无中墙连拱隧道先行洞爆破振动响应特性与隔振方案比选研究

无中墙连拱隧道取消中墙结构,先行洞与后行洞净距减小,如何在后行洞爆破开挖过程中保证先行洞的爆破振动安全极其重要。依托某高速公路隧道,通过现场爆破振动跟踪监测,分析了后行洞开挖过程中先行洞边墙二衬的爆破振动响应特性;基于二维(2D)-三维(3D)联合模拟方法,研究了先行洞纵、横断面质点峰值振速(PPV)分布规律,并回归分析了先行洞二衬PPV与拉应力的关系;比较分析了不同隔振方案下的振动控制效果,并从施作可行性、效率及成本等方面,推荐了适宜的隔振方案。结果表明:无中墙连拱隧道后行洞开挖时,先行洞迎爆侧拱肩至拱腰区域振动强度最大,且以水平径向振动为主,振速在已开挖方向衰减更快,计算所得先行洞二衬的爆破振动控制标准为24.54 cm/s;布设隔振层可有效保障先行洞的爆破振动安全,隔振材料推荐为板材式L-600聚乙烯闭孔泡沫,厚度和高度分别建议为5 cm,5 m,先行洞拱肩及拱腰减振幅度可达54.8%,63.5%;现场监测数据表明,采用推荐隔振方案后,先行洞二衬再无裂缝出现,且PPV均未超过安全允许振速。

大跨扁平连拱隧道复合式中墙优化研究

为确保隧道施工安全、减少开挖跨度和节约工程投资,针对某依托工程,首先通过ADINA有限元数值模拟,对不同中墙形状下隧道中墙的受力与变形特征进行了分析,选取了复合式中墙最佳形状,在此基础上,对不同中墙厚度时围岩位移、中墙位移与中墙应力等变化全过程进行了研究,并通过现场监控量测对数值模拟结果进行了对比和验证分析。优化了大跨扁平连拱隧道中墙形状,提出了中墙配筋的关键控制因素和Ⅴ级围岩地段合理中墙厚度。

隐式中墙连拱隧道修建优化设计

隐式中墙复合式连拱隧道在长距离浅埋暗挖施工过程中,面临管棚超前支护施作工序复杂、先开挖侧隧道拱腰至边墙处应力集中以及中墙顶部区域夹岩稳定性差等技术难题。文章以某一具体工程为例,为解决大管棚工作室对连拱隧道施工效率的影响问题,采用了无室管棚技术;并从中墙顶部区域设置加长网状的非等参系统锚杆、中墙与先行洞衔接处初期支护的圆顺过渡和临时中墙两侧设置自进式锚杆悬吊这三个方面对隐式中墙复合式连拱隧道进行了优化设计和计算分析。分析结果表明:在采用上述三种结构优化设计后,隐式中墙复合式连拱隧道的施工安全性得到大幅提高;隐式中墙复合式连拱隧道采用优化结构,并采用无室管棚技术,实现了连拱隧道的安全快捷施工,具有较好的应用前景。

隐式中墙复合式连拱隧道CD法施工模型试验研究

为了深入研究新型连拱隧道——隐式中墙复合式连拱隧道CD法施工过程中,围岩变形和初支结构的受力特征,该文依托重庆沙坪坝站铁路综合交通枢纽工程,通过模型试验再现了隧道施工过程,分析了不同开挖步序下围岩的变形以及初支结构的受力变化规律。结果表明:(1)模型试验验证了数值模拟中对施工步序优化后围岩的沉降规律,实测沉降数值与数值模拟结果相符合;(2)双连拱隧道初支结构在加载破坏时,中墙上方的变截面处最容易开裂,并迅速形成通缝,验证了需对中墙采取优化措施的必要性;(3)双连拱隧道初支结构加载时,其内力值均较小,与数值模拟结果基本吻合,满足设计要求。

双跨连拱隧道中墙结构合理形式的研究

讨论双跨连拱隧道中墙与衬砌之间的相互关系,分析2种不同形式的中墙对衬砌结构防水功能与受力状态的影响,并对施工方法进行探讨。

连拱隧道中墙受力研究

采用有限元数值计算方法,进行连拱隧道中墙的受力分析研究。结果表明:在中墙一定的情况下,两侧主洞的施工顺序、支护情况、应力释放系数对中墙的最终受力影响不大;中墙轴力随中导坑的扩大而减小,其中中导坑宽度影响较大;中墙应力随中墙厚度的增加而减小,但超过2m以后,减小幅度变得不明显,说明一味采用增加中墙厚度来确保中墙安全的做法是不合理的;在一定范围内,随着埋深的增加中墙受力增大;当埋深较大时,在中墙顶部预留适当的变形量,可以有效减小中墙承受的形变压力。

