浅埋偏压不同跨径小净距隧道合理净距及加固措施研究

以新疆乌尉高速上新光隧道为对象,研究不同跨径小净距隧道的合理净距与加固措施。运用MIDAS GTS NX软件建立隧道有限元模型,分析中夹岩在不同净距隧道工况下的水平位移、竖向位移、塑性区以及其竖向应力分布情况,确定小净距隧道的合理净距范围,并对中夹岩柱采用小导管注浆加固。结果表明:中夹岩的竖向应力曲线呈凹字形分布,其竖向应力集中分布在左右洞的拱腰位置处,而在连线中点位置的应力分布则较小。拱顶和地表位置的沉降均在沉降预留量150 mm之内。小净距隧道的合理净距为1B~2B,上新光隧道出口段的净距为15.4 m,符合小净距隧道的设计值。通过使用小导管注浆加固的措施对中夹岩柱进行加固,可增强其稳定性和整体性,从而减小围岩的形变量。

浅埋偏压小净矩黄土连拱隧道施工力学效应研究——以S10卓尼至合作高速公路项目为例

以S10卓尼至合作高速公路项目为背景,分析浅埋偏压小净矩黄土连拱隧道施工过程中的力学效应及其稳定性。在分析工程概况、控制点选择及隧道施工力学指标基础上,通过构建浅埋偏压小净矩黄土连拱隧道计算模型,精准确定围岩力学参数,并实施三维数值模拟施工,全面探讨施工过程中的力学响应。基于演化结果,深入分析隧道的稳定性,并提出相应优化建议。研究结果表明:合理的控制施工并对参数进行优化,能显著提升浅埋偏压小净矩黄土连拱隧道的施工安全性与稳定性。

浅埋超大跨隧道出口偏压段双层初期支护承载特征研究

为研究双层初期支护在开挖跨度达26.3 m、拱顶覆土约10.6 m的下北山2号浅埋超大跨4线隧道出口偏压段的工程应用效果,采用数值模拟方法比较单层初期支护和双层初期支护方案的承载特征差异,采用现场实测方法研究出口偏压段双层初期支护的受力特征。研究结果表明:1)浅埋超大跨隧道在偏压侧的右拱脚~右拱肩范围内支护结构受力偏大,存在局部应力集中,采用双层初期支护技术时的结构承载安全性和对围岩拱顶沉降的控制效果均优于单层初期支护技术;2)出口偏压段的实测水平收敛最大值为18.5 mm,荷载偏压侧的围岩沉降值达49.5 mm,二次支护施作后在拆撑施工阶段能有效稳定围岩变形;3)由双层初期支护受力的实测结果可知,传递到二次支护上的接触压力与对应位置围岩/一次支护接触压力之比为16%~33%,荷载偏压侧的右拱脚及右拱肩位置的二次支护轴力约为一次支护轴力的15%,通过二次支护的施作补强了一次支护对偏压侧的承载作用,采用双层初期支护技术提高了浅埋超大跨隧道出口偏压段支护结构的安全储备。

非对称截面浅埋偏压地形小净距隧道扁平率合理取值:以新疆乌尉高速上新光隧道工程为例

为研究浅埋偏压小净距隧道扁平率的合理取值范围,依托新疆上新光隧道工程,基于围岩变形理论,运用数值模拟的方法分析不同扁平率条件下隧道围岩稳定性,讨论小净距隧道扁平率的取值,结合现场监测数据对扁平率范围的合理性进行验证,最终得出小净距隧道扁平率的合理范围。结果表明:小净距隧道的扁平率对围岩塑性区分布、地表沉降、中夹岩水平位移、拱顶沉降和支护形变量均有影响;以0.432扁平率为基础值,随着隧道扁平率的不断增加,整个隧道围岩稳定性不断降低,0.432~0.654为隧道最佳扁平率范围;隧道模型计算结果与现场实测数据之间平均误差在5%~14%,以此来验证数值模拟的可靠性,证明了该计算方法的可信度;选取优化后隧道截面进行施工,与现场监测数据进行对比,进而验证优化后扁平率取值的正确性。

变坡面浅埋偏压小净距隧道围岩压力计算方法

为研究在考虑黏聚力和内摩擦角作用下对变坡面浅埋偏压小净距隧道围岩压力的影响,本文利用极限平衡法来求解变坡面浅埋偏压小净距隧道深、浅埋侧侧压力系数、围岩拱顶垂直压力和围岩两侧水平压力,推导出考虑黏聚力和内摩擦角的围岩压力计算方法,通过简单算例与已有规范公式和既有文献进行对比,验证本文公式的合理性,并探讨了深埋侧隧道水平侧压力系数影响因素。结果表明:水平侧压力系数随坡角的增加而逐渐增大,随夹角的增加而呈现不同的变化趋势,随黏聚力和内摩擦角的增加而逐渐减小,随埋深的增加而逐渐增加。在考虑黏聚力和内摩擦角的作用下,本文公式有利于考虑降雨等环境因素引起的岩土体力学参数的变化带来的对围岩不利影响,可为类似变坡面浅埋偏压小净距隧道结构设计和支护参数优化提供理论依据。

