顺层偏压挤压性软岩隧道让压预留变形角支护技术研究

针对顺层偏压挤压性软岩隧道的非均匀大变形问题,提出一种基于钢拱架预留变形角的新型让压单元。基于三维精细化建模分析顺层偏压荷载下让压预留变形角支护的承载特性和效果,并应用于中老铁路甘庄隧道,验证新型让压预留变形角支护技术的可行性。研究结果表明:1)顺层偏压荷载下隧道支护结构以弯曲变形为主,传统让压柔性节点在弯矩内力作用下易发生受拉破坏,让压预留变形角能有效释放拱架的弯矩内力,适应更大的弯曲变形;2)顺层偏压荷载作用下,采用让压预留变形角的钢拱架整体应力水平明显降低,拱架整体的承载能力满足强度要求;3)工程现场采用局部扩挖和设置钢拱架让压预留变形角后,隧道变形在断面开挖18 d以后控制在允许范围内,初期支护的应力集中现象减弱,钢拱架主体不再发生弯曲破坏。

小净距顺层偏压隧道破坏机理及模式探讨

小净距顺层偏压隧道支护荷载在施工中常产生变化,导致原设计支护强度不足而引发灾害,为控制施工中隧道病害—灾害链演化,以楚大高速罗家村隧道为依托,提出了顺层隧道“顺层侧”及“反倾侧”的判定方法,分析了施工中洞室开挖应力分异与斜坡二次应力叠加耦合场下小净距顺层偏压隧道围岩破坏机理及破坏模式,为解决此类工程问题提供一定的参考。

富水软岩顺层偏压大变形隧道灾变机制的研究

采用理论分析和数值模拟的方法,应用大型离散元软件3DEC建立二维数值模型,对大张高铁大梁山隧道富水软岩顺层偏压变形特征进行动态仿真模拟,研究隧道施工过程中围岩的应力场及位移场分布规律,揭示施工扰动下顺层偏压软岩隧道非对称挤压大变形灾变机制。结果表明:受强度不均匀的地层岩性以及软弱倾斜层理面的影响,隧道的非对称变形特征显著,围岩的塑性区主要分布在隧道的左拱腰部位。沿岩层法向发展,最大塑性区深度达14.8m。说明隧道开挖卸荷后,围岩应力重新分布,左拱腰围岩在高地应力作用下沿岩层法向方向发生挤压变形和剪切破坏,表现出明显的不对称变形特征。

顺层偏压千枚岩上覆厚砂层隧道变形控制技术

令达拿隧道埋深100 m段洞身通过富水顺层偏压千枚岩夹石英砂岩地层,施工过程中发生超过1000 mm的大变形,局部地段出现不对称大变形。通过地面调查,隧道内地应力测试,试验段施工,结合开挖揭示的地质和监控量测变形数据,进一步优化支护参数和施工工法;严重大变形段拱部施作Φ89 mm超前大管棚,采用三台阶+临时仰拱工法,上台阶掌子面采用Φ25 mm玻璃纤维锚杆超前加固,双层型钢刚性支护,增大预留变形量至600 mm,仰拱初期支护及时封闭成环,控制了复杂水文地质隧道施工大变形难题。

顺层偏压隧道破坏特征及支护措施研究

处于倾斜层状岩体中的隧道常会产生地质顺层偏压的问题,导致隧道局部塌方、偏压变形及支护结构破坏。为探明顺层偏压隧道的破坏特征,本文采用了理论分析、数值模拟及现场实测的方法研究了顺层隧道围岩塑性区及位移场分布特征,揭示了应力分布特征、结构面分布特征与围岩破坏特征之间的关系,并针对性地提出了锚杆支护方案。研究结论表明:(1)深埋顺层偏压隧道的破坏特征主要表现在围岩将根据其切向应力方向与结构面方向夹角的不同分别发生岩层拉裂破坏、结构面剪切破坏及岩体自身破坏,不同破坏模式破坏范围不同导致了深埋顺层隧道的围岩塑性区、围岩位移等参数的分布呈现明显的偏压特征;(2)顺层偏压隧道围岩以岩层拉裂破坏及结构面剪切破坏为主,其中发生拉裂破坏的反倾侧拱腰位置附近围岩塑性区范围最广,围岩位移及洞周收敛位移最大,围岩处于极不稳定状态;(3)顺层偏压隧道应根据其偏压特征针对性的制定支护方案,对反倾侧拱腰和顺倾侧拱脚位置应采用长锚杆进行支护,但锚杆方向不应平行于结构面方向,而应呈一定角度。

