宜万铁路隧道工程特点及设计对策

宜万铁路东起湖北省宜昌市,西至重庆市万州区,全线共分布有159座隧道,总长338.7 km,左线隧线比高达60%,全线不良地质众多,岩溶、岩溶水、软岩大变形、高地应力、煤层瓦斯等普遍分布,特别是70%隧道穿越岩溶发育地区,岩溶发育规模、多样性、突水突泥的风险程度及工程处理难度为国内外罕见,为此开展复杂隧道风险分级、超前地质预测预报、排水减压、注浆、特殊结构设计、可维护防排水系统、防灾报警系统及安全性监测等研究工作,有效控制了复杂隧道的高风险,实现了复杂艰险山区隧道修建技术的突破。

隧道穿越淤泥质充填溶洞施工力学行为研究

岩溶隧道施工时,不可避免地会遇到多种介质充填的溶洞。隧道穿越这类型的溶洞时,采用何种施工工法以及施工过程中隧道支护的稳定性已成为设计、施工的一个难点。选取宜万铁路马鹿箐隧道Ⅰ线DK255+925^+976段大型淤泥质充填溶洞为研究对象,采用三维快速拉格朗日法,对隧道开挖与支护过程中的力学行为进行研究,获得隧道在分步开挖、支护情况下围岩位移、初期支护内力及位移等的分布规律,计算分析结果对该隧道设计、施工提供理论支持,可为类似隧道工程借鉴、参考。

宜万铁路复杂岩溶隧道动态设计

介绍宜万铁路复杂岩溶隧道动态设计原理、系统构成、方法及组织管理机构,提出以控制高风险为纲,保证施工、运营安全为目的动态设计理念,通过云雾山隧道"+617"溶洞群的动态设计实例,论述信息采集与分析、方案形成与评价、方案决策与实施、安全监测与验证等动态设计的主要内容,经过宜万铁路5座Ⅰ级风险隧道动态设计工程实践,实现复杂岩溶隧道高风险的控制,减少突发性地质灾害,基本达到预期目的。

40 t轴重单线有砟重载铁路隧底结构设计参数研究

针对现有的国内外研究成果均未考虑40 t轴重荷载作用下的隧道基底结构动力响应特征及累积损伤特性,利用有限元软件ABAQUS建立隧道-围岩耦合二维计算模型,结合隧底围岩累积损伤机制与隧底混凝土结构的损伤塑性特性,对行车速度为120/h、40 t轴重的重载列车荷载作用下单线有砟隧道隧底衬砌结构主要设计参数进行研究。结果表明:随着列车轴重的增加,隧道底部围岩逐渐出现损伤,尤其当轴重为40 t时,隧底结构出现明显的损伤效果;改变矢跨比与填充层厚度对仰拱竖向位移影响不大,随着矢跨比的减小,仰拱结构拉应力在不断增大,且矢跨比分别小于1∶6和1∶7后,仰拱结构拉应力增大明显;随着填充层厚度增加,隧道仰拱结构拉应力不断减小,当填充层厚度大于1.3 m时,这种减小的趋势逐渐变缓;在关键参数建议取值条件下的隧底二次衬砌结构疲劳寿命均符合要求。

宜万铁路岩溶隧道灾害及防治对策

结合在建宜万铁路隧道设计及施工过程中遇到的岩溶地质问题,根据岩溶的形成过程划分岩溶类型,进而对岩溶隧道灾害危险等级进行评价,提出岩溶隧道设计与施工过程应遵循的一般原则和防治对策。

40 t无砟重载铁路隧底结构设计参数研究

针对隧底围岩损伤的数值模拟,因采用理想状态下的弹塑性模型仅对强度参数进行折减,而循环荷载作用下围岩的累积损伤及隧底积水的反复冲刷作用均未考虑在内,使得计算结果与现场实测值相差较大的问题。本研究基于隧底围岩的累积损伤机理与隧底混凝土结构的损伤塑性特性,利用ABAQUS有限元软件建立隧道-围岩耦合二维计算模型,对重载列车荷载作用下,单线无砟隧道隧底衬砌结构的主要设计参数进行分析。研究结果表明:随着列车轴重的增加,隧道底部围岩逐渐出现损伤,当轴重为40 t时,隧底结构出现明显的损伤效果;改变矢跨比对仰拱竖向位移影响不大,当矢跨比大于1:7,仰拱结构拉应力增大趋势变缓;改变填充厚度对仰拱竖向位移影响不大,当填充层厚度大于1.1 m时,这种减小的趋势逐渐变缓。

