大断面隧道塌方机理与安全性控制研究

隧道工程在现代城市建设中起到了至关重要的作用。大断面隧道因其具备较高的通行能力以及良好的通风条件,被广泛应用于城市地下交通、水利工程等领域。然而,随着隧道工程规模的不断扩大,大断面隧道的安全问题也逐渐引起了人们的关注。隧道塌方作为大断面隧道工程中的一种常见事故类型,一旦发生,往往会导致严重的人员伤亡和财产损失。因此,深入研究大断面隧道塌方的机理以及相应的安全性控制措施显得尤为重要。

新旗下营隧道塌方段治理措施优化设计

为了在隧道塌方地段能够保证施工安全进行,需要采取超前支护手段来保证围岩稳定。以新旗下营隧道塌方段为依托,研究不同支护措施对隧道塌方段的影响,根据现场塌方情况比选出合适的支护方式——超前小导管,采用Midas GTS NX(迈达斯)有限元软件,分别建立了无超前支护和超前小导管支护方案进行比选分析。在此基础上,对超前小导管长度和注浆加固区厚度参数进行优化比选。结果表明:超前小导管支护效果明显,能有效改善断层破碎带和地形偏压对隧道的影响,并且当超前小导管长度为4 m,注浆加固区厚度为1 m时,可有效控制围岩变形,保证围岩稳定。研究验证了参数选取的可行性,可为类似隧道塌方的预防与治理提供工程借鉴。

基于WSS注浆加固技术的花岗岩山岭隧道塌方处治方案

隧道工程施工时,可能会受到爆破作业扰动、特殊水文地质条件等因素的影响而出现诸如冒顶、塌方、透水等突发事件,不仅影响施工活动的进行,还会对作业人员的生命安全造成危害[1]。花岗岩地区的山岭隧道富水地层出现塌方时,可采取WSS超前注浆加固、超前支护等措施,对塌方隧道掌子面上方及前方围岩产生固结作用,提高围岩自稳能力,可起到良好的处治效果。

基于人工蜂群优化支持向量机回归的隧道塌方风险预测

为预测隧道塌方风险等级,减少隧道塌方引起的灾害事故,建立基于人工蜂群(artificial bee colony,ABC)优化支持向量机回归(support vector machine regression,SVR)隧道塌方风险预测模型。首先,从工程地质、水文气象、设计因素、施工因素4个方面综合考虑,遴选13个主要影响因素,建立隧道塌方风险指标体系;其次,引入人工蜂群算法优化SVR的核参数C和惩罚参数g,解决传统SVR稳定性低的缺陷,提高模型的精确度,为验证模型性能采用相关系数(R 2)、均方误差(mean squared error,MSE)、均方根误差(root mean squared error,RMSE)评价参数对比分析;最后,以新疆北部某供水工程为研究对象,对隧道塌方风险测试样本进行预测,分别将ABC-SVR、PSO-SVR、GA-SVR及SVR模型对比分析。研究结果表明:ABC-SVR预测结果为100%,PSO-SVR预测结果为83.3%,GA-SVR和SVR均为66.67%,ABC-SVR的预测结果与实际工程结果一致性更高,可为隧道塌方风险评估提供科学的决策依据。

含岩腔板岩隧道塌方成因及治理

针对古那湾1号隧道穿越含岩腔板岩发生的塌方,分析了塌方成因和破坏模式并给出了综合治理措施。隧道塌方成因是层状板岩碎裂松散、自稳能力低,隧顶围岩有岩腔发育和连续降雨导致围岩强度明显降低。破坏模式为隧道开挖→岩腔底部沉积物结构破坏进而推挤隧道→隧道垮塌→隧址区塌陷。治理措施包括:对岩腔进行回填;自地表垂直向下打设钢花管并注浆,增加围岩强度并封堵雨水渗流路径;洞内打设超前大管棚和小导管注浆预加固地层以及开挖过程中在掌子面及时喷射混凝土等。通过数值模拟与现场监测发现塌方治理效果较好。隧道已顺利贯通并处于长期稳定状态。

护拱法处理隧道塌方施工技术

以位于湖南省怀化市的界牌隧道工程为例,分析了隧道塌方的原因,提出了隧道塌方的处治措施,重点阐述了护拱法处治隧道塌方影响段及塌方的注浆加固、护拱施工的关键施工技术。经过实践得出结论:采取合适的措施处理隧道穿越复杂地层施工中的塌方至关重要。在界牌隧道工程中,塌方处治效果良好,证明了治理措施的可行性。

某铁路隧道塌方综合处治技术

富水软弱破碎围岩隧道施工过程中会出现隧道塌方灾变现象,处治过程中因围岩变形过大导致初支净空不足需进行换拱施工。以牡佳客专某隧道为例,通过现场踏勘、钻探、断面扫描和现场综合控制技术等对隧道塌方进行处治。首先通过反压回填和注浆对掌子面周边坍塌体进行加固,其次对掌子面后方围岩进行补强以保证已完成初期支护结构的稳定。换拱施工中采用设置临时拱架、切割拆除旧拱架、围岩加固等诸多技术措施保证施工安全。工程实施效果良好,可供同类工程借鉴。

