高地应力软岩隧道预留变形量设计方法

在弹塑性岩体中开挖隧道,若围岩无明显的流变性,支护施作太早将承受非常大的荷载,但支护结构并非越晚施作越好。如果支护结构刚度和强度设计不足,即使预留了变形空间,隧道仍可能因支护反力不足而发生大变形破坏。为确定合理的支护刚度和支护时机,基于GZZ强度准则采用大应变分析理论,考虑隧道扩挖影响,修正高地应力软岩隧道的围岩特征曲线。修正后的特征曲线与原始曲线有共同的起点,但随着变形增大逐渐偏离原始曲线;增大开挖半径会使特征曲线更高,这意味着支护结构需要提供更大的反力。因此,在工程设计时需要根据修正后的围岩特征曲线进行支护结构设计,避免因为支护刚度不足而发生大变形破坏。其次,基于初始地应力、围岩强度等参数对修正围岩特征曲线形态的影响,提出高地应力软岩隧道围岩最佳预留变形量的设计方法。当地应力较低时,特征曲线有明显的“最低点”,该点对应的支护反力最小,为最佳支护时机;在高地应力条件下,即使变形很大,围岩特征曲线也仍然未达到最低点,这是因为形变压力占主导,松散压力远小于形变压力。因此,在高地应力条件下,采用应力释放措施是有必要的,可通过特征曲线的曲率寻找最佳预留变形量。

基于主动支护的木寨岭隧道高地应力软岩大变形预应力锚索支护设计实践

为解决在建木寨岭特长公路隧道薄层极软岩在高地应力下发生的挤压性大变形问题,结合现场展开的工程地质分析、设计变更、监控量测工作,提出一种预应力长短锚索+W型钢带+柔性纤维网组合的基于主动支护的设计方案。该方案采用“先锚后支”的施工工艺,采用数值分析和试验段施工对设计方案进行验证。结果表明,预应力长短锚索组合的主动支护能够充分发挥锚索的锚固和悬吊作用加固围岩,提高围岩的抗剪能力,控制围岩形变能的释放态势,有效控制围岩变形,将初期支护变形控制在20 cm以内,减小约50%。在实际施工过程中对锚索防腐、锚索支护参数及锚索施工设备选型等进行优化调整,确保了隧道施工的顺利进行。

软岩隧道挤压性大变形控制技术研究进展

在高地应力软岩地区开挖隧道难免会发生挤压性大变形,各类"让"和"抗"的支护措施在特定的地质条件下都得到了一定的应用,但不具有普遍适用性。基于前人的研究成果和大变形隧道统计数据,从应力释放和塑性流变两方面对软岩隧道挤压性大变形的机理进行了分析。归纳了高地应力软岩隧道变形控制对策的研究进展,提出了基于"多阶段分等级协同控制"的变形控制原则。将围岩大变形分为轻微、一般、较严重、严重和极度严重5个等级,针对不同等级的大变形分别提出了不同的控制原则。对于流变特性显著的极度严重大变形,必须充分考虑围岩的流变力学特性,确定围岩流变变形稳定后的最终趋势,并根据这个最终趋势确定支护结构整体刚度。

铣挖法在软岩隧道开挖中的应用

该文对阿尔及利亚东西高速公路三车道大断面软岩隧道采用铣挖机开挖进行了简要介绍。工程实践证明,该方法在软质岩隧道开挖中具有减少围岩扰动、控制超挖、加快施工进度等优势,可结合工程具体条件选用。

软岩隧道的超前导洞施工位置优化数值分析

采用数值软件FLAC 3D建立了不同超前导洞位置工况的计算模型,计算了在不同布置形式下围岩位移、应力特征和支护结构受力响应。导洞的位置分别设置在正洞左右两侧、上下两侧以及正洞中央。对比分析了超前导洞位置对控制软岩隧道变形的有效性。结果表明超前导洞应力释放效果与导洞布设位置有关,当导洞位于正洞外侧时,若导洞与正洞距离较近会影响正洞的稳定性,需要对导洞与正洞之间的围岩进行加固。若导洞与正洞距离较远,应力释放效果不佳。因此,建议超前导洞设置在正洞中央。导洞设置在正洞断面中央对变形控制效果最佳,更利于围岩的应力释放。"边让边抗"的支护方法可以控制围岩塑性区的发展。

