富水碎石层浅埋CRD隧道结构及围岩响应研究

某工程区间两隧道采用CRD矿山法施工,两隧道净距仅2d(d为隧道宽度),结构埋深仅1.3d,地层为典型的上软下硬地层,含水碎石层结构稳定性极差。综合考虑工期、经济、安全等因素,根据CRD工法中左右隧道掌子面最近距离选出三种方案,利用有限元差分法计算软件汲取模型中关键部位的应力值,判断三种方案下围岩变形及结构应力安全值。综合对比,方案三下的结构最为安全,地层沉降最小且结构安全系数较高,对临近隧道二次扰动最小。研究结论和建议可为同类工程实现安全、优质、高效施工提供理论指导和借鉴意义。

管幕+CRD法隧道并行下穿对地表变形的影响

地铁隧道近距离下穿重要管线时安全风险较大,为了认识CRD法隧道在管幕法支护特定工法下并行下穿既有管线对管线及地表变形的特点,本文依托该暗挖隧道施工工程,通过工程现场实际监测数据的处理和分析,系统揭示管幕施工和暗挖隧道CRD法施工过程中管线、隧道和隧道周围地层的变形规律,以及隧道内型钢支架结构的受力特征。研究结果表明:施工中产生的沉降叠加效应导致左线隧道上方地表沉降比右线隧道上方沉降大3.86%;开挖面通过监测断面时产生的沉降值最大;开挖面通过监测断面后,地表沉降变化速率变小,开挖阶段左线平均沉降速率约为右线平均沉降速率的1/2;左线隧道和右线隧道的水平收敛值最大值位置集中在隧道内侧靠上部位监测点,隧道变形以竖向变形为主;管幕支护完成后,先行线开挖对后行线所在地层具有一定扰动但是影响较小,管幕法施工对控制沉降变形有明显作用。

岩溶地区大断面浅埋暗挖隧道CRD工法优化研究

依托于贵阳地铁3号线大营坡站一茶店站区间隧道工程,对岩溶地区特殊地质环境下隧道CRD工法的适应性进行优化改进。首先利用Midas-GTS有限元软件对CRD工法优化前后隧道围岩变形和应力变化情况进行了模拟分析,隧顶最大沉降量比优化前减小28.1%,周边岩层最大压应力减小12.0%。然后总结工法优化施工过程控制要点,并对工法优化安全技术经济性进行分析验证,说明该优化方案可行。通过现场施工情况来看,对工法优化后周边围岩影响较小,有效控制了围岩变形,在人工费、机械费方面节约30.6%,提高了初期支护闭合成环速度,平均提高到工法优化前的1.33倍。

浅埋偏压隧洞CRD法开挖顺序优化设计研究

如果地下洞室工程的净距较小,其开挖施工会产生比较明显的相互影响,探讨和确定最佳施工方案十分必要。文章以庄河抽水蓄能电站通风洞和交通洞并行段为例,利用数值模拟的方式探讨了不同CRD施工方案对并行偏压隧洞安全稳定性的影响。根据试验结果,建议在工程施工中采用先开挖通风洞且左侧先开挖的施工方案。

CRD法开挖在突泥涌水隧道中的应用

以昆明绕城高速公路东南段杨林隧道进口左线为背景,介绍了杨林隧道进口段在突泥、涌水复杂地质条件下所采用的CRD法开挖施工技术。杨林隧道进口左线ZK14+904位置发生多次突泥涌水,为顺利度过突涌口,采用了CRD法开挖,CRD法充分利用了中隔壁和临时仰拱的支撑作用,在软弱围岩中较为实用,有效地控制了隧道变形,确保了施工安全,取得了较好的处治效果;对类似地质条件的隧道施工具有借鉴意义。

有限元模拟在浅埋偏压CRD隧道施工监控预测中的应用分析

有效预测浅埋偏压隧道在软弱地层段的收敛沉降规律是隧道现场监测技术的难点。根据现场监测和有限元仿真分析在概率统计理论中应用的资料,对象山隧道的监测现场数据和理论模拟数据进行了比较。结果表明,选取的典型截面的净空收敛、地表和拱顶下沉实测数据与平埋偏压段软弱围岩的计算数据存在一定程度上的吻合特征。具体而言,地表沉降在第一周期监测到的显著变化,准确表征了隧道开挖后软弱围岩土体的显著沉降变形,中隔壁各部的净空收敛显然不对称,中隔壁各部开挖阶段的拱顶沉降曲线按明显的“台阶状”特征,与有限元数值模拟结果一致性较好。研究成果对预测交叉中隔壁施工隧道的沉降收敛规律具有较高的理论价值,对类似工程具有较好的指导意义。

