复杂地质条件下偏压连拱隧道中隔墙变形与受力特征

中隔墙是连拱隧道的重要构件,施工期间的受力及变形规律十分复杂,如何保护中隔墙免受偏压影响是连拱隧道施工中的重要课题。以富溪连拱隧道进口偏压段施工为背景,通过对施工过程的三维数值模拟,对偏压、软弱破碎围岩条件下中隔墙受力及变形规律进行了分析。结果表明,施工期间中隔墙会受到十分明显的偏压作用而朝浅埋侧摆动,地形偏压导致中隔墙中上部朝隧道浅埋侧变形,两侧隧道的错距开挖则会引起中隔墙左右小幅摆动;中隔墙晚接顶能有效改善中隔墙的受力状态,减小偏压影响。据此制定了有效防偏措施,实践证明效果良好。     

南京市九华山连拱隧道开挖方案数值分析

通过有限元计算,模拟了两种开挖顺序,获得了该隧道在采用不同开挖顺序施工时各阶段围岩的应力、位移状态和地表沉降。通过对比分析,得出采用三导洞开挖方案效果比较好,为该公路连拱隧道采用的施工方法提供了科学依据与技术指导。     

浅埋连拱隧道中隔墙地基受力变形及注浆加固研究

为研究浅埋连拱隧道中隔墙地基受力变形特征及基底注浆加固方法,依托云南省某拟建高速公路连拱隧道,采用MIDAS/GTS软件进行数值模拟计算和分析。研究结果表明:(1)在围岩较好、埋深较小时中隔墙基底压力分布随施工过程由“马鞍形”分布逐渐变为“钟形”分布,最大基底压力出现在先行洞衬砌浇筑后右侧墙趾处,中隔墙地基总体上处于隆起变形状态;(2)在围岩较差或埋深较大时中隔墙基底压力分布呈“马鞍形”分布,最大基底压力出现在后行洞二衬浇筑后中间偏右处,中隔墙地基总体上处于沉降变形状态;(3)通过数值分析得到不同埋深、地质条件下的连拱隧道中隔墙地基需要满足的承载力,并结合现行规范及前人研究成果,提出了中隔墙岩石地基加固前后地基承载力计算方法。研究成果可为连拱隧道的设计和施工提供参考。     

整体式中隔墙连拱隧道模型试验及现场监测

针对连拱隧道复杂的施工力学特性,结合实际工程,通过模型试验和现场监测分别研究了整体式中隔墙连拱隧道在中导正洞台阶法施工过程中的位移和中隔墙应力变化情况,并详细分析了各开挖步骤对其的影响。结果表明,对于整体式中隔墙连拱隧道,上台阶开挖对顶部位移和中隔墙应力的影响大于下台阶开挖产生的影响;隧道顶点位移-历时曲线总体形状呈S形,最大位移发生在后掘隧道的顶部。由于主洞的开挖将使中隔墙另一侧应力增加较大,而本侧应力增加较小甚至降低,因此,先掘隧道的开挖使中隔墙产生由先掘隧道侧向后掘隧道侧偏转的弯矩,而后掘隧道的开挖将使该弯矩值减小     

浅埋双连拱隧道围岩边坡体系变形机理及稳定性分析

双连拱隧道是一种新的隧道形式, 由于其整体跨度大、结构复杂、施工工序繁琐, 在地形偏压、地质条件复杂的情况下修建双连拱隧道难度较高, 尤其在洞口段容易出现衬砌开裂、边坡变形等一系列工程问题。结合安徽铜黄高速公路汤屯段富溪隧道进口段工程, 采用地质条件研究与数值模拟分析相结合的研究手段, 对复杂地质条件下偏压双连拱隧道围岩① 边坡体系在施工过程中应力应变发展过程进行了研究。综合分析表明, 富溪隧道进口段处于F5断层影响带内, 岩体呈碎裂结构,同时, 受到地形偏压影响, 隧道开挖后衬砌和围岩表现为沉降变形和侧向变形, 进口边坡在隧道围岩变形的诱导下, 表现为蠕滑- 拉裂变形破裂。根据以上研究成果, 提出了富溪隧道变形治理应以控制进口段隧道拱顶的变形为主。     

偏压状态下非对称连拱隧道有限元分析

非对称连拱隧道是一种特殊隧道,具有几何不对称、结构不对称等复杂的力学特征。而非对衬连拱隧道的修筑不可避免要穿越偏压地形,偏压地形又会对隧道的受力状态产生较大的影响。采用有限元单元法对偏压地形条件下非对称连拱隧道进行数值模拟分析,根据大洞径隧洞和小洞径隧洞的左右位置不同的情况下围岩及衬砌结构受力变形特点,得出在偏压状态下非对称连拱隧道中的小隧道应设计在埋深大一侧的结论,为隧道的设计提供了一定的理论依据。 关键词：非对称隧道;偏压状态;连拱隧道;数值模拟     

