软土地层隧道围岩分区初期支护技术研究

软土地层通常具有较低的承载力和较高的压缩性,隧道开挖过程中极易发生变形和坍塌。为了控制围岩的变形和破坏,确保施工安全,提出软土地层隧道围岩分区初期支护技术。通过合理规划围岩压力监测点,采集压力数据;利用简化的锚杆、钢架及岩体结构面,构建初期支护本构模型;计算锚杆与钢架的最佳间距和长度,并以此为依据设计复合支护结构,实现围岩分区初期支护。结果表明:所提方法隧道沉降位移较小、塑性区分布面积较小。体现了支护技术的有效性,具有较好的应用价值。

马蹄形预制及喷锚初期支护结构试验对比研究

为研究新型马蹄形预制初期支护结构的力学变形特征,与喷锚初期支护结构进行比较,开展2类结构的原型加载试验,系统性地从结构设计、衬砌预制、试验加载及结果分析等方面进行详细介绍,并对试验结果进行深入分析.研究结果表明:预制初期和喷锚初期,支护结构的极限承载力分别为2.80倍和1.32倍设计荷载,前者的极限承载能力约为后者的2.12倍;预制初期,支护结构在拱顶、拱腰位置受正弯矩和负轴力作用,在拱肩和拱底位置受负弯矩和正轴力作用,喷锚初期,支护结构与之相近,临近破坏阶段,前者的最大弯矩约为后者的1.39倍,最大轴力约为后者的1.45倍;预制初期支护结构和喷锚初期支护结构凹凸变形趋势基本一致,结构破坏时呈现右拱肩外凸,右拱腰内凹,且型钢与混凝土产生剥落,前者极限变形能力约为后者的1.20倍.

浅埋超大跨隧道出口偏压段双层初期支护承载特征研究

为研究双层初期支护在开挖跨度达26.3 m、拱顶覆土约10.6 m的下北山2号浅埋超大跨4线隧道出口偏压段的工程应用效果,采用数值模拟方法比较单层初期支护和双层初期支护方案的承载特征差异,采用现场实测方法研究出口偏压段双层初期支护的受力特征。研究结果表明:1)浅埋超大跨隧道在偏压侧的右拱脚~右拱肩范围内支护结构受力偏大,存在局部应力集中,采用双层初期支护技术时的结构承载安全性和对围岩拱顶沉降的控制效果均优于单层初期支护技术;2)出口偏压段的实测水平收敛最大值为18.5 mm,荷载偏压侧的围岩沉降值达49.5 mm,二次支护施作后在拆撑施工阶段能有效稳定围岩变形;3)由双层初期支护受力的实测结果可知,传递到二次支护上的接触压力与对应位置围岩/一次支护接触压力之比为16%~33%,荷载偏压侧的右拱脚及右拱肩位置的二次支护轴力约为一次支护轴力的15%,通过二次支护的施作补强了一次支护对偏压侧的承载作用,采用双层初期支护技术提高了浅埋超大跨隧道出口偏压段支护结构的安全储备。

铁路隧道初期支护混凝土爆破累积损伤特征

依托京张高铁草帽山隧道工程,开展爆破振动监测及声波测试。爆破振动监测结果表明:隧道初期支护对应的质点峰值振动速度满足萨道夫斯基公式。声波测试结果表明:随着爆破次数的增多,爆破累积损伤逐渐增大。但随着爆破距离的增大,累积损伤的增量却呈逐渐减小的趋势。通过数据分析及曲线拟合的方式分别得到爆破施工对应的累积损伤范围(R_(cr))及临界爆破振动速度(PPV_(cr))。数值分析结果显示,累积损伤范围(R_(cr))与对应的临界爆破振动速度(PPV_(cr))之间存在良好的指数函数关系,通过设定相应的爆破振动速度阈值可以达到定量控制爆破损伤范围的目的。

