基于压力拱理论的深埋节理岩体隧道围岩压力研究

为研究节理岩体隧道围岩压力计算方法,以隧道压力拱理论为基础,通过离散元数值模拟分析了岩体的坚硬程度、完整程度和结构面的抗剪强度对隧道压力拱的影响,应用多元线性回归拟合了多因素围岩压力公式,并结合依托工程对拟合公式进行了适用性分析。结果表明:节理岩体隧道压力拱范围为拱顶到最大主应力方向的偏转点,隧道压力拱高度随着节理间距和结构面的抗剪强度的增大而减小,岩体力学参数对压力拱高度的影响较小;与现场实测的围岩压力相比,计算误差在15%以内。所提围岩压力公式适用性良好,为节理岩体的围岩压力计算提供了新的思路。

偏压连拱隧道施工过程的优化研究

采用ANSYS V5.61版有限元分析程序对云南元磨高速公路桥头隧道采用的施工过程进行了二维有限元分折。其中模拟了3种开挖顺序,获得了偏压连拱隧道在采用不同开挖顺序施工时各阶段围岩的应力、应变状态、地表沉降以及隧道支护结构中的内力变化情况,通过对比、分析,并和现场量测资料相比较,得出一些有益的结论,为云南元磨高速公路连拱隧道采用的施工方法提供了科学依据与技术指导。

偏压连拱隧道围岩稳定性分析与现场监控量测

针对偏压连拱隧道围岩稳定性问题,采用GeoStudio软件的SIGMA模块进行数值模拟,以数值模拟的计算结果作为判断围岩稳定性的控制指标,结合现场压力盒进行监控量测,并利用加权回归分析方法对监测数据进行处理,得出各监测点实测围岩稳定压力。通过对数值模拟结果与现场监测数据的对比分析,可知隧道围岩处于稳定状态。结果表明,利用有限元对隧道进行数值模拟和加权回归分析对监测数据进行处理,两种方法相结合对判断偏压连拱隧道围岩稳定性具有很好的效果。

偏压连拱隧道施工的动态模拟及最优化分析

建立了偏压连拱隧道的3D有限元模型,对不同施工工况进行了数值模拟,并与现场监测资料进行比较,通过分析拱顶沉降、中隔墙的位移和应力、围岩的塑性区分布、初衬和二衬应力的变化规律,对偏压连拱隧道施工进行最优化设计,以此得出了最优施工步距、开挖顺序、断面开挖形式、左右两洞开挖面的最佳施工间距,对类似连拱偏压隧道的施工有重要的理论和实际指导意义。

基于不同地表倾角的连拱隧道施工优化分析

基于平面应变问题，采用Druck—Prager屈服准则，研究不同地表倾角对偏压连拱隧道不同施工方法的施工力学性能的影响．通过对隧道二次衬砌力学特性及中隔墙受力分析，确定其较优的施工方法．模拟结果表明：地面倾角为5°～15°时，宜先开挖埋深较小一侧；地面倾角为15°～30°时，若能确保中隔墙稳定，则宜先开挖埋深较小一侧；反之，宜先开挖埋深较大一侧；先开挖洞室的墙脚安全系数较小，在施工中应注意加强．

偏压连拱隧道围岩稳定性数值仿真

连拱隧道作为公路隧道新的结构型式,理论上还不成熟,特别是在复杂应力条件下隧道的应力、位移分布及稳定性研究很少。文章以元磨高速公路的一座连拱隧道作为工程背景,采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟偏压条件下直墙连拱隧道的施工工况,得出了施工过程中偏压连拱隧道围岩位移、应力和塑性区分布规律,这对今后偏压条件下连拱隧道的设计和施工具有一定的理论意义和应用价值。

盾构隧道施工松动土压力计算方法研究

在盾构隧道施工中,因管片支护和注浆填充,隧道拱顶土体位移受限制,土拱效应不完全发挥,土体剪应力小于其抗剪强度,使得Terzaghi松动土压力理论不适用于盾构隧道。针对这一情况,在Handy理论基础上推导了土的侧压力系数计算公式,得出侧压力系数的变化规律,其值与主应力旋转角度相关,其大小在主动土压力系数和被动土压力系数之间变化;并认为土拱效应的发挥和隧道拱顶位移相关,据此,在Terzaghi松动土压力理论基础上推导了一种可以考虑地层损失和管片刚度的松动土压力计算公式;并通过对土拱高度的讨论,提出一种简化的隧道施工扰动范围判断方法。

偏压情况下连拱隧道施工顺序的数值分析

采用有限元法数值模拟云南思小高速公路的双连拱隧道中导洞施工法分步开挖过程,研究双连拱隧道在偏压作用下施工过程的力学行为.通过动态数值模拟,得到隧洞在不同开挖顺序下围岩的应力变化和塑性区的发展范围以及中隔墙、衬砌的应力情况;对比分析不同施工方案各关键工序的模拟结果,并从应力转移的角度分析洞室开挖的影响,得到偏压作用下连拱隧道施工顺序的优选方案.

