基于收敛-约束法的岩溶隧道支护时机研究

溶洞对于隧道的稳定性有较大的影响,而进行及时的支护施做能够保障岩溶隧道的施工安全。文章以笔花山隧道为例,采用数值模拟方法建立岩溶隧道分析模型,将溶洞的相对位置和大小作为主要影响因素,包括溶洞与隧道之间的净距和环向位置、溶洞直径,并分析其对硐室围岩位移的影响。通过硐室位移和单元状态指标Z SI,结合收敛-约束方法,综合判断岩溶隧道支护的施做时机。结果表明,相较于净距和溶洞直径,溶洞环向位置对隧道稳定性影响更大。由于溶洞的影响,硐室不同位置处的位移发展规律并不相同,因此较难以某一种位移特征来判断隧道是否进入弹塑性状态。而Z SI可以更直观地展现出岩溶隧道的状态,从而为合理地确定岩溶隧道支护施做时机提供帮助。

不同级别围岩条件下浅埋偏压大跨度隧道开挖工法的比选

对不同级别围岩条件下浅埋偏压大跨度隧道的3种施工方法引起的应力场和围岩位移进行了模拟分析,在此基础上,评价了各种方法的适用条件。

软弱围岩中大跨度浅埋偏压小间距隧道开挖的数值模拟

软弱围岩条件下大跨度浅埋偏压小间距隧道合理的开挖方法是隧道工程界目前一个亟待解决的难题。采用有限元方法,对软弱围岩条件下大跨度浅埋偏压小间距隧道的动态施工及施工方法进行了数值模拟比选分析,研究成果有利于提高大跨度浅埋偏压小间距隧道的结构设计和施工水平,达到大跨度浅埋偏压小间距隧道结构设计和施工更为经济、合理的目标,具有较好的应用前景。

基于Card/1软件的路基横断面设计

采用具备深层开放、方便灵活等特点的Card/1软件对路基横断面进行"信息化"设计,基于CardScript脚本语言和QPR函数对软件进行二次开发,从横断面线数据库中获取相关信息,实现了路基防护、排水及其他有关工程数量清单文件以及路基防护工程工点设计图的自动生成。此方法能有效简化横断面设计及相关工程数量统计过程中的重复工作,大幅度提高工作效率,减轻设计人员的劳动强度。

基于运行速度的城市隧道出口与地面道路平交口理想衔接距离研究

隧道出口与地面道路衔接受诸多条件限制,目前相关规范给出的相应指标在某些条件下偏小,项目实际设计中简单套用相关规范指标不甚合理。依托衢州荷一路过江隧道工程,结合驾驶员角度基于运行速度建立隧道出口距地面道路平交口安全距离计算模型。《城市地下道路工程设计规范》要求的隧道接地点与下游道路平交口距离与本文提出的隧道出口距地面道路平交口安全距离一致,基本适用于有敞口段构造的城市隧道。对于无敞口段构造的城市隧道而言,困难情况下隧道出口距灯控平交口距离不能按照规范最小值1倍停车视距,应不小于1.5倍停车视距。此外,从驾驶员舒适度角度考虑,采用SIANAL^(94)平交口车辆排队长度模型建立理想的隧道出口距地面道路平交口距离计算模型,得出当单车道车辆排队长度过长时相关规范指标不再适用,设计中应对有无敞口段的城市隧道区别处理,结合各向交通量车辆排队长度、车道数等计算项目所需的实际距离。最后,在衢州荷一路过江隧道工程设计过程中有针对性地提出优化衔接措施。

浅埋偏压岩溶隧道开挖施工支护技术分析

作为一种难度很大的施工项目,岩溶隧道浅埋段施工和支护施工在近期受到了相关领域的高度重视。为了能更有效的提高基础施工和支护等施工技术的水准,进而更有效改善了隧道浅埋段的最终施工效益,本文根据隧道涵洞的浅埋、偏压、围岩破坏、安全性差低等恶劣地质状况,提出了岩溶隧道施工的设计方法,并总结了地段内浅埋隧道的设计方法,从而保证了隧道施工的安全性和隧道施工效率。

浅埋偏压小间距大跨隧道开挖工法的数值分析

软弱破碎岩土条件下合理确定浅埋偏压小间距大跨隧道开挖方法是隧道工程界目前一个亟待解决的难题。采用FLAC3D对软弱围岩条件下大跨度浅埋偏压小间距隧道不同开挖工法的动态施工进行了数值模拟,得出了隧道开挖支护施工过程中围岩与支护体系的位移变形及应力扩展的发展规律。数值结果表明:隧道开挖支护过程中,仰拱处存在隆起应力,中间岩柱和深埋隧道右侧出现应力集中,二次衬砌顺承较大残余应力。研究成果有利于提高隧道的结构设计和施工水平,达到设计和施工更为经济、安全、合理的目标。

