浅埋大断面小净距隧道支护受力特性实测与模拟研究

浅埋大断面小净距隧道围岩稳定性差,加上相邻隧道间相互扰动频繁,支护结构受力复杂,极易引发隧道塌方与地表变形等问题,严重威胁隧道施工安全。以重庆海天堡隧道为背景,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,对浅埋大断面小净距隧道围岩压力与复合式衬砌内力的施工响应规律进行研究。结果表明：相邻隧道施工相互扰动明显,后行隧道核心土开挖对先行隧道围岩压力释放影响最为显著;先行隧道支护可通过加固围岩实现小净距隧道压力拱水平减跨,进而提高后行隧道围岩承载力;针对浅埋大断面小净距隧道开挖,双侧壁导坑法可有效控制围岩变形及压力释放。基于该隧道开挖方法的围岩压力及支护受力施工响应规律可为施工方案的优化提供借鉴与参考。     

超大跨度变断面隧道围岩力学动态响应与开挖步序优化数值模拟研究——以苏州七子山隧道为例

为了保证超大跨度变断面隧道的施工安全,同时兼顾施工便利性及施工效率,依托苏州长江路南延工程-七子山隧道工程,针对连拱转大跨段开挖过程中拆除或保留临时支撑,以及超大跨度段的是否调整优化开挖步序这两种工况,采用FLAC3D开展数值模拟研究,从围岩位移和围岩应力两方面进行对比分析。研究结果表明：以上两种工况下,围岩位移和围岩应力均存在明显差异;在连拱转大跨段,开挖过程中保留临时支撑围岩所受扰动更小,围岩应力变化较小;在超大跨度段,开挖步序优化方法的拱顶最终沉降值减小了8.60%,仰拱最终隆起值减小了4.01%,左边墙和右边墙最终水平收敛值分别减小了9.42%和16.70%,且优化方法的各测点围岩应力变化相对较小。根据得到的对比分析结果对现场施工提出优化建议：对连拱转大跨段,随开挖过程保留临时支撑,同时为保证施工便利性,采用门式拱架作为临时支护手段;对超大跨度段,采用优化的开挖步序进行施工,可进一步降低围岩扰动,提高施工安全。     

基于FLAC3D隧道初期支护方案研究—以青医西院区站隧道为例

利用FLAC3D软件建立两种不同初期支护方式作用下的隧道模型,对隧道的开挖与支护过程进行模拟,分析围岩与支护结构的受力和变形,对比其应力分布和围岩位移情况,选出更为合理的支护方案。研究发现：预应力锚杆能够及时为隧道围岩提供支护作用,不存在支护时效的问题,而普通水泥砂浆锚杆需等地层产生变位后才能发挥作用。     

跨软弱夹层隧道开挖扰动应力与变形特征分析

随着中国超长隧道的建设，难免会穿越不同构造地层以及一些软弱夹层、断层。软弱夹层本身是一种结构松散、力学性能弱、易变性强存在不同岩层之间的弱性地质结构，在隧道施工过程中，开挖扰动对原岩造成了应力重分布，使得软弱夹层处在不稳定或欠稳定状态，对隧道施工安全具有潜在威胁。因此，通过三维数值计算分析的方法，对跨软弱夹层隧道开挖扰动过程中结构不同部位的应力分布规律以及变形规律进行分析，基于应力、位移分布特征对隧道施工过程提出针对性支护措施，为隧道开挖稳定性研究提供参考。     

城市地下立交明挖隧道受力特性数值模拟分析——以重庆星光大道延伸段节点改造工程为例

为研究地下立交隧道结构在施工期间和后续运营过程中的受力变化,以重庆渝北金洲大道和星光大道延伸段节点改造工程为研究背景,采用ABAQUS数值模拟软件对该项目某复杂断面主线隧道衬砌结构在施工不同阶段的受力情况进行分析。结果表明,基坑开挖后坑底有一定量的隆起,随着施工的进行,隆起量逐渐减小,主线隧道拱脚处存在应力集中现象,隧道的受力和变形主要受填土荷载的影响,上部匝道隧道施工对下部主线隧道的影响较小。基于数值模拟结果提出优化施工方案的建议,为类似明挖隧道工程施工提供参考。     

浅谈超前管棚支护技术在隧道工程中的应用机理

超前管棚支护是目前隧道施工中处理软弱、破碎与浅埋偏压等不良围岩地质的一种有效施工方法.文章主要通过结合工程实例介绍分析管棚作用机理、管棚设计与施工要点及适用范围等内容,论证管棚施工在隧道施工中的价值.     