山岭隧道CRD法施工工艺优化

本文采用最优 CRD 方法进行山体隧道的设计,其技术原则如下:第一,采用注浆加固隧道围岩,保证了隧道的稳定;第二,采用大管棚、超前小导管,与钢拱架配合,起到脚手架的作用,以防止拱架倒塌的危险,降低地面沉陷。第三,对临时仰拱和连续墙临时钢框架进行优化,以确保其安全、稳定,将临时仰拱改为临时钢梁,并采用悬挂钢筋网、喷混凝土等措施,消除临时仰拱和连续墙;四是将隧道分成四个工作面,并在同一时间内进行施工,逐步形成环状,以确保施工的快捷、安全。本文着重阐述了在隧道开挖、钢筋断面安装等关键施工工艺。它在超浅埋隧道施工中的应用,为确保隧道施工安全,降低施工成本,加快施工进度,收到了明显的效果。

软弱围岩地层CRD法施工隧道沉降数值模拟分析

隧道开挖的施工方法不当会导致地表过大沉降,进而破坏地表建筑物或道路。文章依托大顶山隧道下穿沈丹高速公路工程,采用FLAC3D有限差分软件建立软弱围岩地层CRD法施工隧道的三维模型,分析开挖过程中地表竖向位移。对比CD法、双侧壁导洞法施工,发现CRD法施工对地表变形控制效果较好。

CRDS-CARS-PLIF技术精确定量测量火焰OH浓度实验研究

在预混甲烷/空气燃烧的平面火焰炉上,采用脉冲式光腔衰荡光谱技术(cavity ring-down spectroscopy,CRDS)实现了对OH分子浓度的定量测量。根据光腔衰荡吸收光谱理论,选取OH的A2Σ+-X2Π(0,0)电子跃迁带中的P1(2)吸收谱线构搭建了一套激光波长在308.6 nm的脉冲CRDS实验装置。脉冲CRDS装置中的衰荡光腔是由一对反射率为99.7%的高反射镜组成且其衰荡腔的腔长为270 cm,并测量空腔(光腔中无火焰)的衰荡时间为2.33μs。通过理论分析影响浓度精确测量的实验参数,分别采用平面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence,PLIF)、相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-stokes Raman scattering,CARS)和脉冲CRDS三种技术精确测量OH的有效吸收长度、高温火焰的温度和有效的光腔衰荡时间。当在平面火焰炉上燃烧预混的甲烷(1.1 L·min^(-1))和空气(15 L·min^(-1))且在距离炉面高度为6 mm时,采用PLIF技术测量的有效吸收长度比直接选用燃烧器炉面直径作为吸收长度的精度提高7.1%,室温下利用CARS技术测量的温度要比热电偶测量的温度精度提高45%,衰荡光腔内有火焰且选用非OH吸收波长时测得的光腔衰荡时间要比采用空腔时测得的光腔衰荡时间精度提高21.6%。因此,通过以上多种测量技术相结合的方式精准测量各实验参量,最后得到OH分子数密度在距离炉面高度为6 mm时达到最大值(3.59×10^(13)molecules·cm^(-3))且OH浓度精度要比于未修正的OH浓度提高了35.6%。另外,在不同当量比下(Φ=0.7~1.1),OH粒子数密度都会随着距离炉面高度的增加而减少,通过曲线拟合发现OH浓度随着距离炉面高度的增加呈e指数衰减。在同一燃烧高度的富氧燃烧状态下,OH浓度随着当量比的增加而增加;当甲烷流量保持恒定时,富氧燃烧状态下的OH浓度要高于低氧燃烧状态下的OH浓度。在燃烧场中,采用这种多光谱技术相结合(CRDS-CARS-PLIF)的精准测量方式不仅能够实现对OH浓度精准的定量测量提高了测量精度,还可为定量测量其他燃烧产物分子的浓度提供技术支撑,对研究燃烧化学反应起着至关重要的作用。

用于CRDS痕量气体检测的温控系统设计与实现

为了满足光腔衰荡光谱技术(CRDS)痕量气体检测装置中的光学衰荡腔对温度控制的需求,设计了一套精密温控系统。该系统以可编程化系统单芯片(PSOC)为核心,采用热敏电阻(NTC)进行温度采集,H桥电路控制半导体制冷器(TEC)进行双向控温,模糊PID算法进行反馈控制,用内部风扇进行温度均衡。大量实验数据测试表明,该温控系统能够精确稳定地控制光学衰荡腔温度,控制精度可达±0.005℃。利用该检测装置对标准气瓶内的CO_(2)浓度进行测量,其浮动值在±1 mg/L。该设计满足光学衰荡腔对温控精度以及稳定性的要求,利用该温控系统制作的CRDS痕量气体检测装置目前已处于量产阶段。