基于上限分析与随机响应面法的盾构隧道掌子面可靠度研究

为更全面准确评估孔隙水压力作用下盾构隧道掌子面的稳定性,提出一种基于极限分析原理的双对数螺旋线破坏机构为确定性模型,结合随机响应面原理的可靠度分析方法。该方法以孔隙水压力系数表示地下水引起的孔隙压力变化,通过上限分析得到隧道掌子面的安全系数;运用拉丁超立方技术对安全系数进行抽样,建立基于Hermite多项式展开的近似极限状态方程,在验证响应面有效性的基础上,进一步采用蒙特卡洛模拟法获取隧道掌子面失效概率特征。利用该方法分析了土体参数变异性、地下水位以及支护力对掌子面失效概率的影响,并将其应用于湘江隧道掌子面的可靠性研究中。结果表明:该方法可以有效地评估隧道掌子面的可靠性,并可为隧道掌子面支护力的选取提供理论参考。

考虑流固耦合效应的水下隧道开挖工序模拟

采用FLAC3D数值方法并考虑流固耦合效应对静水平面17m下隧道施工进行数值模拟,比较分析了不同工法开挖的围岩渗流、位移、应力及塑性区的变化。计算结果表明,CD法需注重隧道拱部预注浆堵水加固,台阶法需加强全断面预注浆堵水加固;考虑流固耦合影响后,隧洞围岩压力相对减小30%;且不同工法开挖情况下,流固耦合效应对隧道支护结构的扁平效应影响不同;拱顶与拱脚是水下隧道施工应重点关注的部位。

水下隧道涌水量分析与合理安全覆岩厚度的确定

针对某市某水下隧道施工场地的水文地质、工程地质特点,采用FLAC3D数值方法对该隧道进行数值模拟,得到隧道涌水量随时间变化的趋势;分析涌水量大小与隧道顶板厚度的关系,并预测了隧道开挖后不支护情况下的失稳时间。研究表明,综合考虑水下隧道顶板安全厚度与开挖支护间隔时间是水下隧道安全施工的关键,为水下隧道施工组织设计与防排水设计提供参考依据。

淤泥层中沉管隧道基础形式选型及沉降数值分析

为探究不同基础施工方案对沉管隧道纵横断面的沉降影响,以广州市南沙区拟采用沉管隧道的过江方案为例,针对该地区淤泥层不同厚度分别提出换填、抛石挤淤、挤密砂桩、水泥搅拌桩和PHC桩5种沉管铺设基础设计方案,并采用Plaxis 2D软件对不同方案下的沉管隧道纵横断面进行数值模拟,尤其针对不同相邻地基工况,采用换填+砂桩、抛石+砂桩2种典型组合方案沉降进行分析。结果表明,5种方案下的沉管隧道纵横断面沉降变形规律较为一致,沉降值均满足设计规范要求;2种不同工况组合下的沉降值也满足要求,提出适宜南沙地区的沉管隧道铺设方案。

岩质边坡侧向岩石压力计算体系优化研究

《建筑边坡支护技术规范》(GB 50330-2013)提出了有无外倾结构面及结构面软硬不同情况下侧向岩石压力计算公式,其计算公式复杂,计算原理与概念不简明,实际应用中容易概念不清出现错误。基于边坡极限平衡原理对岩石边坡的侧向岩石压力计算体系优化,提出了新的边坡侧向岩石压力求解思路,并经算例验证了体系优化的可行性与简易性。

某高路堤边坡稳定性分析与治理

探讨了传统极限平衡分析法(简化Bishop法)和有限元法计算边坡稳定性的优缺点,并结合某高路堤边坡工程实例,对比分析了自然状态下、有无土工格栅作用下边坡稳定性安全系数。分析结果表明:采用土工格栅,能够显著提高高路堤的稳定性。

高水压山岭隧道注浆孔参数优化数值模拟分析

在进行高水压山岭隧道注浆加固设计时,合理地确定注浆孔深度范围及其孔数是注浆堵水成功与否的关键。采用FLAC3D模拟对水库下方某山岭隧道注浆加固进行了数值模拟分析。对不注浆加固、注浆孔深度及其孔数等不同工况条件下围岩的渗流及塑性区的变化进行分析,并对单一变量进行优化比较。结果表明:未注浆加固情况下,隧道开挖引起拱顶、仰拱大范围围岩屈服破坏,洞周围岩坍塌、涌水突泥等风险较大;28个注浆孔且孔深30 m时较合理。