基于数值模拟的软岩双连拱隧道施工工法比选分析

以贵阳轨道交通2#线某段双连拱隧道为研究对象,利用数值分析软件对中导洞+上下台阶法和中导洞+CRD法进行开挖支护动态模拟,通过破坏区、洞周变形、地表变形、二次应力场和初支结构内力5个指标对两种工法效果进行比较。研究结果表明,两种方法计算的各项指标都在允许范围内,CRD法引起的隧道围岩扰动程度较弱,更能有效地控制变形;但是在支护结构受力、施工进度和工字钢材料用量上不占优势。建议在地层条件复杂或施工要求较高的区域选择CRD法;其他地方在确保安全的情况下采用台阶法进行快速、经济施工。     

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.     

浅析双连拱隧道施工工艺

文章结合工程实例，重点阐述了双连拱隧道的施工工序、工艺流程等，并结合本工程，提出了几个特殊问题的处理措施。     

软岩大跨隧道施工力学研究

深圳大梅沙隧道修建于软弱围岩中，断面呈扁平状，且施工工序复杂，地层和支护结构的受力状态频繁变化。为保证施工过程中支护结构和围岩的稳定，采用ANSYS程序对施工过程中围岩和支护结构体的受力状态进行了模拟计算，结果表明：采用双侧壁导坑法施工，导坑的围岩应力呈不对称分布，尤其在临时支护与永久支护的结合部位会出现应力集中现象；中洞上步开挖是施工过程中最不利环节，容易产生较大的卸荷效应，引起拱顶和地表的大幅度沉降。据此提出了对拱部支护及时施作二次衬砌以及对拱腰和边墙底部围岩采取注浆加固等技术措施，保证了围岩和支护结构的稳定。     

富溪双连拱隧道明洞暗作施工技术浅谈

介绍了某工程概况,阐述了明洞暗作施工方案及工序,论述了关键施工技术及监控量测。     

浅埋偏压连拱隧道施工工法优化研究

本文采用三维仿真数值模拟对隧道浅埋偏压段围岩不同施工方法进行了数值模拟,分析了围岩和支护结构体非线性力学行为的地应力场、位移场,确定了合理的开挖方案。     

冻融条件下软岩隧道冻胀力计算分析

针对软岩体含水率高、孔隙率大、对温度变化敏感等特点，本文首先在一定假设的基础上，分析了温度影响范围内软岩体冻结后，内部水冰相变会导致隧道衬砌承受冻胀力的原因，推导出了其弹性力学解，其次分析了融化过程及融化后冻胀力变化的过程及原因，运用弹性力学复变函数法推导出了冻融后隧道衬砌所承受冻胀力的表达式，最后给出了算例并指出将来的研究方向。     

既有铁路路基下软岩隧道的CRD法施工技术

在具有不均匀动荷载的软弱围岩中修建浅埋大跨度隧道,保证其上部设备及结构的安全,是隧道施工中的一大难题。在新曲儿岔隧道中采用CRD法施工,成功穿越了既有铁路路基。为确保安全,施工前利用有限元软件进行了模拟分析,表明采用CRD法施工是可行的。施工过程中,采用了变形监测手段,监测结果表明,及时的初次支护是控制拱顶下沉的有效措施。     

双连拱隧道中隔墙数值模拟分析

针对双连拱隧道在施工过程中的中隔墙受力、变形问题,运用MIDAS GTS 2.6大型有限元程序建立了重庆市高新区森谷路双连拱隧道地层结构法数值模拟计算模型。对双连拱隧道三导洞台阶法开挖具体施工阶段进行数值模拟,同时双连拱隧道中隔墙进行受力变形分析。得到了各施工阶段中隔墙应力及位移变化情况,得出三导洞台阶法开挖工法施工过程中中隔墙应力及竖向位移均呈现"对称—不对称—对称"的分布过程,并对施工过程中可能的风险提出了切实可行的处理措施,以期对双连拱隧道的设计和施工提供一定的理论借鉴。     

软弱地层浅埋双连拱隧道施工方法

结合工程实例,对软弱地段双连拱隧道施工方法进行探讨,特别是对隧道的三导洞开挖方法及开挖超前支护进行分析,论述了衬砌的裂缝及预防,并提出了自己的看法及见解,以供施工参考.     

连拱隧道复合式曲中墙受力现场监测分析

依托岳宁大道何家大岭复合式曲中墙连拱隧道,通过现场监控量测数据,分析了复合式曲中墙墙身应力及墙底压力的发展与分布规律.结果表明:中墙荷载主要由主洞上台阶的开挖产生,且后行洞山台阶的开挖产生的荷载大于先行洞上台阶;强度不是中墙设计的控制因素;主洞初次衬砌拱脚作用于中墙墙肩的荷载以水平分力为主,此荷载在非对称开挖阶段使中墙向后行洞方向发生偏转,偏转趋势在主洞的对称开挖阶段得到一定程度的缓解;中墙最不稳定状态出现在主洞的非对称开挖阶段.     

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.     