大跨度连拱隧道直中墙受力现场监测分析

针对宛坪高速公路六车道大跨度连拱隧道具体条件,选择吴家庄隧道的典型断面,对该断面三层直中墙的内层中墙内力进行施工全过程的监测。在监测结果的基础上,考虑不同施工阶段的相互影响,对内层中墙内力进行了深入的分析,得出内层中墙在隧道开挖过程中的力学特征,并对该隧道内层中墙进行安全性评价。结果表明,不同施工工序对中墙的内力影响较大,尤其以下台阶的开挖影响最大,但是中墙在整个施工过程中都满足结构稳定性要求。

双跨连拱隧道两种中墙的空间力学效应分析

针对双跨连拱隧道设计和施工中存在的问题,采用三维有限差分程序FLAC3D2.0,对两种中墙结构的空间受力特征进行了研究,对比分析各自的优缺点及适用条件,并提出了施工注意事项。研究结果表明,在II类围岩地质条件下浅埋连拱隧道采用分离式曲中墙结构受力较为合理;左洞掌子面距研究断面3倍洞径时,中墙内力已稳定;左右洞掌子面距研究断面(-1～+1)D的施工,是中墙内力变化较大的关键工序。

爆破振动对双连拱隧道中墙的影响分析

在Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下,双连拱隧道常采用双侧全断面法施工。通过对双连拱隧道施工过程中的爆破振动进行三维数值模拟分析,研究了双连拱隧道后行洞爆破施工对中墙的振动影响。结果表明:双连拱隧道后行洞爆破对中墙有较大影响,需采用相应的保护措施,来减小爆破振动对中墙的扰动,而临时支护将会被破坏。

特大断面连拱隧道中墙偏压机制及施工影响分析

中墙作为连拱隧道的主要承载结构,自身的稳定性直接影响着隧道工程整体的稳定性,是连拱隧道设计和施工的重点。中墙失稳的主要力学原因是中墙受力不均而产生偏压失稳,因此,控制中墙稳定的关键是控制中墙偏压及其偏压程度。中墙偏压的出现源于隧道工程自身的地层偏压和非对称式施工产生的施工偏压,根据中墙受力状态可以确定地层偏压、施工偏压下中墙偏压的条件及偏压发生部位;利用有限元计算方法对地层偏压、施工偏压条件下不同施工工序进行计算,分析不同工序对中墙偏压的影响;根据得到的规律对施工工序进行优化分析;最后,给出双向八车道连拱隧道的工程实例。

黄土连拱隧道中墙结构的数值模拟研究

隧道施工过程的应力变化对隧道的稳定性有重大的影响。文章通过对离石连拱隧道的二维弹塑性数值模拟,分析了隧道在开挖各阶段的应力和变形情况,针对隧道中墙受力情况进行了专题研讨,进而对连拱隧道的结构设计和施工作了一些探讨。

双连拱隧道中墙力学行为研究

针对金竹林双连拱隧道,通过有限元方法模拟连拱隧道的不同开挖工序,研究了连拱隧道的重要组成部分——中墙的力学行为。结果表明,中墙是连拱隧道的主要承载构件.左右洞室的非对称开挖会对中墙产生不平衡推力和弯矩。中墙的合理设计,可以显著提高连拱隧道的承载力、约束隧道洞周位移、提高衬砌结构安全度。开挖工序的合理设计,可以优化连拱隧道的中墙以及整个隧道结构。

浅埋偏压连拱隧道中墙优化分析

浅埋偏压连拱隧道中墙型式直接关系到隧道工程施工及正常运营,本文采用有限元数值方法对不同中墙型式下偏压连拱隧道结构受力特征作了计算分析,偏压连拱隧道采用复合曲中墙结构将有助于改善中墙受力状况,减小应力集中及上部位移,降低衬砌开裂渗水的可能性,从而为偏压连拱隧道合理设计提供理论根据。

不同应力场软弱围岩公路连拱隧道中墙受力特征

为了更全面了解不同应力场软弱围岩公路连拱隧道中墙的受力特征,选择曲中墙连拱隧道结构形式,建立有效的有限元模型,采用不同加载方式,模拟不同应力场,对软弱围岩公路连拱隧道中墙受力特征进行研究,详细分析了应力场对中墙结构受力的影响,并运用模型试验结果对数值计算结果进行了验证。结果表明:不同的应力场中,中墙顶部,侧压力系数越小,施工中偏压越明显;中墙中部和底部,侧压力系数越大,施工中偏压越明显;侧压力系数越小,中墙竖向应力量值越大。