预留核心土法爆破开挖下隧道初期支护动力响应特性

初期支护是隧道施工阶段的主要承力结构,爆破施工动力扰动下初期支护的响应规律及安全控制对确保隧道安全快速施工有着重要意义。为研究预留核心土法爆破开挖影响下软岩隧道初期支护的动力响应特征及其安全控制,以林场隧道爆破施工为工程背景,依据隧道初期支护现场爆破振动监测结果,利用ANSYS/LSDYNA建立三维有限元数值计算模型,结合预留核心土法爆破作业特点,研究了两个不同距离爆源同时作用下隧道初期支护的应力分布特征,利用萨道夫斯基经验公式获得了预留核心土法爆破振动传播衰减规律,提出了以应力为控制标准的两侧下台阶同时起爆条件下隧道初期支护的爆破振动速度安全判据。结果表明:不同于全断面法和台阶法爆破,预留核心土法两侧下台阶同时起爆时,最大振动速度出现于隧道初期支护拱脚处,而非隧道底板或拱顶;仰拱未回填区域的存在显著影响爆破应力波传播路径,相较于右侧拱脚,隧道初期支护左侧拱脚处的振动速度更大,且随距离增加而衰减的更明显;初期支护结构稳定性受拉应力控制,最大拉应力及剪应力出现于隧道左侧拱脚处,最大拉应力为7.544 MPa,最大的剪应力为2.78 MPa,均超过规范允许值;根据建立的应力-振速线性关系,提出基于极限强度的隧道初期支护爆破振动安全判据;在林场隧道爆破条件下初期支护的爆破振速安全阈值为10 cm/s。研究成果为隧道爆破施工设计以及安全控制提供理论研究基础。

矿山法隧道初期支护中栓钉型钢与喷射混凝土界面黏结滑移本构模型与试验研究

[目的]为探明矿山法隧道初期支护中栓钉型钢与喷射混凝土界面黏结滑移本构关系。[方法]以栓钉长度、直径和布置形式为变化参数,设置4组不同工况,进行腹板带栓钉的型钢-喷射混凝土短柱推出试验,分析其破坏模式、荷载-滑移特性和承载力等。[结果及结论]栓钉试件的破坏模式受栓钉数量和强度影响,分为拉裂破坏和胀裂破坏两类;典型的平均黏结强度-相对滑移曲线可分为无滑移段、曲线上升段、曲线下降段和水平残余段;室内试验证明栓钉直径和布置形式是影响承载能力的主要因素;根据受力机制建立带栓钉的型钢与喷射混凝土界面的黏结滑移本构模型,并经室内试验和数值模拟双重验证,表明提出的黏结滑移本构模型精度较高。研究结果可为矿山法隧道型钢与喷射混凝土支护结构设计提供理论支持。

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。

偏压小净距隧道初期支护施工力学研究

为研究不同施工顺序下偏压小净距隧道初期支护及周边围岩的稳定性,采用有限元法进行数值模拟,结合初期支护内力、围岩变形和塑性区范围的计算结果进行比较分析,得到隧道周边围岩的变形原因及规律,提出以隧道间土体受力状态为主要依据进而确定施工顺序的结论,为类似隧道工程提供参考依据。

探地雷达检测技术在隧道初期支护检测中的应用

在隧道开挖时,土体的初始应力会发生变化,甚至会失去平衡。隧道初期支护能够克服这一不均衡性,在隧道的长期稳定性中发挥着至关重要的作用。在此基础上,结合具体的工程实例,对利用探地雷达检测技术对隧道施工中存在的初期支护检测问题进行了探讨,将雷达检测技术应用到隧道初期支护的探测中,通过选取有效的雷达探测频率,确定适当的介质参数和测线的布置位置,达到对隧道初期支护进行有效探测的目的。