无中导洞连拱隧道掌子面纵向间距优化

作为一种大跨径地下结构形式连拱隧道结构复杂,无中导洞法能在提高施工速度的基础上降低中隔墙渗漏水。为研究连拱隧道无中导洞法施工活动对隧道先后行洞的影响程度,以陈家滩隧道为研究对象,通过数值模拟研究了不同间距下先后行洞的影响范围、先后行洞的影响程度以及中隔墙的倾覆趋势。结果表明：当先行洞开挖至控制截面5 m范围内时,对围岩的影响最大,其围岩位移释放系数增量达到了40%以上;超过控制截面10 m时其围岩释放系数达到了93%以上,影响程度较小;超过20 m时影响程度可以忽略。当先后行洞纵向间距大于35 m时,影响程度接近10%,纵向间距大于40 m时,影响程度小于10%。从中隔墙的倾覆程度来看,当先行洞开挖完成时,中隔墙的倾斜程度达到最大,倾斜度约为3.28×10^-4;而纵向间距大于30 m时倾斜度差值为0.351×10^-4,此时中隔墙倾斜程度较大极差较小,有利于中隔墙受力。故先后行洞开挖掌子面纵向间距建议控制在30～40 m。     

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。     

中墙顶部回填混凝土弹性模量对连拱隧道稳定性的影响

根据某高速公路连拱隧道衬砌结构形式,建立有限元计算模型,通过改变回填混凝土单元的弹性模量模拟回填混凝土的不同密实程度,采用数值模拟方法研究回填混凝土弹性模量变化对连拱隧道稳定性的影响.研究结果表明:围岩的变形和应力以及衬砌内力均随着中墙顶部回填混凝土弹性模量的增大而大幅度降低;当回填混凝土弹性模量比由0(完全脱离)增加到100％(完全密实)时,拱顶沉降和围岩拉应力分别降至75％和20％左右,内衬弯矩可降至17％左右;当弹性模量比达到60％以上时,内衬弯矩基本保持不变;中墙应力随着回填混凝土弹性模量的增大而增大,且弹性模量比越低,中墙应力变化幅度越显著,回填混凝土完全脱离时中墙两侧最大压应力仅为完全密实时的33％左右,中墙承受的荷载主要来自上方围岩通过回填混凝土传递到中墙的压力.在实际施工中,应使中墙回填混凝土的弹性模量比至少达到设计标号混凝土标准值的60％以上方可进行隧道正洞开挖.     

软岩隧道开挖方法数值模拟分析

论述了适用于纱帽山隧道Ⅴ级围岩的开挖方法,采用大型非线性有限元分析软件ADINA,对适用于双线分离式公路隧道Ⅴ级围岩的三种开挖施工方法进行数值模拟;运用ADINA自带的单元生死功能动态模拟开挖支护过程,对比左导洞先行开挖编制的施工工序、台阶分部开挖法和上下台阶留核心土法三种开挖方法,分析三种开挖方法对隧道变形的影响。结果表明:针对左导洞先行开挖编制的施工工序其中隔壁起到减跨作用,从而控制沉降;它与台阶分部开挖法在开挖后位移场分布基本是对称的,在量值上有略小差别,不会造成地表不均匀变形,不会影响洞室的稳定;台阶分部开挖法左侧地表变形略大于右侧,且差值大于针对左导洞先行开挖编制的施工工序。     

明垭子软岩隧道围岩稳定性评价

以明垭子软岩隧道为工程依托,结合现场围岩岩性应用理论分析得出隧道围岩变形的理论极限位移,通过FLAC数值模拟软件建立相应的计算模型,分析了现场施工引起的隧道围岩变形值,根据位移评判依据来评判隧道的稳定性,通过现场监测分析明垭子隧道围岩的变形特点。研究结论对软岩隧道的安全施工有一定的参考价值。     

双层全瓷义齿修复体力学性能模拟与分析研究

为探究材料性能对双层义齿强度的影响,建立了包括饰瓷、底瓷、牙本质的全瓷义齿简化模型,并利用有限元法计算了最大主应力与等效应力。结果表明,饰瓷为义齿的薄弱结构,应用Vita VM9时,饰瓷在3个咬合阶段最大等效应力分别为61.2、80.2、84.5 MPa,使用效果最好。应用Cercon Zirconia时,底瓷受力效果最好,最大等效应力在三个阶段分别为133.5、190.3、209.73 MPa。最大等效应力出现位置为瓷冠的牙沟、牙窝、底部以及底瓷的底缘。     

软土隧道地铁振动效应现场实测与数值分析

为揭示列车运行软土隧道瞬时响应和长期沉降的影响,以上海地铁9号线某区间隧道为例,采用现场实测和动力有限元方法分析了软土隧道的自由场响应特征,基于经验公式法评估了隧道长期振动沉降.实测结果表明,隧道近处的地层响应以竖向振动为主,振动加速度总体上服从竖向加速度最大、横向加速度次之、纵向加速度最小的规律.隧道周围30 m范围内竖向加速度为0.02 ～0.32 m/s2,横向加速度为0.02 ～0.26 m/s2.竖向加速度在横向上以弧线状向外衰减,隧道斜上方和斜下方地层存在横向加速度放大现象,地层振动主频为0 ～400 Hz.地铁振动引起的土体动偏应力比小于2％,最大超孔压约为1.1 kPa.地铁运行初期隧道振动沉降主要来自土体不排水累积塑性变形,长期振动沉降则主要来自超孔压消散引起的固结沉降.研究软土地层响应特征有利于揭示地铁振动的传播过程.     

浅埋大跨连拱隧道结构稳定性有限元分析

通过数值模拟手段对野狐岭二号浅埋、大跨连拱隧道进行结构力学分析,系统地研究了施工方案中应力变化情况和各开挖阶段围岩的稳定性。研究表明:三导洞法设计方案在施工过程中的围岩变形相对较小,应力状态良好,能避免在浅埋、破碎、大跨的复杂地质条件下修建连拱隧道带来的围岩塌方、冒顶等事故的发生。相关结论对施工与设计具有一定的参考意义。