软弱围岩大断面隧道结构稳定性的数值模拟研究

软弱围岩极易出现大变形、开裂或者破碎等失稳现象,本文利用FLAC 3D数值模拟软件对软弱围岩大断面隧道进行数值分析,研究大断面软弱围岩支护前后的收敛位移值和应力变化情况.研究表明:经合理的支护和衬砌,软岩大断面隧道拱腰围岩水平应力由0.25 MPa增加至6.27 Mpa,围岩强度显著增加;同时围岩水平和竖直方向收敛值分...     

连霍高速杏花村1号大跨扁平超大断面隧道开挖方案研究

为研究大跨扁平超大断面隧道围岩和支护结构受力变形影响,以连霍高速杏花村1号隧道为工程背景,采用有限元软件FLAC3D对V级围岩进行数值模拟,对双侧壁导坑法和三台阶四部开挖法在隧道开挖时的位移、塑性区、初期支护应力的影响规律进行了研究,提出适用于大跨扁平超大断面隧道不同地质条件下安全经济的开挖方法。对比分析结果表明：隧道开挖时,采用三台阶四部开挖法的隧道拱顶位移、临时支护结构的应力、隧道岩体周边位移较采用双侧壁导坑法大。双侧壁导坑法安全性更高,对围岩位移的控制效果更好,为今后此类工程的施工提供经验和理论指导。     

薄层状片岩大断面隧道三台阶法数值分析

以中兰客专某层状片岩大断面隧道工程为依托,在考虑层状岩体强度和变形各向异性的基础上,采用MIDAS GTX软件进行三台阶法施工数值分析,研究了隧道围岩的空间变形特征。结果表明：（1）层状岩体中隧道变形具有空间非均匀性特征,拱顶沉降远大于边墙收敛。随着掌子面的推进,拱顶沉降曲线呈现缓—陡—缓形状,上、中台阶开挖沉降量所占比例较高,开挖影响范围为1倍洞径;边墙收敛曲线呈现缓—直—缓形状,开挖影响范围大致为2倍洞径。（2）隧道围岩塑性区呈现不对称分布特征,大致沿层面法向方向分布。随着掌子面的推进,塑性区逐渐向围岩深处扩展,各开挖台阶拱脚处塑性应变较大,是施工的薄弱部位。     

基于FLAC3D的大断面软弱围岩隧道注浆加固数值分析

大断面软弱围岩隧道,因其开挖面积大、岩石强度低、围岩赋存环境差、岩体破碎等特点,使其力学性能与一般围岩存在较大差异.为避免隧道开挖时可能产生的大变形甚至坍塌破坏,对大断面软弱围岩隧道进行注浆加固处理尤为重要.本文应用有限差分软件FLAC3D对不注浆、拱部注浆、全环注浆三种方案进行数值分析,研究隧道注浆加固后围岩的应力分布和位移的大小以及围岩稳定性.结果表明,注浆加固能够有效改善注浆区围岩的力学性能,提高注浆区围岩的强度,减小围岩的位移,增强隧道的自稳能力.     

小净距隧道稳定性数值模拟分析

应用二维弹塑性有限元计算隧道衬砌和围岩的内力,并进行该隧道变形性状和稳定性研究,结果表明:隧道在施工过程中结构体系及围岩均处于稳定状态,采用数值模拟分析是指导设计和施工的有效手段,为同类的小净距隧道工程设计、施工提供理论依据.     

单拱大断面偏压隧道衬砌模型试验分析

模型试验方法分析大断面隧道衬砌结构的受力特性是一种比较实用的方法.以单拱四车道隧道为依托,按弹性阶段相似原则进行偏压条件下单孔大断面隧道衬砌破坏的室内模型试验,研究不同围岩条件下,隧道衬砌的破坏机制.试验通过千斤项加载的方式,模拟偏压条件下,不同围岩级别条件下的隧道衬砌的破坏行为,得到隧道模型的围岩及衬砌之间的接触压力...     