深埋连拱隧道两种中墙的施工力学行为分析

采用数值方法,对深埋连拱隧道在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩条件下整体式直中墙、分离式直中墙的施工受力进行分析,得出了中墙的基本受力规律及中墙施工的关键工序和薄弱部位。结果表明,对于Ⅱ级围岩深埋连拱隧道,两种中墙结构只需构造配筋即可满足要求;而对于Ⅲ、Ⅳ级围岩深埋连拱隧道,则需根据内力配置钢筋。

双连拱隧道中墙监测及受力特性研究

依托北京地区第一座公路双连拱隧道—黑古沿隧道,开展中墙的受力特性研究。通过埋设量测元件对隧道中墙进行现场监控测试,获得了施工过程中,中墙的钢筋应力、底部锚杆内力及接触应力的变化情况,并结合数值模拟手段对施工诱发的中墙不均匀沉降进行研究,结果表明:最不利于中墙受力的施工工序发生在隧道由单侧施工过渡到双侧施工时;中墙底部截面的轴力及弯矩最大,有必要对中墙基底围岩采用小导管注浆方式进行加固;应该尽早施作初期支护以分担中墙承受的压力;中墙不仅存在横向不均匀沉降,而且存在纵向不均匀沉降,有必要设置临时横撑进行支护。研究成果为类似工程中控制施工诱发的裂缝发展,采取相应措施优化支护结构形式与参数提供了依据。

喷筑隐式异型中墙复合式连拱隧道的设计分析

为解决连拱隧道防排水效果差、结构耐久性差和施工效率低的问题,文章分析了连拱隧道设计和施工现状,总结了现行结构型式存在的问题,提出了一种新型连拱隧道结构型式。该结构采用一次喷筑钢纤维混凝土的异型隐式中墙,可保证较高的施工效率;中墙在底部采用扩大基础,并在施工时预留岩柱对中墙进行保护,具有较高的施工安全性;采用独立防排水体系和等厚二次衬砌结构,具有较好的防排水效果和耐久性。通过有限元软件三维分析,结果表明:在多种施工步序情况下,该结构型式均能保持施工安全,且实现连拱隧道的快捷施工。

浅埋双连拱隧道中墙的合理选用

双连拱隧道的中墙是结构受力的关键构件,又对隧道防排水有较大影响,因此,合理选用中墙形式至关重要。通过建立双连拱隧道的三维有限元模型,模拟了不同围岩级别条件下浅埋双连拱隧道不同中墙形式的力学行为,得出了中墙的基本受力规律,提出了不同围岩级别条件下修建浅埋双连拱隧道所采用的合理中墙形式,为双连拱隧道的中墙设计提供依据。

连拱隧道中墙稳定性及合理宽度研究

沪蓉西高速公路分岔连拱隧道中墙结构的稳定性及合理宽度确定是设计施工中的首要问题。针对连拱隧道设计采用的整体式直中墙和复合式曲中墙2种结构,建立了不同的三维数值模型,采用三维弹塑性损伤有限元分别进行了研究。分析了不同埋深、不同中墙宽度情况下连拱隧道的稳定性及中墙变形受力情况、损伤区和屈服区分布。研究表明2种中墙内的损伤区和塑性区主要分布在中墙上部和底部,并随埋深增大和中墙宽度减小而增大,该部位是薄弱部位,应重点加固,相同条件下直中墙的受力和稳定性比曲中墙好,设计中应该优先选用直中墙。最后建立了中墙完好宽度与埋深和中墙宽度的多元线性回归预测模型,该模型可以根据埋深和中墙宽度预测中墙的完好宽度,从而确定中墙合理宽度。

隐式中墙连拱隧道平行中隔壁工法设计与分析

分析连拱隧道工法研究现状和趋势,结合隐式中墙复合式连拱隧道[1-2]结构形式,提出一种新的连拱隧道施工方法—平行中隔壁法,其无需中墙临时支护,预留岩体保护中墙,减小对环境的影响,大幅提高连拱隧道的施工效率,实现连拱隧道的快捷施工。对平行中隔壁法进行详细设计与分析,并对其进行数值模拟。结果表明:平行中隔壁法可保证隐式中墙复合式连拱隧道施工安全,各上台阶步序开挖和拆撑为控制竖向变形的关键工序,左洞拱腰与中墙连接处和左洞仰拱与中墙连接处是初期支护的安全控制点。