台阶-CRD无中导洞连拱隧道施工响应分析

为研究复杂地质区域台阶-CRD无中导洞连拱隧道施工时的力-变形特性,依托云南开达古山岭隧道,采用MIDAS/GTS建立三维有限元模型,对无中导洞施工进行了动态模拟,得到了施工阶段相关的力-位移演变规律、塑性区变化特征及工后变形分布。结合现场实测数据,对比分析了施工过程中隧道拱顶的竖向位移、水平收敛随开挖的变化规律。由于较大的双洞距离利于结构安全,较小的双洞距离利于缩短施工工期,因此通过数值模拟,研究了不同双洞距离下的结构安全状态,确定了较优双洞距离。结果表明:连拱隧道因其固有的空间尺度特征,在复杂地层可避免隧道穿越一些不良地质,如岩溶、地裂缝等;该工法施工期未出现破坏现象,结构拱顶沉降将大,但处于控制范围内,其与周边收敛的比值约为2∶1;若后行洞掌子面与先行洞相距较近,其施工会对先行洞结构安全具有一定影响;结构变形具有一定的阶段性,即结构变形主要发生在施工扰动期,为保障CRD无中导洞连拱隧道施工安全,在施工期需要格外关注拱顶沉降;综合考虑施工工期与成本等因素,先、后行洞距离可取20~30 m;在软弱复杂地质区域施工,应遵循“分步分区、短开挖、早支护”的原则。无中导洞作为一种新的施工方法,提高了隧道施工的效率,可在类似地区被采用。

临河地铁隧道下穿干渠施工响应分析与控制措施

针对矿山法施工的临河隧道受季节性水位变化影响的问题,以济南轨道交通R3线暗挖隧道下穿大辛河东支沟段为例,采用FLAC3D有限差分软件建立三维数值模型,分析水位变化条件下临河暗挖隧道下穿干渠的施工响应与互馈效应。研究表明:采用洞内超前管棚+全断面注浆+渠道两侧注浆加固时,衬砌最大压应力相对另外两种方案减少了约55.7%和41.3%,衬砌最大拉应力相对另外两种方案减少了约55.9%和33.7%;地层和渠道的受力变形均优于另外两种方案,在变形控制标准值允许范围内。工程实践证明,临河暗挖隧道丰水期下穿渠道施工采用洞内超前管棚+全断面注浆+渠道两侧注浆组合加固方案可以有效控制地层变形,确保隧道的施工安全。

大直径土压平衡盾构水下始发侧穿建筑物施工响应研究

文章基于广佛环线沙堤隧道始发段近距离侧穿建筑物的工程实例,利用数值模拟方法研究施作加固措施前后富水地层土压平衡盾构施工对地表沉降和建筑物变形的影响。结果表明,在施作加固结构工况下,针对旁侧建筑物施作的加固结构对双线隧道中心区域的地表沉降影响很小,而房屋基础范围内地表沉降值减小,地表沉降呈现明显的非对称性;双线盾构隧道近距离侧穿建筑物掘进施工引起房屋基础的不均匀沉降,施作合理加固结构对于减小房屋基础不均匀沉降的作用较为明显。

浅谈岩土质混合高边坡施工响应及施工控制

我国经济水平的不断提升,推进了我国工程建设的发展,因此,关于铁路、公路、水利、能源等工程的覆盖面逐渐扩大。山区是这些工程建设的一个重要地区,但是由于地质地貌因素的影响,给施工过程带来了相当大的难度。山区存在边坡岩体,且受各种地质作用的长期影响形成岩土质混合边坡。这种岩土质混合边坡因其工程性质及力学性质的特殊性,致使山体施工开挖遇到困难。现阶段,针对此方面的施工响应及施工控制研究还比较欠缺,本文就此展开分析讨论。

岩土质混合高边坡的施工响应及施工控制措施的探讨

随着我国社会水平的不断提高,我国工程建设也得到了进一步发展,进而也使铁路、水利、公路等一些工程覆盖面不断扩大。而山区作为其建设比较重要的区域,建设难度逐渐加大。主要因为岩土质混合高边坡力学性质的特殊性,使其在开挖中增加了难度。因此,本文对其施工响应及施工控制措施进行了探讨。