浅析大断面公路隧道的施工控制

当今社会的发展,公路隧道对人们生活、出行越来越重要。公路施工是一个复杂的系统工程,隧道施工的过程也就是该系统的运行过程,施工过程中结构的受力状态、安全性能和隧道安全状态是桥梁施工控制的目标,在整个施工过程中,受许多确定和不确定因素的影响,会使实际状态与理想目标状态之间存在一定的差异。因此,对施工状态进行实时监测、预测、调整,从而实现设计目标就成为施工控制的中心任务。     

大断面公路隧道施工方法研究及总结

随着我国交通建设事业的迅猛发展,大断面隧道和地下工程逐渐增多,大断面隧道施工技术也有了较大发展。本文通过对目前我国隧道施工中的常用施工方法的研究,总结出不同围岩情况下隧道施工一般所应采用的施工方法,为大断面公路隧道施工过程中围岩与支护结构的稳定性问题的解决提供了参考依据。     

断面形状对巷道围岩稳定性影响的数值模拟分析

利用数值计算方法,研究了断面形状对巷道围岩稳定性的影响。结果表明:断面形状对巷道围岩的稳定性有较大影响。圆弧拱巷道围岩稳定性要远大于矩形巷道。采用矢跨比为0.2的圆弧拱巷道代替矩形巷道,可显著改善巷道围岩应力状况,减小巷道围岩变形量,减少围岩塑性屈服区域,加强巷道围岩的稳定性。     

大断面高速铁路隧道施工方法的三维数值研究

针对大断面高速铁路隧道施工过程中出现的复杂施工力学问题,以花甲山高速铁路隧道为依托工程,采用三维数值软件对花甲山隧道的施工动态过程进行数值模拟,得到了隧道围岩的应力、位移分布特征和地表变形规律,通过与现场实测数据进行对比,总结出大断面高速铁路隧道的动态施工力学特征,为大断面高速铁路隧道施工方案优化提供依据.     

隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性影响

在尚家湾隧道施工期间,曾预报并揭露大型溶洞,溶洞的存在给隧道施工带来极大的安全隐患。以尚家湾隧道为背景,开展数值试验。通过对比隧道前方有、无溶洞条件下开挖工况,从位移、应力、塑性区3个方面分析了隧道前方大型溶洞对隧道围岩稳定性的影响。研究表明:对于本工程而言,溶洞对隧道底部和左侧拱腰的影响要大于对隧道顶部及右侧拱腰的影响;隧道前方存在大型溶洞条件下塑性区体积随开挖位置呈指数增长。隧道前方无溶洞条件下,塑性区体积随开挖位置呈线性增长,即溶洞的存在大大加速了隧道开挖塑性破坏区的增长。该研究对岩溶地区隧道安全施工具有一定的指导意义。     

含施工裂缝隧道穿越段堤防渗流和稳定分析

某长江隧道穿越江北大堤,堤身出现施工贯穿式裂缝,且累计沉降较大。考虑长江大堤堤身不同深度施工裂缝对堤身渗透稳定及堤坡抗滑稳定的影响,建立隧道穿越段大堤渗流有限元模型和边坡稳定分析模型,采用饱和-非饱和渗流有限元法和瑞典圆弧法,计算分析历史最高水位条件下不同深度裂缝堤防的渗流性态和堤坡稳定性。计算结果表明:深层搅拌桩对堤防渗流和稳定均有利;贯穿式裂缝对裂缝周围地层的渗流场影响较大,但当裂缝深度小于8.5 m时,堤身与堤基的最大渗透坡降分别为0.206和0.181,均小于相应材料的允许渗透坡降值,堤防渗透稳定能满足要求;贯穿式裂缝位置和深度对堤坡稳定影响显著,当裂缝深度为8.5 m时,两个不同裂缝位置的堤防抗滑稳定安全系数分别为2.419和1.844,当裂缝深度小于8.5 m时,经过深层搅拌桩加固处理后,堤坡稳定能满足要求。     

近距离采空区下大断面巷道顶板稳定分析

近距离采空区下大断面巷道顶板受煤层开采和巷道掘进两次采掘扰动,为研究两次扰动对巷道顶板稳定性的影响,以任楼煤矿Ⅱ8224切眼巷道为工程背景,利用理论分析、数值模拟及现场实测的方法,对采空区卸荷影响深度和巷道采掘扰动特征进行分析。结果表明：采空区卸荷影响深度的理论计算结果、数值模拟计算结果与钻取岩芯分析结果三者一致,受卸荷影响范围内的岩层会向上隆起;采空区下大断面巷道顶板的下沉时间为14d,最大下沉速度仅为15 mm/d。得出结论：采空区卸荷对煤层底板的扰动破坏影响深度为5.2 m;受采空区卸荷影响,巷道顶板下沉时间、下沉速度和下沉量较小。     