浅埋黄土隧道塌方破坏模式及处置技术

以宁夏某浅埋黄土隧道塌方事故为依托,首先讨论分析浅埋黄土隧道的塌方破坏机理及模式,然后根据现场塌方情况,分析案例隧道塌方原因并提出处置方案,最后通过数值模拟和现场监测对其处置效果进行评价。结果表明:黄土自身的易灾性、不良地形地势、浅埋隧道施工扰动以及强降雨入渗共同导致隧道上方围岩形成一定范围的黄土软弱湿陷带,原隧道支护结构无法抵抗劣化后的围岩,围岩变形和结构受力均大幅增加,其中拱顶沉降增大了91.8%,拱肩处初支正弯矩增大了60.7%;黄土地层开挖面失稳破坏可分为掌子面到达软弱湿陷带的失稳破坏和穿越整个软弱湿陷带的失稳破坏两种模式;结合有限元模拟和现场监测验证,“临时支护系统+换拱+超前中管棚注浆加固”的综合防塌方处置技术应用效果显著。

大跨隧道穿越岩溶浅埋段施工难点与处治措施研究

为研究大跨隧道穿越岩溶浅埋段施工问题,文章依托天峨至北海公路(平塘至天峨广西段)控制性工程岗岭山隧道岩溶浅埋段,分析隧道施工所遭遇的主要施工问题,并结合相关工程经验与施工监测数据,提出径向注浆加固、优化开挖方法与支护参数、加强仰拱基底处治等洞内沉降变形控制措施,洞内变形沉降问题得到有效控制,处治过程中洞内监控量测数据始终稳定正常,没有发生二次灾害。

高山融雪对浅埋偏压小净距隧道边坡稳定性的影响及处置措施

为研究高山融雪对浅埋偏压小净距隧道边坡稳定性的影响,依托新疆上新光隧道工程,基于折减系数法,将高山积雪等效为相应降水,运用数值模拟和现场实测相结合的方法,分析积雪融化对隧道洞口处边坡稳定性的影响,总结西部高寒覆雪地区小净距隧道边坡稳定性规律,并根据实际情况采取相应处置措施。结果表明:融雪入渗对边坡稳定性产生较大影响,雪水完全入渗后,边坡塑性区贯通,沉降量增大,最终沉降量达116.673 mm。积雪融化后边坡孔隙水压力增大,以边坡顶部和边坡底部最为明显,孔隙水压力最大值可达1.471 MPa;边坡安全系数随雪水入渗深度增加而减小,当雪水入渗深度达300 mm时,安全系数达到临界值1.05;采用抗滑桩对隧道边坡进行加固,能有效提升边坡稳定性,运用截水沟对融雪进行阻断,能有效减少雪水入渗量。

超浅埋小净距隧道洞口段安全评估及钢栈桥工艺

针对隧道出口段存在超浅埋、小净距与下穿既有公路的特殊性,为了确保上覆既有公路正常通车下隧道出口段安全施工,研发了在既有公路路面上钢栈桥架越隧道拱顶的新工艺及钢栈桥设计参数,首次提出了路面钢栈桥与拱顶保护壳复合式立体式隧道洞口段掘进安全防护体系.采用MidasGTSNX软件,对钢栈桥设置的合理性和有效性进行了仿真模拟,结果显示,路面存在车辆荷载前提下,钢栈桥的设置能有效减小围岩塑性区的分布面积,显著降低拱顶沉降,保持围岩稳定.实践表明:在既有公路路面上设置钢栈桥,能保证既有公路正常通车条件下的超浅埋与小净距下穿隧道的安全掘进,本研究结果对类似隧道工程洞口段安全施工有重要的借鉴意义.

