧道（DK232＋050～DK232＋600）段500m为第三系泥岩夹砂岩地层,全风化～强风化,具中等～强膨胀性,自由膨胀率达79%～114%。同时,该段隧道位于地下水位以下,由于膨胀岩吸水膨胀后,强度急剧降低,对围岩的稳定有极强的破坏作用,所以给隧道开挖,初支等施工过程增加了难度。     

三台阶法隧道开挖施工工法

三台阶法隧道开挖在在大断面隧道施工中,可以很好地缩短工期,提高工效。本文通过对三台阶法隧道开挖施工工法的特点、适用范围、工艺流程、效益分析等方面详细的阐述,总结了三台阶法隧道开挖施工工法,为此工法在今后隧道施工中的普遍应用产生了深远的影响效用。     

超大断面隧道工法转换过渡段最优长度

隧道掘进过程中掌子面围岩状况不停变化,通常情况下针对不同围岩级别,采用不同的开挖工法,不同开挖方式对应的不同支护体系有着不同的受力模式,因此工法转换处围岩-支护体系复杂.以京沪高速济南连接线工程龙鼎隧道为背景,结合现场实测及数值模拟的方法研究施工方法由中隔墙(center diagram,CD)法施工转换为台阶法施工时结构内力及围岩应力状态的变化,研究最优的工法转换时机,确定工法转换过渡段最优长度,并在实际工程中验证.在工程所出现的围岩由Ⅳ2级突变为Ⅲ2级的情况下,超大断面隧道由CD法转换为台阶法设置10 m的过渡段是合理的.过渡段的设置有效减小了拱顶沉降,优化了支护与围岩受力状态,有利于围岩及支护结构稳定;并且可以最大程度保证工程进度.     

上软下硬地层隧道下穿建筑物矿山法施工风险控制

以青岛地区某区间隧道穿越建筑物工程为例,该地铁隧道因地质条件及周边环境的复杂性、不确定性等特点,采用矿山法施工,施工风险较高.本文结合该区间隧道工程地质及水文地质条件和周边环境特点,进行了数值模拟,结果表明,在上软下硬地层中采用矿山法分上下台阶施工安全、经济、快速,可以有效控制地表和拱顶沉降以及衬砌和支撑结构受力,确保施工过程的安全,并提出了具体的风险控制措施,从而确保该工程的顺利进行.对将来隧道在上软下硬地层中下穿既有线或建构筑物的施工具有一定参考价值.