大型沉管隧道干坞二次围堰设计及施工关键技术

基于襄阳东西轴线沉管隧道项目,结合工程施工工艺和富水的强渗透性地层条件,通过方案比选后,选定干坞坞口二次止水围堰的结构形式,设计了锁扣型分片拼装式的二次止水围堰。针对双壁钢围堰与轻质夹壁混凝土结合的复合墙体形式,对围堰受力特性、围堰沉放与定位拼装、分片间连接形式、与既有建筑物的连接形式及节点止水措施展开研究,为干坞坞口创造了二次干燥施工环境并确保安全,解决了干坞坞口对接端施工难题。

隧道尺度对衬砌背后水压力的影响机理研究

为了明确高水压围岩隧道的隧道半径、复合衬砌厚度以及围岩、注浆加固圈、衬砌渗透系数的相互关系对隧道衬砌背后水压力的影响,本文利用渗流连续性方程与达西定律得到了衬砌背后水压力计算方法。通过分析发现:隧道尺度较小时,隧道半径增大可显著减小衬砌背后水压力;注浆层厚度的增大,增加了渗流路径长度,降低了衬砌背后水压力;随着复合衬砌厚度的增加,衬砌背后水压力逐渐增加,衬砌厚度小于0.8 m时,衬砌厚度对衬砌背后水压力影响较大。本文的计算方法以及分析结果可以为高水压下隧道的衬砌支护设计参数、围岩加固设计参数提供理论参考。

高水压山岭隧道衬砌结构水压力特征研究

研究目的:以渗流连续性方程和Darcy定律为基本原理,总结围岩注浆加固圈、初期支护和排水系统对地下水渗流的主要影响因素,通过理论公式推导,获得隧道衬砌水压力特征计算公式。同时,采取理论分析的方法,分析影响隧道衬砌水压力的主要因素及其变化规律,以进一步明确高水压山岭隧道衬砌水压力的特征。研究结论:经过理论计算与分析可知:(1)隧道半径、初期支护结构特征、注浆加固圈特征以及隧道排水系统的排水能力是隧道衬砌水压力的主要影响因素,二次衬砌外水压力可通过调整隧道各结构部分的参数进行控制;(2)隧道衬砌水压力随隧道半径的增大、初期支护和注浆加固圈抗渗能力的增大以及排水系统排水能力的增大而降低;(3)注浆加固圈厚度小于8 m时,对降低衬砌水压力作用显著,但注浆加固圈渗透系数应该与初期支护和围岩的渗透系数相匹配,否则将影响注浆加固圈的作用效果;(4)本文分析高压富水隧道衬砌水压力影响因素及其变化规律,对隧道衬砌、围岩注浆、排水系统设计具有指导意义。

走滑断层位移作用下山岭隧道非线性反应分析

为了研究穿越断层的山岭隧道结构在走滑断层位错作用下的反应,基于有限元和拟静力的基本原理,建立了隧道围岩的相互作用模型,提出了一种以围岩沿断层位错为输入荷载的跨断层隧道衬砌的反应分析方法。利用有限元分析软件ANSYS的位移荷载功能,使该反应分析方法得以实现。分析过程中以上盘为主动盘,通过给上盘施加强制位移来描述围岩的错动,采用荷载步为100步的逐步加载的方式来描述围岩错动的过程。对比研究了走滑断层工况下,加载断层位错由小到大的过程中,隧道衬砌各部分的应力反应状态。结果表明:当断层位错在20cm以下时,隧道衬砌各部分均处于安全状态;随着错动量的增大,衬砌不同部分的破坏顺序为:边墙先产生破坏,然后顶板产生破坏,最后破坏延伸至底板。

应用伺服钢支撑的邻近盾构隧道车站深基坑开挖实测分析

钢支撑轴力伺服系统作为新兴的支护体系,正逐步应用于邻近地铁隧道、周围环境复杂以及需要保护的深基坑。根据杭州某地铁超深基坑的现场监测数据,开展钢支撑轴力伺服系统对基坑开挖变形性状及邻近地铁隧道变形的控制研究。结果表明:钢支撑轴力伺服系统的应用可以使开挖阶段基坑围护结构最终位移减小率达到63%,并且在地下结构施工阶段时可以起到顶回围护结构的作用;邻近新建高楼产生的附加荷载对围护结构作用效果显著,在该条件下对钢支撑轴力伺服系统轴力调控的要求较高;普通基坑围护结构的最大水平位移对应的深度在开挖面附近,伺服钢支撑的应用会使这一深度有3~5 m左右的增加,导致其无法进行直接有效的控制;温度是伺服钢支撑轴力的最主要影响因素,每上升1℃支撑轴力会增大约20 kN;本基坑工程的开挖面位于隧道以下位置,隧道在基坑开挖阶段转向地下结构施工阶段的水平和竖向位移均有突变,总体呈现“水平拉伸,竖向收缩”的变形模式;根据文中实测数据及前人研究拟合得到伺服支撑控制下的隧道水平位移预测公式。