宜万铁路野三关隧道响水坪地下暗河发育特征及方案研究

隧道穿越地下暗河时易发生突水突泥灾害,破坏区域水文环境,影响隧道施工和运营。以宜万铁路野三关隧道为工程背景,分析隧区地层岩性、地质构造、河流水系和岩溶发育特征;基于隧区工程水文地质条件,详细分析了隧道所遭遇的响水坪暗河系统的总体规模、地下水发育特征以及隧道穿越段暗河的发育规模、充填物性质、涌水特征、稳定性等。根据该暗河系统的工程水文地质条件及与隧道的空间关系,研究了增设排水洞方案、加深侧水沟方案和封堵方案;综合考虑周边环境影响、施工干扰、工程投资、隧道长期运营安全等因素,推荐采用增设排水洞方案;该方案在暗河治理中取得了很好的效果,对类似工程具有重要的借鉴意义。

别岩槽隧道穿越茨竹垭大断层的工程对策

文章介绍了别岩槽隧道茨竹垭(F1)大断层的地质背景、岩体构造、地下水等地质特性,详细论述了穿越该断层的相关工程措施:超前地质预测预报、超前帷幕注浆、超前大管棚注浆预支护、加强型复合式衬砌等,重点提出了帷幕注浆设计、施工的关键技术,对类似工程的设计与施工具有较高的参考价值。

宜万铁路云雾山隧道“+852”溶洞发育特征及技术对策

介绍宜万铁路云雾山隧道"+852"大型溶洞的地质背景、发育特征,在对溶洞整体稳定性评价基础上,对"桩基承台+隧道结构"、"钢管桩+隧道结构"、"桥梁+隧道结构"3种溶洞处理方案进行了对比分析,综合考虑隧道基础及整体结构安全可靠、施工难度、地下水等因素,推荐采用"桩基承台+隧道结构"的处理方案,并详细论述了具体处理措施。

基于疲劳寿命的40t轴重重载单线隧道隧底参数优化

基于疲劳寿命分析方法对几内亚西芒杜新建40t轴重重载铁路隧道进行隧底结构参数设计优化分析。考虑不同围岩等级、轴重、结构参数以及行车速度等的多种工况,采用动力有限元方法得到列车动载作用下隧底结构疲劳危险部位的应力时程曲线即应力水平,而后根据疲劳累积损伤理论,创新性地考虑应力疲劳与材料碳化的耦合,得到了不同工况隧底混凝土结构的使用寿命。最后给出了不同围岩级别下单线有砟铁路隧底结构优化参数,探讨了轴重和行车速度对结构疲劳寿命的影响规律。

宜万线隧道工程岩溶治理技术与工程实例

研究目的:宜万线是目前已建和在建工程中岩溶最为发育的铁路线,全线共有隧道159座,约占线路总长度的59%,其中多数隧道穿越碳酸盐岩地层,岩溶、岩溶水极其发育,这给隧道工程的安全施工以及工程建成后的运营安全造成十分重要的影响。研究结论:施工中所遇到的岩溶按工程地质特征分为洞穴型、溶隙溶槽型、管道型、大型岩溶四大类,并按无充填型、半充填型、充填型、充水型、过水型、暗河型等水文地质特征进行次级分类,以便进行针对性治理。根据分类,针对岩溶洞穴型主要采取回填、换填、注浆加固等措施;针对溶隙溶槽型,主要采取护拱回填、加强预支护开挖、注浆加固等措施;针对岩溶管道型主要采取护拱回填、预引排、注浆加固及大管棚预支护、维持原排水通道等措施;针对大型岩溶型,上部主要采取护拱回填、注浆加固及大管棚预支护,基底主要采取钢管桩、板跨、梁跨、桩基承台、回填路基等措施。

岩溶隧道水压力的研究与确定

研究目的:通过对渝怀线、宜万线重点岩溶隧道水压力实测,研究岩溶隧道初始水压力值的影响因素、计算公式;通过对水压力长时间监测,研究水压力降雨响应;通过监测水压力值,绘制水压力曲线,并分析曲线特征,对岩溶隧道的堵水治理提供参考;对注浆后水压力分析,提出注浆后二次衬砌水压力设防建议。研究结论:岩溶隧道水压力与上、下排泄基准面高程和排泄能力有关,不能采用折减系数法确定。水压力对降雨有强烈响应。放水后升压试验能反映岩溶几何形态。衬砌结构设防应根据地质条件、原始水压力值和注浆效果确定。

