地震波斜入射下浅埋偏压隧道动力响应数值分析

基于粘弹性边界的时域波动理论,建立了二维平面SV波斜入射的输入方法.以成兰铁路某山岭隧道浅埋偏压段为研究对象,采用ANSYS研究了地震波入射角度对浅埋偏压隧道地震反应的影响.结果表明:地震波斜入射时,隧道结构的地震响应与垂直入射有明显差异,结构反应随着入射角度的增加而增大,斜入射对隧道竖向地震响应影响更为显著.入射角度对衬砌弯矩峰值包络图影响较大,对轴力峰值包络图影响很小.斜入射时,拱顶、仰拱和拱腰的弯矩增加较多,是隧道衬砌抗震的薄弱部位.     

山岭隧道塌方风险评价的属性识别模型与应用

塌方是山岭隧道施工中最为常见的事故之一,为确保隧道施工安全,本文基于属性数学理论建立了隧道塌方风险分级的属性识别模型.在综合分析塌方影响因素的基础上,选取围岩级别、隧道埋深、偏压角度、岩体完整情况、地下水影响和施工因素6个主要因素作为评价指标,结合超前地质预报方法对指标进行定量描述,确定各评价指标的分级标准;对评价指标进行属性测度分析,通过构造属性测度函数计算样本的单指标属性测度和综合属性测度;应用置信度准则对隧道样本的塌方风险进行属性识别.在工程应用中,通过属性识别模型并结合超前地质预报数据,对郑家垭隧道进行塌方风险评估,结果与实际施工情况一致;并且与模糊层次分析法和可拓综合评估法的结果吻合性较好,说明建立的属性识别模型对有无地质预报数据的样本都能得出准确的风险评估结果,有更好的适用性,为山岭隧道塌方的风险评估提供了一个有效的途径.     

复杂山岭隧道施工风险管理与控制措施

鉴于山岭隧道的隐蔽性、模糊性等不确定性特征,针对山岭隧道的施工风险管理展开研究,基于层次分析法建立影响因素结构模型,并确定评价指标权重,与模糊综合评判法中的隶属度评价矩阵结合,建立复杂山岭隧道的风险评估模型.依托怀邵衡铁路苍稼岭隧道工程,应用构建的风险评估模型进行综合风险评价.结果表明:苍稼岭隧道的风险等级为较高风险,与工程实际情况相吻合,验证了风险评估模型的准确性.基于风险评估结果,提出了山岭隧道常见施工风险(塌方、涌水、瓦斯)灾害的应对措施.     

岩层倾角对层状偏压隧道围岩稳定性影响分析

针对层状岩体偏压隧道在不同岩层倾角下的围岩稳定性问题,采用3DEC离散元数值模拟,研究了顺、反倾层状岩体双洞隧道随岩层倾角变化时的围岩变形规律,并对隧道偏压程度进行了分析.研究结果表明：随着岩层倾角的增大,隧道围岩变形从岩层弯曲变形逐渐向顺层面滑移变形转变,临界角度为45°;左洞最大拱顶沉降为23.60 mm,比右洞最大拱顶沉降小17.94 mm,可见先开挖隧道围岩变形较大;从应力计算结果看,岩层倾角从0°到90°变化时,隧道偏压程度随其增大有所起伏,但总趋势是增加的.以顺倾右洞隧道为例,在倾角为45°时,隧道拱肩、拱腰、边墙的竖向应力差分别为0.45、0.42、0.40 MPa,应力差最小,偏压程度最好.在倾角为90°时,应力差分别为0.65、0.64、0.67 MPa,应力差最大,隧道偏压最为明显.研究的相关成果可为山岭偏压隧道的设计和施工提供有益参考.     

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。     

山岭隧道塌方风险评价理论与方法及工程应用

为确保隧道施工安全,基于突变理论建立隧道塌方风险评价的突变理论模型。基于我国近300例隧道塌方资料的分析,结合隧道的地质因素、勘察设计因素以及施工因素,选取围岩级别、地下水、偏压、埋深、地质勘查、开挖跨度、施工技术水平和施工管理水平这8个主要因素作为山岭隧道塌方风险评价指标,并对这8个评价指标分别进行定量描述;在对红岩寺隧道孕险环境及风险诱因分析基础之上,运用突变理论模型对红岩寺隧道进行塌方风险评价。研究结果表明:结果与实际施工情况一致;但由于施工单位未采取积极的风险规避及控制措施,且连续强降雨,导致发生"关门"式塌方灾害;针对发生的"关门"式塌方采用超前小导管与管棚相结合的注浆法处治方案,施工中遵循了"先加固、防扩展、后处理、稳通过"的处理原则,成功完成塌方段治理,且效果显著。     

