基于Flac3D的临临高速鲁山隧道数值仿真与位移分析

基于公路隧道的研究,利用Flac3D软件进行相关计算。在建立隧道开挖模型后,通过对隧道掘进过程的模拟,可以分析出衬砌以及围岩上的应力与位移,有助于预测开挖状态、在开挖过程中应力与应变的变化来帮助找出可能存在的问题,同时可以为施工提供部分理论依据及参考,也为工程建设的安全提供了更近一步的保障。

韩家岭大跨度公路隧道应力监测分析

韩家岭隧道是沈阳至大连高速公路改扩建关键工程,为目前我国和亚洲最大跨度的公路隧道。隧道为单洞四车道,采用分层台阶法进行开挖,在大跨度隧道施工中是一种新尝试。为了解大跨度公路隧道开挖过程中的力学行为,提供设计和施工依据,对韩家岭隧道进行了稳定性应力监测研究。主要阐述该隧道应力测试方法、喷层与围岩接触应力、锚杆内力随时间变化的量测数据及分析。研究结果表明:(1)韩家岭隧道开挖宽度、高度和空间大,但量测到的围岩与喷层接触应力、锚杆轴力小,说明在初期支护结构中,喷射混凝土和锚杆对围岩变形只起到了协同与辅助的支撑作用,钢拱架和围岩自承起主要支撑作用。(2)依据达到峰值后的喷层接触应力和锚杆轴力数据来看,存在一定波动幅度,尽管不会对隧道的稳定性产生影响,但随开挖进行,围岩对初期支护的作用处在变化状态。(3)同一测试断面,在围岩较完整稳固的一侧,喷层接触应力出现拉应力值,而围岩稳固性差的一侧,喷层接触应力出现压应力值,表明该断面围岩水平位移主要来自围岩稳固性差的一侧。(4)短掘短支、释放地压与控制围岩变形,大跨度公路隧道采用台阶法开挖施工方式是可行的。

新奥法隧道施工风险非线性模糊评判方法

在全面分析新奥法隧道施工风险影响因素基础上,首先确定主要影响因素,并根据其影响的模糊性与层次性特征建立新奥法隧道施工风险二级模糊综合评判模型;其次,通过深入研究各因素评价指标取值方法及隶属度函数选取原则,建立评价指标隶属度确定方法,并采用三角模糊数互补判断矩阵排序方法确定权向量,以体现评价指标重要程度取值的不确定性和专家判断的模糊性;然后,引进非线性模糊矩阵合成运算方法,反映评价指标极差值对评判结果的突出影响,进而建立新奥法隧道施工风险的非线性模糊评判方法,使新奥法隧道施工风险评价更具合理性与可操作性;最后,通过工程实例分析与计算,并与传统方法进行比较,表明了本文方法的可行性与合理性。

新奥法施工隧道掌子面红外照相及图像处理

施工中岩石隧道掌子面附近光照条件较差,空气中粉尘含量较高。由于可见光波长远小于粉尘颗粒,无法穿透粉尘,靠可见光成像的传统照相技术难以得到清晰的掌子面照片。红外线波长接近粉尘直径,具有较强的穿透能力,因此红外照相技术能够透过一定粉尘、烟雾,并获得清晰的掌子面照片。将红外照相技术引入新奥法隧道掌子面照相中,通过理论分析和现场试验证明了该方法的可行性和优越性;分析了掌子面红外相片的特点,并针对其特点提出"去噪–均衡化–阈值分割"的图像处理步骤;采用霍夫变换对阈值分割所得图像进行线性特征识别,得出识别结果并通过比较证明其正确性。红外照相技术能获取新奥法施工岩石隧道清晰的掌子面照片,有一定工程指导意义。对所获照片图像处理过程克服了拍照过程中所引入噪声及照度不均引起的过曝、欠曝问题。图像线性特征识别是三维隧道地质状况数字重建的基础,并能给掌子面围岩分级提供重要参数。

