大跨度公路隧道长期稳定性数值模拟

采用FLAC软件,应用黏弹性理论,对韩家岭大跨度公路隧道开挖进行了蠕变效应模拟,并对其长期稳定性进行分析.计算结果表明,隧道开挖完成后围岩变形将经历较长一段时间的蠕变变形期后逐渐趋于稳定,拱顶蠕变效应最大,其次为拱脚→底板→墙腰,这与现场实测结果相一致,说明拱顶处不仅应作为大跨度公路隧道开挖过程分析时的重点,也应作为长期蠕变分析时的重点.所得计算结果和有关结论弥补了我国在大跨度隧道分析方面的空白,可为隧道设计及施工提供重要参考.     

浅埋大跨度双连拱隧道施工数值模拟研究

以苏州凤凰山大跨度双连拱隧道工程为例,采用有限元软件对多工序开挖条件下双连拱隧道围岩应力场、位移场的变化及初期支护的受力情况进行了详细的分析.通过分析得出,中隔墙顶部及拱腰处围岩存在应力集中的现象;中隔墙中间部位应力最大.竖向位移在主洞拱顶和拱底较大.通过现场实测,测得拱顶沉降随开挖工序的变化趋势,将理论分析结果与实测结果进行对比分析,结果表明,数值模拟得出的拱顶沉降与实测结果基本是一致,由此证明,数值模拟结果能真实反应现场隧道围岩的应力应变状态随开挖步骤的变化趋势.     

浅析曲墙式双联拱隧道施工技术

双联拱隧道通常采用直墙式中隔墙,防渗水效果差,曲墙式顶部进行无接缝处理,较直墙式双联拱隧道大大提高防渗水效果,本文结合龙丽高速公路西凹口隧道工程实践,介绍了曲墙式双联拱隧道施工技术,提出了双联拱隧道防渗水施工技术措施.     

双联拱隧道施工工艺初探

山区高等级公路隧道,由于受地形、地质条件的限制,常采用双联拱隧道方案。在双联拱隧道施工中,分段施工中隔墙,用上下台阶法进行正洞开挖,对中隔墙的细部结构进行优化,可大大提高施工速度。     

大断面黄土隧道仰拱受力特性及变形规律研究

为了研究大断面黄土隧道在受压时仰拱的受力特性与变形规律,分别采用现场实测与室内模型试验2种方法,监测隧道仰拱与仰拱模型的应力、应变与变形位移,并对测试数据进行归一化对比分析。结果表明:隧道围岩压力在仰拱部分的分布呈现两头大、中间小;仰拱处的钢拱架两边受压,中间受拉,而仰拱混凝土应变全为压应变,其中拱底的混凝土压应变最小;仰拱模型破坏时围岩压力以压应力为主,左、右仰拱拱脚部分的压应变最大,且拱底出现了拉应变,导致拱底开裂;仰拱受压时左、右仰拱拱脚和拱底都会产生弯矩,使得拱底的压应变逐渐转变为拉应变。     

上覆薄煤层采空区公路隧道开挖稳定性试验研究

隧道下穿煤层采空区施工将对周围地层产生扰动,影响隧道围岩及初期支护的稳定性.进行了上覆薄煤层采空区隧道开挖的室内相似模型试验,试验中通过测量隧道开挖过程中采空区地层、隧道拱顶的沉降及初期支护内力等参数,对上下台阶法和单侧壁导坑法进行了对比分析.测试结果表明,隧道开挖引起的采空区地层沉降受开挖方法的影响显著,上下台阶法开挖引起的采空区地层沉降高于单侧壁导坑法,沉降槽曲线较陡、沉降范围更宽.两种开挖方法中,围岩压力的最大值均位于右拱脚处,钢拱架最大弯矩出现在拱脚处,最大轴力位于拱腰或拱肩处.其它条件相同时,采用单侧壁导坑法开挖时初期支护背后的围岩压力、钢拱架内力和偏心距等普遍大于上下台阶法开挖.研究表明在隧道下穿倾斜煤层采空区施工时,采用单侧壁导坑法开挖可以显著减小对采空区地层及围岩的扰动,但同时需增强初期支护的刚度,确保围岩及隧道结构的整体稳定性.     

