岩溶隧道施工围岩变形动态监测与仿真分析

岩溶区隧道因受岩溶发育程度、岩溶位置等影响,其围岩位移特征与一般隧道存在较大区别。以达成高速铁路宝石岩隧道为工程背景,对侧部含有溶洞的隧道围岩变形进行现场监测研究,并运用有限差分软件FLAC3D进行仿真分析,现场监测和仿真分析所得围岩变形规律基本一致。结果表明:隧道开挖后,围岩分别向溶洞和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向两个相反的方向变形,是较危险区域;靠近溶洞的隧道左侧特征位置的位移值要比远离溶洞的隧道右侧相应部位的位移值大,其中,左边墙的水平位移是右边墙的2倍左右。随着开挖断面处溶洞尺寸的逐渐增大,拱顶下沉位移增量最大,边墙水平位移增量次之,腰拱水平位移增量最小。溶洞顶部下沉位移和靠近隧道的溶洞右侧部水平位移较大,溶洞其他部位的位移值较小。侧部含有溶洞的隧道,其围岩变形的非对称性容易使隧道受"偏压"。所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。

侧部岩溶隧道围岩变形特征数值模拟分析

结合达(州)成(都)高速铁路宝石岩隧道施工过程,利用有限差分软件FLAC3D对隧道侧部含有溶洞的围岩变形特征进行了数值模拟研究,分析了隧道侧部不同大小、不同距离的溶洞分布对隧道围岩变形的影响。结果表明:隧道开挖后,围岩分别向溶洞和隧道内变形。溶洞与隧道之间的围岩向两个相反的方向变形,是最危险区域;靠近溶洞附近的腰拱、边墙和拱顶处围岩的位移值要比远离溶洞侧的相应部位处的围岩位移值大;随着溶洞与隧道间的距离的不断增大,隧道主要特征位置的位移值均有不同程度的减小,最终趋于无溶洞状态时的位移。溶洞主要特征位置的位移值也减小,其值均趋近于零;随着溶洞尺寸的不断增大,隧道和溶洞主要特征位置的位移值均有不同程度的增大。

达成高速铁路岩溶隧道围岩稳定性分析

结合达(州)成(都)高速铁路某岩溶隧道工程,建立岩溶隧道三维实体模型,利用三维快速拉格朗日法FLAC3D对隧道底部含有溶洞的围岩稳定性进行数值模拟研究,并将数值计算结果与现场监测结果进行比较分析。研究结果表明:随着隧道施工接近并通过溶洞顶部,隧道拱顶处围岩向下变形,其值不断增大;拱腰处围岩沿隧道径向收敛,其值变化较小;仰拱处围岩最初向上变形,在隧道施工到溶洞顶部时变为向下变形,且其下沉值不断增大;围岩塑性区主要集中在隧道拱顶、仰拱底、拱腰和溶洞顶部处;溶洞顶部与隧道底部的塑性区有相互连通的趋势;隧道拱顶左右各约45°的范围、隧道底部以及溶洞周围的部位为应力释放区,拱腰处为应力增高区。

侧部岩溶隧道围岩与支护结构力学特性分析

岩溶区隧道因受岩溶的影响,其围岩与支护结构力学特性与一般隧道存在较大区别。以忠垫高速公路某岩溶隧道为背景,采用三维快速拉格朗日法,对侧部岩溶隧道施工过程中的围岩位移、应力、塑性区和锚杆轴力及喷混凝土层力学特性进行研究,并将计算结果与现场监测结果进行了比较分析。结果表明,隧道开挖后,围岩分别向溶洞和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向两个相反的方向变形。塑性区主要集中在隧道的周围和溶洞的左右侧部。隧道与溶洞之间的围岩应力集中程度较高。靠近溶洞侧的锚杆轴力及喷混凝土层轴力和弯矩要比其他位置的相应值都要大。

