浅埋小净距隧道掘进爆破引起的地表振动特性模拟分析

基于隧道钻孔爆破时岩体的破坏过程及应力波传播特性,提出了能用于快速计算模拟爆破地震场的等效荷载施加方法。采用等效荷载施加方法对重庆双碑隧道浅埋段掘进爆破时的地表振动进行了数值计算,并将数值计算结果与现场实测振动数据对比分析,验证了该等效荷载施加方法用于模拟计算地表爆破振动特性的可行性。最后,通过计算浅埋小净距隧道两侧隧道掌子面处于不同位置关系时的地表振动情况,得到非主爆隧道开挖后形成的空洞区将对其上部的地表振动强度具有一定的放大作用,且放大倍数与该隧道掌子面同主爆隧道掌子面间的位置相关。

浅埋小净距隧道中壁法开挖注浆范围及隧道错开步距分析

由于城市地下空间有限,提供给隧道施工的空间极小,越来越多的浅埋小净距隧道出现在城市中,明确浅埋小净距隧道开挖引发的地表及支护变形规律是保障施工安全的重要前提。以赣州蓉江过江隧道为研究背景,通过现场及室内试验确定注浆前后土层强度参数的变化情况,采用有限差分软件构建对应的数值计算模型,分析浅埋小净距隧道开挖引发的地表沉降及支护变形规律,最后研究不同注浆范围及隧道错开步距的控制效果。研究结果表明:注浆后,土层强度参数提高约40%,抗变形能力提高约130%;隧道开挖后地表沉降由非对称的“V”形分布逐渐转变为对称的“W”形分布,地表最大沉降位置最终出现在后行隧道上方地表;注浆加固能有效控制地表及初期支护变形,提高隧道错开步距对变形的控制效果影响较小;建议现场施工的注浆范围为隧道拱顶至拱顶上方6~8 m范围,先行隧道及后行隧道的错开步距选取为40 m。

浅埋小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案研究

为了探究小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案,以四川德阳白竹山1号隧道为背景,基于普氏平衡拱理论,提出小净距隧道中夹岩柱上覆围岩压力计算公式,研究了小净距隧道上覆围岩压力影响因素。运用有限元软件MIDAS GTS NX建立浅埋小净距隧道三维模型,分析了在不同隧道净距工况下的围岩位移、塑性区分布以及中夹岩柱竖向应力分布情况,确定了合理净距。对中夹岩柱进行区域划分并对不同组合方式进行注浆加固,研究了不同加固方案对围岩变形的控制效果。研究结果表明:小净距隧道开挖方式、中夹岩柱加固措施和隧道净距直接影响平衡拱的形成以及上覆围岩压力的大小;白竹山1号隧道进口小净距段设计净距13.94 m是合理的;对中夹岩柱中岩盘采用小导管注浆加固极大地提高了中夹岩柱整体性和稳定性,限制了围岩变形。研究成果可为类似小净距隧道中夹岩柱最小安全净距及加固设计和施工提供参考。

浅埋小净距隧道下穿城市快速路施工技术

以重庆市北部新区金童路南段道路工程中火风山隧道工程为背景,介绍了该隧道下穿城市快速路过程中地形、地质、周边环境等方面限制因素,并进行了施工重难点分析。针对性地研究并制定了隧道施工技术方案,现场监控量测结果表明,该技术方案安全、有效,可为类似工程提供借鉴。

浅埋小净距隧道围岩压力的极限分析

基于Mohr-Coulomb强度准则,利用极限分析上限定理,推导出浅埋小净距隧道围岩压力计算新公式。采用MATLAB数值模拟软件中的fmincon函数进行最优化计算,求解该破坏模式下围岩压力的上限解,并将该计算值与规范法计算结果进行了对比。研究结果表明:该计算值与规范法计算结果比较接近,验证了该计算方法可行;随着系数m的增大,浅埋小净距隧道两侧破坏土体的范围逐渐增大,围岩压力也逐渐增大且增长率呈递减的趋势。

城市浅埋小净距隧道施工探索

随着交通设施的大力发展,隧道施工技术日益成熟,但工程地质、周边环境、施工方法、勘察范围、设计理念等的不同会给工程施工带来不同的影响,直接影响工程进度、成本、安全和质量控制。文章结合济南顺河高架南延二期工程实例,探讨城市浅埋小净距公路隧道施工技术,希望能为类似工程施工提供参考。

浅埋小净距隧道的爆破施工优化措施

为了保证浅埋小净距隧道爆破施工的综合质量,需结合实际施工环境落实更加合理的施工方案,依据具体使用要求和相关规范确保爆破施工综合水平满足预期。因此,要明确浅埋小净距隧道爆破施工的爆破参数、爆破使用设备以及基本流程,按照规范化作业的要求落实到具体工作,坚持多元化设计原则,落实相应的工序处理工作,提升施工作业的安全性和合理性,结合质量要求对具体过程予以约束,并且依据公路/勘测规范约束操作水平,从而有利于提高浅埋小净距隧道施工的综合效果。

