特大断面软岩隧道工法优化及力学特征研究

为提高施工效率,依托龙泉山一号特大断面泥质软岩隧道,在CD法的基础上提出一种边墙预开槽预留下台阶中隔壁法的改进工法。首先通过数值计算,深入研究CD法和改进工法施工时隧道支护结构受力及变形特征,再结合现场试验中断面位移和内力监测数据验证数值模拟结果的合理性,并进一步分析改进工法的适应性。结果表明:(1)改进工法最大拱顶沉降量较CD法增大1.8 mm,最大水平收敛量比CD法小1.7 mm;(2)两种工法初期支护均受压且左侧受力大于右侧,改进工法初期支护受力较CD法大幅减小;(3)两工法塑性区主要位于隧道两侧拱肩及拱脚处,改进工法塑性区面积小于CD法;(4)CD法临时支撑受力略小于改进工法,但总体而言采用改进工法开挖更有利于隧道受力;(5)试验断面型钢拱架整体承压,左拱肩内侧压应力最大,钢拱架最大正弯矩位于仰拱左侧,最大负弯矩位于左拱肩。现场初期支护变形及内力监测数据均满足设计与施工安全要求,研究可为今后类似工程提供参考。

超大跨度变断面隧道围岩力学动态响应与开挖步序优化数值模拟研究——以苏州七子山隧道为例

保证超大跨度变断面隧道的施工安全,同时兼顾施工便利性及施工效率,具有重要意义。依托苏州长江路南延工程-七子山隧道工程,针对连拱转大跨段开挖过程中拆除或保留临时支撑,以及超大跨度段的是否调整优化开挖步序这两种工况,采用FLAC3D开展数值模拟研究,从围岩位移和围岩应力两方面进行对比分析。研究结果表明:以上两种工况下,围岩位移和围岩应力均存在明显差异;在连拱转大跨段,开挖过程中保留临时支撑围岩所受扰动更小,围岩应力变化较小;在超大跨度段,开挖步序优化方法的拱顶最终沉降值减小了8.60%,仰拱最终隆起值减小了4.01%,左边墙和右边墙最终水平收敛值分别减小了9.42%和16.70%,且优化方法的各测点围岩应力变化相对较小。根据得到的对比分析结果对现场施工提出优化建议:对连拱转大跨段,随开挖过程保留临时支撑,同时为保证施工便利性,采用门式拱架作为临时支护手段;对超大跨度段,采用优化的开挖步序进行施工,可进一步降低围岩扰动,提高施工安全。