非对称开挖下双连拱隧道变形三维数值模拟分析

相对于单拱隧洞,双连拱隧道存在开挖面大、围岩变形难以控制、结构受力复杂等难题。因受场地限制,厦门海沧隧道设计为双连拱隧道,且需采用与传统对称开挖双连拱隧道不同的非对称开挖工法。为探讨该工法对双联拱隧道结构稳定性的影响,首先通过数值模拟分析非对称开挖过程对隧道结构位移的变化规律,再将数值模拟结果与监测控制值以及警戒值进行对比分析,总结非对称开挖条件下双连拱隧道结构的变形规律和工法的适用性,为今后同类型工程施工提供参考。     

黄土隧道围岩局部浸水静力特征分析

我国西北地区湿陷性黄土分布广泛,由于其具有孔隙大,强度低等性质,导致黄土隧道修建时面临极大的困难与挑战。为了深入研究黄土隧道围岩局部浸水后对隧道结构稳定性的影响,本文依托定西锦屏隧道,借助Midas/GTS建立隧道模型,分别针对正常开挖后和局部浸水两种工况进行对比分析。研究局部浸水后黄土隧道围岩和衬砌结构的变形规律和力学特征。结果显示：正常开挖与浸水后,围岩最大沉降值均出现在隧道拱顶,开挖后最大沉降值为9.60mm,局部浸水后围岩最大沉降量增大到13.18mm;隧道开挖后围岩最大主应力为59kPa,浸水后,围岩最大主应力出现在拱顶与仰拱处,最大值为89kPa。黄土隧道围岩局部浸水后,衬砌结构的最大压应力为5.06MPa,最大拉应力2.08MPa。最大压应力只达到设计强度的42%,最大拉应力超过抗拉设计强度。     

浅埋大跨连拱隧道的变形监控及数值模拟

在浅埋大断面大跨度双连拱隧道开挖过程中,对隧道进出口边坡点、地表点、拱顶下沉量等进行了监控量测,分析了隧道进出口边坡点、地表点、拱顶下沉量和隧道上覆岩层随开挖的运动变化规律及隧道结构的受力情况。数值模拟结果表明,浅埋大跨度双连拱隧道开挖施工对相邻隧道的受力状态和稳定性会产生很大的影响,施工过程中应加强对中导洞、隧道进出口等的监测,掌握连拱隧道开挖左右洞相互影响的规律,及时反馈指导施工,并采取相应的支护措施,确保施工安全。     

高铁隧道穿越采空区段围岩变形受力规律分析

为研究高铁隧道过采空区段的围岩变形规律,本文以太焦高铁皇后岭隧道典型过采空区段工程为背景,通过对典型断面进行隧道围岩变形和拱架内力的持续监测,对比分析不同施工阶段下高铁隧道围岩变形受力规律。分析结果表明：上台阶开挖时是围岩变形发生的主要阶段,隧道最大沉降变形发生于拱顶,占总变形比值的50%以上,且隧道距离采空区底板距离越近,围岩受开挖和采空区扰动影响越大;钢拱架受力为全环压应力,整体分布呈现“上大下小”、“不均匀对称”的特点,受力最大位置出现在拱顶和右拱肩位置,并且拱架受力随着掌子面的远离,其轴力变化速率呈现出逐步减少的趋势。结合位移和应力监测数据分析结果,采空区对隧道的影响高度约为25.7m。研究成果可为类似隧道过采空区工程的设计、施工提供借鉴和参考。     

城市浅埋小净距隧道爆破振动响应及现场监测分析

以福州轨道交通2号线洋里站南端区间隧道为工程背景,当右线隧道开挖至50m,左线隧道开挖至25m时,通过有限元分析软件Ls-dyna建立三维隧道计算模型,分析左线隧道爆破开挖对右线隧道的影响,并结合现场监测数据进行验证。结果表明:当最大齐发药量为2kg,左线隧道爆破开挖对右线隧道产生的最大拉应力为1.28MPa,最大压应力为2.73MPa,最大压应力滞后于最大拉应力产生;右线迎爆侧拱腰部位处的最大振速值为33.0cm/s,对右线隧道造成的影响较大;现场爆破振动监测结果与模拟结果比较接近,距离爆源最近的振动监测点各方向振速最大,监测点振速随掌子面距离逐渐减小。     