倾斜层理岩层中并行地铁隧道围岩施工响应分析

层理构造和隧道间距是相邻隧道围岩掘进卸荷响应敏感性因素,极易诱发围岩变形失稳及地表塌陷。以倾斜层理岩体中在建分离式地铁隧道为背景,将地层倾角作为研究变量,采用FLAC3D有限元软件对隧道围岩的施工响应规律进行研究,并与施工监测数据进行对比验证。结果表明:随着地层倾角的增大,隧道围岩非对称变形的显著性先增大后减小,而地表竖向沉降槽则由单峰V形逐渐向双锋W形转变并趋于显著,沉降槽宽度系数也随之先减小后增大。0.75倍隧道直径范围内围岩应力释放特征显著,于地层倾角为30°时达到峰值,并随径向深度的增大呈非线性减弱。层理两侧围岩应力场非连续性分布的特征,随倾角的减小趋于显著。此外,层理两侧岩体在结构面与隧道边墙轮廓相交位置易发生共轭剪切破坏,应在施工期间进行局部加固。

岩质边坡微震活动特征及其施工响应分析

岩石高边坡稳定性是水电工程建设能否顺利进行的关键问题之一。锦屏一级水电站左岸边坡地应力高,断层裂隙发育,岩体卸荷深度大,地质条件复杂,边坡在施工期和运行期的稳定性问题十分突出。介绍左岸边坡微震活动特征,并对开挖卸荷过程微震活动性时空分布规律以及与不同时段、区域的施工工况进行对比分析,对岩石微破裂萌生、发育、扩展、聚集趋势与岩体损伤关系进行探讨,得到左岸边坡微震活动与施工响应之间的相互关系。结果表明:大坝基坑、煌斑岩脉置换斜井、1 670 m雾化区边坡排水廊道开挖和边坡弱层固结灌浆引起的深部岩体卸荷松弛而诱致微震活动性,可以很好地揭示和反映现场施工工况。研究成果可供其他类似岩质高边坡工程借鉴、参考。

节理岩体小净距地铁隧道暗挖施工响应数值分析

重庆市轨道交通5号线地铁隧道为典型的小净距分离式隧道,且穿越含有倾斜节理面的砂-泥岩复合地层,施工稳定性差。文章采用FLAC3D对节理岩体小净距隧道施工过程进行模拟,研究了节理面与隧道的位置关系对复合地层施工响应及稳定性的影响。结果表明:隧道围岩整体性受节理分布影响而下降,节理面与隧道轮廓所夹锐角岩块收敛变形与应力释放显著,是导致应力场间断性与非对称性的主要因素。围岩塑性区随节理面与隧道距离的减小而逐渐呈斜对称分布,塑性破坏方向与节理倾角大致垂直。此外,引入节理埋深与隧道净距综合系数,对岩体稳定性公式进行了修正,公式计算与数值分析结果均指出节理穿越隧道时的安全系数最低。实际工程中应加强对节理地层的变形与应力监测,并对地应力释放与围岩收敛变形进行控制,保证隧道围岩的施工稳定性。

隧道浅埋偏压洞口段施工力学分析与加固措施探讨

许多隧道洞口地形条件复杂、围岩状态差、隧道结构形式特殊,由于隧道洞口段设计、施工难度大,针对洞口段施工安全开展研究十分必要。采用FLAC3D有限差分软件对隧道北端出口段洞口的施工过程进行了三维精细化数值模拟,分析了地形偏压下浅埋超大断面小净距隧道的施工力学行为,探讨了开挖引起的地表沉降、围岩位移、围岩应力、塑性区及边仰坡安全系数等,获得洞口大偏压下的变形规律以及受力不利位置,提出合理的洞口段预加固方案,为浅埋大偏压洞口的施工及设计提供借鉴。

隧道机械化施工力学响应规律及支护参数优化研究

隧道开挖后产生的超挖,通常采用喷射混凝土回填,导致初期支护实际厚度与设计厚度存在差异,因此有必要对超挖条件下大断面隧道机械化施工力学响应规律进行研究。基于不同围岩级别建立最大超挖岩面轮廓、最小超挖岩面轮廓和平均超挖岩面轮廓计算模型,分析超挖工况下的围岩变形、围岩应力及初期支护应力,并基于现场监测数据与初期支护设计厚度进行对比,得到大断面隧道机械化施工力学响应规律;由于超挖导致初期支护厚度比设计厚度要大,出于经济和施工进度考虑,分析总结不同级别围岩各工况下初期支护最大拉应力较小区间范围,通过对初期支护安全系数进行检算,提出不同级别围岩各工况下满足安全条件的初期支护优化参数。