西南山区某浅埋铁路隧道初期支护变形侵限治理措施研究

西南山区某浅埋铁路双线隧道主要穿越全风化、强风化玄武岩,在隧道支护过程中发生多次变形侵限,最大变形达205 mm,给施工造成极大困难。为解决施工中存在的地表沉降、隧道变形及初期支护侵限问题,文章基于隧道支护结构的破坏特征,分析了隧道产生变形侵限的原因,确定隧道变形侵限段的临时支护形式,采用交叉中隔墙(CRD)法开挖,并采用隧道锚管径向注浆加固围岩、钢架支护等加强支护措施。通过实施以上技术方案,隧道顺利完成了对变形侵限的处理,并取得了较好的加固效果,可为类似隧道的施工处理提供借鉴和参考。

大断面隧道初期支护中纵向连接与拱架联合承载效应

针对大断面隧道初期支护拱架在承载时易发生平面外失稳的问题,本文通过开展单拱架全比尺试验和考虑纵向连接的拱框架结构的数值试验以及现场对比试验,对纵向连接与拱架组成的拱框架结构进行优化研究,使其横向上有足够承载能力、纵向上有较高稳定性。研究结果表明,单个拱架的破坏模式是局部面外失稳导致整体承载力丧失,考虑纵向连接的拱框架结构的平面内承载力和平面外稳定性都得到增强。通过调整纵向连接间距和拱架间距也可以调整初期支护拱框架结构和喷射混凝土的内力分担比,以充分发挥初期支护的承载能力,但纵向连接间距应小于1500 mm,拱架间距也应小于1200 mm。因而,在不改变初期支护现有结构形式的前提下,通过合理地布设纵向连接与拱架形成的具有空间承载效应的拱框架结构,不仅可以保证初期支护的承载能力,而且还提高施工效率和经济效益。研究成果可指导大断面隧道初期支护结构设计。

新型PBA工法初期支护施工地层沉降规律研究——以北京某地铁站为例

PBA(pile-beam-arch)工法施工过程中地层沉降主要集中在初期支护施工过程。新型PBA车站是在传统单层4导洞PBA车站的基础上,将中间导洞联合,共用中隔壁,形成由CD法(中隔壁法)施工的大断面。初期支护施工过程地层沉降规律难以掌握。为了研究地层新型PBA车站初支施工过程地层沉降规律,依托北京采用新型PBA工法施工的某地铁车站,运用Peck理论、有限元数值分析和现场监测相结合的方法,对该车站新型PBA工法初期支护施工过程地层沉降规律进行分析。研究成果可为今后相同车站施工提供借鉴。

拱腰溶洞大小对隧道围岩和初期支护的影响研究

隧道建设中通常会遇到岩溶、地下水等地质环境,岩溶水环境会对隧道的施工和运营安全造成严重威胁。隧道开挖方法、岩溶处置方式不当和施工质量不达标将导致隧道局部偏压、坍塌等安全事故的发生。以云南省威信县下坝隧道为研究背景,采用有限元分析软件Midas GTS NX对隧道右拱腰处存在的不同洞径溶洞进行数值模拟,探讨隧道围岩中渗流场、应力场和位移场的相互作用与相互影响。基于围岩应力、位移、支护结构内力分析发现,应加强对隧道墙脚和拱腰处的开挖控制,以提高隧道初期支护不利断面上的安全性,确保隧道衬砌结构的安全。

矿山小断面隧道洞口开挖初期支护施工技术

常规的开挖初期支护施工技术在隧道洞口施工中,支护效果不佳,断面地表容易发生大幅度沉降,难以控制隧道洞口断面地层变形问题。为改善这一问题,以巴库塔钨矿项目胶带运输系统斜井工程为例,开展了开挖初期支护施工技术的全方位深入研究。通过隧道洞口和明洞开挖、开挖支护结构设计、钢筋网片安装、钢架安装、混凝土喷射施工,完成支护施工工序。由实例分析结果可知,应用提出的施工技术后,地表未发生明显沉降,最大沉降值≤4 mm。

