公路隧道超欠挖对围岩及支护结构稳定性的影响研究

为确保崇爱高速公路观音山隧道施工安全,文章基于Plaxis 3D有限元数值模拟方法.通过对比不同超欠挖位置、深度、角度的八种超欠挖工况,模拟研究了观音山隧道施工过程中存在的围岩超欠挖及其对支护结构和围岩稳定性的影响,探究了超欠挖状态下隧道围岩变形规律及结构应力变化规律。结果表明:拱顶位置的超欠挖对隧道沉降最小值的影响较大,在拱脚处超欠挖对隧道沉降最大值的影响较大;围岩超欠挖对拱顶部位欠挖的影响大于超挖,而在拱脚处超挖的影响要大于欠挖;拱脚处的围岩超欠挖影响大于拱顶。总的来说,隧道超欠挖会对围岩稳定性造成一定程度的影响,但在深度与范围可控的前提下影响是有限的。

中等断面隧道长进尺直孔掏槽爆破开挖与超欠挖控制现场试验

中等断面隧道受施工范围限制易导致爆破难度大,循环进尺短,超欠挖问题严重,长进尺开挖和超欠挖控制是降本增效的有效途径。基于某中等断面隧道工程设计了长进尺直孔掏槽爆破方案,进行了40个循环的爆破开挖现场试验,结果表明:(1)按照爆破手册设计中等断面隧道开挖爆破参数,往往大块率高,掌子面不平整,适当增加直孔掏槽孔单孔装药量(现场试验掏槽药量占比由12.8%增至18.1%),可获得较好的爆破效果;(2)在初步设计参数基础上调整了中等断面隧道周边孔单孔装药量,线装药密度最终确定为0.27 kg/m,轮廓成形效果好,半孔率达90%以上,现场40个爆破循环超挖平均值为18.6 cm,分析可知超挖量主要由轮廓线处留置错台造成,在超挖控制方面,除了周边孔参数的合理设计外,应在钻孔施工过程中尽可能减小错台宽度,从而降低超挖;(3)直孔掏槽方案能很好地匹配凿岩台车钻孔施工,实现机械化长进尺爆破开挖,但超欠挖精细控制和爆破施工成本控制是重难点问题,需从钻孔人员操作技术和现场施工管理模式方面进行优化提升。研究成果可为中等断面隧道机械化钻爆施工、长进尺爆破开挖与超欠挖精细控制设计和施工提供参考依据。

夹泥灰岩隧道爆破参数对超欠挖的影响研究

为了研究夹泥灰岩隧道爆破参数对超欠挖的影响,通过ANSYS/LS-DYNA有限元计算软件建立夹泥灰岩隧道周边孔爆破三维模型,以爆破超欠挖面积为评价指标,得到了周边孔的孔间距、径向不耦合系数、光爆层厚度以及装药结构4种关键参数对超欠挖的影响规律;设计了正交试验方案,得出各爆破参数的最佳取值,并将优化后的爆破方案运用到三角塘隧道中,得到优化后方案超挖面积减小5.03 m^(2),相较于原爆破方案降低了69%,隧道每延米可直接节省经济成本613.8元。

基于三维激光扫描的矿山法隧道超欠挖及平整度智能化检测

为了提高矿山法隧道施工过程中的超欠挖及平整度检测水平,将三维激光扫描与其他信息化手段结合,取得了一定的研究成果。但是,超欠挖检测主要采用断面法实现,未充分发挥三维技术优势;平整度检测主要通过最大凹凸点到拟合平面的距离进行计算,不符合现行规范的靠尺法要求。针对上述问题,利用切割、去噪、补全、降采样等算法,进行激光扫描点云预处理;通过聚类及BPA算法,将点云转化为空间三角网;借助三角网格投影及棱柱体体积积分,统计三维超欠挖情况;综合运用k-d树和八叉树算法,模拟靠尺法平整度计算流程,完成三维平整度计算。在实际工程项目中进行应用验证,最终实现矿山法隧道施工阶段的智能化超欠挖和平整度检测。