隧道塌方处治及预防施工技术研究

本文对隧道塌方进行了处治及预防施工技术研究。首先,对隧道工程的结构及施工原理进行了详细的分析。接着,分析了隧道塌方的影响及危害性与产生原因,并提出了合理有效的隧道塌方预防措施,包括开展地质勘探工作,了解地下水文地质情况、开展地质灾害监测和预警工作等措施。除了针对隧道塌方的预防方案,还对隧道施工过程中隧道塌方的处治技术进行了研究,包括局部支护法、压力注浆法、充填法和冻结法等多种治理方法。通过对不同治理方法的分析对比,认为充填法更为适用于处理隧道塌方。其次,文章着重论述了充填法的理论基础、治理步骤和应用优点。同时,对于充填法存在的一些问题和不足之处也进行了分析和展望。在实际施工过程中,可以有效地提高施工工程质量,降低施工风险,保障施工的安全和可靠性。综上所述,通过对隧道塌方问题的认识和分析,提出了一系列高效的处治及预防施工技术,旨在为隧道工程提供优质的保障,为建设安全高效的隧道工程奠定坚实基础。

基于云模型的隧道塌方风险等级评价

针对造成隧道塌方事故影响因子的复杂性和模糊性,基于云模型理论,选取影响隧道塌方风险的10项因子,建立了4个风险等级的隧道塌方风险评价模型。根据云模型的数字特征计算规则计算各因子隶属于不同风险等级的云模型数字特征,结合正向正态云发生器和各项评价因子的权重,获得云模型的综合确定度,最终由最大综合确定度确定隧道塌方风险等级。工程实例样本应用中,构建的隧道塌方风险评价云模型和模糊综合评价模型的评价结果相符,同时与相应的设计施工方案和施工安全风险评估报告的结果相吻合,表明该模型的可行性与有效性,体现出云模型中定性语言描述和定量数值间不确定转换的优点,且结果便于工程应用。

锚喷支护及小导管注浆在隧道塌方段中的应用

锚喷支护和小导管注浆辅助支护是隧道新奥法施工中的重要组成部分。通过对锚喷支护和小导管注浆的机理、参数设计进行研究,并以环山坪隧道塌方段为例,对塌方段原设计支护参数进行了优化,并深入分析围岩内空收敛变形监测数据。研究表明:合理的锚喷支护和小导管注浆方案能改善围岩的受力状态,起到加固围岩的作用,为安全的度过隧道塌方段提供保障,同时,也说明了隧道监控量测能反映围岩的变形情况,可以作为一种有效的支护方案效果评价手段。

白山隧道塌方处治技术及其监测结果分析

白山左线隧道施工中,针对塌方发展过程和塌方机理,实施了一套基于"地表排水、围岩注浆、衬砌增强、基底防降"的塌方综合治理方案。文章分析了方案实施后的地表沉降、拱顶下沉、拱腰和边墙水平收敛的位移变化规律,以及初期支护背后水压力、初期支护与围岩的接触应力、锚杆轴力、型钢拱架应力及二次衬砌混凝土应力的发展趋势。结果表明:在软弱围岩地段,拱墙二次衬砌的施作显著改善了初期支护与围岩的接触应力,有效地减小了地表沉降及隧洞周边位移;同时,拱墙二次衬砌能有效地分担锚杆和型钢拱架的的部分荷载,改善仰拱二次衬砌的受力状况;塌方综合治理方案效果较好,保障了该隧道剩余塌方段的安全施工。

二道垭隧道塌方原因分析与处理技术

处在断裂构造带附近的长大隧道洞室在开挖施工过程中,围岩出露往往复杂多变,因此,复杂的地质条件特别是软弱围岩常给长大隧道施工带来重重困难。文章结合二道垭隧道在软弱围岩施工过程中的塌方事故,分析了导致塌方的具体原因,并提出了相应的施工处理方案和相关建议。

隧道塌方区加固后的施工监测与仿真分析

常德—张家界高速公路关口垭隧道右洞YK73+925～YK73+955段在施工过程中出现塌方,分析塌方原因后,结合工程具体情况,采用超前小导管预注浆辅以工字钢拱架处理塌方区,在处理段增设2个监测断面,并利用有限元法进行数值模拟分析,现场监控量测和有限元计算得到隧道收敛位移和拱顶下沉规律基本一致,且小于规范允许值,表明超前小导管预注浆方法处理塌方区效果良好。

基于粗糙集重心理论的公路隧道塌方风险分析

传统的模糊综合评判风险分析中权重确定过分依赖专家打分与主观调查法,且可能造成评判结论模糊.针对这些缺陷,引入粗糙集重心理论计算出客观权重集,并避免了某些小权重因素被'丢失'的现象.结合近15年来120处详实的隧道塌方事故统计资料,确定了包含地质因素、设计施工质量等在内的6大塌方风险因素,应用粗糙集理论中的决策表方法计算各因素的客观权重,并采用模糊重心理论中以正态分布作为各评价因素隶属函数的做法,建立了以粗糙集与模糊重心理论为基础的公路隧道施工期塌方评估方法.最后将该评估方法应用于工程实例中,并与传统的模糊综合评判分析方法和工程实际情况进行了对比,验证了本文方法的适用性与准确性.

