软弱围岩仰拱隆起原因分析及处理

兰渝铁路天池坪隧道处在节理裂隙发育地段,岩层走向无规则,部分岩层手捏即碎,呈泥状,遇水膨胀,围岩自承能力极差,以及设计及施工因素的影响,造成已施工的仰拱填充隆起变形,对施工质量及安全造成较大影响,为以后的运营埋下较大的安全隐患。针对已施工的仰拱填充隆起变形现象,通过全面分析导致这次起拱变形的具体原因,提出了相应的技术方案进行处理,取得了较好的效果。     

可移动式仰拱栈桥在西渴马一号隧道施工中的应用

大长隧道的施工往往会成为一个项目的关键控制性工期,如何有效的解决隧道开挖和仰拱施工的干扰问题以及解决仰拱砼的施工进度问题,确保隧道在安全的前提下又好又快的施工,成为隧道施工中急需解决的问题。传统的隧道仰拱栈桥一般采用简单的工字钢进行焊接,焊接成两个拱形便桥,并简单的安放在已浇筑完的仰拱和待开挖的底板之间作为仰拱栈桥,其很容易发生安全事故,并增加仰拱的施工时间,从而影响整个隧道的工期。如何实现高速铁路隧道的快速、安全施工,通过对隧道仰拱施工进行了深入研究,结合铁路隧道的施工特点,进行了32m可移动式仰拱栈桥的设计、制造,并于2008年10月15日在京沪高速铁路西渴马一号隧道正式投入使用。     

玄真观隧道结构开裂原因分析

兰渝铁路玄真观隧道DK623+180~DK623+808段开挖后陆续发生围岩纵向开裂、支护变形、已施工的二次衬砌开裂、仰拱填充隆起等病害。通过补充勘探、地应力测试,发现玄真观隧道地应力存在局部集中现象,主应力方向变化较大;又采用计算模型进行了模拟分析,表明高地应是造成病害的原因。     

雪峰山隧道二次衬砌、仰拱开裂及方案处理

雪峰山隧道是一座单线双洞隧道,进口开挖时,仰拱及拱墙二次衬砌开裂,通过沉降开裂数据,结合结构计算分析出开裂原因,选取加固基底等处理方案,提出对施工仰拱及基础的重要性。     

大跨公路隧道截面仰拱连接形式优化分析

为实现隧道截面仰拱连接处最小弯矩应力的目标,应用有限元原理对目前我国采用较多的大跨公路隧道结构截面形式进行内力计算,通过Ansys优化分析边墙与仰拱的连接部位,找到最优的隧道横断面连接形式;同时考虑到现场支模等施工的需要,优化找出与仰拱直线连接时最优直线段高度．发现直线连接相对于曲线连接弯矩最大值约增大20－30％．在满足净空及工程要求条件下,最大弯矩随直线连接段高度增加出现先减小再增大的趋势,最大弯矩随围岩级别增高增大速率较大．     

软弱隧道拱顶防沉降技术

通过对西汉高速公路51标段酉水3号、4号隧道的施工,针对软弱地质隧道水平收敛大、拱顶下沉快的特点,提出了相应的预控施工方案,包括开挖和支护、监控量测、大拱脚和临时仰拱的施工等。     

石膏质岩膨胀性及其对隧道仰拱影响研究

研究石膏质岩的膨胀性,对确保穿越石膏质岩层隧道的仰拱稳定具有重要的实践意义.采用WG型固结仪及TWJ数据采集处理系统,对脱水石膏、硬石膏和石膏进行侧限自由膨胀试验;对脱水石膏和硬石膏进行膨胀力试验.试验结果表明:脱水石膏和硬石膏膨胀应变-时间曲线都表现出"S"形特征;两者膨胀变形明显,膨胀600min时脱水石膏和硬石膏测得的最小膨胀应变分别为9%和0.4%,而石膏膨胀变形不明显,膨胀40d内测得最大膨胀应变只有0.12%;脱水石膏和硬石膏的膨胀应变都随膨胀应力的增大而减小,且膨胀应力与膨胀应变曲线都表现出凹型特征.基于侧限自由膨胀试验结果,建立了脱水石膏和硬石膏的"S"形膨胀应变-时间模型,经验证,该模型优于传统的指数模型;基于膨胀力试验结果,建立了脱水石膏和硬石膏膨胀应力-应变模型;综合实验结果及特征线理论,建立了硬石膏围岩的特征线,用以指导仰拱抗膨胀设计.     

浅埋泥岩隧道仰拱底鼓力学特性

为了研究浅埋泥岩隧道仰拱底鼓变形特征,提出一种新的模型试验法,以强制位移的加载方式模拟基底围岩的膨胀作用,对隧道基底围岩膨胀引起的衬砌与围岩受力变形破坏特征进行了系统分析。结果表明：泥岩隧道因基底膨胀作用发生仰拱底鼓后,衬砌的应力及洞周围岩压力分布发生显著变化;拱脚外侧和仰拱内侧表现为环向拉应力,容易出现受拉破坏;相较于衬砌的其他部位而言,拱脚和仰拱对基底膨胀的力学响应更为明显,且随着膨胀作用的增强,拱脚和仰拱之间的应力差值逐渐增大;按照围岩的失稳状态,将围岩压力的变化状态分为初期增长、中期稳定和末期快速增长3个阶段,在末期快速增长阶段,隧道竖向收敛值快速增加,衬砌应力增长速率变大,加剧了仰拱的破坏;基底膨胀作用下使得隧道两侧围岩容易失稳。研究结果可为泥岩隧道结构设计优化提供有益参考。     

山区高速公路隧道仰拱拆换结构变形机制

仰拱是隧道支护体系的关键构件,当运营隧道的仰拱结构因腐蚀等原因难以满足其受力要求时,就需对其进行拆换。为研究不同拆换工况下隧道结构的变形机制,本文拟通过数值计算的方法对不同拆换工况进行模拟。基于西南山区某高速公路隧道,本文使用Midas GTS NX有限元软件,建立了三维数值模型,分析了不同拆换距离、拆换顺序等因素对结构变形的影响。结果表明：（1）仰拱拆换造成隧道断面向内收缩,其中拱脚、拱顶、拱底的变形较大;（2）单次跳槽拆换的影响范围为3倍单次拆换距离;（3）应尽量选择能使新浇筑的仰拱尽早闭合成环的拆换方案,可以减小隧道因仰拱拆换产生的变形;（4）在不同的拆换距离情况下,单次拆换距离越小,隧道结构的变形就越小。在本文条件下,单次拆换距离在小于1.2D（D为隧道等效直径）时,隧道结构均处于稳定状态。研究成果可为类似工程提供借鉴和参考。