隧道底部隐伏空腔充水对二次衬砌内力影响研究

以某岩溶隧道为工程背景,按弹性阶段相似原则进行模型试验,研究隧道底部隐伏空腔充水情况下的二次衬砌内力特征,以及水压、溶腔和隧道间距的变化对二衬内力的影响规律。试验结果表明:当隧道仰拱底部隐伏空腔充水时,拱肩、边墙和墙脚处轴力为负,拱顶和仰拱底处轴力为正,其中墙脚处负值轴力最大,仰拱底处正值轴力最大;拱肩和仰拱底处弯矩为正,边墙和墙脚处弯矩为负,其中仰拱底处正弯矩最大,墙脚处负弯矩最大。随着溶腔内水压逐渐增大以及充水溶腔与隧道间距离的逐渐减小,特征位置处的轴力和弯矩均有不同程度的增大,对于轴力,拱顶、拱肩和仰拱底处的增量较小,边墙和墙脚处的增量较大;对于弯矩,拱顶、拱肩和边墙处弯矩增量均较小,墙脚和仰拱底处的弯矩增量明显。沿着隧道的轴向,断面越靠近充水溶腔其轴力和弯矩受影响程度就越大。

基于突变理论对路基下埋溶洞顶板稳定性分析

考虑溶洞恰好位于路基正下方,将路基底部溶洞顶板简化为周边固支的大变形椭圆板模型。在此基础上,应用突变理论建立了溶洞顶板失稳的尖点突变模型,并由该模型的分叉集方程求得溶洞顶板岩层失稳的力学充要条件及溶洞顶板的安全厚度理论表达式。最后通过工程实例进行了验证,与实际情况较为吻合。

水泥粉喷桩在软土地基处理中的应用

以四川某市的软土地基处理为例,对水泥粉喷桩加固软土地基的设计与施工、复合地基承载力和沉降等问题进行了探讨。

底部隐伏空腔隧道施工过程中的围岩变形分析

岩溶区隧道因受岩溶发育程度、岩溶位置等影响,其围岩变形特征与一般隧道存在较大区别。以某岩溶隧道为工程背景,对隧道仰拱底部存在隐伏空腔的围岩变形进行现场监测研究,并运用有限差分软件进行仿真分析,现场监测和仿真分析所得围岩变形规律基本一致。研究结果表明:随着隧道施工接近并通过空腔顶部,隧道拱顶处围岩向下沉降,其值不断增大;边墙处围岩沿隧道径向收敛,其值变化较小;仰拱处围岩由最初的向上隆起,至隧道施工到空腔顶部时的向下沉降,且其下沉值不断增大。空腔周围围岩向空腔内收敛,其顶部沉降位移最大,侧部收敛位移次之,底部隆起位移最小。

考虑时空效应的软弱围岩隧道施工稳定性研究

以达（州）成（都）高速铁路家乡沟隧道为背景,利用有限差分软件FLAC3D并采用伯格斯流变本构模型对软弱围岩隧道施工稳定性进行研究,得出了隧道某一目标横断面上围岩位移、围岩压力和支护结构受力及内力随时间和空间的变化规律和数值大小,并将计算结果与现场实测数据进行比较验证。研究结果表明：在开挖面前方1.5-2.0倍洞径和开挖面后方2倍洞径范围内,围岩变形主要由空间效应所引起;在上述范围之外,围岩变形主要由围岩的流变属性所引起。由于围岩的流变效应,围岩压力、初支与二衬的接触压力和支护结构受力及内力均随时间而发生变化。在围岩刚开挖时,结构受力及内力增长较快,达到某一值后逐渐变缓;二衬施筑以后,在围岩的流变作用下,结构受力及内力逐渐增加,但速度较慢,最终有可能造成拱脚、拱腰、仰拱等应力较大部位首先破坏。

土钉支护在软土深基坑中的应用

土钉支护在软土边坡或基坑支护工程中应用的较少,并且存在一些尚未解决的问题。以工程为实例,对土钉支护软土深基坑的有关问题进行了分析探讨,分析结果及工程实践表明,土钉支护可以应用于软土边坡或基坑的支护。

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。

非均质地层浅埋隧道台阶法施工地表沉降控制措施研究

工程实践中大量的浅埋隧道位于软硬非匀质地层之中,笔者对该类隧道台阶法施工下穿高速公路段地表沉降控制措施进行了一系列研究。首先从已建的该类工程地表沉降实测数据入手,在计算机中仿真模拟出整个动态施工过程,反推出数值模型的各个计算参数,确保该模型的可靠度,然后利用该模型进行虚拟工况开挖模拟计算,分别对双层管棚法、双层初期支护等施工措施对地表下沉的控制效果进行了评价。