深埋高压富水区岩溶隧道围岩开挖稳定性影响因素分析

依托工程实例,对岩溶隧道处于深埋高压富水区域时围岩开挖失稳的影响要素展开分析.研究结果表明:隧道开挖后隧道周围逐渐产生闭合型塑性变形且塑性区域不断扩大,位移场变化云图形式泡状;隧道埋深、地下水位高度、围岩级别3种因素变化对隧道不同部位的影响程度不同,受埋深变化影响最大处发生在拱脚部位,受地下水高度变化影响最大处发生在拱...     

雪峰山隧道原岩应力场和开挖二次应力场特征分析

为了解雪峰山隧道原岩应力场和隧道开挖后围岩的二次应力场分布特点,应用有限元软件建立仿真模型,模拟河谷下蚀和隧道开挖过程.为了验证数值模型的可靠性,对比分析相应位置的现场测试应力和数值模拟应力,并以现场应力测试值对应力边界的应力进行反演分析.研究结果表明:应力数值模拟值和现场测试值较接近,说明所建模型可靠;隧道轴线剖面主应力可分为应力平稳带和浅表生改造影响带;在应力平稳带的硬、软相间部位或断层带附近出现应力分异现象;浅表生改造影响带通常为应力降低区,地形明显变化处可造成应力局部增高;隧道周边的最大主应力出现应力集中;随着与隧道周边的距离增加,最大主应力很快降低;隧道周边未出现拉应力,开挖影响范围为地表至1倍洞径之间.     

隧道掘进对近接垂直交叉隧道的三维有限元分析

为研究隧道施工顺序对隧道开挖的影响,采用三维有限元分析方法模拟某垂直穿越隧道的开挖过程.基于砂土的亚塑性本构模型并考虑土体的小应变刚度,分析施工顺序对垂直交叉隧道的影响,研究对既有隧道附近土体的应力传递机制.研究结果表明:与无既有隧道工况相比,既有隧道的存在使得最大沉降量降低14％;新建隧道在既有隧道上方时,地表沉降较大,但影响范围小,当掌子面接近既有隧道中心线时,既有隧道的应力由拱顶传递至拱肩;当掌子面距离既有隧道中心线后方3D和前方6D之间时,应力释放对既有隧道的影响显著;新建隧道在既有隧道下方时,既有隧道产生的变形和弯矩更大;在垂直交叉隧道施工中,应充分考虑施工顺序对地表沉降、既有隧道的影响.     

深埋隧道大超挖围岩力学响应分析

隧道爆破开挖过程中的超欠挖问题是隧道工程中普遍存在的现象,大超挖问题严重影响了隧道工程的造价投资及安全使用。本文以某隧道工程为例,利用数值模拟的方法,研究了隧道埋深和超挖厚度对围岩力学响应的影响规律。研究表明,在不同埋深条件下,围岩最小等效应力出现在拱顶位置,最大等效应力出现在拱脚位置。隧道拱顶位置的变形量最大,拱脚位置的变形量最小。相同超挖厚度对应的等效应力值随隧道埋深的增加而增大;相同位置围岩的变形量随埋深的增加而增大。另外,超挖厚度对围岩的力学响应影响较小,隧道埋深对围岩等效应力的影响较大。本研究成果可为同类工程提供借鉴。     

回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性研究

贵阳市地铁1号线望新区间隧道地质环境复杂,位于回填区,地下水丰富,埋深浅。针对此类环境,首次将三台阶七步开挖法引进到地铁区间隧道施工中,通过影响隧道开挖稳定性的关键因素分析及施工方法的数值模拟,结合现场实测,研究了回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性。研究结果表明：超浅埋开挖,回填土地层承载拱难以形成;开挖过程中拱顶、拱脚及仰拱部位产生拉应力,拱腰部位出现应力集中,为压应力区;地表及拱顶沉降变形主要受上台阶导洞开挖的影响,中、下台阶导洞的影响次之,核心土开挖影响较小;核心土及仰拱开挖对拱底围岩变形产生较大影响;因此在开挖过程中要对上述位置进行重点监测,可为今后类似工程提供借鉴。     