基于有限元的土—结构动力相互作用山岭隧道地震反应

当山岭隧道围岩及覆土层高度较大时,规范地震力计算结果与实际不符。采用ABAQUS有限元软件建立了考虑土—结构动力相互作用的山岭隧道整体结构有限元模型,进行动力时程计算,与规范结果进行了比较,得出山岭隧道结构动力反应特点,总结了公路山岭隧道结构在地震作用下的反应规律,研究了围岩高度对衬砌破坏规律的影响。结果表明,对于具有不同围岩高度的隧道横断面,埋置深度越大,内力峰值总体继续增大,但是在超过某数值后,增加的速度会减弱。该研究方法可以应用于公路山岭隧道考虑复杂地基地质条件有明显变化以及覆土层为非对称的情况,为山岭隧道的抗震分析提供参考。     

地形偏压对公路隧道偏压程度影响模型试验研究

为研究地形偏压对公路隧道偏压程度影响,以鹤大高速回头沟隧道为依托工程,采用铁砂、汉白玉等材料,按照几何相似比1∶80,容重相似比1∶1制作隧道模型,结合现场试验验证模型试验的合理性,研究不同埋深、地表坡度对公路隧道偏压程度影响.试验表明:①随着埋深的增大,隧道偏压程度不断减小,当埋深达到35 m以上,偏压程度变化较小,...     

偏压填土对既有浅埋隧道稳定性影响分析

关于偏压填土影响既有浅埋隧道稳定性问题,虽然已有大量实际案例,但是其机理研究仍相对不足.以石长铁路线梅林路浅埋隧道为依托,利用MIDAS/GTS软件,建立偏压填土对既有浅埋隧道稳定性影响的三维数值模型,探讨偏压填土对隧道原有覆盖层及隧道结构的影响,研究浅埋隧道所受土压力与隧道结构位移变化规律.数值分析结果表明:隧道所受...     

基于山岭隧道高性能喷射混凝土应用研究进展

喷射混凝土因其高效、低成本和高质量,广泛应用于山岭隧道工程中。目前喷射混凝土强度低、回弹率高且对运营期隧道耐久性影响差,已成为亟待解决的问题。针对目前喷射混凝土存在的一系列问题,对高性能喷射混凝土在山岭隧道工程中应用取得的重大进展进行综述。以喷射混凝土在山岭隧道工程应用为背景,首先从掺液体速凝剂、优化材料组分及掺纤维增强材料三个方面系统阐述提高隧道喷射混凝土力学性能实现途径;然后从抗渗性能、抗冻性能、抗碳化性能以及硫酸盐侵蚀性能四个方面系统阐述改善隧道喷射混凝土结构耐久性保障技术。最后结合当前喷射混凝土在山岭隧道建设中存在的问题和发展需要,指出山岭隧道工程喷射混凝土结构应用技术的发展方向。     

浅埋偏压连拱公路隧道修建若干技术问题探讨

我国在高等级会路建设中,遇到隧道时主要采用分离式双洞形式.但在一些特殊的地质和地形条件下,从线形和线桥隧衔接方式等综合考虑,必须采用连拱隧道.连拱隧道具有浅埋、偏压和中长短等基本特征,较好地解决了传统分离式双洞隧道在线形上的限制,故得到了广泛应用.本文主要就浅埋偏压连拱公路隧道修建过程中的若干技术问题进行了探讨,包括偏压产生的机理及其影响因素研究、合理衬砌结构形式、施工方法、进洞技术和支护结构参数等.     

浅析提高公路山岭隧道施工安全的保障措施

本文从公路山岭隧道的施工特点逐步引出山岭隧道施工安全的重要性,同时根据目前公路山岭隧道的施工特点以及作者在隧道监理工作中的经验与总结,对隧道施工全过程提出针对性安全保障措施,在公路山岭隧道施工安全保障措施给予借鉴。     

超小间距隧道偏压引起的中线偏移

研究了超小间距隧道偏压引起的隧道中线偏移.广州地铁3号线岗石区间超小间距隧道两隧道净间距为0~195 mm,左、右线采用上、下台阶法先后开挖,论文实测分析了施工中的偏压规律与量值.以该工程为背景,采用三维数值模拟分析方法,给出超小间距隧道水平方向位移分布状态,得出隧道开挖过程和上覆地层特性是影响中线偏移的主要因素,给出施工中的隧道中线偏移,得到岗石区间超小间距隧道中线最大偏移量为1.5 mm,施工监控量测结果验证了数值计算结果.     

浅埋偏压对连拱隧道施工力学效应的影响及处治措施

浅埋偏压赋存条件是诱发连拱隧道大变形灾害的重要因素.以某浅埋偏压公路连拱隧道工程为背景,借助数值模拟方法对比研究不同开挖方案条件下偏压连拱隧道围岩、支护结构及曲中墙力学行为变化规律,并结合现场实测数据分析偏压洞口失稳灾害原因及处治措施.研究结果表明,围岩水平位移和竖向位移呈非对称分布,施工阶段埋深较大侧围岩变形受偏压荷载作用影响更为显著;不同开挖方案条件下中墙水平应力分布差异不明显,而竖向应力分布差异较大,中墙墙脚(拱脚)位置出现水平压应力集中现象;方案Ⅱ条件下隧道初期支护拱顶水平和竖向位移均约为方案I的1.40倍以上,且方案Ⅱ更易引起埋深较大侧隧道中墙墙体因遭受附加偏压荷载作用而发生压裂破坏;针对浅埋偏压洞口大变形诱发原因,给出相应的防治措施,加固处治效果显著.研究成果可为浅埋偏压隧道施工变形控制和灾害防治提供科学参考.     