极浅埋连拱隧道中隔墙顶部岩体塌方演化过程分析

中隔墙是连拱隧道的主要承载构件,若中隔墙顶部回填不密实极易引发顶部围岩的大变形或塌方,针对这一现象,研制了相似模型材料和配套试验设备,开展了相应的破坏性模型试验,研究了塌方的演化过程,并通过离散元UDEC数值模拟,再现了模型试验中隔墙顶部围岩塌方破坏的全过程,从围岩位移和塑性区分布情况分析了塌方机制,计算结果与模型试验吻合较好,并提出了有针对性的预防措施,对类似工程具有借鉴意义     

"中导洞"法施工双连拱隧道的数值模拟分析

以高速公路双连拱隧道工程为例,以围岩稳定性评价为主线,以保证围岩稳定和指导施工为目的,运用FLAC3D软件对隧道"中导洞"法施工过程进行数值模拟.对施工和运行期间的整体稳定性进行了分析,提出了相应的工程措施.结合现场监测数据验证了模拟结果,为港口连拱隧道施工提供了有效指导.     

无中导洞施工双连拱隧道的数值模拟分析

针对双连拱隧道采用三导洞或中导洞超前施工方法施工工序多、临时支护量大的不足,以黄延高速公路羊泉沟隧道为例,提出在Ⅲ类围岩中采用无中导洞超前施工方法.基于弹塑性有限元方法对其施工过程进行分析,获得了施工各阶段围岩的应力、应变状态,以及初期支护和二次衬砌的受力状态.结果表明：在Ⅲ类围岩中连拱隧道采用无中导洞施工方法,围岩和支护结构处于安全状态.分析结果为羊泉沟隧道的顺利贯通提供了有效指导.     

双向八车道连拱隧道围岩力学参数反演分析

在采用双侧壁导坑法施工的双向八车道特大断面连拱隧道中,施工步繁多,临时支护设置的时间长,隧道全断面的变形量测只能在临时支护拆除后进行。由于全断面变形数据获取得较晚,故较难将其用于围岩力学参数的反演。将有限元计算和BP神经网络技术相结合,并在有限元计算过程中考虑实际的施工步,建立起所有临时支护拆除之前这一施工状态下导坑的变形量与围岩力学参数之间的非线性映射关系,并通过对应状态下实测的导坑变形值反演了围岩的力学参数。将反演的结果用于正分析验算,验证了该方法是可行的。     

小净距公路隧道稳定性数值模拟分析

常(德)-吉(首)高速公路上的阿娜隧道是因隧道净距小,双洞间影响较大,故应用二维弹塑性有限元分析方法对其稳定性进行分析研究,计算了衬砌和围岩的内力与位移,进行了变形性状的分析,为高速公路类似的小净距隧道工程设计、施工提供一定的科学依据和参考价值。     

公路隧道穿越铁矿采空区围岩稳定性分析

近年来我国基础设施建设逐年增长,线路工程建设遇到的工况日趋复杂,采空区是公路建设中的常见问题。公路隧道工程穿过采空区施工时,将会对采空区岩层产生扰动,可能引起围岩变形失稳与崩塌,进而影响隧道施工安全与工程质量,本文针对该问题,以延崇高速拟建的玉渡山隧道穿越营门铁矿采空区段为研究对象,在结合高密度电法调查营门铁矿采空区在地下赋存状况的基础上,通过数值模拟软件量化研究了营门铁矿采空区对延崇高速公路玉渡山隧道工程的影响。研究结果表明,铁矿开采对周围岩体产生了一定程度的扰动,但围岩整体稳定性基本可以保证。但隧道开挖至采空区时将对围岩产生较大的扰动,可能导致围岩破坏,造成较大的地面沉降,因此在工程中需要采取提前注浆方法等加固采空区,减少围岩变形,为施工安全与工程质量提供保障。     

金坪引水隧洞围岩变形稳定性评价

金坪引水隧洞埋深较大,部分洞段岩体强度较低,洞室开挖后由于二次应力的作用围岩有可能产生变形,因此合理的评价隧洞围岩变形稳定性问题具有重要的工程意义。鉴于此,文章针对金坪引水隧洞围岩变形稳定性问题,对隧洞在大埋深环境下的围岩应力分布特征进行了数值模拟分析,利用与围岩的应变率和岩体抗压强度相关的两种评价方法,分析了可能发生围岩变形的部位和洞段,对引水隧洞围岩变形稳定性做出了综合评价。     

石林隧道底鼓灾害的特征与机理研究

基于石林隧道现场地质调查及底鼓灾害的特征分析,得到了围岩特性、地层压力、地下水、支护形式和围岩流变等诱发该隧道底鼓灾害的因素; 通过深入分析各种因素的致灾过程,表明石林隧道底鼓灾害是一种集遇水膨胀性和挤压流动性为一体,且极具时效变形特性的综合型底鼓。考虑底板下近断层的影响,将石林隧道底板岩层视为板壳结构,通过理论分析得到基于非关联诱导因子群作用下隧道底鼓量的估算公式,表明隧道底板岩层弯曲失稳引起的底鼓量对总底鼓量起关键控制作用。研究结果可进一步深化对隧道底鼓灾害的认识,为灾害防治措施的制定提供可靠依据。     