平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究

西安轨道交通工程是目前首例在我国黄土地区修建的地铁隧道,一号线枣园北路站至汉城路站K12+792.744～K12+889.899区间隧道为同时满足双线正常行车和右线停车线扩大断面的功能需要,选取了左线小断面隧道为盾构法与右线大断面隧道为CRD法相结合的施工方案。针对该地铁隧道的施工过程,进行了三维动态数值模拟和施工力学分析,通过分析施工引起的地表变形、中间土体应力和围岩塑性区的特征和规律,从而研究得出CRD法与盾构法隧道先后施工相互影响的规律性成果:先行大断面隧道采取CRD法施工对后行小断面盾构隧道上方地表沉降的影响较后者对前者的影响大;后行隧道的贯通使得先行隧道开挖形成的地表变形轴线向后行隧道侧偏移了约0.5倍净距,并且地表变形的横向影响范围和地表沉降量均有增大,主要表现在靠后行隧道一侧;先行大断面隧道的开挖较后者对中间土体应力影响大,对相邻洞土体的影响在同掌子面处最为显著。结合西安地铁隧道工程实践开展的数值模拟分析研究,可为今后在黄土地区修建地铁隧道提供具有指导意义的研究成果和宝贵的工程实践经验。

大断面浅埋偏压隧道CRD法施工工序研究

文章以良村隧道CRD法施工为工程背景,布设了变形监测点及内力测试元件,分析了CRD法施工隧道围岩变形情况及结构内力特征,并对CRD法施工隧道在不同开挖顺序下的开挖过程进行了数值模拟,分析比较了不同开挖顺序时的围岩位移、应力变化情况。结果表明:CRD法对各分部施工工序影响较大,且各分部对拱顶下沉的影响程度从大至小依次为1部、2部、3部和4部;隧道内侧围岩压力大于外侧,钢支撑内力均为压应力,且拱腰位置轴力大于其它部位。比较隧道开挖变形的差异以及结构的受力特点,结合数值分析结果,得出了山体外侧先开挖方案无论在围岩变形还是隧道结构受力方面相比于山体外侧后开挖都较小,安全系数相对较高。因此,合理的施工工序应该是先进行山体外侧开挖并施作初期支护,然后再在山体内侧开挖施工。

厦门翔安海底隧道CRD法和双侧壁法穿越砂层对比分析

针对厦门翔安海底隧道采用交叉中隔壁法（CRD）和双侧壁法穿越砂层的适应性,运用摩尔-库仑准则和FLAC3D软件进行弹塑性数值计算,分析采用CRD法和双侧壁法2种工法时的塑性区发展及分布情况,并将计算结果与实测结果进行比对。结果表明,采用这2种工法时引起的隧道变形相差不是很大,都能较好地控制地层的变形;采用CRD法时产生的塑性区较双侧壁法大,且向隧道侧上方发展较为明显;采用双侧壁法时产生的塑性区在隧道侧向发展较为明显,超前影响的距离也大于CRD法;采用CRD法时的塑性区在超前3-6m的范围内发展速度较快;采用双侧壁法时的塑性区在超前0-3 m的范围内发展速度较快;对于隧道穿越砂层而言,2种工法各有优势。采用CRD法时,应注重隧道的快速封闭,以减小塑性区的发展;采用双侧壁法时,应注重增加隧道水平支撑刚度,减小隧道水平变形。

密贴下穿地下工程施工新工艺“CRD+多重预顶撑”研究

基于北京地铁10号线公主坟站密贴下穿1号线公主坟站的工程背景,参照其采用'CRD+多重预顶撑工艺'的真实施工步序,运用有限差分软件FLAC3D建立了三维精细化数值计算模型,研究了新建站的施工过程中土体塑性区的变化及既有站的变形规律.结果表明,采用'CRD+多重预顶撑'工艺进行密贴下穿施工可有效控制既有结构的变形,满足其沉降控制要求,对比模拟与实测的变形分布曲线,二者吻合较好.施工完成后,既有结构纵断面呈双凹槽式变形,横向为'V'字形沉降,与Peck曲线相似,且底板沉降值较顶板的略大.千斤顶卸除时可能造成结构局部较大变形或开裂,应分级释放其轴力.开挖过程中,土体主要发生剪切破坏,塑性区在四个角点区域向外延伸成蝴蝶形.提出'同步顶升,伺服控制'的施工理念,以实现对既有结构沉降变形的主动控制.