隧道超欠挖控制技术探究——以钻爆法为例

针对隧道施工中超欠挖现象频发的问题,以钻爆法为例,结合实际工程经验,在保证隧道施工效率的同时,提出了多种超欠挖控制技术。研究结果表明,在钻爆法超挖控制技术中,结合了4种优化策略的方法实现了超挖量的显著降低。相较于其他单独的方法,该方法使得超挖量最小化至3.22 cm。同时还发现融合3种优化策略的技术使得欠挖量缩小至1.38 cm,为隧道施工的质量和安全性保障提供了可靠的技术支持。

雷家山隧道节理化岩体钻爆施工超欠挖控制研究

G5515张(家界)南(充)高速公路桑植至龙山段雷家山隧道穿越节理化岩体,极易产生超欠挖现象。为有效控制节理化岩体隧道钻爆施工中的超欠挖,首先分析超欠挖影响因素,明确相应控制标准;在此基础上提出超欠挖控制技术和三台阶钻爆设计方案,并基于图像拼接技术和全景展开图技术进行围岩判别;最后将钻爆方案应用至现场,结合3DZI(3D Reality and Deep Zoom Image)技术评价应用效果。研究结果表明:雷家山隧道Y3K26+120.3~Y3K26+124.1里程段平均超挖值为0.150m,符合相关规范要求,现场爆破效果较好。提出的超欠挖控制技术可为节理化岩体隧道钻爆开挖提供参考。

公路隧道超欠挖施工与变形监测技术研究

本文以528国道遂昌新路湾至石练段改建工程为背景,研究公路隧道超欠挖施工与变形监测技术,研究结果表明:通过科学选择的机械化配套方案,以爆破开挖方式和自动湿喷台车施工为主,成功提高了施工效率和降低了超欠挖的概率;引入实时监测、预测模型建立等技术手段,可以及时发现并处理超欠挖问题;通过布设高灵敏度测点和建立三维变形模型,全面掌握隧道结构变形情况,实现了隧道施工过程中的安全监控。综合控制方案为工程提供了强有力的技术支持,对今后类似工程的施工和隧道工程的发展具有重要意义。

三叠系板岩高速公路隧道施工超欠挖控制技术研究

中国经济飞速发展,带动交通建设项目的增长,高速公路作为中国交通建设的最重要的部分之一,是中国交通建设项目众多的领域。高速公路大多地处山区,需要进行隧道施工,山区地段地形复杂,地质情况也较为繁杂,施工难度较大。三叠系板岩的岩性较软弱,其风化程度多为中风化、高风化。隧道中最为常见的掘进方法是采用钻爆法,钻爆法的药量精确控制较难,因此,容易造成隧道掘进过程中的超欠挖现象。目前控制超欠挖现象较难,传统超欠挖控制技术多为按照经验或者公式估算爆破参数,现提出新的超欠挖控制技术,如利用三维激光扫描技术分析隧道超欠挖、将图像三维重建技术运用到隧道超欠挖的检测工作中及利用BIM(Building Information Model,建筑信息模型)技术预估隧道超欠挖数量等。拟采用新技术精确计算隧道超欠挖数量,并设计一个最优施工方案。

基于三维激光扫描点云整体分析的铁路隧道超欠挖检测方法

传统隧道施工难以避免超欠挖现象的发生,影响隧道的工程质量以及施工效率。三维激光扫描技术因其便捷、信息量大等特点,在隧道施工过程中提供快速有效的测量结果,但目前主要通过取断面形式进行超欠挖分析,亟需一种对点云整体分析的方法。为此,针对三维激光扫描的隧道超欠挖检测,提出一种基于点云拟合曲面并结合设计面法线的分析方法。结果表明:三次B样条曲线在曲线要素的表现和控制性能上较好,适用于隧道断面的重构;检测断面上建立法线,并在拟合面上找到其所唯一对应的实际检测点,通过两点的距离作为超欠挖的基准;编制的分析软件可对隧道数据进行批量处理,便于隧道工程超欠挖检测的实时分析评。因此,双三次B样条拟合法的超欠挖的扫描和计算,其精度、效率高,可满足实际工程中隧道超欠挖的检测。

