五车道大跨分岔隧道小净距段中夹岩柱支护效果研究

厦门芦澳路与海沧疏港通道交叉处拟建一座地下互通式立交隧道,隧道分岔处由单洞5车道大跨段直接过渡至主洞3车道匝道2车道的小净距段,不设置连拱段,最大开挖跨度30. 46 m,最大开挖面积450. 41 m2。分岔隧道由大跨段直接过渡到小净距段,交界处中夹岩柱最小厚度仅为1. 2 m,中夹岩柱的稳定性是小净距隧道设计与施工的重点与难点。基于以上背景,首先通过三轴压缩试验确定岩石力学指标,并基于Hoek-Brown估算方法得到岩体参数,进一步运用数值计算方法对小净距隧道中夹岩柱的支护效果进行研究。结果表明:①花岗岩试样属于弹脆性岩石,其弹性模量与围压呈正相关;②由于围岩强度较高,预应力对拉锚杆相比较于普通锚杆可以缓解中夹岩柱的应力集中,施工中建议采用低预应力对拉锚杆;③主洞隧道初期支护的左、右拱脚的安全系数最小,说明左右拱脚应力集中较为明显,施工时应加强左右拱脚处支护;④岩石的强度和稳定性与围压关系较大,施工时建议采取主动支护的手段,及时地对隧道以及中夹岩柱进行封闭支护,使得围岩尽快的处于3向受力状态。

流固耦合对大跨分岔隧道围岩稳定性的影响分析

以某富水大跨分岔隧道为研究对象,采用MIDAS NX建立三维数值模型,研究了流固耦合对隧道围岩稳定性的影响规律。研究结果表明:(1)流固耦合对围岩位移场影响程度大于应力场,特别是对竖向位移场具有显著影响。(2)考虑流固耦合后,拱顶产生延伸至地表的漏斗形位移集中区,拱顶沉降为15.7mm,约为无耦合工况的2倍,仰拱隆起为3.5mm,约为无耦合工况的30%。(3)无耦合工况下,围岩塑性区呈现竖向椭圆形分布,流固耦合工况下,塑性区呈现蝶形分布,且塑性区面积显著增加。综上,流固耦合对大跨隧道围岩稳定性具有显著影响,应结合现场情况,采取有效工程措施,降低施工风险。

大跨分岔式隧道结构设计关键技术研究

以深圳市东部过境高速公路莲塘隧道为工程背景,对大跨分岔式隧道结构设计中的关键技术进行研究。通过有限元计算,对"2+2车道"和"2+3车道"分岔的断面形式,连拱段结构设置的必要性,钢支撑的选型以及系统锚杆的布设方案进行分析和对比。主要结论:1)在满足交通功能的前提下,应尽量选取"2+2车道"的设计形式;2)小净距段隧道受力状态及施工工法前后转换方面均较连拱段有优势,建议取消连拱段;3)大跨分岔式隧道分岔部一般设置在隧道工程地质较好地段,以方便大跨分岔结构的实施,如莲塘隧道将分岔部设置在Ⅲ级围岩段,而对于开挖跨度接近30m的大跨段,初期支护一般应设置钢格栅,此时应优先选用"钢筋格栅+喷锚"的初期支护形式;4)莲塘隧道分岔部位于Ⅲ级围岩段,系统锚杆设计长度以5 m为宜,应于拱部、侧墙均匀布设。