多年冻土隧道围岩冻融圈回冻和融沉演化规律研究

以共和至玉树公路的姜路岭公路隧道为依托,开展隧道不同冻土段围岩冻融圈的演化规律及各因素对隧道不同冻土段围岩冻融圈的影响规律研究。结果表明:工况不变,随时间持续,冻融圈深度随之增大;围岩开挖后喷射混凝土支护,延迟1d施作,则冻融圈深度增大约10cm。喷射混凝土施作越迟,围岩的的冻融圈深度越大。在隧道运营期间,隧道非冻土段的围岩在外界气温荷载作用下将冻结,且冻结深度随着年份增加而增大,100年后可达26m。

公路隧道防排水设计探讨

文章结合遵循欧洲(法国)标准进行的公路隧道防排水设计,对防排水设计理念,尤其是有助于灭火的排水边沟与可维护性检查井等方面作了简要介绍,希望能够对今后防排水设计有一定的启示。

东西高速公路隧道二次衬砌结构计算

该文简要介绍了阿尔及利亚东西高速公路隧道二次衬砌的计算方法,从计算假设、荷载的确定及二衬配筋等几个方面进行了论述,与我国计算假定与习惯作法有一定的区别,可供参考。

东西高速公路隧道火灾逃生模拟分析

隧道内发生火灾是不可避免的,该文利用FDS(Fire Dynamics Simulator)软件,模拟了隧道内发生火灾时洞内温度、能见度、热辐射强度以及随时间蔓延、扩散的情况,为火灾逃生分析提供了理论依据,并提出了减少火灾灾害的措施。

高地应力隧道软岩大变形控制现场试验研究

文章依托宝汉高速公路连城山隧道工程,开展了“三台阶开挖、双层初期支护、无原位应力释放”和“三台阶开挖、双层初期支护+原位应力释放”两种不同大变形控制方案的现场试验研究,通过监测数据得到了围岩变形和围岩压力随时间的变化规律,并对比研究了连城山隧道两种控制方案的有效性。结果表明,“三台阶开挖、双层初期支护+原位应力释放”可有效控制隧道软弱围岩大变形。

瑞士公路隧道考察

世界上最大的铁路、公路山岭隧道都在瑞士境内。就瑞士公路隧道建设、项目管理、设计、施工等内容作了简要介绍。

公路隧道应用橡胶防水板的经验

公路隧道中的漏水现象是普遍存在的一种病害。漏水会使隧道内各种设施锈蚀受害；含酸碱的地下水以及其它有害气体会对隧道衬砌产生侵蚀；处于寒冷地区的公路隧道还会造成路面结冰，形成冰柱，直接危及行车安全。因此，为了减轻和消除公路隧道漏水的病害，

不同围岩类别小间距隧道施工过程模拟研究

从不同围岩类别出发,对3车道小间距隧道采用典型双侧导坑法的开挖施工过程进行了数值模拟研究。给出了不同围岩类型下的3车道小间距隧道在施工过程中的围岩破坏特征及其变形规律和变形规律的相似性,获得了洞周最大变形量值之间的相对比值关系。通过中隔墙的变形与塑性破坏规律分析,比选出了3车道隧道中隔墙最小间距的工程设计参考值。分析表明:II类围岩合理间距不应小于0.45B,III类围岩应在0.35～0.45B之间,IV,V类围岩可在0.2～0.35B之间选择,对信息化反馈施工,指出了必须重点监控与关注的位置。为小间距隧道的发展和施工设计提供了较确切的参考数据和理论依据。

山西雁门关公路隧道设计

雁门关隧道是山西省境内新广武至原平段高速公路段上最长的深埋公路隧道，隧道地质条件较为复杂。本文简要介绍了该隧道工程地质、土建、机电工程设计情况。

小间距隧道爆破开挖动力效应数值模拟研究

从爆破施工的特点入手,对小间距隧道在采用典型双侧导坑法时的爆破施工动力效应进行了数值模拟研究,给出了爆破施工在已有洞室周边产生的动力效应的一般规律,指出在爆破(后开挖洞室)开挖影响区以内,合理确定已有洞室二次衬砌施作时间的重要性,并给出了爆破施工对已有洞室稳定性影响较大的关键开挖位置。研究表明,爆破动载荷对小间距隧道围岩稳定性的影响主要表现为爆炸应力波造成围岩临空面的反射拉伸破坏,破坏较严重的是已有洞室的迎爆墙、拱脚、拱顶等部位。所得结论对小间距隧道爆破施工有一定的参考价值。