隧道超欠挖三维扫描检测系统设计及应用

针对隧道开挖时采用全站仪等传统检测设备测量断面少、检测效率低的问题,基于三维激光扫描技术,针对隧道点云数据的特点,设计了隧道三维扫描检测系统,开发了高效快速的隧道超欠挖检测算法。经现场测试,该系统可以自动识别隧道超欠挖的数量、位置、体积等信息,且适用于复杂隧道环境,维护方便,有助于保障铁路隧道施工质量。

基于实景模型的板岩公路隧道超欠挖控制研究

随着国家在建公路隧道里程数的逐年增加,通过解决隧道中超欠挖问题而提升施工效率、降低施工成本的需求也日益迫切。根据BIM技术和三维激光扫描技术提出了一种基于实景模型的超欠挖控制方法,该方法基于激光扫描技术生成隧道掌子面点云模型,再利用专业软件完成对点云模型的转化和网格化,同时利用基于设计图纸生成的BIM模型,在同一绝对坐标下对齐后建立隧道掌子面开挖截面模型,并以此完成超欠挖量化和可视化,用于逆向调整爆破参数和爆破面分区块管理达到减少超欠挖量的效果。通过现场试验对比,该方法可实现隧道超欠挖量的精准测量和计算,可在一定程度上减少隧道超欠挖,实现降本增效的目标。

软弱围岩隧道大断面机械化施工超欠挖控制技术

以西十高铁园岭隧道1#斜井为施工背景,依据光面爆破理论、隧道开挖轮廓周边长短炮眼施工经验、隧道机械化施工经验,探索出了适用于隧道开挖的超欠挖控制技术,并从爆破设计、作业空间预留、钻孔外插角、平均线性超挖等方面进行总结,以达到提高爆破效果、降低经济成本的目的。实践表明,实施爆破设计调整周边长短炮眼钻孔,对于隧道软弱围岩控制超欠挖、降低回填混凝土成本至关重要,而且在实施过程中与凿岩台车自动化水平、作业空间预留、周边眼外插角有很大关系。

基于数字化图像的引水隧洞超欠挖检测及其应用技术研究

为有效减少小断面引水隧洞围岩开挖超欠挖量,依托犬木塘水库大山岭隧洞工程,采用一种基于图像处理技术的超欠挖检测方法,使用数码相机采集隧洞图像数据,并进行点云数据处理、三维曲面重建、图像拼接展开等步骤来实现隧洞超欠挖检测,并对所提方法应用于引水隧洞工程的有效性进行验证。应用结果表明:通过三维曲面重建的实际轮廓与设计开挖轮廓对比分析可计算引水隧洞超欠挖值、超欠挖面积及超欠挖体积量等参数,通过图像拼接矫正构建隧洞地质展开图,能直观展示节理素描等围岩信息。该研究实现了对小断面引水隧洞超欠挖的精准快速检测,具有广泛的应用前景,可为后续施工设计提供依据。

互层岩体隧道超欠挖机理及围岩稳定性控制

针对互层岩体隧道钻爆法开挖过程中出现的严重超欠挖问题,依托康定2号隧道,基于Voronoi随机裂隙块体模型和等效爆破荷载时程建立互层岩体隧道爆破计算模型,通过现场超欠挖监测结果验证数值模拟方法的合理性,在此基础上探讨互层倾角对隧道超欠挖的影响规律,最后分析了炮孔周边眼间距优化和增设“预留层”爆破的超欠挖控制效果。结果表明:互层水平时,两侧拱肩超挖严重,顶部出现“门框形”的平顶、离层破坏;互层倾角接近垂直时隧道超挖量较小;隧道拱顶在互层倾角30°时的线性超挖值最大达到0.712 m。现场采用设置“预留层”爆破的优化方案后,最大线性超挖值控制在8 cm以内,满足Ⅴ级围岩光面爆破最大线性超挖值不超过15 cm的要求,且隧道周边位移量减小,围岩无明显变形突变现象。建议对于超欠挖和稳定性要求较高的隧道,采用设置“预留层”爆破的优化方案。