大断面黄土隧道初期支护变形控制技术

结合某隧道工程实例,提出三台阶大拱脚临时仰拱法和设置围岩应力释放装置两种方法,根据现场试验结果对比分析两种方法的初期支护变形控制效果。结果表明,两种方法均能够控制初期支护变形,但从综合应用效果来看,设置围岩应力释放装置更为可行,其优势在于充分发挥出隧址区围岩的自承能力,与初期支护结构共同作用,提升支护效果,且机械化程度高,施工成本低,施工速度快,取得了良好的应用效果。

地铁隧道初期支护渗漏水处理技术要点分析

地铁是缓解大城市交通拥堵问题的有效方式,地铁隧道施工容易发生渗漏水问题,这对地铁设备、混凝土结构、衬砌承载力以及衬砌安全等都有危害。加强初期支护渗漏水处理技术的有效应用对后续施工具有重要意义。结合某东大桥站地铁隧道施工,从施工技术因素、地质因素分析渗漏水成因;采用主体结构防水处理、浅层灌浆封闭、补强加固等渗漏水处理技术;采取就接缝错台、反弧段气泡、施工冷缝、灌浆等提出质量控制措施。实践证明,科学应用渗漏水处理技术,能确保渗漏水处理效果符合地铁隧道施工质量要求。

基于ABAQUS非线性本构模型的隧道初期支护结构安全性研究

隧道工程中,准确评估初期支护结构安全性在其动态设计阶段至关重要.以云南某高速公路隧道的Ⅴ级围岩无仰拱初支结构为例,采用ABAQUS软件构建初支结构三维精细化模型,运用混凝土非线性本构关系进行了分析,以评估初期支护的极限位移量、极限承载力及隧道潜在的失稳状态.结果表明:初支结构在受力时主要表现为拱顶内侧受拉、外侧受压,拱肩内侧受压、外侧受拉,以及拱脚内侧受拉、外侧受压;围岩初期支护在整体上呈现出拱顶下沉和两侧拱肩向外扩张的变形特征,边墙的位移收敛值相对较小;采用非线性本构能够有效地模拟出结构截面在塑性铰形成、刚度降低和内力重分布等过程.因此建议采用非线性本构模型进行初期支护结构的安全性评价.研究对于提高隧道工程的设计水平和保障工程安全具有重要意义和实践价值.

隧道初期支护检测探地雷达检测技术应用

隧道工程由于地质条件特殊,存在地质构造复杂、地层变化多端等情况,在进行隧道初期支护检测时容易出现检测数据异常、数据丢失情况。而常规检测方法在某些场景下难以满足实际检测需求。因此,本文结合工程项目实例,探讨隧道初期支护检测探地雷达技术运用方法。结果表明,探地雷达技术通过电磁波辐射和接收功能,能够快速获取地下结构岩层变化、构造裂隙、地下水位等参数,为隧道初期支护提供重要的参考依据。

大断面黄土隧道初期支护变形控制技术

黄土地质多变、应力复杂,隧道施工扰动围岩易发生沉降和变形,造成隧道变形和坍塌事故,给隧道施工带来安全风险。为应对此类风险,文章依托S36临康广高速公路象山隧道工程,通过三台阶预留核心土临时仰拱法、上下台阶预留核心土法、单侧壁施工法和设置围岩应力释放装置法等施工方案,探讨不同地质开挖支护施工初期支护变形、开裂等问题的解决方案。经实践,四种施工工艺均能有效控制初期支护变形,且设置围岩应力释放装置法的可行性更高。

隧道初期支护锚杆失效对结构安全影响分析

以实际工程为依托,采用FLAC有限元分析软件针对初期支护锚杆失效对围岩变形、初期支护及二衬受力的影响进行模拟计算,并基于容许应力法分析锚杆失效时隧道的安全性。分析结果表明,隧道锚杆失效对隧道结构安全影响较小。但考虑多种缺陷因素叠加影响及运营期地质环境改变,为确保隧道运营期安全,需对隧道缺陷段开展长效监测。