不同开挖工法下浅埋偏压小净距隧道及边坡稳定性研究

【目的】隧道施工中常遇到小净距偏压隧道与边仰坡相互作用的情况,可能导致隧道塌方及边坡失稳,因此在建设过程中应及时对二者进行加固,尤其是浅埋小净距偏压黄土隧道。【方法】以中兰客专引入兰州枢纽配套工程白石一号隧道为工程背景,采用数值模拟的方法对不同开挖工法及施工顺序下小净距隧道的稳定性进行研究。【结果】浅埋偏压小净距隧道开挖形成的塑性区与边坡潜在滑动面贯通,极易使隧道坍塌,使隧道邻近边坡发生失稳灾害。采用三台阶临时横撑法的开挖方式对围岩的扰动范围最小,且先对靠近山体的隧道开挖所得的边坡稳定安全系数较大,更有利于小净距隧道及边坡的安全稳定;三台阶临时横撑的开挖工法使得临时横撑与衬砌共同承担荷载,可最大限度地抑制隧道拱顶和仰拱的围岩变形,继而保证施工安全。【结论】针对小净距隧道中岩柱稳定性问题提出了相应的加固建议,为类似浅埋小净距隧道施工提供参考。

浅埋黄土隧道管棚加固支护效果数值模拟分析

基于通定高速公路某浅埋黄土隧道工程,采取三维数值模拟和现场监测等手段,对浅埋段渗流黄土隧道的加固支护方案进行研究,分析对黄土隧道浅埋段施行超前管棚加固支护的可行性。针对不同的加固支护措施进行数值模拟分析,结果发现:超前管棚支护下拱顶沉降量减小16.2%,初期支护的轴力最大值减小19.8%。监测结果表明:超前管棚支护与超前管棚+超前小导管支护两种工法并用所能减小的竖向位移的百分比(27.8%、28.1%)非常接近,但超前管棚支护能大大节省额外施作超前小导管的费用和时间,有效地控制了拱顶范围内的围岩变形,验证了超前管棚加固支护工法的经济性和有效性。

公路隧道项目黄土地质浅埋段监控量测及稳定性判别

为准确掌握隧道结构稳定状态,保证隧道施工安全性,以某公路隧道为背景,针对黄土地质浅埋段隧道施工监测及稳定性判别展开综合探究,根据隧道实际情况,合理确定监测断面、频率及测点位置,通过对典型断面周边位移、拱顶及拱脚沉降变形监测分析,判定隧道整体稳定状态。结果显示:①临时支护体系撤掉4~6 d内初期支护变形较大,洞体沉降变形显著增大,极易出现垮塌问题,因此撤除临时支护体系前需对拱脚实施加固处理,并及时完成仰拱施作,形成整体结构,提高稳定性;②针对黄土地质浅埋隧道,根据拱顶及拱脚沉降变形对隧道稳定性实施评价,结果更加准确、合理。

基于浅埋超大跨隧道的围岩压力与施工期支护结构承载机理的研究

通过研究基于浅埋超大跨隧道的围岩压力与施工期支护结构承载机理,发现浅埋超大跨隧道的围岩压力需对多种因素进行考虑。同时,在浅埋超大跨隧道的研究中,还需对支护结构的强度和稳定性等因素进行考虑。因此,对浅埋超大跨隧道围岩压力计算方法、施工期支护结构承载机理进行进一步研究,以确保隧道施工的安全性,为隧道工程提供科学依据。

基于监控量测的浅埋小净距隧道群施工力学特性分析

平潭综合实验区麒麟大道东段(龙兴岭隧道)工程为五洞一字并排复杂多孔大跨小净距隧道群体,对其施工过程中夹层围岩应力、洞室变形等关键数据指标建立安全评价,并分析最优施工方案下考虑隧道支护效应的施工力学特性。结果表明:由于小净距隧道中夹岩的厚度较小,其围岩稳定与支护结构受力较复杂,均呈“快速增长—渐进变化—逐渐稳定”3个阶段;且先行施工的主洞变化速率大于后行施工的主洞,其先行的主洞拱顶下沉及侧向变形均比后行施工的主洞大,施工时应注重对先行洞中夹岩注浆加固和拱脚锚杆及拱部注浆等措施。待所有洞室开挖和支护施工完后,中夹岩的围岩压力平稳收敛,其最大应力位于拱腰边墙和拱顶。

大断面黄土隧道浅埋暗挖法施工力学特性研究

针对大断面隧道施工的技术复杂性问题,结合实际的城市轨道交通项目,研究浅埋暗挖法施工力学特性。在传统双侧壁导坑法基础上优化施工工艺,提出快速施工法。通过FLAC-3D软件,分析钢拱架间距、开挖步距和混凝土厚度对隧道施工稳定性的影响。建议钢拱架的间距取0.5m或1.0m,开挖步距取1m或2m,喷射混凝土厚度取400mm或者450mm。与传统双侧壁导坑法相比,快速施工法的位移值较小,应力值略大,但各处应力值均小于材料本身的屈服强度,钢拱架受力处于安全状态,隧道施工过程稳定可靠。