暗挖隧道超欠挖原因分析及控制措施

依托西安市某地铁暗挖隧道工程,通过确保测量基础数据的正确性、5点放样、选择合理预留变形量、加强钢筋格栅的制作与安装、强化现场管控等手段,使得工程的超欠挖问题得到有效解决。

板岩隧道施工超欠挖影响因素与控制技术方案

三叠系板岩层是隧道工程作业中经常遇到的地质构造,在隧道光面爆破施工开挖过程中,往往会发生超欠挖现象,影响围岩结构稳定性,破坏支护结构,造成隧道平顶、落石、塌顶等工程事故。因此,需要研究造成三叠系板岩高速公路隧道超欠挖的因素,改进与完善隧道施工超欠挖控制技术,为板岩隧道施工安全和经济效益提供保障。以甘肃省高速公路项目凤县(陕西)—合作县(甘肃)为依托,总结分析了超欠挖现象的影响因素,以此改进与提高隧道光面爆破施工中超欠挖控制技术。研究表明,包括围岩性质、含水特征、节理、施工技术、人为活动等在内的多种因素会造成隧道超欠挖。基于此,提出了三叠系板岩高速公路隧道施工超欠挖控制技术的改进完善方案,以确保隧道施工安全,提高围岩稳定性,节约工程造价,保证支护结构质量。

高速公路黄土隧道机械开挖超欠挖控制关键技术

以某黄土隧道工程为例,在概述隧道地质条件及围岩稳定性的基础上,结合施工质量及工期要求提出非爆法悬臂掘进机开挖施工方案,并从测定土体含水率、控制开挖循环时间、优化台阶长度、控制预留变形量等方面提出超欠挖控制技术。施工监测结果表明,黄土隧道机械开挖过程中,拱顶沉降和水平收敛变形监测结果与拟合结果基本吻合,围岩变形量均在合理范围内,超欠挖控制可靠、有效。

超欠挖隧道断面轮廓及分形特征研究

文章针对传统山岭隧道钻爆法开挖形成的超欠挖情况,综合对比各项超欠挖数据采集方式优劣势,选择使用激光断面仪采集现场超欠挖数据。运用现场数据,绘出开挖后的隧道断面超欠挖值序列曲线图,通过小波分析方法研究超欠挖值序列曲线图的分形特征,借助Matlab软件计算出某隧道案例开挖后的小波变换系数,将分形维数区间与隧道围岩级别对比,分析其趋势关系。研究表明,山岭隧道钻爆法开挖后形成的断面轮廓的分形维数具有很强的分形特征和自相似性,进而为山岭隧道围岩分级和支护设计提供依据。

基于三维激光点云数据的隧道超欠挖分析及应用

本文主要研究了基于三维激光点云数据的隧道超欠挖分析及应用。首先,概述了三维激光点云数据的隧道超欠挖的概述。其次,探讨了三维激光点云数据技术在隧道超欠挖中的重要性,包括其高精度、全面性和实时性等方面的优势。然后,对三维激光点云数据的隧道超欠挖中的应用技术进行了分析,接着,具体阐述了三维激光点云数据技术在隧道超欠挖中的具体应用,同时,讨论了应用三维激光点云数据技术在隧道超欠挖中所面临的问题和难点,最后,提出了加强三维激光点云数据技术应用于隧道超欠挖的有效策略。旨在为三维激光点云数据在隧道超欠挖的应用提供一些经验。

基于动态爆破设计的隧道超欠挖控制技术分析

友谊隧道横洞位于湖北省十堰(郧阳)地区,掌子面主要揭露岩性为绢云石英片岩,掌子面围岩多呈片状~薄层状,拱部易掉块,局部地区见线状滴水,围岩节理裂隙发育。在隧道爆破开挖扰动后易松动、掉块,造成一定的安全隐患,且超挖较多时初喷质量难以保证,造成极大的经济浪费。为有效解决友谊隧道变质片岩施工中的超欠挖问题,保障现场施工安全及施工质量,基于超前地质预报技术、掌子面地质素描、动态爆破设计、全断面3D扫描的技术措施,动态选取爆破参数指导现场施工,极大程度解决了存在的问题,既保障了施工安全,又降低了施工成本。