超大跨公路隧道开挖与支护稳定性分析

结合沈大高速公路改扩建工程中韩家岭单洞四车道隧道工程实例,对超大跨隧道施工中各个阶段的力学行为进行了数值分析,判断围岩与支护衬砌结构在各个阶段的安全性与稳定性。通过与室内模型实验、现场监控量测的有关结论进行比较,验证了数值分析结论的正确性,从而判断超大跨隧道支护衬砌参数是否合理、施工开挖方法是否可行。实践证明,该隧道的支护衬砌参数与开挖方法是可行的,为类似隧道的设计与施工提供了借鉴。     

深埋三车道大断面隧道二次衬砌厚度优化分析

为了研究合理的二次衬砌支护参数,以陕西省宝鸡到汉中高速公路铁佛殿1号隧道工程为例,通过运用MIDAS软件建立数值计算模型的方法,对Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下的深埋三车道隧道二次衬砌进行数值模拟分析,并对不同的二次衬砌厚度进行了安全系数计算。结果表明:深埋三车道大断面隧道Ⅳ级围岩二衬厚度优化至设计值75%、Ⅴ级围岩优化至设计值80%时,隧道结构安全系数满足规范要求。可见目前的公路隧道设计规范对于二次衬砌厚度的规定偏于保守,对于一般情况的隧道设计,有必要进一步减薄优化。     

炭质板岩地层公路隧道结构受力特征及优化

在炭质板岩地层中进行隧道施工会面临软弱围岩大变形、掌子面易失稳等问题,合理的支护结构体系是隧道施工安全和经济的保障。为此,本文依托峨汉高速豹狸岗隧道工程,通过对Ⅳ级围岩段隧道施工过程中围岩压力、围岩-结构间接触压力、支护结构内力等进行监测分析,获得Ⅳ级围岩形变荷载分布规律及结构受力特征,研究表明:初期支护和二次衬砌的安全度较高,但支护材料强度没有得到充分发挥。因此基于支护结构受力有限元分析,对二次衬砌的支护参数进行优化,提出的支护优化方案整体可行,可为类似的工程提供一定的参考价值。     

浅谈卧牛山隧道监控量测

卧牛山隧道进口地处古滑坡体,且埋深很浅,为保证施工安全及结构的长期稳定性,监控量测工作非常重要。在隧道施工过程中,用现场量测的数据对围岩支护体系的稳定状态进行检测。经过数据分析处理。预测和确认隧道围岩最终稳定时间,指导施工顺序和施做二次衬砌时间。同时确认支护参数和施工方法的准确性,为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据,验证支护结构效果。     

暗挖区间仰拱对支护结构影响数值分析——以合肥地铁2号线为例

隧道在施工过程中需设置合理的支护结构来保证围岩施工的安全性,仰拱作为一种重要的支护结构,需要对其支护力学效应进行探讨。以合肥市轨道交通2号线为工程背景,采用有限元软件Midas对隧道底部的仰拱支护效应进行数值模拟,对比分析了有仰拱施工与无仰拱施工的隧道围岩力学效应,研究结果表明:隧道仰拱能有效增加衬砌结构的稳定性,能有效减少隧道底部隆量起与隧道顶部下沉量,并且通过分析最佳仰拱半径,找出最合理半径值,能有效指导今后类似工程施工。     

隧道围岩及支护结构稳定性分析方法综述

以隧道围岩与支护结构的相互关系为主要研究对象,以特长公路隧道围岩及支护结构稳定性分析方法为依托,对隧道掌子面所揭露围岩岩体、结构特征进行调查、记录,分析掌子面围岩等级,并与设计资料进行对比,对不同级别不同地质条件下的围岩与支护结构稳定性进行比较分析,总结围岩及支护结构稳定性分析的方法。     

喷锚支护技术在不良地质隧道中的应用

喷锚支护是指以喷射混凝土、锚杆为主要支护手段,并通过对围岩的监控量测指导设计与施工,使围岩成为支护体系的一部分,从而合理地利用围岩的地承能力,以保证围岩稳定的隧道修建方法.隧道及地下工程建设中采用喷锚支护进行设计和施工,由传统的整体式衬砌设计中的定值参数法改变为以新奥法原理为基础的动态信息设计方法,.不论在设计还是在施工方法及工艺、机具等方面均有很大差异.结合郴州市樟树岭隧道对如何在不良地质条件隧道的施工中应用喷锚支护技术作了进一步阐述.     