隧道现场围岩级别判定方法探讨

通过六潜高速公路康皮畈一号隧道围岩级别的判定方法的成功应用,探讨了快速、客观、准确判断围岩级别的简便方法,可为同类工程提供借鉴。     

近竖向节理发育地层隧道施工过程三维分析

以桦树墕隧道为背景,通过地质素描,统计分析围岩主要发育节理,用3DEC软件建立三维离散元模型,并对上下台阶施工过程进行三维分析,探讨围岩位移和锚杆轴力随施工过程的变化规律。研究结果表明：在Ⅴ级围岩条件下,使用上下台阶法施工,开挖会影响掌子面前后一倍洞宽范围内的变形; 沉降主要出现在上台阶开挖过程中,约占总沉降的94%,可作为施工检测的重点; 由于近竖向节理的存在,右侧拱腰锚杆轴力为左侧拱腰锚杆轴力的1.1倍,几乎相等; 边墙和拱脚部位的锚杆基本处于不受力状态,锚杆环向布置范围可从180优化为90。     

岩溶隧道隔水岩盘安全厚度预测模型

岩溶隧道掌子面不采取支护措施,极易成为突水灾害的常发部位,其又为隧道施工的工作面,突水灾害势必会带来严重后果。在岩溶隧道掘进过程中,掌子面与前方含水构造间的隔水岩盘厚度留设问题非常关键,决定着突水灾害的发生与否。对掌子面前方隔水岩盘安全厚度的影响因素进行分析,认为岩盘质量与岩溶水压是主导因子。利用三维有限元方法模拟岩溶隧道开挖过程,研究隔水岩盘安全厚度与其主导因子的相关变化规律。基于非线性回归方法,提出了能简单快速预测掌子面前方隔水岩盘安全厚度的数学模型,并为工程实例所验证。该预测模型具有简易、快捷、实用等特点,为岩溶隧道隔水岩盘安全厚度的预测提供了一个为现场工程师所接受的强有力工具。     

南京德基广场二期基坑支护设计

南京德基广场二期工程位于南京市中心区域,主楼区普遍开挖深度21.50m,附楼区普遍开挖深度19.70m,基坑开挖深度较深,基坑面积巨大.本文通过分析该工程的建筑结构方案、场地的工程地质条件和水文地质条件、周边环境等因素,提出了基坑周边全部采用两墙合一的地下连续墙作为基坑围护结构,并且附楼逆作法施工,结合主楼顺作法施工的设计方案.在此基础上,本文提出了相应的地铁隧道保护措施.另外本文采用通用有限元分析软件,取邻近地铁侧的典型剖面计算基坑开挖对地铁隧道的影响,计算结果显示该工程采用逆作法施工对周围环境影响较小,能满足地铁运营对隧道变形提出的要求.本文对采用逆作法施工的工程具有一定的指导意义.     

多矿物岩石流变性的有限元计算

本文利用有限元计算方法从单矿物的流变关系式来确定其组合而成的岩石整体的流变规律建互了三维不可压缩流体的粘弹性有限元模型，计算模型的骨架矿物橄榄石为立方体，填充矿物尖晶石分别取为立方体、单一球体和多个球体，模拟双矿物在三轴压缩实验条件下的蠕变变形过程。首先，本文验证了使用有限元方法数值模拟双矿物在三轴压缩实验下的蠕变变形的可行性。其次，计算研究了当填充矿物为弱矿物时几何外形对整体流变强度的影响，结果表明，填充矿物的几何外形为立方体时比球体时对整体的流变强度有更大的影响。当填充矿物体积不同时，随着填充矿物体积的增加，填充矿物对整体流变强度的影响也不断加大。最后利用三维模型得到的双矿物整体的流变强度结果，归纳出了填充矿物尖晶石占体积5％，10％，15％，20％时和骨架矿物橄榄石构成的双矿物岩石的蠕变关系式。与Tullis利用平面应变模型归纳出的双矿物经验流变关系式比较，发现Tullis的经验流变公式存在较大的误差，而本文得到的双矿物蠕变公式与理论结果更好地符合、本文结果为研究地幔多矿物岩石流变规律提供了新的途径。     

软弱破碎围岩双连拱隧道安全施工与监测

针对软弱破碎Ⅱ类围岩双连拱隧道采用三导洞施工方法的特点,阐述了其安全施工技术要点,实际施工中,就其监测内容及监测结果进行了实时分析,为隧道安全施工提供了依据,长期监控量测结果表明,该隧道结构是安全的,达到了围岩与支护结构体系安全与稳定的要求,所采用的安全施工措施以及信息化施工方法对类似工程具有指导和借鉴意义.