聚丙烯纤维网喷射混凝土性能和衬砌试验

聚丙烯网状纤维喷射混凝土与传统素喷混凝土相比,抗拉、抗弯、抗渗水压力强度分别提高了56.2%,92.9%,100%;增加了密实性和质量稳定性;喷射作业回弹损失量减少10%～20%,粉尘减少1倍以上。在铁路、公路隧道中,已多次成功地将聚丙烯纤维网喷射混凝土用作隧道初期支护和永久衬砌,形成了完善的施工工艺,提高了隧道结构强度和质量。

钢纤维喷射混凝土及其在隧道工程中的应用

介绍钢纤维在喷射混凝土中的作用机理、钢纤维的韧性及与隧道新奥法锚喷支护中相关的几种主要力学性能,结合其在隧道工程中的应用,说明钢纤维喷射混凝土能很好地满足隧道新奥法的要求,是一种理想的支护材料。

利用ABAQUS模拟NATM隧道施工过程

在分析了 NATM(新奥法)施工理念的基础上,详细地说明了隧道施工中的2个关键问题:隧道开挖后洞周应力的计算和隧道的开挖施工过程。然后在此基础上,利用大型非线性有限元软件 ABAQUS 对隧道的施工过程进行显示模拟,从计算得到的结果可以看出,利用有限元方法可以非常清晰直观地模拟隧道的施工过程,并能计算得到相应的应力、位移等计算结果,为设计隧道和施工提供了比较合理的理论支持。

钢拱架柔性支撑稳定性预测判别方法探讨

新奥法思想引入后,以型钢钢拱架锚喷支护为主的柔性支撑在大跨公路隧道中得到广泛运用,但由于缺乏柔性支撑安全性预测有效的系统方法,新奥法理念很难真正实现,事故仍时有发生。通过柔性支护钢拱架作用特点研究,在现场钢拱架上应变计监控量测数据基础上,利用力学原理,对钢拱架初支弯矩与轴力综合考虑,结合隧道开挖中事故发生过程的特点,进行分等级判别安全性,提出钢拱架锚喷支护安全性预测判别方法,该方法计算程序简单,现场操作方便,能及时准确反映围岩稳定性状态。工程实例表明,该方法能基本显示隧道开挖过程中初支作用下围岩稳定性安全性级别,并反映初支内力变化规律,可为有效控制施工安全及时提供参考信息。

水泥-水玻璃双液注浆在饱和动水砂层隧道施工中的应用研究

针对隧道在饱和动水砂层中自稳能力差、施工难度大的现状,通过现场注浆试验对水泥-水玻璃注浆压力、TSS管注浆工艺等进行了研究。研究表明新奥法中应用水泥-水玻璃双液注浆方法加固饱和动水砂层隧道可以取得较好的效果。

石龙山隧道新奥法施工围岩变形监测研究

新奥法是目前广为采用的隧道动态监测施工技术。以石龙山隧道施工监测为例,详细说明了该技术在隧道施工中对围岩位移及受力变化的监控实施程序,并根据量测数据的分析处理对支护结构进行调整。实施结果表明,此方法能有效控制围岩的稳定性,节省支护费用,确保施工安全。

Origin软件在隧道监控量测数据处理中的应用

介绍Origin软件的基本功能及其应用。利用Origin软件实现了对量测数据的绘图、非线性拟合等处理,获得可靠的参数及直观的图形。以石龙山隧道施工监控中量测数据处理的实例,并据此指导了隧道的开挖作业和支护结构的设计与施工。

新奥法在山岭隧道软岩工程中的应用及存在问题

介绍了新奥法动态信息化设计与施工技术的特性,并结合新奥法在山岭隧道工程中的应用重点从施工前工程预设计、施工与信息采集、修正预设计三个方面展开探讨,最后针对该隧道工程列举了施工中存在的问题,以期推广信息化动态设计与施工技术在山岭隧道工程中的应用。

