软弱围岩偏压连拱隧道施工风险精准预测模型构建

为了降低软弱围岩偏压连拱隧道施工风险预测误报率与耗时,提升预测精准度,需要研究一种适合软弱围岩偏压连拱隧道施工风险精准预测的模型。提取软弱围岩偏压连拱隧道施工风险预测因素,依据隧道的施工实况制定风险分级预测标准,布设隧道监控节点,获取监测数据。利用监测数据构建梯形风险预测矩阵,采用随机森林实现软弱围岩偏压连拱隧道施工风险精准预测模型构建。以江西省萍乡中环路安源隧道项目作为测试的对象,测试结果表明,经过4个路段的测定分析,软弱围岩偏压连拱隧道施工风险预测的误报率均控制在10%以下,预测精准度平均值为91.8%,预测耗时平均值为58.2 ms。

偏压连拱隧道病害分析及治理措施

基于某高速公路偏压连拱隧道衬砌发生严重破坏和隧道上方发生较大规模的山体开裂等病害,采用地震CT手段对隧道周围的工程地质进行了探测;根据现场监测数据,分析了隧道支护结构的受力状态及其安全性;对复杂地质条件下两种典型的施工方案进行了动态施工的数值模拟,对比分析了不同施工方案对围岩稳定和衬砌受力的影响;探讨了衬砌发生严重破坏的原因,并提出了相应的治理措施。研究结果表明:连拱隧道内侧断裂带、上方松散层等不良地质条件和不合理的施工方案是导致隧道衬砌严重破坏和山体地表开裂的主要原因。研究结果为分析和治理偏压连拱隧道病害提供了依据。

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。

偏压连拱隧道围岩压力及结构计算

为了解决目前在设计中尚无满足连拱隧道特点的围岩压力理论,特别是在浅埋偏压条件下围岩载荷估计偏差较大问题,应用岩柱理论求得塌落拱曲线方程,用作图法确定地形偏压临界覆土厚度,对偏压连拱隧道与非偏压连拱隧道进行界定。在此基础上,提出浅埋偏压连拱隧道地层主动偏压载荷和被动不均匀载荷确定方法及地形偏压情况下隧道支护结构的合理计算方法,并求得不同坡率、不同围岩级别条件下浅埋侧土体的弹性抗力系数的合理取值,为设计中偏压连拱隧道采用载荷结构模式计算时浅埋侧土体的弹性抗力系数取值提供参考。

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。

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。

开挖工况对偏压连拱隧道结构及上覆山体稳定性的影响

文章采用弹塑性有限元数值模拟,对不同开挖工况下地形偏压连拱隧道围岩及主体结构的应力场、位移场、破坏区分布进行了分析,研究了开挖工况对隧道上覆山体稳定性的影响。分析表明,当先开挖浅埋侧隧道时,围岩、结构及上覆山体稳定性都要优于先开挖深埋侧隧道的方式,其计算结果可为同类隧道的设计、施工提供有益的参考。

浅埋偏压连拱隧道地震响应规律研究

基于相似理论,设计并制作了几何相似比为1:20的浅埋偏压连拱隧道物理模型,完成了振动台试验并测得衬砌的应变响应与加速度响应。在试验基础上,通过MIDAS GTS NX有限元软件建立数值模型,验证了数值模型的合理性与可靠性,研究了浅埋偏压连拱隧道的地震响应规律。结果表明:(1)上覆土层厚度、偏压、衬砌与临空面的距离对浅埋偏压连拱隧道加速度响应的影响较大。(2)浅埋偏压连拱隧道中墙上的应变由于截面几何形式突变与集中力的原因,相对其余测点较大。(3)大小主应变与加速度放大系数趋势线的整体形状不随激振强度的增加而改变。(4)偏压与覆土厚度对连拱隧道位移的影响较小。(5)浅埋偏压连拱隧道中隔墙的应变、轴力、剪力和弯矩相对其他部位均较大,在进行浅埋偏压连拱隧道的抗震设计时,应给与重视。

偏压连拱隧道结构荷载计算及监测分析

依托工程实例,基于双塌落拱假定,并考虑偏压地形产生的地层推力对连拱隧道衬砌结构造成的影响,建立改进的结构-荷载模型进行偏压连拱隧道衬砌结构荷载计算,并与地层-结构模型以及监测数据比较,得到改进的结构-荷载模型的适用性。结果表明,在隧道周边围岩状态较差,隧道开挖可能引起边坡滑移的情况下,改进的结构-荷载模型可以很好地预测隧道结构的危险位置,适用性较好;对于围岩条件较好或者偏压地形作用不明显时,计算结果相比地层-结构模型以及实测数据更安全。

偏压连拱隧道施工顺序分析

采用弹塑性有限元数值模拟计算分析的方法,针对地表倾角不同时偏压连拱隧道合理施工方法的问题,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了分析比较,通过对隧道衬砌结构力学特性及中墙受力分析,提出了不同地表倾角时较优的施工顺序。