山岭隧道施工的分步式与整体式机械化

随着中国国内交通建设迅速发展,隧道工程建设量快速增加,隧道建设往往有着工程施工工期短、施工质量要求高、施工技术要求高等特点,因此其对机械化的需求日益增强。隧道建设品质化是未来发展必然趋势,其中机械化更是隧道建设品质化的首要任务与前提条件。针对山岭隧道施工机械化、信息化水平不高的问题,国家交通运输部提出了打造品质工程的要求,许多山岭隧道施工在全工序大型机械配套设备的条件下,开展了全断面机械化施工技术探索,大大提高了山岭隧道施工的机械化水平,出现了许多新装备、新技术,山岭隧道施工机械化可以分为分步式机械化与整体式机械化两类。     

山岭隧道防排水耐久性设计与施工质量控制研究

鉴于服役山岭隧道防排水效果达不到预想要求,以及在建山岭隧道防排水的设计与施工中还有完善的必要,首先从在建山岭隧道耐久性方面着手,完善山岭隧道防排水设计的防、排措施,其后针对隧道防排水施工易出现的问题,总结并完善隧道防排水施工控制检查要点,以期能为隧道防排水的设计与施工提供有益的参考和借鉴。     

偏压连拱隧道围岩稳定性模型试验与数值分析

按弹性阶段相似原则进行偏压条件下连拱隧道的室内模型试验,模拟连拱隧道的施工工况,研究Ⅲ级围岩地质条件下,偏压连拱隧道开挖的可行性.采用压力盒、数码相机、沉降板等仪器量测试验过程中隧道围岩应力和位移分布.应用三维连续介质快速拉格朗日元对偏压条件下连拱隧道的围岩稳定性进行了分析,掌握连拱隧道开挖时围岩的整体力学性质、变形趋势以及稳定性特点.物理模型所得结果与数值模拟所得结果进行对比分析,结果表明偏压条件下连拱隧道施工过程中,隧道左右洞室拱顶存在较大的差异沉降;右洞拱顶及左洞拱脚围岩是隧道最为薄弱的地方;中墙作为连拱隧道的关键结构,承受了较大的外部荷载,除其本身要达到强度及稳定性要求外,墙顶及墙底围岩易发生塑性屈服;偏压对隧道拱顶的影响最明显,侧墙次之,对拱底影响较小以及隧道围岩不稳定区域和围岩的松动范围与对称荷载情况存在明显差异.     

浅埋偏压隧道洞口段软弱围岩失稳机制分析

浅埋偏压隧道洞口段极易发生围岩失稳,本文以沪昆客专湖南段田家山隧道为例,基于现场地质调查,分析围岩变形破坏特征,从地质角度探讨浅埋偏压隧道洞口段围岩失稳的影响因素,基于监测数据并运用数值模拟方法研究围岩失稳机制,总结围岩失稳破坏模式,提出针对性的处治措施.研究表明:围岩失稳是多因素协同作用的结果,浅埋偏压作用和地下水是造成围岩失稳的关键因素;围岩破坏模式可归结为重力坍塌和膨胀内鼓的协同破坏模式;在围岩失稳机制分析的基础上,提出了"地下+地表"的综合处治措施,可有效地控制围岩变形.     

不同开挖顺序对大偏压小净距隧道安全性影响

依托某大偏压小净距隧道工程,通过有限元强度折减法研究不同偏压角度及开挖顺序对隧道开挖安全性与围岩破坏模式的影响.研究结果表明:偏压角度的增大能极大地降低隧道安全系数,当偏压角度在30°～40°之间增大时,安全系数减小最为明显;先开挖深埋洞时隧道整体安全系数明显低于先开挖浅埋洞时;先开挖浅埋洞或先开挖深埋洞时,在隧道浅埋...     

偏压连拱隧道围岩压力及结构计算

为了解决目前在设计中尚无满足连拱隧道特点的围岩压力理论,特别是在浅埋偏压条件下围岩载荷估计偏差较大问题,应用岩柱理论求得塌落拱曲线方程,用作图法确定地形偏压临界覆土厚度,对偏压连拱隧道与非偏压连拱隧道进行界定。在此基础上,提出浅埋偏压连拱隧道地层主动偏压载荷和被动不均匀载荷确定方法及地形偏压情况下隧道支护结构的合理计算方法,并求得不同坡率、不同围岩级别条件下浅埋侧土体的弹性抗力系数的合理取值,为设计中偏压连拱隧道采用载荷结构模式计算时浅埋侧土体的弹性抗力系数取值提供参考。