浅埋小净距隧道开挖顺序优化研究

以某高速公路浅埋小净距隧道建设为工程背景,通过数值模拟的方法,对不同开挖顺序对空间围岩位移、塑性剪应变、应力的影响进行对比分析,可知"先开挖、支护一侧隧道,然后再开挖另一隧道内侧"是比较优化的施工方案,这可为类似隧道优化设计和施工提供科学依据。

降雨入渗对防军隧道浅埋小净距段围岩稳定性的影响

为控制降雨入渗对浅埋小净距隧道围岩稳定性的影响,以义东高速公路防军隧道为依托,基于流固耦合理论和水土特征曲线,采用MIDAS GTS NX有限元软件建立浅埋小净距隧道数值模型,对雨季施工时的土体孔隙水压力、围岩变形特征和边仰坡安全系数展开分析。结果表明:随着降雨入渗的持续,围岩及边仰坡土体基质吸力逐渐减小,其土体抗剪强度也随之降低,稳定性变差。经过7 d累积降雨,孔隙水压力增大趋势逐渐放缓,围岩变形达到最大值,工况1的拱顶沉降增大了21.48%,且边仰坡安全系数小于1,处于失稳状态。洞口段采取加固和排水措施来控制围岩的稳定性,边仰坡的安全系数较加固前提升了17.27%,取得了良好的效果,保证了隧道后期的安全施工。

考虑底部隆起的浅埋双侧偏压小净距隧道围岩压力计算分析

为研究浅埋双侧偏压小净距隧道在开挖后底部隆起变形的围岩压力情况,采用极限分析上限法构建隧道破坏模式,推导了M-C准则下围岩压力计算式。运用Matlab软件,根据约束条件,求解围岩压力的最终解,将计算值与规范结果进行比较,验证所推公式的可行性,并分析推导公式中围岩压力与各影响参数间的联系。结果表明:随着隧道侧部和底部支护力系数、岩土体粘聚力和内摩擦角不断减小和隧道埋深不断增大时,围岩压力不断增加。当地表处于倾斜时,隧道两侧围岩压力明显不同,即随倾角的增大,隧浅埋侧围岩压力逐渐减小;但深埋侧则相反。这为浅埋双侧偏压小净距隧道的开挖、支护提供一定的理论指导建议。

浅埋偏压小净距隧道施工工法影响研究

合理确定软弱破碎岩体条件下浅埋偏压小净距隧道的开挖方法是保证隧道顺利施工和后期安全运行的重要保证,以都安高速公路T29合同段林场隧道开挖工程为研究背景,利用有限差分软件FLAC3D对CD法和三台阶七步法进行数值模拟比较,分析不同工法隧道施工过程对其自身结构及周边围岩的影响。结果表明,采用CD法施工可以显著减少拱顶沉降及地表沉降,更有利于中夹岩柱的稳定性。研究成果可为今后类似工程提供借鉴。

浅埋并行大断面隧道群合理净距研究

文章结合龙泉山四洞并行小净距隧道群工程实际,通过数值分析的方式从隧道群洞支护结构变形以及中岩柱的变形受力状况分析了不同净距对隧道结构的影响,对两种埋深下四洞并行大断面隧道群的合理净距进行了研究。数值分析结果表明:(1)隧道净距减小至某一净距后,隧道初支、中岩柱变形开始陡增,20 m埋深时W/B(W为隧道净距,B为三车道隧道最大开挖宽度)临界值为0.5,40 m埋深时W/B临界值为0.75,即隧道支护、围岩变形在埋深大的情况下对净距变化更敏感;(2)当埋深为40 m时,与埋深20 m各工况比较可知,0.25≤W/B≤0.75时,压应力曲线斜率随埋深增加有"由负变正"趋势,甚至曲线前段出现压应力随净距增加反而上升的情况。结合上述结论,龙泉山四线隧道埋深在40 m以下时,净距宜大于0.5B,埋深在40 m以上时,净距宜大于0.75B,否则应对中岩柱进行适当加固。

浅埋偏压小净距隧道大型振动台实验研究

浅埋偏压小净距隧道具有与其它形式隧道不同的受力特点,其地震响应特性也必然不同于其它隧道。基于相似理论设计并完成了浅埋偏压小净距隧道大型振动台模型实验,研究了小净距隧道分别在X(水平)向、Z(竖直)向、XZ双向(水平竖直同时输入)多种工况汶川地震波作用下隧道衬砌加速度和动应变响应规律。实验结果表明:(1)衬砌加速度受地震波的入射方向影响较大,且Z向的影响大于X向,XZ双向的影响大于单向,左洞隧道的加速度响应大于右洞隧道;(2)衬砌应变受地震烈度的影响较大,隧道衬砌在地震作用下承受拉压循环荷载,以受拉为主,右洞隧道衬砌的动应变响应大于左洞隧道;(3)综合衬砌加速度与动应变的响应分析,左洞隧道的左半部分和右洞隧道的拱脚是隧道衬砌在地震作用下容易发生损坏的部位,在进行设计配筋时应特别注意。对于浅埋偏压小净距隧道衬砌进行抗震设计计算时,应考虑Z向地震的影响。研究成果可为浅埋偏压小净距隧道工程的抗震设计提供参考。