寒区隧道岩体冻胀率的取值方法和冻胀敏感性分级

通过分析岩石冻胀试验数据,修正岩石冻胀率的计算公式;分析裂隙冻结时可能出现的冻胀情况并给出相应的线冻胀率值;将岩体裂隙分布形态简化为"层状",推导岩体冻胀率的计算公式。计算开放条件下不同岩性不同级别岩体的冻胀率范围。开放条件下,岩体冻胀率的特点有:非冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀主要来自于孔隙、裂隙中的原位水冻胀,孔隙/裂隙率越大,冻胀率越大;冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀主要受水热迁移作用的影响,水热迁移作用越强烈,冻胀率越大;随着围岩级别增大,裂隙发育,岩体的冻胀率随之增大,冻胀敏感性岩石构成的岩体的冻胀率增长幅度大于非冻胀敏感性岩石构成的岩体。考虑岩石及裂隙填充物的冻胀敏感性、围岩级别、岩石的孔隙率以及地下水补给条件的影响,对岩体冻胀性进行分级,并评估依托工程围岩的冻胀性,根据围岩的冻胀性选择合理的支护参数将节约工程成本。

基于运行安全的公路隧道进出口线形设计

为提高公路隧道进出口区域的运行安全,对该区域的线形设计进行深入研究。针对隧道进出口区域的运行环境过渡特征,基于隧道进出口前后5 s设计车速行程范围的平纵面线形要素的科学组合,构建了隧道进出口线形过渡技术指标,用于衡量隧道进出口区域线形设计的安全性。鉴于我国目前隧道进出口事故资料的统计尚不完善,选用运行车速差作为中介指标采用间接分析法进行研究,提出了基于运行车速差的隧道进出口区域运行安全性的评价方法和评价标准。并在理论分析的基础上,对实测隧道进出口线形和运行车速数据进行了统计分析,建立了隧道进出口线形过渡技术指标与运行车速差的二元回归关系模型。据此提出了基于运行安全的隧道进出口区域线形设计的建议值。

考虑地震影响的小间距隧道围岩流变损伤

针对隧道围岩的流变特性,基于拟静力法建立了隧道围岩在流变过程中有地震作用时的长期变形与稳定性分析格式,并对三车道小间距隧道的开挖施工过程进行了粘弹塑性数值分析,探讨了地震对小间距隧道围岩与支护结构的影响。数值仿真对比分析表明:地震因素对隧道周边各点的水平位移影响较大,对竖向位移影响较小;中间岩壁在地震影响下,可能发生错动破坏,而且在施工方法的共同影响下有侧向移动的趋势,这将对小间距隧道的安全稳定产生不利的影响。给出了在典型施工方式下,三车道隧道围岩破坏特征及其施工过程中小间距隧道洞周特殊点粘弹塑性的变形规律,可作为小间距隧道设计参考。

小间距隧道围岩力学参数正交设计反演

根据西康高速公路18标长哨段的隧道围岩收敛位移现场监测结果,利用正交设计理论,对该区段小间距隧道围岩变形特性及塑性区大小影响较敏感的力学参数进行了反演分析,获得了比较接近工程实际的围岩综合力学特性参数,即千枚岩的弹性模量、泊松比、凝聚力和内摩擦角,有效地克服了千枚岩难于取样和难以进行力学参数试验的困难。利用反演分析所获得的力学参数对长哨小间距隧道的施工过程进行了数值仿真,分析了该隧道施工期间围岩的应力与变形规律,给出了围岩稳定性评价,为小间距隧道工程设计与施工提供了具有一定参考价值的重要资料和信息。

寒区隧道衬砌结构设计方法

在寒区冬冻夏融周期变化的环境下,冻害问题常影响到隧道结构及运营安全。为提高寒区隧道设计水平,节约工程建设成本,同时保证隧道安全正常运营,本文提出了新的寒区隧道衬砌结构设计思路:在提出寒区隧道衬砌设计流程的基础上,给出了不同冻土段衬砌结构选型的建议:冻岩隧道可采用三层复合式衬砌结构,工程冻土段隧道可采用柔性支护体系的复合式衬砌;系统总结了多年冻土段和工程冻土段的冻胀力控制措施;从结构设计角度,分析了铺设保温层的必要性取决于:冻胀力的量值和衬砌结构的耐久性;最后将提出的寒区隧道衬砌结构设计方法应用于实际工程,定量评估了姜路岭隧道围岩冻胀力控制措施的效果,且目前隧道现场科研监测未测到冻胀力;根据本文研究成果,优化了白茫雪山1号隧道衬砌结构的设计,考虑到保温层铺设成本较高且延缓了施工速度,调整了衬砌保温结构设计,减少保温层铺设长度3 810 m。