城市地铁浅埋暗挖隧道地质风险分析与防控

在对地铁隧道采用浅埋暗挖法施工时,工程水文地质条件的不确定性和周边施工环境的复杂性会导致施工过程中存在多种岩土工程风险。为了保障施工人员和设备安全以及减少经济损失,应采取科学有效的措施对各种地质风险加以预防性控制。本文以贵阳地铁2号线一期为研究对象,重点探讨城市浅埋暗挖隧道重要地质风险点,分析总结其特点及相应的防控技术手段,旨在为相似的工程项目建设提供参考和借鉴。

开挖进尺对大断面隧道变形的影响

以含鼓山三车道浅埋隧道为例,采用有限元数值模拟方法对不同开挖循环进尺条件下的全断面法隧道施工过程进行三维数值模拟,分析了隧道推进过程中横断面及地表位移响应规律。研究表明:围岩竖向变形主要分布在拱顶附近,且数值均在施工允许范围内;开挖循环进尺越小,开挖对地层的扰动次数越多,最终的累积变形量也越大;开挖进尺越大,当前步开挖引起的位移占总位移的比值越大,诱发围岩失稳可能性也越大,且对水平变形的影响比垂直变形显著得多。

柱洞法施工地铁车站邻近管线变形控制技术

结合长城桥车站隧道施工对管线的影响,建立隧道支护结构-土体-地下管线耦合作用的三维有限元分析模型,并对施工过程进行了仿真分析。根据数值模拟结果,提出针对不同材质管线制定的变形控制标准。经现场管线沉降监测数据验证,制定的管线沉降控制标准对现场施工有指导作用。

信息化设计技术及在隧道工程施工中的应用

对信息化设计技术及原理进行了分析探讨。根据“新奥法”施工方法的实际需要 ,结合某隧洞工程 ,设计和编制了工程数据库信息管理系统。利用现场施工监测取得的位移资料 ,用最优化方法反演了围岩力学特性参数。并利用反演分析求得的围岩力学参数 ,应用有限元法对该工程施工过程中围岩稳定性进行了分析计算。

隧道新奥法原理与发展

首先探讨了围岩自承能力的力学机制,认为围岩自承能力来源于强度,围岩塑性强化区和弹性区是主要的承载结构。新奥法"充分发挥围岩自承能力"的观点可进一步表述为"基本维持围岩原始状态",这是一种"显性"表述,提出了技术方向,具有可操作性。将能量最小原理分别应用于石质隧道和土质、破碎围岩隧道,对其具体含意进行了深入阐述,提出此原理可以作为判断各种施工方案优劣的依据。

浅埋暗挖地铁超长管棚施工

北京地铁五号线蒲黄榆站在国内地铁施工中首次采用14 6 6m超长管棚作为超前支护 ,介绍蒲黄榆站超前长管棚施工方案比选及施工工艺探索。

梅花山隧道新奥法施工围岩变形监测研究

监控量测是隧道新奥法施工的重要组成要素之一。基于梅花山隧道新奥法施工实际,对该隧道监控量测方案进行了设计,结合隧道围岩变形典型代表性断面监测数据,进行数学回归分析;采用速率和累计位移双重控制标准探讨了梅花山隧道围岩二次衬砌合理施作时机,以确保隧道施工安全。

洞桩法在北京地铁12号线苏州桥站的应用

北京地铁12号线苏州桥站为地下暗挖车站,采用洞桩法进行桩柱一体化施工。针对地铁暗挖车站在砂卵石地层中的洞内机械成桩,采用革新改进后的反循环钻机进行洞内机械成孔,施工中通过改变设备外形尺寸、钻头功率、优化动力头配置及钻头形式等措施来适应砂卵石地层的需要。通过对成孔后分节下放桩基钢筋笼及钢护筒,成孔后分节下放桩基钢筋笼及钢管柱2种施工工艺的对比,可明显看出第2种工艺的优越性。