浅埋偏压小净距隧道衬砌地震应变规律研究

设计并制作了比例为1∶10的浅埋偏压小净距隧道物理试验模型,并开展了大型振动台试验,研究了地震波类型及加速度激振峰值对浅埋偏压小净距隧道衬砌应变响应规律的影响。研究结果表明:在0.1g与0.2g的工况下,衬砌的拉应变变化趋势较为相近且平缓;在0.4g与0.6g的工况下,衬砌的拉应变变化趋势较为相近且波动较大。拉应变受地震波类型的影响较小,而受地震波加速度激振峰值的影响较明显且随着加速度激振峰值增大而增大。在衬砌拱脚及拱顶处会产生较大的拉应变。衬砌的拉应变大于压应变且拉应变的变化趋势较为明显。在不同的加载波类型和不同的加速度激振峰值作用下,应变变化趋势呈现明显的非线性变化特征。研究结果可为浅埋偏压小净距隧道的设计与建设提供有益参考。

不同施工方法下浅埋偏压小净距隧道的围岩稳定性

采用MIDAS/NX有限元模拟软件,模拟了浅埋偏压小净距隧道的开挖施工过程,研究了不同施工方法下浅埋偏压小净距隧道的洞周围岩位移、仰拱位移、地表沉降及岩质边坡位移的变化规律。结果表明:开挖方法对围岩位移、地表沉降、边坡位移的影响较大;在岩质边坡的存在下,左洞与右洞的位移有较大的差别;中隔壁法对位移的控制最好。在岩质边坡下开挖隧道,边坡各个方向的位移都较大,因此,在隧道开挖过程中应充分做好边坡的防护工作。

浅埋小净距地铁隧道施工数值模拟与稳定性分析

为获知各种支护及初支前应力释放率对浅埋小净距隧道围岩稳定性的影响,选取最佳施工方案。针对大连地铁某浅埋小净距隧道5种工况数值模拟,分别研究超前小导管以及初支背后注水泥砂浆等支护及初支前应力释放率改变下围岩竖向位移、水平位移、围岩塑性区及锚杆轴力的变化规律。结果表明:该IV级围岩下浅埋小净距隧道段采用系统锚杆喷射混凝土支护且初支背后注浆,初支前应力释放率控制在20%,对围岩稳定性效果较好。研究结果可为类似条件下小净距隧道的设计、施工提供借鉴与参考。

不同掌子面间距下浅埋偏压小净距隧道稳定性研究

浅埋偏压小净距隧道结构特殊,两主洞同时施工时掌子面间距的合理选择对隧道稳定性尤为重要。以延崇高速公路头炮隧道为背景,通过ANSYS及FLAC3D软件建立隧道模型并进行数值模拟,采用了双侧壁导坑法先开挖深埋侧隧道的基础上,将规范中建议的小净距隧道施工时掌子面间距为1~2倍洞径的范围细化为4种不同工况,从隧道上部边坡位移、围岩位移及应力、初衬变形及应力、塑性区体积及锚杆受力等方面进行隧道稳定性的分析,最终得到两主洞掌子面保持2倍洞径时施工隧道稳定性最好,可为本工程及相似工程提供参考。

浅埋偏压小净距隧道施工病害处治技术

以临夏至合作高速公路曲奥隧道为工程背景,通过地形、地质、施工、实际现场条件等方面综合考虑,分析了该浅埋偏压小净距隧道二衬、仰拱开裂等施工病害的原因,有针对性的采取中夹岩加固、仰拱基底加固及二衬裂缝处理处治技术,并对加固处治后的隧道结构进行现场跟踪监测,进一步评价了处治效果。

中隔壁法开挖工序对浅埋偏压小净距隧道稳定性影响研究

以中隔壁法开挖工序为研究对象,探讨不同的隧道开挖工序对浅埋偏压小净距隧道围岩变形、地表沉降和初支结构变形的影响。研究结果表明:中隔壁法反向开挖工序对围岩稳定性影响最小,同时若左洞先行则对右洞围岩稳定性影响较大,若右洞先行则对左洞围岩稳定性影响较大。

浅埋偏压小净距隧道CD法施工合理净距

以某浅埋偏压小净距隧道为背景,利用三维有限差分软件建立不同净距工况的隧道模型,分析不同小净距隧道挖掘后的中夹岩柱周边围岩塑性区范围、相应位移与最大应力变化规律,确定浅埋偏压小净距隧道CD法施工的合理净距,并将监测与模拟数据进行对比分析。结果表明:随着净距增大,中夹岩柱侧下方塑性区范围减小,中夹岩柱右侧水平与竖向位移缓慢增加,中夹岩柱左侧水平与竖向位移逐渐下降,中夹岩柱相应部位最大主应力呈减小的趋势。分析中夹岩柱围岩塑性区、位移与应力,得出CD法施工的合理净距为0.75B。监测与模拟数据误差范围5%~15%,一定程度上论证了数值模拟的可靠性。