基于现场监测和数值模拟的隧道初期支护效果分析

以沙子塘隧道出口偏压段为依托,采取现场监测及数值计算等技术手段,详细分析典型监测断面围岩与支护结构相互作用关系。研究过程中对典型断面的围岩变形、钢支撑压力、锚杆轴力进行现场监测,并分析各个监测点的受力变形特征,并对围岩-支护结构作用关系进行评价。同时,为了进一步验证数据结果的准确性,采用数值计算手段分析监测断面的结构受力变形特征,并与监测数据对比分析,验证监测数据的准确性。研究表明,合理的应用监测及数值计算能够指导隧道现场施工,有效地提前预测施工可能遇到的风险,为控制隧道施工期围岩变形及支护技术提出一定的参考建议。研究成果对偏压隧道在洞口附近的监测方法及衬砌设计提供了重要的实践指导和理论支撑,对洞口衬砌支护效果、评价以及后期处治都有很好的借鉴作用。     

聚丙烯纤维混凝土锚喷结构内力有限元分析

为了研究聚丙烯纤维混凝土锚喷结构的力学性能,采用ADINA大型非线性有限元分析软件,对沪汉蓉通道老安隧道的锚喷衬砌支护进行受力模拟分析,与使用普通混凝土进行了比较。结果表明,该支护结构有效改善了围岩的应力分布,且裂缝减小,承受荷载增加,明显优越于普通混凝土。     

石膏围岩隧道衬砌结构破坏模式及时变可靠度模型

石膏围岩具有很强的膨胀性和腐蚀性,在隧道全寿命周期内均会引起衬砌结构自身强度劣化及受力增加,严重影响隧道二次衬砌结构可靠性.针对石膏围岩膨胀特性和腐蚀性对隧道二次衬砌结构的影响分别建立了二次衬砌结构膨胀破坏模式和腐蚀破坏模式;考虑石膏围岩膨胀性和腐蚀性对隧道衬砌结构的综合影响,建立了石膏围岩隧道二次衬砌结构综合破坏模式;基于结构体功能函数,推导出能够初步考虑围岩膨胀性和腐蚀性的隧道衬砌结构可靠度指标计算公式;并分别建立了三种破坏模式下的时变可靠度分析模型.采用石膏围岩隧道衬砌结构综合破坏模式下的时变可靠度模型对礼让隧道进行了分析,得到其在使用寿命100 a内的可靠度指标变化规律.根据计算结果可以优化石膏围岩隧道衬砌结构的抗腐蚀、抗膨胀和支护结构设计参数,并对石膏围岩隧道使用寿命周期内的合理维护及维修提供依据.研究成果可推广应用于隧道衬砌结构的可靠度研究中.     

硬岩隧道锚喷支护施工过程非线性有限元分析

聚丙烯纤维喷混凝土作为隧道锚喷支护中的新型支护方式,具有施工便捷特点,并可以改善混凝土的性能和耐久性。文章采用非线性有限元法对东巨寺沟硬质围岩铁路隧道进行了大断面开挖-锚喷支护施工全过程分析,分析了施工过程中围岩的位移变形、应力、塑性区分布特征,验证了隧道支护后的围岩稳定性和支护效果。     

软岩圆形隧洞衬砌支护时机现场变形监测判据研究

结合软岩的应变软化力学特性,将隧道围岩状态分为弹性区、塑性区和松动区,采用非静水压力的柱状孔扩张与芬纳理论,推导圆形隧洞非静水压力下塑性区、松动区最大半径的求解公式,并结合实际工程经验建立了隧洞顶拱变形与塑性区、松动区半径大小的关系式,在此基础上结合衬砌提前施作的工程实际,提出了衬砌施作时机的收敛变形监测判据。该方法已在新疆引额济乌顶山隧洞施工、设计中得到了应用并取得了较好效果。     

花石沟炭质片岩隧道弱爆破与机械联合开挖法

在十白高速花石沟隧道的施工过程中,遇到了大面积的炭质片岩,其强度低、风化快、易吸湿、变形大,采用普通隧道爆破技术和开挖施工工艺时,超挖现象普遍,支护变形严重。本文应用FLAC3D软件进行炭质片岩隧道拱顶沉降数值模拟,得出其流变变形规律,为支护设计和施工工艺优化提供了依据。根据花石沟隧道的实际情况,提出了弱爆破与机械联合开挖方法,其主要技术措施包括:下台阶分区作业;小进尺,快初支;预留吸水软化层;减弱爆破设计;缩短二衬间隔。工程实践证明,该方法有效控制了炭质片岩隧道施工中的超挖现象和支护变形。     

