高速公路隧道S-Ⅲ级围岩上下台阶法开挖施工技术研究

文中研究了高速公路隧道S-Ⅲ级围岩上下台阶法开挖施工技术,采用C32混凝土喷护岩石,通过小管棚预注浆加固锁口段岩体。通过钻爆作业来保证开挖轮廓正常,安装小导管向四周围岩合理注浆,实现超前加固。采用上下台阶法进行开挖,并采取相应支护措施完成施工。测试结果显示,断面处岩石试件回弹表征值均在45以内;三个测试点的沉降量均在20 mm以下,结果符合预期,该技术能够有效控制围岩变形,施工效果良好。

不同净距双洞隧道上下台阶法同时开挖数值模拟分析

为研究不同净距双洞隧道在上下台阶法同时开挖下的围岩变形、受力及支护受力情况,文章基于Midas/GTS软件平台对10 m、14 m、18 m、22 m净距双洞隧道进行了数值模拟分析。结果表明:(1)隧道中岩墙一侧拱腰水平位移相比左侧拱腰大,拱顶处、仰拱处水平位移较小,且随着净距变化其值基本保持不变;(2)隧道拱顶及仰拱位置处围岩竖向位移较大,拱腰处较小,随着隧道净距增大各部位竖向位移均减小;(3)随着隧道净距的增大拱顶及仰拱处的水平应力及竖向应力逐渐减小,但减小幅度较小,同时拱腰处水平应力及竖向应力变化较大,且减小幅度不断扩大;(4)随着净距的增大,锚杆轴力最大值及喷混结构最大拉应力发生了减小,减小幅度逐渐扩大。

水工隧洞上下台阶法开挖的数值模拟研究

水工隧洞工程多采用上下台阶法进行开挖,为了研究开挖方式的位移和受力,文章结合一实际隧洞工程,利用数值模拟,还原上下台阶法开挖隧洞的整个过程,并通过对隧洞的水平、总体位移、岩土体所受的X方向和Z方向应力进行研究,研究结果表明:隧洞的位移和应力均控制在合理范围内,不会对隧洞周围岩土体造成不良的影响,防治的重点在于隧洞开挖区域。

大断面山岭隧道预留核心土环形开挖法与上下台阶法的比较分析——以浙江奇坑隧道出口段施工方案比选为例

预留核心土环形开挖法和上下台阶法是软弱破碎围岩大跨度山岭隧道掘进的重要方法。本文采用三维有限元数值模拟方法对浙江奇坑隧道的预留核心土环形开挖法和上下台阶法方案进行了计算分析,提出了以掌子面挤出变形作为量化指标的评价方法,采用折减系数法比较了两种施工方案下的掌子面稳定性情况。本文还对现场实测结果和数值计算结果进行了比较分析。研究表明,预留核心土的几何形状和台阶步长对掌子面挤出变形密切相关,在控制掌子面挤出变形和维持掌子面围岩稳定上,上下台阶法结合管棚超前加固可达到预留核心土环形开挖法同样效果,且可为大型机械施工创造较好条件,提高了施工效率。本文的研究方法和结论可为类似工程提供借鉴。

基于凝灰岩流变特性的隧道台阶法三维有限元数值模拟和监测反馈分析——以浙江奇坑隧道进口段施工方案比选为例

凝灰岩是一种软岩,具有显著的流变特性。在凝灰岩山体中进行大跨度山岭隧道施工必须重视隧道大变形和变形发展持续时间长的问题,并采用科学的预测方法和合理的施工手段对可能的施工风险予以规避。基于现场监测资料的分析和文献调研,本文引入H-K弹–粘弹性流变模型描述凝灰岩稳定蠕变特征的方法,并采用三维有限元软件对浙江奇坑隧道进行了数值模拟计算和参数反演,研究表明基于岩体流变特性的数值模拟计算和现场监测反演可以很好地预测上下台阶法施工的洞周变形,可以为科学合理地制订开挖、支护和二衬施筑方案提供依据。

山岭隧道不同台阶法下支护结构力学行为研究

文章依托小北山1号山岭隧道,基于F3断层破碎带的综合条件,运用数值模拟方法,对比分析上下台阶法不同台阶长度对隧道初支结构、隧道位移等的影响。根据研究结果,选择8~10m台阶长度的范围,可以使隧道的变形和初支受力处在一个中间水平。文章结论可供类似隧道工程参考借鉴,具有一定的社会、经济效益及实际价值。