基于隧道“无人化”立拱动态施工的围岩变形

为了更好地服务于新乌鞘岭隧道“无人化”立拱施工的需要,确定围岩在动态施工中的变形规律具有重要意义。通过对现场监测数据进行统计回归分析,在文献的研究基础上给出了围岩拱顶沉降在动态施工中的解析解。结合FLAC^(3D)专业岩土数值分析软件,验证了数值模型的正确性,同时模拟了围岩在真实时间下的施工力学响应,得到了立拱断面中拱顶与两侧拱脚在隧道开挖、立拱以及喷射混凝土等过程中的变形规律,以期为后续的新乌鞘岭隧道“无人化”立拱专项研究提供基础。

隧道拱部隐伏溶洞下地铁隧道施工地层响应分析

[目的]在城市地铁隧道工程中,常会遇到隧道拱部浅埋隐伏溶洞的情况,因此有必要对隧道拱部隐伏溶洞工况下的地铁隧道施工地层响应进行研究。[方法]采用室内模型试验对隧道开挖过程进行模拟,通过分析监测隧道施工过程中的地层围岩变形、土压力释放、初支拱架内力及地面沉降规律,研究隧道施工对岩溶地层的扰动影响。[结果及结论]Ⅳ级围岩下,当开挖隧道跨度为6.52 m、隧道拱部溶洞直径为4 m、溶洞底与隧道顶部净距为2 m时,隧道机械开挖下,隧道拱部隐伏溶洞围岩能够保持稳定,不会发生围岩失稳破坏。拱顶溶腔工况下,隧道拱顶处的围岩土压力变化量明显小于无溶腔工况下的围岩土压力变化量,其最终量值为无溶腔时的53.8%。拱部隐伏溶腔的存在会增大地面沉降范围,开挖隧道顶部正上方处的地面沉降峰值是无溶腔工况下的1.73倍。隧道拱顶发育溶腔时,拱架拱顶处的轴力值为无溶腔工况下的120.3%,拱顶处弯矩值为无溶腔工况下的53.3%。

浅埋大断面小净距隧道支护受力特性实测与模拟研究

浅埋大断面小净距隧道围岩稳定性差,加上相邻隧道间相互扰动频繁,支护结构受力复杂,极易引发隧道塌方与地表变形等问题,严重威胁隧道施工安全。以重庆海天堡隧道为背景,采用现场监测与数值模拟相结合的方法,对浅埋大断面小净距隧道围岩压力与复合式衬砌内力的施工响应规律进行研究。结果表明:相邻隧道施工相互扰动明显,后行隧道核心土开挖对先行隧道围岩压力释放影响最为显著;先行隧道支护可通过加固围岩实现小净距隧道压力拱水平减跨,进而提高后行隧道围岩承载力;针对浅埋大断面小净距隧道开挖,双侧壁导坑法可有效控制围岩变形及压力释放。基于该隧道开挖方法的围岩压力及支护受力施工响应规律可为施工方案的优化提供借鉴与参考。

Stabilization of sand dunes with oil residue: Application to civil engineering construction and environmental implications

The present work ascertains the feasibility of oil residue treatment for stabilizing wind-blown sand dunes. Various combinations of natural collapsible saline from the Jandaq desert of Iran and oil residue from distillation towers of Iranian refineries were tested in laboratory experiments. Stabilized sands were evaluated in terms of geotechnical properties, permeability, and oil retention characteristics(i.e. bonding mechanisms, leaching and migrating behaviour of oil residue from the stabilized sands). Since the presence of oil residue in soils can pose an environmental threat, the optimum retention capacity of the stabilized sands is of critical concern. Relative to sand that was not augmented with oil residue, specimens made of 7% oil residues had the highest compressive strength, significantly higher cohesion and load bearing capacity, and considerably lower permeability. The effect of distilled water, saline water and municipal sewage on prepared specimens were also evaluated.