嘎隆拉隧道最小注浆堵水层厚度的动态优化研究

结合西藏嘎隆拉隧道施工中出现的严重突水、涌水灾害,应用ABAQUS中的动态仿真技术,依据流固耦合理论,对注浆堵水层厚度进行优化研究。计算结果表明,当厚度超过3m时,隧道断面排水量低于150m3/d,并基本趋于一致。计算结果应用于嘎隆拉隧道工程施工中,取得了良好的堵水效果。

山岭隧道初期支护安全性综合评判方法

通过对62座初期支护发生破坏的隧道资料的收集和整理,总结出隧道初期支护破坏的等级,将造成初期支护破坏的原因分为客观因素和主观因素2种,统计表明,隧道初期支护破坏的全部影响因素中,人为可控的主观因素的比重占到了25%。然后运用层次分析法和模糊综合评判法相集成的方法,建立了隧道初期支护安全性综合评判模型,对风险应对措施提出了科学合理的要求,最后通过实际工程验证了该模型评判方法合理性。

开挖技术在麻栗垭隧道施工中的应用

依托张桑高速公路第5合同段麻栗垭隧道,根据现场监测和数值模拟计算,研究了浅埋偏压隧道开挖工法对隧道稳定性影响。运用有限元软件ABAQUS,模拟全断面法、上下台阶法以及环形预留核心土法三种不同开挖方式,比较不同开挖方式下的围岩应力、应变规律,确定一种适合麻栗垭隧道的施工工法。

复式山岭隧道沟谷段岩爆机理

岩爆是隧道开挖经常遇到的地质灾害形式之一 ,较高量级的地应力被认为是岩爆发生的必要条件之一。一般说来 ,地应力量级会随着埋深的增大而增大 ,这样 ,浅埋洞段不应有强烈岩爆发生。但是 ,在近年来的一些复式山岭隧道施工中却发现 ,一些埋深很小的沟谷段也发生了频繁而强烈的岩爆。本文对这一问题进行了讨论。沟谷横断面上 ,存在一个半环形的切应力高值区 ,其宽度和应力量级上小下大 ;深埋隧道开挖会在隧道周围形成一高切应力环 ;当隧道垂直山岭走向 ,从沟谷应力环的中下部通过时 ,两环叠加 ,使得围岩应力环境恶化 ,发生岩爆。一般沟谷越深 ,坡角越大 ,水平构造应力的量级越高 ,发生 (强烈 )岩爆的可能性越大。岩爆的主要发生部位应该是拱顶 ,有时可能出现于边墙和隧底交接部位 。

隧道开挖对沟谷坡体变形影响及衬砌结构力学特性分析

某公路隧道洞口穿越黄土沟谷,受沟谷地形影响,该隧道为典型的偏压双孔隧道。基于沟谷地形地貌、隧道分布情况、黄土地层及隧道结构物理力学参数建立有限元数值计算模型,采用强度折减法分析左洞(埋深大)先行方案与右洞(埋深小)先行方案对沟谷坡体稳定性的影响,进一步研究不同施工方案下隧道衬砌结构受力特性。研究结果表明,左洞开挖对坡体滑动面及塑性区影响较大,并对坡脚位移的影响程度最大;隧道开挖先行洞的衬砌结构受力较大,左洞先行方案对衬砌影响程度大于右洞先行方案,但左洞先行方案对坡体稳定性有利。据此,建议该偏压隧道采用左洞(埋深大)先行方案,以减小隧道开挖对坡体的扰动,同时根据衬砌结构内侧受力薄弱点分布规律加强左、右洞衬砌设计。

荆门市东宝山隧道渗漏水治理施工技术探讨

荆门市东宝山隧道自建成通车以来饱受洞身渗漏水之困,本次整治在查明隧址区地质条件和隧道病害特征,并深入分析渗漏水病害形成机理的基础上,针对性地开展了以排为主,防、截、堵、排相结合为原则的综合整治工作,包括套拱与二衬间增设排水盲管、衬砌背后脱空注浆、增设钢筋混凝土套拱等,消除了原隧道存在的严重渗漏与安全隐患。