宜万线隧道洞口滑坍分析与治理

研究目的:宜万线全线共有隧道159座,洞口150处,施工过程中有9处洞口发生了滑坍,通过对滑坍原因分析和滑坍治理,为类似工程提供借鉴。研究结论:隧道洞口发生滑坍除地质原因外,勘察资料不准确和不能及时进行方案完善是设计方面的主要原因,未按设计施工、未及时提出变更、施工方法不当、监控量测不及时是施工方面的主要原因。针对隧道洞口滑坍,应对洞口段进行有效的治理,当软弱不良地层厚度不大于5 m时,可采取加强锚网喷防护;当大于5 m、小于10 m时,应采取钢管桩注浆加固;当大于10 m时,应增设抗滑桩,以取得稳妥的治理效果。同时应及时施做明洞、洞门,以及洞口段的二次衬砌。

宜万铁路齐岳山隧道F11高压富水断层特征及工程对策

介绍宜万铁路齐岳山隧道F11高压富水断层的地质背景、岩体结构、地下水赋存状况等工程水文地质特征,结合施工中发生的泥石流和坍塌情况,阐述隧道穿越该断层时发生突水、突泥(石)的主要原因,详细论述隧道穿越F11高压富水断层带采取的"分水减压、注浆加固、加强支护、综合治理"处理原则和相应的综合工程处理对策,对类似工程具有十分重要的参考价值。

高水压富水山岭隧道设计

通过对地下水渗流场理论解析公式的推导与分析,结合宜万线齐岳山隧道高水压富水地段现场具体处理情况,提出高水位富水隧道设计应遵循的基本原则"以堵为主,限量排放";地层注浆是实现限量排放的主要方式,确定注浆加固范围时应注意注浆帷幕体自身的稳定性;排水系统是衬砌结构设计中不可缺少的一部分,在完善可靠的排水系统下,衬砌结构承受的外水荷载可以较大幅度地进行折减。

宜万线高坪2号隧道DK140+451岩溶处理

高坪2号隧道是宜万线上一座双线隧道,隧道施工至DK140+451时,工作面右侧揭示岩溶充填物,地表出现沉降、开裂,经监理单位组织三方会商,采取Ⅴ线围岩常规施工方法。在随后施工中,岩溶充填物坍塌,地表出现陷坑。经对各种方案比选,采取清除坍体、护拱、回填等措施进行坍方处理。针对隧道基底岩溶,经补勘后,采取桩基承台方案进行处理。

高水压富水山岭隧道设计浅谈及工程实例

通过对地下水渗流场的理论分析,结合宜万线齐岳山隧道高水压富水地段现场具体处理情况,得出高水压富水隧道设计应注意的主要原则:"以堵为主,限量排放"是高水位富水隧道设计应遵循的基本原则,限量标准应根据隧道区域内具体情况类比确定;地层注浆是实现限量排放的主要方式,确定注浆加固圈范围时应确保注浆帷幕体自身的稳定;排水系统是衬砌结构设计中不可缺少的一部分,在完善可靠的排水系统下,衬砌结构承受的外水荷载能较大幅度地进行折减。

齐岳山隧道超前地质预测预报系统

介绍宜万线控制性工程齐岳山隧道以RPD150C多功能钻机超前钻孔和加强钻爆孔为主,TSP203等物探为辅的超前地质预测预报系统,具有简单、直观,并且对施工进度干扰小的优点,有效地预测岩溶高压突水、突泥等不良地质。

不同防排水方式下富水隧道受列车振动荷载动力影响分析

为研究富水隧道在列车循环动载下承受的动水压问题,针对石马寨隧道在国内首次应用的仰拱下设排水沟防排水方式,对比传统的仰拱填充内设排水沟方式,基于结构动力学理论,建立动力—流体耦合模型,分析在列车动载作用下结构的动力学响应和地层渗流场变化,评价列车运营时2种防排水方式的防排水效果及适应性。研究结果表明:仰拱下设防排水方式能保证仰拱底部较小水压力,且有效削弱列车动载对地下水压力的影响。研究结果可为富水隧道防排水提供参考。

发动机点火系统的故障特征及其与次级点火电压波形的相关性分析

汽车发动机点火系统技术状态对汽车的可靠性、动力性、经济性和废气排放均有非常重大的影响。点火系统是汽车发动机故障频发部位,并且其故障现象和燃料供给系统某些故障症状相似,是汽车发动机维修的重点和难点。因此,有必要建立一种快速、准确、简便的诊断方法判断发动机点火系技术状况。