上跨浅埋隧道开挖对隧道变形影响及加固措施

本文以成都地铁30号线三吏堰上跨既有浅埋隧道为例,通过MIDAS/GTS软件建立了有限元模型,分析了三吏堰基坑开挖过程中不同深度对既有隧道的竖向变形影响。同时,建立了加固环支撑模型,分析对比了加固前后既有隧道的竖向变形,发现加固后开挖对既有隧道的变形影响明显变小,为上跨既有隧道基坑开挖施工时对既有隧道加固方法提供参考。

浅埋大跨小净距桃花峪黄土隧道系统锚杆作用效果研究

为了更好地研究系统锚杆在浅埋大跨小净距黄土隧道中的支护效果,以武西高速公路桃花峪隧道施工为依托,进行有无锚杆现场对比试验,结果表明:从初期支护左右侧拱顶沉降的对比来看,有锚杆段沉降略小于无锚杆段,水平收敛相差不大,锚杆对改善隧道围岩和初期支护受力作用相对较小,有锚杆试验段围岩-初期支护接触压力量值相对较小,相比于无锚杆段的土体压力略微均匀。综上所述,建议取消锚杆,对于薄弱环节可保留先行洞边墙小净距侧的锚杆施作。

小净距大跨度隧道洞口浅埋段围岩稳定性分析

隧道围岩稳定性对隧道安全建设的影响至关重要,关系着隧道设计和施工的整个阶段。以山东省临沂市兰陵县三峰山隧道为依托,对隧道CRD法施工过程进行数值模拟,研究洞口浅埋段的拱顶沉降和拱底隆起、围岩两帮收敛变化规律、围岩应力分布特征以及左洞开挖对右洞围岩应力和变形的影响。研究结果表明:隧道围岩应力随着施工过程逐渐变大,围岩拱顶受到较大压应力作用,左右洞的最大沉降值分别为12.3 mm和14.9 mm,拱底受到较大拉应力作用,左右洞最大隆起值分别为18.7 mm和21.2 mm,地表最大沉降值为9.8 mm。隧址区最大侧向位移为7.9 mm,位于右洞右边墙处。右洞左边墙处的侧向位移随着施工过程呈现出先增大后减小的趋势,最大侧向位移值为7.1 mm,现场施工时应特别注意该区域岩体的稳定性。

浅埋黏质黄土隧道变形控制机制及措施研究

为弥补当前超长管棚研究经验及模拟精度的不足,以黏质黄土地层中高铁隧道下穿运营铁路的变形控制方法为研究对象,针对以超长管棚+临时仰拱组成的“纵横支撑”体系的结构受力特征和变形规律开展研究。首先,采用实体单元进行超长管棚的精细化建模,分析地层变形及管棚应力分布规律;其次,运用光栅光纤测试技术实时监测管棚纵向应力,揭示隧道开挖对超长管棚纵向应力的影响范围;最后,分析“纵横支撑”体系的作用机制。研究结果表明:1)整体性好的超长管棚将竖向应力沿纵向大范围转移,减少了掌子面附近钢架应力;2)临时仰拱与开挖后的支护结构形成闭环结构,提升了钢架整体承载能力,有效控制了黄土隧道的变形;3)管棚和支护结构形成的纵横支撑体系中,管棚的最小距离应大于2倍掌子面到支护结构闭合的距离;4)隧道开挖对超长管棚纵向应力的影响范围为掌子面前30 m至后20 m,强影响范围为掌子面前方10 m至掌子面后方5 m,管棚的长度越大,其承载效果越好。

浅埋不等跨隧道围岩压力计算方法与影响规律研究

为研究不等跨隧道围岩压力,构建不等跨隧道破坏模式,基于极限上限法推导不等跨隧道围岩压力,并进行验证对比;分析不等跨隧道围岩压力分布特征,最后就相关影响因素做参数分析。结果表明:两隧道内侧围岩压力比外侧大;小跨洞竖向围岩压力大于大跨洞相应侧的值;两洞不等跨时的围岩压力比等跨时的大。随着相对跨度增大,两隧道之间的围岩压力差异增大,且大跨洞将承受更多的围岩压力。在浅埋条件下,埋深对围岩压力的影响较大。大跨隧道围岩压力随着小跨隧道埋深增大而逐渐减小;小跨隧道围岩压力则随着埋深增大而增大。竖向平均围岩压力随着两洞净距的增大呈现先增大后减小。围岩压力随GSI、m_(i)、σ_(ci)值(Hoek-Brown准则相关参数)的增大而减小。不等跨隧道应结合其相对跨度大小、两洞埋深等条件,根据所受围岩压力不同而采取不对称支护。