蒙华铁路三荆段深埋软弱围岩隧道荷载研究

《铁路隧道设计规范》中的深埋围岩压力公式没有考虑隧道拱部围岩本身的承载作用以及超前预支护作用,荷载计算结果偏大。为验证深埋隧道初期支护结构实际承受的围岩压力荷载,以蒙华铁路三门峡至荆门段现场监测数据为依托,通过分析围岩变形监测资料,探讨蒙华铁路隧道围岩及结构在隧道开挖过程中的变形行为,并采用拱顶沉降与水平收敛相结合的位移反分析法,建立荷载-结构法平面有限元模型,反演推导围岩压力荷载。分析结果表明:双线隧道反分析得出的围岩荷载为同级别按规范计算值的70.7%~76.5%;单线隧道反分析得出的围岩荷载为同级别按规范计算值的88.8%~93.1%。研究成果对蒙华铁路隧道现场施工和优化支护结构设计起到了很好的指导作用,希望能对以后类似隧道工程的设计和施工提供参考。

基坑开挖对邻近地铁隧道的影响研究

随着城市建设的发展,城市轨道交通网络逐渐完善,地铁隧道在其正常运营阶段不可避免地要受到各种新建工程活动的影响,其中包括基坑工程。文中以上海地铁二号线南侧越洋广场项目基坑工程为背景,采用三维快速拉格朗日法,对基坑开挖过程进行数值模拟,结果表明,在基坑开挖过程中,基坑周围土体变形以竖向位移为主,地铁隧道的变形以水平位移为主。同时,对基坑底部土体进行预加固措施,可明显减小基坑开挖对地铁隧道的影响。

港珠澳大桥沉管隧道基础处理方案沉降分析

沉管隧道的地基稳定、基础沉浮问题与一般地面建筑的情况截然不同，其基础处理的目的是解决基槽开挖作业所造成的槽底不平整问题，保证隧道在施工、使用阶段变形稳定性。叙述了目前国内外沉管隧道常用的基础处理方法，详细讨论了压砂法的机理。介绍了港珠澳大桥沉管隧道，对沉管隧道基础压砂方案做数值模拟分析。

侧部岩溶隧道围岩稳定性数值分析与研究

结合忠垫高速公路岩溶隧道施工过程,利用有限差分软件FLAC3D对侧部含有溶洞的隧道围岩稳定性进行数值模拟研究,并将数值计算结果与现场监测结果进行比较分析。结果表明:隧道开挖后,围岩分别向溶洞内和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向2个相反的方向变形,是较危险区域。围岩塑性区主要集中在隧道的周围和溶洞的左右侧部,溶洞的顶部和底部处塑性区较少。隧道与溶洞之间的围岩由于应力集中可能使围岩产生过大的变形和岩体破坏,对其稳定性要给予特别重视。所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。

明月山隧道施工力学响应FLAC^(3D)数值模拟

以忠垫高速公路明月山隧道为例,采用三维快速拉格朗日法,对公路隧道开挖与支护过程中的力学响应进行研究,获得隧道在动态分步开挖、分步支护的情况下围岩变形规律,同时比较隧道在无支护、初次支护2个不同工况下围岩塑性区的分布规律。

深埋隧道围岩流变行为的拉格朗日法分析

分析深埋隧道围岩受力变形特点。采用粘弹性理论和有限差分法,对在有支护和无支护两种条件下轴对称圆巷的粘弹性力学行为进行了分析,结果表明:有限差分法能很好地模拟围岩的流变行为,适时支护措施可有效控制围岩的蠕变变形。

土钉支护在软土边坡中的应用

以四川宜宾的河道整治工程为例,对土钉支护软土边坡的有关问题进行了分析探讨。结果表明,土钉支护可以应用于软土边坡的支护。

水泥土搅拌桩复合土钉支护稳定性研究

水泥土搅拌桩复合土钉支护在我国已得到广泛应用,但对其稳定性研究得不多,设计主要依靠经验进行。通过构建稳定性分析模型,介绍对水泥土搅拌桩复合土钉支护的稳定性分析及计算方法。