小净距隧道中央岩柱的力学特性分析

通过分析小净距隧道在不同围岩类型下中央岩柱的力学特性,为中央岩柱加固处理的设计提供依据,并结合工程实例,介绍了中央岩柱在施工中加固处理的要点。

软岩隧道稳定监控量测及支护措施优化调整

针对大跨软岩隧道危害突出的问题,本文以敦格铁路阔克萨隧道为研究对象,结合现场监测数据分析软岩隧道的稳定性。结果表明:软岩大变形隧道拱部受力及变形最大,边墙次之,在施工时,加强隧道拱部的监测和支护能够得到较好的成洞效果;在软弱围岩条件下,隧道的支护结构设计应根据监控量测结果进行动态调整设计方案,合理选取支护结构的强度和刚度;分台阶开挖施工应尽量减少上下台阶的开挖距离,尽早封闭钢拱架和喷射混凝土、施作初期支护,以达到控制围岩变形和提高支护效果的目的。本文研究成果可为类似工程的设计与施工提供借鉴和参考。

华蓥山瓦斯隧道施工通风介绍

华蓥山瓦斯隧道施工通风采用了射流通风技术以及低噪节能、变极多速风机以及多功能空气引射器等新设备，以一种新的通风模式和内燃出碴机械，安全顺利地通过了高瓦斯煤层。

平行层状岩体的自重应力场

将平行层状复合岩体视为等效的横观各向同性体，推导出自重荷载下地应力的理论解，并分析了两个水平主应力受岩层倾角和岩体弹性参数的影响。结果表明，与各向同性岩体相比，水平主应力的变化范围增大了，并且两个水平主应力可能不再相等，而岩层倾角对水平主应力之比影响显著，当倾角从0° ～ 90°变化时，两个水平主应力能从相等到相差几倍。这也说明在地应力研究中，考虑岩体的各向异性是十分必要的。所导出的自重应力场解答对地下工程问题具有一定的实用价值。

爆破振动对海底隧道覆盖岩石的损伤研究

海底隧道掘进爆破开挖岩石的过程中,爆破振动必然会对隧道覆盖岩石造成损伤和破坏,危及隧道施工安全。阐述了质点峰值振动速度临界值作为爆破围岩损伤的判别标准和作用于炮孔壁上爆炸脉冲荷载计算公式。以青岛胶州湾隧道为背景,采用Abaqus软件,对周边眼爆破振动的覆盖岩石动力响应进行数值模拟,并对计算结果按照最小二乘法进行拟合,得到覆盖岩石质点峰值振动速度衰减公式。按质点峰值振动速度判别标准计算出了周边眼爆破引起的覆盖岩石损伤范围仅为0.3581 m。研究表明采用低爆速炸药、不耦合间隔装药光面爆破技术,爆破对海底隧道覆盖岩石损伤范围较小。

走滑断层错动作用下隧道变形的数值分析

活断层会造成地层错动变形,使得跨断层隧道产生错位、变形甚至坍塌,严重危害隧道的安全。文章以云南某穿越断层的隧道工程为背景,利用FLAC 3D软件建立了跨断层隧道的三维有限差分模型,分析断层倾角、断层倾向、衬砌厚度对隧道变形及应力的影响。结果表明:在走滑断层的影响下,隧道衬砌的水平位移和水平收敛在断层附近急剧变化,且衬砌水平收敛在断层位置达到峰值。衬砌在断层滑移的影响下出现了纵向拉应力,并且断层附近的衬砌出现了明显的应力集中,两侧拱腰位置具有较大的纵向拉应力。断层倾角、衬砌厚度对水平收敛的影响较小,而断层倾向对水平收敛的影响较大。研究成果可为类似的跨断层隧道结构设计提供一定的依据。

山岭隧道竖井施工方案

以井深270m的通风竖井为例,简要阐述确定竖井施工方案需考虑的因素及主要设备的选用方法。

综合物探在宋家湾隧道工程勘查中的应用

地震映像技术在工程勘查中,可用来查明构造、划分地层和岩性对比等;高密度电法技术在工程勘查中可用来查明岩层完整性、岩溶裂隙发育情况等,上述两种方法在工程勘查中起着重要作用。本文在简要介绍地震映像技术和高密度电法技术的基本原理和技术特点的基础上,以武汉市江夏区宋家湾隧道工程物探勘查为例,对两种方法的勘探成果进行分析。经钻孔验证,物探成果与实际地质情况吻合较好。

某小净距隧道施工开挖数值模拟分析

某隧道为独立双洞单向行车各3车道隧道,该隧道与另外一公路连接段工程A、B线匝道隧道构成立体交叉,两隧道二次衬砌的最小净距仅190cm。根据施工顺序讨论后建连接道隧道对既有隧道的影响。通过扰动周围的土体,使周围土体的应力-应变发生新变化规律,从而掌握小净距隧道围岩和支护结构的稳定和安全程度。研究结果对立体交叉小净距结构的应力-应变规律具有作用。