高水位隧道衬砌临界水头数值计算

选取2种典型隧道断面,对其所能承受的极限水头值进行分析。计算结果表明:1对设计时速250 km/h的客专双线隧道,当衬砌厚度分别为t=30 cm、50 cm时,素混凝土衬砌均不能承担任何水压力荷载,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水位分别为11.2 m、34.2 m;2对设计时速200 km/h的单线铁路隧道,当衬砌厚度分别为30 cm、50 cm、60 cm时,素混凝土衬砌能承受的极限水头分别为0 m、1.0 m、5.5 m,C30钢筋混凝土衬砌能承受的极限水头分别为26.0 m、55.2 m、73.5 m;3隧道形状对所承受的极限水头值有较大的影响,单线铁路隧道比客专双线隧道更有利于承受水压力;4对于高水位隧道,应该采取"以堵为主,限量排放"的措施,降低衬砌水压力,使设计既安全又经济。     

不同制备工艺对钢纤维混凝土性能影响的试验研究

钢纤维混凝土可起到减少混凝土开裂、提高结构韧性等作用,已逐渐被应用于隧道衬砌支护。但制备工艺决定了钢纤维在混凝土基体中的分布,从而严重影响钢纤维混凝土性能,因此亟须开展针对钢纤维分布与制备工艺之间关系的研究。本研究从实际工程出发,选用六种钢纤维混凝土制备工艺,浇筑了18根梁试件,开展钢纤维混凝土抗弯性能试验。试验结果表明,使用MT1制备工艺的端钩型钢纤维混凝土在破坏位置、钢纤维分布、钢纤维外露角度、外露长度、抗弯强度等方面均表现出良好性能。     

双层衬砌输水盾构隧道鲁棒性设计方法

双层衬砌输水盾构隧道设计需要考虑其施工过程及受力特性,同时地层的不确定性也影响结构的安全性能. 为此结合双层衬砌输水隧道的受力特点,基于极限状态设计原则,采用两阶段法分别计算外衬单独承担外压及内外衬共同承担内外压两种受力状态,对截面受力、收敛变形及最大裂缝宽度均加以安全性约束,建立了双层衬砌输水盾构隧道横断面鲁棒性设计方法及流程,并结合实际工程案例进行了结构设计参数的优化. 研究表明：鲁棒性设计方法综合考虑隧道建设成本及结构对外部参数变异的敏感性,引入约束多目标优化算法可以获取完整三维Pareto前沿面. 采用赋权重的方法统一两种极限状态下的鲁棒性指标,可以实现成本-鲁棒性的二维优化 . 通过将隧道分段并提取典型断面优化的方式可有效解决纵向不同区段参数变异性较大的问题,保证掘进中的参数统一及隧道安全.     

混凝土衬砌的爆振模拟试验研究

针对隧洞开挖施工中存在的爆破振动对混凝土衬砌的影响问题，就其试验研究的方法及爆破振动对混凝土强度的影响进行了探索和分析，得出了爆破振动速度与混凝土强度、在同一爆振速度下混凝土接受振动时的龄期与混凝土强度等关系曲线，从而确定出工程中所关心的安全振速、安全衬砌距离及合理衬砌时间等重要参数，并引用损伤理论对试验结果进行分析。     

隧洞工程不良地质洞段角钢插入法施工

介绍某隧洞工程不良地质洞段施工中的开挖,临时支护,砼衬砌等各项作业。重点介绍临时支护中的角钢插入法。     

双层钢板混凝土复合井壁设计计算方法研究

通过对双层钢板混凝土复合井壁结构受力分析指出,由于内、外钢板筒的约束作用,中间混凝土层完全处于三轴受压应力状态,混凝土抗压强度得到了较大程度地提高。根据现行混凝土结构设计规范关于多轴应力状态下混凝土强度验算的相关规定,提出了双层钢板混凝土复合井壁设计计算新方法,并得到了模型试验的验证,通过实例计算结果表明,采用这一新方法设计的井壁结构不但安全可靠,而且还可大大降低井壁混凝土的设计强度等级或减薄井壁厚度,解决了特厚表土层钻井井壁结构的设计计算难题。目前,该方法已应用于工程实际的井壁结构设计中。     

公路隧道防渗漏质量控制

为控制公路隧道的渗漏，结合工程实践研究了公路隧道的防渗漏问题，提出防渗漏工作应贯穿于隧道施工全过程的思路。给出施工过程中防渗漏环节的质量控制方法，重点介绍CPE防水板、排水管、纵向排水盲沟的施工要点及高抗渗耐蚀二次衬砌混凝土的应用。研究结果表明，公路隧道的防渗漏工作，应该向前扩展至铺设防水层之前的开挖和初期支护阶段，向后延伸至二次衬砌阶段。