深埋顺层偏压隧道围岩破坏机理及规律研究——以郑万线某隧道为例

处于薄—中层倾斜层状岩体中的深埋隧道常会产生地质顺层偏压的问题,导致隧道局部塌方、偏压变形及支护结构破坏。本文以郑万线某隧道为例,采用理论分析、数值模拟方法对深埋顺层隧道的破坏机理及不同结构面参数下的破坏规律展开了研究。研究结果表明:(1)深埋顺层偏压隧道洞周围岩将根据其切向应力与结构面夹角的不同发生岩层拉裂破坏、结构面剪切破坏及岩体自身破坏,其中切向应力与结构面平行位置,即反倾侧拱腰及顺倾侧拱脚位置主要发生拉裂破坏,此处围岩塑性区范围最广,围岩位移最大,围岩处于极不稳定状态;(2)顺层偏压隧道的破坏规律与结构面强度参数有直接关系,围岩塑性区范围及围岩位移均随着结构面摩擦角的增大而降低,且降低趋势逐渐放缓,当结构面摩擦角达到岩体摩擦角后,结构面摩擦角继续增加对围岩稳定性影响较小;(3)围岩塑性区及围岩位移场偏压分布特征随结构面倾角的变化而整体旋转,且对于隧道底部而言,结构面最不利倾角为0°,此时隧底最大上鼓量大于其他倾角下的最大上鼓量;对于隧道拱部而言,最不利倾角为40°,此时洞周最大收敛值大于其他倾角下的最大收敛值,最不利位置位于反倾侧拱腰。

堡镇隧道高地应力顺层偏压软岩大变形段的快速施工技术

堡镇隧道的主要工程地质特点是在高地应力、顺层偏压、软岩地质条件下隧道发生大变形。在对国内外高地应力软岩隧道施工技术研究现状基础上,分别对顺层偏压地层和高地应力顺层偏压地层隧道施工力学行为分析,制定了"超前支护、初支加强、合理变形、先放后抗、先柔后刚、刚柔并济、及时封闭、底部加强、改善结构、地质预报"的快速施工原则和总体方案。通过对开挖方法、通风方式、机械设备配套技术及管理技术等方面的综合攻关,实现了同类工程安全无事故条件下的快速施工。

顺层偏压隧道灾害处理及施工技术

形成隧道偏压的原因主要有:地形引起的偏压、地质构造引起的偏压、施工原因引起的偏压等,其中地质构造引起的偏压问题最为复杂。对于由地质构造引起的偏压荷载目前尚无成熟的计算方法,基本上是依靠经验和在工程实践中不断调整加以确定,缺乏系统的理论分析方法。文章结合国家重点工程渝怀铁路渔塘湾隧道穿越顺层岩体的工程实际,分析了造成该隧道衬砌、支护开裂变形的原因,对隧道在此类地质构造偏压条件下的开挖方法、支护形式、衬砌结构进行了简单介绍。该施工技术不仅使隧道按时按质完成,而且施工进展顺利,现场应用效果良好,具有一定的借鉴意义。

顺层偏压地层隧道施工力学行为分析

堡镇隧道为顺层偏压地层,加之节理切割,左侧边墙、拱脚存在不稳定结构体。采用FLAC3D岩土工程分析软件对该隧道施工力学行为进行分析,取得大量有价值的数据和信息,对指导该隧道的设计和施工具有重要作用。

地质顺层偏压隧道灾害处理及施工技术

形成隧道偏压的原因主要有:地形引起的偏压、地质构造引起的偏压、施工原因引起的偏压等,其中地质构造引起的偏压问题最为复杂。对于由地质构造引起的偏压荷载目前尚无成熟的计算方法,基本上是依靠经验和在工程实践中不断调整加以确定,缺乏系统的理论分析方法。文中结合国家重点工程渝怀铁路渔塘湾隧道穿越地质顺层岩体的工程实际,分析了造成该隧道衬砌、支护开裂变形的原因,对隧道在此类地质顺层偏压条件下的开挖方法、支护形式、衬砌结构进行了简单介绍,该施工技术不仅使隧道按时按质完成,而且施工进展顺利,现场应用效果良好,具有一定的借鉴意义。

单线铁路隧道地质顺层偏压衬砌结构试验研究

通过室内模型试验来研究不同岩层倾角下作用在衬砌结构上的荷载大小,对Ⅴ级围岩偏压衬砌进行相似模型试验,并利用模型试验系统模拟隧道开挖,测试围岩压力与衬砌的应变,得出相关结论。