兰渝铁路清水隧道塌方治理结果的分析

文章结合兰渝铁路清水隧道施工过程中多次发生塌方事故的工程实例,研究分析了塌方原因,以及施工中针对塌方情况采取的洞碴回填反压结合临时支撑、小导管注浆加固、管棚穿越塌腔、泵送C20混凝土封堵塌腔并吹入0.5 m厚细砂以及换除侵限拱架等综合治理措施;并根据LTD探地雷达注浆效果检测、Midas GTS数值模拟,以及监控量测实测结果进行了对比分析。结果表明,塌方治理措施行之有效,治理效果达到了工程要求。

半硬半软岩隧道塌方的力学特性及处理方法分析

由于蛟岭隧道出口横断面一半为硬岩,结构完整,而另一半为软岩,为风化岩层,且较为破碎,所以在隧道开挖时,硬岩一侧刚度较大,变形较小,自稳能力大;软岩一侧与之相反,遇水软化,流变性明显,所以在软硬岩交界面处,产生滑移,导致塌方,从而在软岩一侧采取了地表加固和掌子面管棚注浆的处理,形成了与硬岩接近的强度,使隧道周围形成一个承载环,并对处理段进行了监测,监测数据分析表明处理后迅速达到稳定。

土砂互层隧道塌方及演变规律的模型试验研究

塌方作为软弱地层隧道施工建设的一个重大安全风险,在层状地层隧道建设中尤其值得格外关注。隧道塌方的预防和管控得益于其表现及演变规律的全面掌控。以第四系土砂互层地层隧道为研究对象,通过相似模型试验并结合数字图像处理技术,首次研究得出土砂互层地层隧道塌方特征及演变规律。结果表明:(1)围岩破坏非瞬间破坏、而呈渐进性破坏,破坏始于拱脚处围岩裂隙发育并向上扩展、拱脚处围岩产生局部掉块,接着拱顶上方围岩小范围塌落,裂隙扩展和失稳塌落循序渐进,拱顶上方围岩大范围塌落,最终使得拱顶上方围岩不断离层破坏。(2)土砂互层地层隧道拱顶上方围岩破坏表现为"层内围岩剪切破坏,层间围岩离层弯曲破坏"的塌方特征,互层特性对塌方影响显著,跨厚比越大、砂土比越大,塌方破坏越显著。(3)塌方对拱顶上方围岩沉降主要影响范围为1倍隧道跨度,隧道施工建设中应加强上述范围内围岩加固。所得结果能够为土砂互层地层隧道施工建设过程中的塌方防控提供借鉴。

隧道塌方机制及其影响因素离散元模拟

通过文献查阅及现场调研,统计分析了大量公路、铁路隧道和水工隧洞塌方工程实例,对隧道塌方进行了分类,认为地质条件、隧道埋深、隧道断面形式及大小、地下(表)水、爆破扰动、施工措施不当是隧道塌方的主要影响因素,并采用隧道塌方高度、隧道埋深、地表陷穴宽度等与隧道跨度的比值以及破裂角作为表征隧道塌方程度的参量,全面分析了上述因素对隧道塌方的影响。通过与统计资料塌方量的对比,分析了几种常用隧道松动荷载计算方法的适用性。文中最后运用PFC2D程序模拟了隧道塌方的全过程,分析了隧道塌方影响因素对隧道塌方发生机制的作用,取得了与统计分析相一致的结论。

马垭口隧道塌方事故发生机理的研究

马垭口隧道是国家重点公路杭州至兰州线重庆奉节至巫山段的一个重点和难点项目,隧址区地质条件较差,隧段YK34+645.5-YK34+670.5在施工中发生了塌方事故。从本次塌方事故的具体情况出发,通过分析现场监控量测数据,分析塌方形成过程中围岩的变形特征及初期支护的受力情况,采用有限差分软件FLAC分别对典型断面和塌方段进行数值模拟计算,通过对数值模拟的结果进行了综合分析,探讨出导致此次塌方事故的关键原因。通过以上的分析,得出此类地质条件下影响隧道结构安全性的关键因素,为今后类似工程提拱参考。

岩石公路隧道塌方风险事故树分析

塌方是岩石隧道施工中的常见灾害。总结了岩石公路隧道塌方发生的几大因素及发生机理。利用事故树理论(Fault Tree Analysis,FTA),结合上述因素分析,编制了岩石公路隧道塌方分析事故树,并结合西部某公路隧道工程,对该隧道中潜在塌方因素进行了定量分析,计算得出塌方事故的发生概率、各底事件的关键重要度,提出了相应的管理措施和控制建议。