破碎围岩偏压隧道合理施工方法研究

破碎围岩段偏压隧道施工时,较多采用双侧壁导坑法,预留核心土对在开挖过程中隧道的围岩变形和支护受力有很大影响,对隧道围岩稳定性起着至关重要的作用.针对重庆境内的某浅埋偏压隧道在施工中的合理工法和安全性保证问题,系统比较分析了上下台阶法施工和预留核心土施工对隧道围岩的应力场、位移场、塑性区和支护结构内力影响.通过计算结果表明,预留核心土施工具有明显的优点,其不但减小了隧道围岩的净空位移,控制了塑性区的发展,而且改善了支护结构的受力,使其更加趋于均匀合理.研究成果与现场施工实际相吻合,为偏压破碎围岩隧道开挖实践提供了理论分析依据.

隧道不同施工方法监控量测分析

基于Ⅳ级围岩条件下全断面法和上下台阶法2种不同施工方法的现场监控量测分析,得出设计方提出的采用上下台阶法施工不合理,而施工方采用全断面法是合理的。

不同工法下爆破振动对既有隧道的影响分析

由于新建隧道与既有隧道之间的间距较小,新建隧道爆破施工时,易导致既有隧道出现衬砌开裂、剥落等危及行车安全的现象。本文从爆破施工的特点入手,应用数值模拟方法,对分别采用上下台阶法和单侧壁导洞法时,爆破施工对既有连拱隧道产生的振速及应力问题进行了研究。结果表明:在相同条件下,单侧壁导洞法爆破对既有双连拱隧道的影响要小于上下台阶法。

地质条件突变时隧道施工方法的对比分析

以杭徽高速公路柳山隧道为工程实例,针对隧道施工中遇到的地质条件突变问题,运用大型有限元程序ANSYS分别采用全断面法和上下台阶法对柳山隧道进行开挖模拟,得出了两种不同施工方法对围岩的扰动情况,并以此对两种施工方法的优劣进行对比分析,最后得出了上下台阶法优于全断面法的结论,对解决类似问题具有一定的参考价值。

双连拱隧道施工力学数值模拟与施工方法比选

针对广惠高速公路小金口双连拱隧道在不同施工方法下围岩和隧道支护结构的力学问题,运用有限元的方法对三导坑开挖法和上下台阶开挖法进行了动态数值模拟,首次建立了在不同施工工序下围岩的应力场、位移场,进而对这两种施工方法进行了比较,得出采用上下台阶法开挖的方案较优。所建立的双连拱隧道支护结构体系内力(轴力和弯矩)模型,对双连拱隧道的设计和施工具有重大的指导意义。

复杂地质条件下钻爆法隧道施工技术

复杂的地质条件给隧道的掘进和支护带来了极大的挑战,结合工程施工实例,在分析场区地质和水文地质条件的基础上,分析了隧道施工的重难点,提出利用双侧壁导坑法和上下台阶法的施工工艺,并根据钻爆法的爆破工艺,提出相应的爆破参数,使龙岩高速公路东环线大盘山隧道顺利贯通和交付运营。研究成果可为隧道工程的学术研究提供基础资料,也为类似工程施工提供实用参考。

某输水隧洞穿越白垩系泥岩段两种不同开挖方法对比分析

某无压输水隧洞穿越一段白垩系泥岩段地层,极软岩,Ⅴ类围岩,采用数值模拟手段,对本围岩段静力状态下岩体在全断面开挖和上下台阶法开挖两种工况下,隧洞的围岩变形特性和支护结构受力进行分析研究,从而提出更为合理的开挖方法。

桃花江核电厂进厂道路洞冲里隧道塌方处理方法

洞冲里隧道进口端主要特点是大断面、浅埋、偏压大,工程地质情况为砂质板岩夹变质砂岩,岩层倾向变化较大,岩石节理裂隙发育,有碎裂风化及韧性变形现象。在对隧道塌方产生的内外原因进行分析的基础上,详细描述大断面隧道在偏压作用下发生塌方时的处理方法的选取原则和施工工艺的实施过程;另外通过对处理效果进行分析,总结在处理过程中得出的体会,对类似的隧道塌方处理有重要的借鉴作用。

