溶洞位置及尺寸对深埋零跨距立体交叉隧道稳定性的影响

以翠屏隧道为依托,对受溶洞影响下的零跨距立体交叉隧道施工全过程进行数值模拟,系统分析其受力变形特征,揭示了溶洞位置与尺寸对其稳定性的影响。结果表明:常规施工工法及支护条件下,不同溶洞位置与尺寸对隧道变形特征均有显著影响,但隧道整体稳定性仍然较好;溶洞位于立体交叉结构上下两侧时对隧道受力变形特征影响显著,左右两侧溶洞对隧道受力变形特征影响较小,其中位于上下两侧时位移最大增幅与降幅分别可达18%与12.7%;溶洞尺寸对近距离隧道的变形影响显著,尺寸越大对隧道变形特征的影响越剧烈。

高速列车振动荷载下立体交叉隧道结构动力响应分析

文章运用有限元方法建立了高速铁路立体交叉隧道数值计算模型,分析了高速列车振动荷载下交叉隧道结构的动力响应特性,探讨了围岩级别、行车速度、列车通车方式、隧道交叉角度以及岩柱高度等参数对下穿隧道衬砌结构动力响应变化规律的影响。研究结果表明:围岩级别、行车速度及列车通车方式对下穿隧道动应力响应影响较大;下穿隧道衬砌结构的竖向位移、竖向加速度、第一主应力及第三主应力随着围岩级别提高、行车速度增加、行车方式改变而增大,随着岩柱高度增加而减小;随着交叉角度增加,衬砌结构变形、加速度及第三主应力峰值有所减小,但第一主应力峰值增加,这对于抗压强度大于抗拉强度的混凝土结构是不利的。

立体交叉隧道结构地震动力响应特性及其相互影响规律振动台试验及数值仿真研究

针对立体交叉隧道结构地震动力响应特性及相互影响规律等问题,在三向El地震波作用下完成了3种地震烈度、6个工况的交叉隧道振动台试验。试验结果表明:地震烈度越高,隧道各特征点的地震加速度、环向应变越大,在Ⅸ度三向El波作用下,沿上跨隧道墙脚轴线方向,交叉中心断面处最大地震加速度比普通断面(受相邻隧道影响小)小,而轴向应变比普通断面大,沿下穿隧道拱腰轴线方向,交叉中心断面处最大加速度比普通断面大,而最大轴向应变比普通断面小。通过建立三维数值模型与试验结果进行了相互验证,数值计算表明:在Ⅸ度三向El波作用下,沿上跨隧道轴向,交叉中心断面处各特征点σ1、σ3及主震方向位移最大值均比普通断面大,沿下穿隧道轴向,交叉中心断面处各特征点σ1、σ3及主震方向位移最大值均比普通断面小。

高速列车动荷载作用下立体交叉铁路隧道动力响应研究

本文对列车动荷载一维正弦激振力模型进行修正,使其适合350km/h以上高速列车的模拟,并推广到三维模型计算中。以六沾线乌蒙山隧道与新梅花山隧道立体交叉工程为背景,通过数值模拟方法,对隧道立交结构进行列车荷载动力分析。在动力模拟中设定3种不同的立体交叉结构形式,分别为分修、半分修、合修结构,并研究这3种结构形式在列车动荷载作用下位移、加速度、内力的响应规律。分析结果表明,立交框架与挡头墙连接上下隧道的合修结构形式具有较高的安全储备。

不同因素对立体交叉隧道施工的影响规律分析

针对围岩级别、交叉角度和岩柱高度3个影响因素,设计100个试验工况进行数值建模计算,分别从新建隧道施工引起的既有隧道拱顶沉降和初期支护内力变化两方面探讨了该3种因素对立体交叉隧道施工的影响规律。研究结果表明:受新建隧道下穿施工的影响,既有隧道拱顶沉降和喷混凝土轴力均有增大的趋势,且随交叉角度的增大,增幅更为显著;当立体交叉隧道岩柱高度增加、围岩变差时,引起的既有隧道拱顶沉降变化加大,而喷混凝土轴力的增大比率反而逐渐减小。可见对于立体交叉隧道而言,既有隧道结构变形为较敏感的物理量,可作为施工设计的重点考察指标。