连拱隧道中墙偏压作用机理研究

基于连拱隧道分别在地形偏压与施工偏压条件下完成了数值模拟,并对中墙内力及变形情况进行了分析。研究中墙内力发现,在不同偏压条件下,中墙底截面弯矩、剪力均较大,故底截面应做为中墙内力的控制截面。此外,计算结果显示,在地形坡度约为1:1.4时,中墙弯矩、剪力发生突变,当坡度大于1:1.4时,其弯矩、剪力明显增长,故在设计中,应尽量避免超出这一坡度限值。

高速公路连拱隧道开挖地表沉降研究

对隧道开挖引起的地表沉降模型进行总结,详细地调查和分析了金丽温高速公路红枫连拱隧道工程区的地质特征,系统研究了在偏压条件下连拱隧道开挖引起的地表沉降规律,对红枫隧道开挖引起的地表沉降进行研究,建立了偏压条件下连拱隧道分步开挖引起的地表沉降预测模型,对不同开挖工况下的差异沉降进行分析,证明该预测模型比较真实的反映了在偏压及浅埋条件下连拱隧道开挖引起的地表沉降规律,为浅埋连拱隧道开挖过程中防止地表过度变形提供理论基础。

三导洞施工法对偏压连拱隧道周边围岩的影响

通过Abqus12.0建立二维有限元模型,对其一危险断面进行了三导洞施工法的动态数值模拟,并结合实际施工的病害进行分析。通过分析在三导洞法在不同施工步下对拱顶围岩、中隔墙顶部围岩、中隔墙以及隧道上部滑坡带的竖向位移以及大主应力变化,对三导洞法在不同施工步下对周边关键部位围岩的影响有了进一步认识,对类似隧道的实际施工有一定借鉴作用。

软弱围岩偏压连拱隧道施工方法优化模拟研究

偏压连拱隧道不同的施工方法对岩体的受力特征和稳定性有着截然不同的影响,在地质条件较差的情况下该影响更为明显。本文运用FLAC2D对隧道合理开挖方法进行二维数值模拟研究,分析了某隧道在台阶法及双侧壁导坑法下围岩和中隔墙的应力应变情况,并分别对先开挖埋深较浅的一侧和先开挖埋深较深的一侧两种不同施工顺序进行分析比较,提出了类似条件下建议的施工方法。

偏压连拱隧道初期支护结构优化研究

依托江西景婺黄(常)高速公路白洋冲一号隧道工程,采用数值模拟方法对偏压连拱隧道在Ⅴ级围岩浅埋段初期支护结构进行了优化分析,从理论上证实了偏压连拱隧道初期支护结构不对称设计的可行性。

偏压地层连拱隧道二衬开裂成因研究

隧道的建设为公路线型设计、行驶时间减少、控制工程造价提供了更多的选择。但不可避免地出现了许多问题,例如,偏压地层对隧道施工和运营的影响等。针对偏压隧道施工中的二衬开裂问题,论文以二衬开裂的成因为研究方向,为隧道建设提供一些参考经验与技术。

基于主应力旋转特征的浅埋隧道上覆土压力计算及不完全拱效应分析

砂土及黏聚强度较低的破碎岩体中,不完全拱效应对浅埋隧道上覆土压力计算的影响尚不明确。不同于传统极限平衡方法考虑主应力迹线的分布形态,直接考虑隧道开挖后主应力旋转角的分布特征,同时考虑滑移面范围变化及滑移面摩擦角调用情况,改进了浅埋隧道上覆土压力的计算。在此基础上分析完全拱作用下土体平均侧压力系数、竖向应力分布等特点,并与传统方法比较说明了其异同。此外,与数值结果、模型试验结果对比验证了改进解的适用性。最后在改进解基础上分析不完全拱效应的影响。结论显示:(1)隧道开挖后,滑移面范围内土体竖向应力减少,转移至滑移面外稳定土体,滑移面附近剪切应力δ集中,阻碍隧道上方土体向下变形,改进方法计算所得应力分布与实际情况更相符;(2)平均侧压力系数Kwav受土体内摩擦角φ及滑移面调用摩擦角δ共同影响,土体内摩擦角较小时,可忽略不完全拱效应δ/φ对平均侧压力系数的影响;(3)改进解与传统解均表明地层拱作用效果系数Kwavtanδ在一定范围内对土体内摩擦角φ不敏感;(4)此外,改进解表明地层拱作用效果系数Kwavtanδ对土体内摩擦角φ的不敏感性除受φ取值范围影响外,还受不完全拱效应δ/φ影响,随不完全拱效应增强(δ/φ减小),Kwavtanδ对φ的不敏感性越来越明显。