龙山浅埋大跨度连拱隧道施工方案优化分析

连拱隧道在线路平面、洞口位置选择上均较分幅修建隧道优越,其所占比例也越来越大。而按照我国公路隧道设计规范设计连拱隧道时,常将围岩和支护结构隔离开来,分析结果不能完全反映施工过程的实际情况,故有必要对连拱隧道施工方案进行优化分析。针对龙山隧道具有浅埋、大跨度、连拱的特点,建立了连拱隧道施工动态有限元分析程序,模拟三导洞法和上下台阶法开挖双连拱隧道的施工过程,并通过对拱顶沉降、地表沉降、中墙应力、围岩稳定性的分析,从施工工序与施工力学角度对2种施工方法的优劣进行比较分析,从而使得实际隧道施工方案得到优化。

上覆薄煤层采空区公路隧道开挖稳定性试验研究

隧道下穿煤层采空区施工将对周围地层产生扰动,影响隧道围岩及初期支护的稳定性.进行了上覆薄煤层采空区隧道开挖的室内相似模型试验,试验中通过测量隧道开挖过程中采空区地层、隧道拱顶的沉降及初期支护内力等参数,对上下台阶法和单侧壁导坑法进行了对比分析.测试结果表明,隧道开挖引起的采空区地层沉降受开挖方法的影响显著,上下台阶法开挖引起的采空区地层沉降高于单侧壁导坑法,沉降槽曲线较陡、沉降范围更宽.两种开挖方法中,围岩压力的最大值均位于右拱脚处,钢拱架最大弯矩出现在拱脚处,最大轴力位于拱腰或拱肩处.其它条件相同时,采用单侧壁导坑法开挖时初期支护背后的围岩压力、钢拱架内力和偏心距等普遍大于上下台阶法开挖.研究表明在隧道下穿倾斜煤层采空区施工时,采用单侧壁导坑法开挖可以显著减小对采空区地层及围岩的扰动,但同时需增强初期支护的刚度,确保围岩及隧道结构的整体稳定性.

黄土连拱隧道施工过程的数值模拟和方案优化

针对汾柳高速公路离石隧道在不同施工方法下围岩和隧道支护结构的受力问题,运用有限元程序ANSYS6.1对三导洞法和上下台阶法进行了动态数值模拟,建立了不同施工工序下围岩的位移场和应力场,并以此对这两种施工方法进行了对比分析,得出三导洞法较优。对隧道的施工具有一定的指导意义。

马鞍子梁软岩隧道围岩变形规律及支护技术模拟分析

结合马鞍子梁隧道工程,采用FLAC数值模拟方法对该隧道上下台阶法施工全过程进行模拟分析,完成了现场监测研究,与数值模拟预测的结果进行了比较,得到了软岩隧道的围岩变形规律,提出合理的支护方案。结果表明,该开挖方法适用于此软岩隧道,竖向位移主要集中在拱顶和拱底处,拱顶位移比较大,水平位移主要集中在隧道两肩和两脚处。现场监测表明:隧道开挖初期拱顶下沉与水平收敛变形速率比较大,处于不稳定状态,随时间变形速率较小,曲线趋于稳定状态。FLAC数值模拟预测结果与实测结果基本一致,一次支护和二次衬砌的合理间隔时间为30d。

浅埋大断面隧道在初期支护下的稳定性数值分析

浅埋大断面隧道由于明显的空间效应以及断面面积、高跨比、跨度、埋深、施工方法等因素的不同,隧道在围岩和支护结构的破坏模式上常出现较大的差别。本文通过对宁波大榭管廊浅埋大断面隧道进行有限元方法,模拟经济简单的中隔墙台阶法和上下台阶法,对拱顶沉降及初次支护的受力状态进行分析,并与实际监测数据进行对比分析,得出较为一致的结果。最后,通过对比分析,得出中隔墙台阶法能有效减少拱顶沉降及初次支护应力,各项变形指标均在规范之内。本研究对此类隧道的施工与设计有一定指导意义。

构造破碎带隧道掌子面稳定性及加固效果分析

在构造破碎带地层中隧道开挖掌子面易失稳。采用有限元软件MIDAS/GTS模拟上下台阶法开挖,研究掌子面失稳机理及需采取的应对措施,并提出8种掌子面加固方案。结合洞内掌子面与拱顶监测数据,研究各加固方案下掌子面挤出位移、拱顶沉降位移及掌子面塑性应变。研究结果表明:构造破碎带掌子面挤出位移过大,地层软弱易进入塑性状态致使掌子面失稳;上台阶掌子面的中下侧为最容易失稳部位;采用原始支护+注浆加固4 m的方案对掌子面注浆加固能降低掌子面挤出位移、拱顶沉降位移及塑性应变,该方案支护效果最佳。