偏压连拱隧道衬砌优化分析

浅埋偏压连拱隧道衬砌形式直接关系到整个隧道施工及正常运营,该文采用有限元数值方法对不同衬砌形式下偏压连拱隧道结构受力及应变特征作了计算分析。结果表明,偏压连拱隧道采用分层曲墙结构将有助于改善结构受力状况,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。

偏压连拱隧道室内模型试验与分析研究

室内模型试验是研究连拱隧道围岩变形特性及压力分布模式的一种有效手段。依托某高速公路偏压连拱隧道的1:50室内模型试验,由快速直剪、单轴抗压试验确定隧道围岩、隧道初次衬砌及中墙的材料配比。对于Ⅳ级围岩得到的配比为:重晶石粉:砂:浆糊(水:小麦淀粉=1 000∶50)=12∶2∶2.1;对于隧道初衬及中墙得到的配比为:水:石膏:重晶石粉=0.65:1:0.06。根据该配比配制连拱隧道模型材料并进行连拱隧道开挖及中墙施作。将模型试验与数值模拟的结果进行对比,表明该材料配比能够很好地模拟连拱隧道的力学特性,可以较好地应用于连拱隧道室内模型试验。

高速公路偏压连拱隧道变形测量与计算分析

通过试验反演确定隧道围岩参数,建立隧道开挖数值计算模型,对施工变形进行模拟计算,同时布置相关测点对隧道围岩变形进行测量,将数值计算结果和测量结果进行对比分析。由围岩内部变形、隧道变形和地表变形分析得知,左洞变形大于右洞,左洞地表沉降量大于右洞,说明施工顺序对隧道变形影响较大,隧道径向6 m之外的围岩变形受开挖影响小,隧道径向6 m以内为围岩松动圈。

偏压连拱隧道中隔墙力学特征数值分析

中隔墙作为连拱隧道的中枢结构和重要承载构件,其受力及位移情况往往对工程成败和安全起着决定性作用。本文采用有限元方法对某浅埋偏压连拱隧道的开挖过程进行模拟,对连拱隧道中隔墙受力特征作了计算分析。结果表明,中隔墙是连拱隧道最主要的受力构件,偏压开挖容易在中隔墙引起较大偏心荷载,偏压连拱隧道采用复合曲中墙结构将有助于改善中隔墙受力状况,减小应力集中及上部位移;并结合中隔墙主筋轴力量测,对连拱隧道中隔墙施工进行了监控分析,监测结果表明,隧道由于偏压荷载的存在,应先开挖深埋侧隧道,此时中隔墙结构的扭转和偏心都较小。

偏压连拱隧道二衬开裂加固措施及实施效果分析

某偏压连拱隧道在施工过程中二衬出现开裂,且随着后行洞掌子面的持续推进,裂缝的宽度、长度、深度和数量有进一步增加的趋势,研究裂缝的分布规律和发育特点及产生原因,进而确定合理的加固措施对于保证隧道安全具有重要的意义。通过埋设应力、位移监测设备对裂缝段进行监测,结合现场地形地质条件、施工工艺、裂缝分布规律确定了联合加固处理措施,并对加固处理区域进行联合监测。监测结果表明,隧道处于安全状态,该措施对于保证隧道结构安全和加快施工进度具有良好的效果,可为类似工程提供参考。

偏压连拱隧道合理开挖方案分析

本文采用ANSYSV5．61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析，通过有限元计算，模拟了三种开挖顺序，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情况，通过对比，分析并和现场量测资料相比较，得出一些结论，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。

浅埋偏压连拱隧道施工力学行为分析

结合诸永高速公路东村2号连拱隧道的设计、施工和地质情况,采用ANSYS有限元分析软件对浅埋偏压连拱隧道的施工过程力学行为进行了二维有限元分析。在不同的埋深情况下,分析了左右两洞不同开挖顺序下的中墙和围岩稳定性,通过对比分析研究,确定了合适的开挖方案。研究结果可供类似条件下的隧道施工参考。

偏压连拱隧道施工与监控量测

本文以云南元磨高速公路桥头隧道为背景，介绍偏压连拱隧道的施工方法和监控量测，监控量测在施工中的作用，同时结合理论计算结果与实际量测结果相比较，简述施工工序对偏压连拱隧道结构受力的影响。

偏压连拱隧道洞口段二次衬砌施工时机探讨

针对富溪隧道左线出口段在围岩变形尚未稳定的情况下能否进行二次衬砌施工的问题,根据隧道变形监测结果推测衬砌施工后隧道的剩余变形,并据此计算出衬砌结构的内力和安全系数。结果表明,衬砌施工后产生的变形大小对其内力和安全性影响较大。若衬砌结构变形仅为剩余变形的6．5％,其安全性能够得到保障。现场监测结果表明,衬砌施工后内部应力普遍较小,未超过混凝土强度。这说明在围岩变形没有完全趋于稳定的情况下,只要能够保证衬砌施工质量,可以提前施作二衬。

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。