CRD法不同施工工序的比较与分析

采用ANSYS7.1版有限元分析程序,以北京地铁10号线光华路站侧洞为对象,对其施工过程进行了二维有限元模拟计算,分析了CRD法的不同施工工序对围岩内力、结构内力以及地表沉降的影响,并确定出能够有效地控制地表沉降的最优开挖方法,对最优的施工方案进行了三维有限元模拟。通过计算分析,得出了一些结论,为光华路站侧洞以及相似工程所采用的施工方法提供了理论依据与技术指导。

CRD+顶撑控制技术在密贴下穿工程中的应用

研究目的:随着轨道交通建设的大力发展,新建线路穿越既有线路的工程实例越来越多,然而传统的下穿施工工艺难以控制既有结构沉降量且造价较高,本文结合北京地铁新建10号线公主坟站密贴下穿既有1号线公主坟站工程实例,研究一种能够有效控制既有结构沉降量且造价适中的下穿施工工艺,为以后类似工程提供方案支持。研究结论:(1)掌子面应力释放、开挖时基底的扰动、开挖高度大、初支结构封闭时间长以及千斤顶不能及时加顶均会影响既有站底板结构沉降量,其中掌子面应力释放是引起既有站沉降的主要原因;(2)施工过程中通过增加临时立柱和千斤顶、型钢钢架基底处理、超细水泥浆初支背后回填注浆、多台千斤顶同时加力顶升等措施可以控制既有结构沉降量,其中千斤顶加力顶升可以是有效地控制最主要贡献力量。(3)CRD+顶撑控制技术可以有效的控制既有1号线车站沉降量,使其满足3 mm沉降指标。

CRD+顶撑密贴下穿技术的地层适应性

以北京地铁10号线密贴下穿公主坟站1号线工程为背景,使用有限元方法模拟CRD+顶撑密贴穿越工法施工全过程,通过改变下穿段底板土层的参数,研究该工法在典型地层中的适用性。通过研究发现:中密-密实的砂卵石地层、密实的粉土和砂性土以及硬塑的黏土地层,既有线的沉降发展缓慢且最终变形可以控制在3 mm以内;粉土地层对既有线的影响范围最大,黏土和砂性土次之,砂卵石地层最小。当新建地下结构地基为密实或中密的砂卵石、密实的砂土和粉土或硬塑和坚硬黏土时,CRD+顶撑工法沉降控制合理;而稍密的砂卵石和中密的砂性土通过地基加固后能较好地控制沉降;但是在松散的砂性土及承载力小的黏性土中,顶撑力施加会引起较大的沉降,不推荐在这类地层中应用。

大跨度黄土隧道CRD法优化研究

针对大跨度隧道通常采用的交叉中壁(CRD)法的工法特点,以V级围岩条件下的某大跨度黄土隧道为研究对象,采用有限元数值模拟手段,对CRD工法中各个分部的开挖形状、开挖顺序以及支护形式进行了优化研究。研究结果表明,将传统CRD法的开挖顺序调整为CRD1-CRD3-CRD2-CRD4时,隧道各步位移及初期支护内力均较原CRD法要小;当采用直线型临时支护代替曲线型临时支护时,隧道初期支护内力会有一定幅度增大,但变化幅度小于10%。优化后的CRD法可以减少工序,加快大跨度黄土隧道的施工进度,提高经济效益。

厦门翔安海底隧道CRD法施工数值分析

厦门海底隧道属国内首建,出口端地层软弱、易膨胀、随挖随塌,稳定性差,施工难度很大。根据该地段的地质条件,设计六种不同的开挖与支护工况,利用数值法分别模拟这六种开挖过程的地层三维变形状态,分析和总结其变形、失稳规律,优化隧道开挖和支护方案及其工艺,提出了实用且可靠的施工措施和建议,有效地指导了施工,解决了施工技术难题。为同类工程建设提供了理论依据和实践经验。

十导洞CRD工法地铁风道结构流固耦合数值分析

依托长春地铁解放大路站十导洞CRD工法地铁风道工程,为有效预测并合理控制施工风险,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,建立数值模型,通过流固耦合方法模拟整个施工过程。得到的主要结论有:1)针对2种不同的导洞开挖顺序进行优化分析,通过对比地表沉降、侧壁水平收敛、初期支护应力、土体塑性区分布等指标的计算结果,找出了合理的导洞开挖顺序;2)针对整个施工过程的模拟结果,选择竖向位移和水平收敛2个指标进行分析,得知拆除底部临时支撑及临时仰拱为施工中的薄弱环节,并结合工程实际提出了具体的改进措施。