顺层偏压隧道围岩破坏规律研究及施工控制技术

依托施家山隧道,对隧道穿越顺层偏压段开挖施工进行分析。首先从变形原理上对具有结构面的围岩岩层的剪切破坏范围进行了分析;结合隧道实际偏压走向,从不同岩层倾角、不同层厚、不同层间粘聚力三方面出发,分析开挖后受力变形规律以及塑性区分布,对变形机理展开探究;最后针对本隧道实际施工,提出相应的变形控制措施,为相关工程建设提供借鉴。

顺层偏压地段隧道施工模拟及监控量测结果分析

通过某隧道数值模拟与现场监测数据对比,验证数值模拟可以指导现场施工。同时为顺层偏压隧道施工提供了科学的施工措施。

监控量测在地质顺层偏压高铁隧道中的应用

结合渝利铁路南白洞隧道穿越地质顺层偏压段的监控量测数据对地质顺层偏压对隧道结构的影响进行了分析,并根据监测数据对施工参数进行了调整,结果表明:地质顺层偏压对隧道的应力和位移均产生影响,施工中应根据监控量测数据及时调整施工方案,从而保证施工安全。

顺层偏压隧道灾害处理及施工技术

由于隧道施工主要集中在地质环境较差、地形复杂的地区,受环境、施工技术的影响,隧道容易发生偏压的现象,主要包括地形、地质构造、施工技术而造成的隧道顺层偏压,尤其是地质构造的变化而造成的隧道偏压问题,其是最难解决的问题,因此,首先对某地区隧道的工程概况进行分析;其次,分析隧道顺层偏压灾害情况及原因分析;最后,对隧道灾害处理的施工技术进行分析。

顺层偏压隧道稳定性特征及施工控制措施

采用理论分析与数值模拟研究顺层缓倾岩层隧道的稳定性特征,计算结果表明:隧道变形呈现非对称性,在原设计施工参数下最大变形与最大剪应变位置均位于倾向侧拱腰处,与初支破裂掉块位置一致,分析初支为压剪破坏;而初支最小主应力位于边墙处。当前工况下围岩压力以形变压力为主,可采用限阻耗能支护等让压支护,根据洞周变形分布设置非对称预留变形量并增大预留变形量,以降低支护应力水平,采取上述施工控制措施后,现场施工反馈初支状态良好。

大跨度铁路隧道顺层偏压软岩大变形治理及施工技术

以实际工程为例,通过分析监控量测数据发现,该段顺层偏压软岩大变形段变形存在速率快、时间长和累计变形量大等特点,初期支护已严重变形、破坏和侵限。针对以上情况,立即采取紧急临加固措施对初期支护进行加固,阻止了变形进一步发展,再采取注浆加固、换拱等措施对变形段进行了治理。顺层偏压软岩大变形段施工采取了优化开挖结构参数、加强支护和监测、加设限阻器等措施,有效控制了隧道变形,保障了隧道施工安全和质量。

高地应力顺层偏压隧道施工力学分析与实践

结合工程实践对高地应力顺层偏压地层隧道施工力学行为进行了分析,详细介绍了在施工过程中探索出的控制该类地质条件下大变形的关键技术对策,以积累高地应力顺层偏压隧道施工经验,可供同类工程参考。

顺层偏压地层下隧道开挖参数优化探讨

以保神高速后坪隧道为例,对顺层偏压Ⅳ级围岩段台阶法开挖参数进行探讨分析,对不同工况下的台阶高度、台阶长度及开挖进尺进行模拟,结果表明:隧道最大位移和应力出现在边墙和拱脚处,台阶高度对边墙和拱脚的影响也最大,拱肩偏压现象随台阶高度的增大而减小,边墙和拱脚偏压现象随台阶高度的增大而增大;隧道台阶长度增加,拱顶沉降和水平收敛位移逐渐增大,但增大幅度呈现减小;开挖进尺越大,拱顶沉降和掌子面变形逐渐增大;通过综合分析认为:当台阶高度取5 m、台阶长度取16 m、开挖进尺取2.0 m时为最佳的开挖施工参数。

顺层偏压岩层中隧道支护

通过实例说明在顺层偏压岩层中进行隧道初期支护时,当初期支护产生病害后,如何根据病害产生和发展的特点、监控量测资料分析原因,通过不断动态调整初期支护参数,及时进行支护效果反馈和分析,最终确定合理的支护措施。