大断面暗挖平顶直墙结构密贴下穿既有线沉降控制关键技术

以某地铁1号线卫星广场站大断面暗挖平顶直墙结构密贴下穿既有线为工程背景,介绍了6导洞的洞桩+洞柱法结合的施工方案.分析总结了下穿过程中的沉降控制关键技术:超前预注浆、注浆抬升、顶升动态沉降控制、初支和二衬背后注浆.监测结果表明:既有线底板最大沉降为8.9mm,变形缝处差异沉降最大值4.5 mm,轨道沉降值最大值为2.8 mm,成功实现了安全下穿既有线.     

断层间距对隧道纵向稳定性的影响

针对断层间距对隧道纵向稳定性的影响问题,采用FLAC3D计算模型分析应力及位移的分布规律.结果表明:断层间距越小,隧道纵向稳定性越差;断层间距不同,应力和位移纵向分布规律亦不同;顶板和边帮与断层相交区域为应力降低区,其前后为应力升高区,底板相反.     

层状岩体隧道围岩稳定性的数值模拟分析

层状围岩中隧道开挖会引起非对称大变形现象,导致钢拱架扭曲、二衬开裂等工程问题。针对该问题,以四川省道219线改建工程海子山隧道为工程背景,在对该隧道围岩形变规律调研的基础上,建立基于块体离散元理论的数值模型,对层状围岩地层隧道稳定性进行数值分析。研究结果表明:隧道围岩大变形主要发生在以板岩为主的软弱岩层中,围岩的变形受层理面影响,表现出显著的非对称形变特征;当层理面与掌子面交线的视倾角等于0°时,层理面倾向角对围岩位移场及其破坏形态无影响。围岩侧压力系数λ=1、λ>1以及λ<1时,围岩的破坏形态分别受层理面、主应力方向、层理面与主应力方向共同控制;当视倾角等于90°时,围岩形变特征及其破坏形态在不同层理面倾向角的影响下存在4种模式。当视倾角不等于上述特殊情况时,在不同层面倾向角的影响下,围岩的变形特征及破坏形态存在8种模式。     

穿越采空区桥隧工程危害效应分析及对策

青岛-银川高速公路的康家沟大桥与庙梁隧道下伏康家沟煤矿采空区,为确保桥隧工程的安全,基于MIDAS/GTS有限元程序构建了FLAC3D三维计算模型,对分期采矿形成地下采空区进行注浆处治,对桥隧工程施工过程中地表变形响应、隧道初衬结构、桥梁和墩台的变形及受力特征等进行数值模拟分析,揭示了不同工况条件下的地表变形程度,确定了地表沉陷盆地特征,对隧道初衬结构和桥梁墩台进行了变形和受力关键部位的预测分析,并提出了有效工程对策.研究成果对指导类似桥隧工程设计和施工有重要指导意义.     

特大断面偏压公路隧道临时支护拆除方式研究

特大断面公路隧道大多采用双侧壁导坑方式施工,临时支护作在施工过程中起着至关重要的重要,对于不偏压隧道先拆除左获右侧临时支护影响不大,而对于偏压隧道,埋深浅侧的临时支护先拆除,还是埋深深侧的临时支护先拆除对初期支护受力有较大影响。本文通过对广州龙头山特大断面隧道公路偏压隧道的数值计算,分析了偏压隧道左、右侧导洞的临时支护拆除方式对初期支护、临时支护弯矩和变形的影响,提出了特大断面偏压隧道基于双侧壁导坑开挖方式的临时支护合理的拆除方式。     

公路隧道联络风道优化的三维数值分析

结合秦岭终南山特长公路隧道通风系统采用的竖井送排式方案,运用了CFD(计算流体动力学)方法对 该通风系统的竖井与隧道主体联络风道90°拐弯处进行分析,以确定出较佳的土建结构形式并计算出联络风道 90°拐弯处压力损失系数.