监控量测技术在大断面黄土隧道中的应用

隧道监控量测及信息反馈技术是新奥法（NATM）原理修建隧道的主要内容之一。新奥法的理论基础是最大限度地发挥围岩的自承作用,尽可能保护隧道围岩原有强度,允许围岩变形但又不致出现强烈的松弛破坏,并及时掌握围岩和支护变形动态的隧道开挖支护的原则,使隧道围岩的变形与限制变形的结构支护抗力保持动态平衡,使施工方法具有良好的适用性和经济性。因此,隧道监控量测是新奥法隧道施工的基础和前提。     

自制钢便桥在浅埋隧道下穿既有公路施工中的应用

浅埋隧道下穿既有公路在穿越段施工时,由于公路上行车辆动荷载作用容易引起路面沉降和围岩变形,对施工造成严重困扰.针对该问题采用了自制钢便桥横跨隧洞截面的措施,结合具体案例从工艺特点、便桥选型、计算分析、工艺流程等方面对该应用做出一系列总结,并将该方法与采取贝雷架钢便桥和超前支护措施进行经济效益对比分析,可为类似工程提供参考.     

动荷载作用下隧道曲线段变形破坏机制研究

文章依托ANSYA/LS DYNA模块,利用动力有限元方法,将曲线隧道和直线隧道在地震作用下的位移与应力进行对比分析,指出直线隧道与曲线隧道在动力响应机制上的差异,通过研究发现:隧道曲线段端点与围岩接触处在震后的位移与应力明显增大,曲线隧道的各部位的位移约为直线隧道的4倍,曲线隧道应力约为直线隧道的5~10倍;在震后曲线隧道拱底及拱顶处位移高于左右边墙,曲线隧道右边墙的应力高于左边墙。     

不同开挖法对某隧道开挖的围岩稳定性分析

为研究不同开挖法对色季拉山隧道开挖的围岩稳定性的影响,对比分析两台阶开挖法、三台阶开挖法和全断面开挖法在开挖过程中围岩的应力变化及变形情况。基于钻孔SJLSZ-1位置处岩石样品的岩性参数,结合隧道相关支护数据,利用Geo-Studio软件中的SIGMA/W模块分别对该隧道不同开挖法开挖进行数值模拟,并分析隧道开挖的稳定性。结果表明：3种方法在开挖过程中以及全部开挖后,掌子面围岩XY位移主要集中在隧道的顶部及仰拱,而最大主应力主要集中在隧道的左拱腰以及右拱腰;对比云图变化及监测点数据,全断面开挖法的XY位移量最小,拱顶24.8 mm,右拱脚28.3 mm;应力变化最小,左拱腰690.303 kPa,右拱腰721.171 kPa;综合数值模拟分析过程中监测点的位移数据以及应力数据发现,全断面开挖法为隧道的最优开挖方法。研究结果可为类似隧道开挖提供参考。     

桩基施工对验潮井变形与内力影响数值分析

桩基施工过程中对土体的挤压与扰动势必对周围土层的位移与内力产生影响,而其影响范围是判断周围已有建构筑物稳定性的重要依据.采用目前在岩土工程领域广泛使用的三维数值模拟软件FLAC3D进行模拟计算,得出桩基施工过程中联合国海洋平面观测站(验潮井)变形与内力变化.计算结果显示:1～16号桩在施工过程中对验潮井竖向与侧向均产生了位移,但位移值较小;最小主应力与最大主应力变化不明显.通过对验潮井的位移与内力的计算,南防波堤平台桩基工程施工应由近及远依次施工,施工时应尽量避免对岩土体的扰动与破坏,不得采用爆破施工,保证基岩完整性.     

