山区偏压连拱隧道开挖方法适应性数值分析研究

山区常存在偏压或围岩破碎情况,隧道穿越该地层施工时,围岩变形控制困难,施工扰动容易致使隧道拱顶坍塌及支护结构破坏。依托银花隧道工程,开展了偏压地层隧道施工开挖方法的适应性数值仿真研究,对比分析了“三导洞法”和“中导洞法”两种开挖方式中不同开挖步对软弱围岩偏压隧道围岩变形、拱顶沉降、最大主应力分布的影响规律。结果表明:三导洞法随着偏压处侧导洞开挖,左洞拱顶沉降区与中导洞开挖扰动变形区会形成沉降叠加,最大工地沉降出现在正洞开挖后,为-12.35 mm,所占沉降比η达到55.23%。中导洞施工时,最大沉降值分布在偏压拱腰处且呈扇形分布,左右洞上台阶施工产生的沉降比最大达到73.57%,中、下台阶开挖对拱顶沉降影响较小,最大拱顶沉降值为-17.81 mm。两种方法的最大主应力并非严格对称,尽管中导洞法施工产生较大沉降,但考虑施工成本和效率,“中导洞法”更为合理。

偏压及非均质性地层对小净距隧道安全稳定性的影响

采用大比例(1∶20)物理相似模型试验和数值计算,模拟了在Ⅳ、Ⅴ级围岩中净距6 m、坡率为1∶1的小净距隧道开挖过程,研究了初期支护状态下偏压小净距隧道的地中位移、洞周位移增量、围岩压力规律,对比分析了不同围岩组合对小净距隧道安全稳定性的影响;得出了不同围岩情况下偏压隧道的基本力学特性,优化了隧道开挖顺序,为小净距偏压隧道优化设计和施工提供了科学依据。

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。

富溪偏压连拱隧道围岩与支护结构变形和受力特征分析

铜黄高速公路汤屯段富溪偏压连拱隧道,长623m,洞口段围岩为全风化变质砂岩,呈散体结构,不能自稳。洞口段左侧埋深较右侧大,存在明显的偏压。隧道施工采用三导洞法进行,施工期间对洞口段三导洞、正洞的多个断面进行现场监控量测。通过分析监测数据,可得围岩变形与支护结构受力特点。监测结果表明:中导洞形成后,浅埋侧导洞先行施工,其围岩变形较深埋侧导洞要大;正洞施工期间,深埋侧拱顶下沉较浅埋侧大,深埋侧水平收敛呈扩张趋势,浅埋侧水平收敛呈收缩趋势,中隔墙呈向浅埋侧偏移趋势;无论初期支护还是二次衬砌,其围岩压力、混凝土内应力均是深埋侧大,由于整体衬砌有向浅埋侧运动趋势,钢支撑所受应力在浅埋侧较大。分析结果对富溪偏压隧道施工具有指导意义,对类似隧道的设计、施工和研究具有借鉴和参考价值。

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。

偏压连拱隧道非对称中隔墙施工力学特性研究

为研究偏压连拱隧道非对称中隔墙的施工力学特性,以湖南省安慈高速樟树垭连拱隧道为依托,采用Midas GTS NX有限元软件建立了三维数值模型,分析了7种不同工况的中隔墙在施工过程中的变形及应力规律。研究结果表明:非对称中隔墙顶部会受到侧向压力作用,当中隔墙顶部倾斜方向与坡面倾斜方向一致时,其稳定性更好;中隔墙往浅埋侧偏移的幅度越大,中隔墙的偏转幅度越小,同时中隔墙浅埋侧的竖向应力逐渐大于深埋侧的,形成与地形相反的偏压;不同方案的中隔墙旋转中心在水平方向的高度基本一致,当中隔墙往浅埋侧发生偏移时,其旋转中心的位置会从浅埋侧移动到深埋侧,加大了中隔墙自身的弯曲程度。

软弱围岩浅埋偏压连拱隧道施工方案优化研究

针对软弱围岩浅埋偏压隧道围岩的稳定性和开挖方案选取问题,以湖南省安慈高速公路的樟树垭连拱隧道为工程背景,采用Midas GTS NX有限元软件,分别对其采用中导洞-单侧导坑法和三导洞法的施工过程进行数值模拟,分析和对比在这两种开挖方案下围岩应力与变形、支护结构应力及中隔墙应力的分布情况。研究结果表明:这两种开挖方案均能满足施工的安全要求。综合该隧道的实际情况,三导洞法能较好地控制隧道的拱顶沉降变形;采用中导洞-单侧导坑法进行开挖的围岩应力情况则更好,该法不仅能更好地保证隧道收敛,还能更有效地减少在浅埋侧开挖过程中深埋侧中隔墙墙腰开裂现象的发生,且其浅埋侧无需内支撑施工,可加速支护结构闭合,加快施工进度。因此,中导洞-单侧导坑法是更适合该隧道的施工方案。该研究结果可为其他类似工程提供参考。

偏压连拱隧道围岩变形的现场监测与分析研究

结合宜(宾)水(富)高速公路鞋底坡双连拱隧道施工过程,通过对偏压连拱隧道的围岩变形进行现场监测与分析,获得了隧道围岩在地层偏压条件下,各施工阶段的地表沉降、拱顶下沉和水平收敛情况,有效地控制了隧道围岩变形。通过对量测结果的对比、分析得出:在偏压连拱隧道施工过程中,隧道初期支护变形整体由左洞向右洞方向偏移;对隧道围岩变形影响最大的工序发生在隧道施工由单侧过渡到双侧施工时。在施工过程中偏压连拱隧道的现场测试与分析,不仅为隧道的支护体系设计优化提供依据,而且还可以指导隧道现场施工,所得的数据和结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。

偏压隧道施工围岩变形监控量测与分析

偏压隧道在施工过程中的变形往往比一般隧道更为复杂,更容易出现围岩失稳等安全问题。结合某隧道开挖施工过程,通过对隧道拱顶下沉、水平收敛、地表沉降等指标实施监控量测,并对量测数据进行分析后可以看出,三者随量测时间的增长都表现出"先快速增大而后逐渐趋于稳定"的特征,并且拱顶下沉量比地表沉降量大;同时,左洞的拱顶累积下沉量、累积收敛量和累积地表沉降量均大于右洞。该结果反映了隧道在开挖过程中围岩变形发展的变化规律,并证明了地层偏压对隧道围岩稳定性具有一定的影响。所得结论能为类似工程的设计、施工提供一定的借鉴和指导。

软弱围岩结构面产状对隧道施工的影响分析及处理措施

结合工程实例,通过对软弱围岩隧道施工过程的监控量测数据分析以及数值模拟分析,研究了软弱围岩中结构面产状对隧道施工的不利影响,即使在大倾角的情况下,受软弱围岩岩石抗压强度低、胶结程度差等不利影响,隧道开挖受到地质构造的非对称围岩压力,在隧道拱腰易造成大变形及侵限的危害;结合隧道大变形及侵限的原因分析,对隧道的支护参数、开挖方法、施工工序等制订专项处理措施,对锁脚锚杆的施工工艺进行优化,经工程实践证明,处治效果良好。结合工程实践和分析,对隧道勘察及围岩划分、施工超前地质预报、动态设计及施工注意事项提出建议,对类似地质条件下的隧道勘察设计及施工具有一定借鉴作用。