不对称双连拱海底隧道施工引起的地层变形分析

在目前众多的预测隧道开挖引起的地层变形的方法中,经验公式法最为简便,也是目前应用最为广泛的方法,为此介绍了多种预测隧道开挖引起的地层沉降和水平位移的经验公式。并以青岛胶州湾海底隧道不对称双连拱断面为工程背景,由位于主隧道与匝道交叉口段的典型断面ZK2+800.78的几何参数和地质资料构建三维数值计算模型,采用岩土体工程通用有限差分软件FLAC3D进行动态施工三维数值模拟。通过对FLAC3D模拟和各经验公式计算的地层沉降和水平位移的对比分析,评价了FLAC3D软件和各经验公式在不对称双连拱隧道断面地层变形预测中的适用性。结果表明,当地层埋深较浅时,不同埋深地层的地层沉降和水平位移可近似用各经验公式来预测;但随着地层埋深的增大,各经验公式预测的偏差不断增大;经验公式只能对单一地层、单一隧道的地层变形进行估算,存在明显的局限性,而在预测复杂地质条件下不对称双连拱隧道断面开挖引起的地层变形时,FLAC3D较各经验公式有明显的优势。

不对称双连拱偏压铁路隧道修建技术研究

研究目的:在我国30多年双连拱隧道工程实践史中,大多数都是在公路隧道中应用,隧道断面多为等跨对称结构,大跨不对称双连拱铁路隧道的工程实践在国内还几乎为空白,对此进行深入研究。本文以新建兰渝线新作坊隧道为工程背景,采用ANSYS有限元软件分别模拟了在V级围岩地形偏压条件下不对称双连拱隧道两种不同工序的施工过程,以获取不对称双连拱隧道的受力、变形特征、施工工法、支护体系。研究结论:通过对隧道结构体系关键部位在开挖过程中的受力和变形分析,得出:(1)开挖过程中左、右洞室及中隔墙顶部关键点的应力和变形随施工步变化的规律;(2)"中导洞+右洞+左洞"的三台阶施工工法更加适合该隧道施工;(3)大跨不对称双连拱隧道采用不均衡支护体系;(4)为有效解决中隔墙顶部渗漏水的问题,在其顶部V型区域设置小导管并进行注浆,对中隔墙顶部岩体进行加固提高其抗渗性能。计算结果为该隧道的设计提供了可靠的依据,同时为该类隧道的设计提供了参考。

胶州湾海底隧道不对称双连拱断面施工优化分析

以青岛胶州湾海底隧道中的不对称双连拱隧道为工程背景,选取主隧道与匝道交叉口段的典型断面建立数值计算模型,针对不同的施工开挖顺序和掘进进尺制订了4种施工方案,并采用有限差分软件FLAC3D进行动态施工的三维数值模拟,计算分析并比较各方案的地表沉降、拱顶沉降和支护结构位移以及围岩应力和支护结构应力的分布情况,明确不对称双连拱隧道施工中结构变形及应力的最不利位置。分析结果表明,先施工中导洞再施工匝道断面右导洞并采用小进尺的施工方案更有利于控制围岩的稳定性,并据此提出了合理的施工方案建议。

浅埋暗挖隧道不对称双联拱梁柱结构施工方案优化设计

本文针对浅埋暗挖城市地下人行通道设备机房段不对称双连拱结构,优化了不对称双连拱隧道梁柱结构施工顺序。先施工大洞远离小洞一侧的导洞,并可继续进行其他工法待施工部位施工,同时进行小洞施工,避免了先开挖小洞后开挖大洞对工期的影响,加快了施工进度,降低了施工成本。同时基于FLAC3D数值模拟,对优化后双连拱结构最不利工况进行分析,竖向沉降在允许范围内。为进一步保证本优化方案的安全性与结构稳定性,在受力最薄弱处设置了梁柱结构。