山岭隧道钻爆法施工信息采集与机械化施工配套软件开发及应用

为甄别采用钻爆法施工的山岭隧道开挖循环作业时间影响因素,并合理预测施工工期,在现场调研的基础上,采用数理统计及理论分析方法,推导影响隧道工期的钻孔、装药爆破、出渣、立架和湿喷五部工序作业时间预估公式,并对机械化水平高的出渣和湿喷工序内机械合理配置数量进行研究.结果表明:隧道循环开挖进尺直接影响五部工序作业时间,钻孔和立架工序的循环作业时间还与围岩等级密切相关,出渣和湿喷工序循环作业时间与机械配置数量有关;出渣和湿喷工序内机械最优配置数量会随隧道累计开挖进尺增加而增加.为方便项目管理人员应用,基于C#语言开发了相关软件.该软件具备施工循环基本信息采集、机械配套数量计算和开挖作业时间预估三大功能,可实现管理人员远程监控施工进度并预见性地进行人员及机械安排的目标,有助于科学高效地进行隧道建设,提高施工效率,缩短施工工期.     

关于隧洞围岩破坏特征的连续-离散耦合分析

为探究不同侧压系数下断面形状对隧洞破坏特征的影响,基于齐热哈塔尔地区地质条件,构建连续-离散耦合数值模型,从洞室围岩塑性区演化、洞室围岩位移及裂纹发育状态进行探讨.结果表明:断面形状相同时,随着侧压系数的增加,洞室顶底板塑性区变化较为明显,且位移集中区域由两帮转移至顶底板;洞室顶底板始终为拉剪复合破坏,而两帮则随着侧压系数的增加由张拉破坏变为拉剪复合破坏;侧压系数一定时,圆形断面洞室破坏程度最小.     

地铁盾构下穿立体车库修建时序的影响分析

某地铁盾构隧道施工即将下穿一拟建七层公共立体车库工程,两个项目的施工存在工期冲突和相互影响,既需要保证地铁隧道安全掘进施工,又要确保立体车库的修建和运营安全,分析二者的修建顺序对项目的安全影响、优化修建时序对推进项目实施尤为重要。采用三维有限元软件,对地铁盾构隧道下穿立体车库的不同修建时序建立工况进行数值模拟计算,分析立体车库结构与地铁隧道结构的受力行为。结果表明,立体车库先期施工对盾构隧道结构受力和变形比较有利,同时立体车库的设计楼面活载须进行必要的调整。分析成果为实施复杂结构项目的安全评估提供了重要手段和有效依据。     

基于CFD的隧道内高压埋地天然气管道泄漏情景分析

天然气具有流动性好、密度低和可压缩性强的优点，使其更适合于管道运输。基于计算流体动力学（CFD）数值模拟方法，对长距离高压埋地天然气管道途经隧道中发生的特殊泄漏扩散工况进行研究。结果表明：埋地管道泄漏受土壤多孔介质阻力影响，由泄漏口向外压力和速度分布呈骤减趋势；埋地高压天然气管道泄漏后气体向隧道中的扩散速度较快，600 s后天然气分布基本达到平衡状态，且浓度已达到甲烷5%的爆炸下限；泄漏后，隧道内空气区域的天然气浓度变化可以分为零增长阶段、陡然增长阶段、缓慢增长阶段和稳定阶段4个时间段，天然气泄漏后在隧道内的扩散首先位于隧道顶部，为尽早发现泄漏事故可燃气体报警装置应安装在隧道顶端。     

基于现场监测位移的隧道围岩参数反演分析

根据高速公路隧道现场监测的实际情况，采用位移反分析法，利用编制出的Geo-Inverse.m程序，将分析得到的数据与现场实际的监测结果进行对比，综合比较水平收敛和拱顶沉降两项参数，结果表明：拱顶沉降和水平收敛的最大峰值分别为15.4 mm和14.4 mm，实测结果与反演结果分别相差0.4 mm和0.28 mm；隧道围岩基本参取值为弹性模量1.50 GPa，泊松比0.35，黏聚力350 kPa，说明该段围岩比较软弱，但是在支护过后能达到稳定状态。研究成果在隧道围岩反演方面具有一定的借鉴意义。