十房高速通省隧道变形破坏原因分析

十房高速通省隧道围岩是具有一定倾角片理面的武当群片岩,在隧道施工过程中左洞ZK114+473桩号附近左拱腰部位出现钢拱腰压断现象。针对这一现象,在大量工程地质资料和现场调查的基础上,结合室内实验结果,综合分析了其变形破坏机理;并利用通用离散元程序UDEC进行隧道开挖后的力学特性和变形特性分析,得出在片岩岩性、片理面倾角和隧道偏压效应共同作用下在拱腰处产生的拉应力是隧道拱腰部位容易产生变形破坏的主要原因,对隧道的开挖和支护具有一定的指导意义。     

基于现场实测的绢云母片岩隧道变形与受力特征

绢云母片岩是西南地区普遍存在的复杂地质软岩,遇水易软化、泥化,在该中地层条件下施工的隧道普遍出现软岩大变形问题,处理不当还会造成塌方,极易造成严重后果。以实际工程为载体,通过现场试验,研究绢云母片岩隧道的变形与受力特征。研究结果表明:三台阶开挖造成围岩压力的多级释放,每台阶开挖后围岩压力均经历快速增长与缓慢增加两个阶段,围岩压力总体呈现出"右上、左下大,右下、左上小"的非对称分布;初期支护钢架以受压为主,应力"上大下小"分布,右拱腰处钢架压应力最大237. 4 MPa,大于钢架抗压强度设计值;围岩整体向内挤压,隧道呈现"上大下小"不对称变形,右拱腰处最大变形量325 mm,大于预留变形。研究指出了施工过程中的安全隐患,并为绢云母片岩隧道的设计、施工提供了数据参考。     

岩石三轴实验中的应力路径与应力应变分析

通过对砂岩、大理岩、角砾大理岩三轴实验中应力路径与应力-应变分析,揭示了在各种试验应力环境中大多数岩样的最大主应力方向的应变为最大;保持围压快速卸荷轴压时出现了-ε1,及与围压无关的岩石弹性泊松比等现象.建议采用以LVDT控制模式保持轴向位移方式下卸围压来模拟人工开挖工程引起的隧道围岩应力重新分布现象.     

浅埋破碎地层大跨度隧道穿越方法

“襄(樊)~十(堰)”高速公路是湖北省“九五”交通重点工程,是规划建设的武汉—西安—银川西部大通道的重要组成部分。襄樊至武当山段秦家沟、徐家湾和梅子沟三条双联拱隧道为此段公路仅有的隧道,长度分别为200m、185m和160m,三条双联拱隧道均属于浅埋破碎地层大跨度隧道,是湖北省公路史上首次出现的联拱隧道,也是此条线路公认的重点、难点和“瓶颈”工程。因此,如何采取合理经济的加固处理措施,保证隧道工程的顺利实施就成为了该段工程的主要技术难题。一、工程地质隧道工区围岩大部分为强~弱~微风化岩体,片理、节理、裂隙均较为发育,不同地层岩质软硬不同,在同一工区内岩性基本一致。秦家沟隧道围岩主要为钠长石英片岩及变粒岩;徐家湾隧道围岩主要为钠长石英片岩,在隧道出口处顶部有少量风化残积碎石土;梅子沟隧道洞身中部围岩主要由钠长石英片岩、变辉绿岩组成,在进出口段顶部有少量残坡积碎石土。三工程区中除梅子沟隧道出口位于滑坡体外,以徐家湾隧道围岩地质情况最差。从开挖揭露的岩性可以得到这三个工区围岩的分类在Ⅰ~Ⅳ类之间。二、超前预加固辅助措施考虑到襄十高速公路襄武段双连拱隧道埋深浅、跨度大(最大达到20米)、围岩风化破碎的情况,必须采用强...