新旧立体交叉隧道系统力学耦合作用全过程与规律

新旧立体交叉隧道系统耦合演化的非线性规律研究尚处于探索阶段。基于穿越过程中与工后的新旧立体交叉隧道系统耦合作用过程与机制分析,定量分析了其耦合作用中应力与位移状态变化的全过程;根据隧道稳定性非线性分析,分别从岩土体的黏弹塑性、动力学与能量耗散等3方面研究了立体交叉隧道非线性演化规律,并建立了其发生耦合作用的黏弹塑性、动力学与能量的标准及其演化函数;在此基础上,系统总结了新旧立体交叉隧道系统耦合演化总体特征,指出其耦合区域在空间上具有拓展性,耦合演化在时间上具有延续性。其研究结果为立体交叉隧道稳定性定量分析与控制研究提供了新思路。

铁路立体交叉隧道相互影响阈值

针对铁路双线立体交叉隧道结构,通过数值模拟和回归分析等方法对不同围岩级别条件下既有隧道受新建隧道施工的影响情况进行了研究。运用数值模拟方法建立了多种净距、多种围岩条件和上跨及下穿既有隧道的工序下的力学模型,通过对48种工况下既有隧道底板变形计算结果的回归分析,得出了既有隧道围岩与道床变形预测公式,根据现有高速铁路运营期间允许的道床变形标准,对既有隧道运营不受影响的最小净距给出了建议值。同时对既有隧道围岩压力受新建隧道施工影响的变化情况进行了分析,以围岩压力变化幅度为评价准则,对铁路双线立交隧道间相互影响的净距临界值给出了推荐值。研究发现,新建隧道上跨的修建形式与下穿相比,对既有隧道影响略小。

软土地基中立体交叉隧道地震动力响应分析

基于动力学基本方程,运用有限单元法和Newmark直接积分法,选用ADINA软件,研究了在不同方向地震作用下软土基地中立体交叉隧道群的位移、加速度和应力响应,并通过对其动力响应规律进行分析与比较得到:地震波输入方向不同,立体交叉隧道的位移、加速度和应力响应都不同;立体交叉隧道最大位移常出现在上部隧道的交叉部位,最大主拉应力一般出现在下部隧道出口顶部,最大主压应力通常发生在上部隧洞顶板与边墙连接处,且沿轴线方向接近均匀分布。为立体交叉隧道的设计与施工提供理论指导。

城市立体交叉小净距隧道施工实践

本文结合泉州市大坪山隧道与既有高速公路隧道接近施工的工程实践,介绍了接近施工中施工方案的选择、钻爆设计方案选择及其施工中的注意事项。

铁路立体交叉隧道施工爆破震动响应研究

文章通过建立不同交叉角度、净距和围岩条件的试验工况,对交叉段新建隧道施工爆破地震波引起的既有隧道衬砌的峰值速度进行分析,探讨了不同因素作用下立体交叉隧道施工爆破的动力响应。研究结果表明:处于既有隧道迎爆侧拱底和墙脚之间区域影响最为显著;除净距是上下交叉隧道最显著的影响因素外,随着交叉角度的增加,拱底速度峰值呈增大趋势,并且增长率逐渐加快;岩体越坚硬完整,爆破振动波传播衰减越慢,爆破地震波在传到既有隧道之前,出现峰值回升。

立体交叉隧道结构内力分析

在山岭地区修建隧道由于受特殊地形、地质条件以及路线平、纵、横指标等组合因素的制约,不可避免要发生隧道近接和立体交叉的情况,本位以内昆铁路疏解线新梅花山隧道和六沾线乌蒙山隧道近距离立体交叉隧道为依托,利用ANSYS建立围岩-隧道结构有限元三维模型,对上跨隧道结构受力进行分析。

小净距立体交叉隧道流固耦合研究

以青岛地铁2号线下穿地铁1号线为背景，采用试验法与数值模拟方法相结合，对小净距立体交叉隧道进行流固耦合研究。结果表明：①施工扰动产生应力峰值后围压碎裂区挤密，导致渗透作用减弱，当岩石受到的应力峰值达到一定值时，岩石渗透系数趋于稳定，不随水压的变化而变化；②渗流造成的地表沉降增量大于开挖造成的地表沉降增量，且沉降槽宽度也明显增大；③开挖是隧道变形增大的主要因素，在渗流作用下，隧道结构自身能够保持较高的稳定性；④隧道开挖造成围岩孔隙水压力急剧减小，在隧道周边形成漏斗状孔隙水压力区；隧道超前注浆支护有利于降低隧道周边孔隙水压力，减小地下水对隧道的影响。

正交型立体交叉隧道的动力响应研究

随着更多复线工程的修建或者受地质条件、既有建筑物的限制以及城市地下空间综合开发的需求,不可避免的会出现许多近接或者交叉的隧道。为解决正交型立体交叉隧道结构地震动力响应特性及相互影响规律等问题,在单向El地震波作用下完成了3种地震烈度、5个工况的交叉隧道振动台试验,并分别对正交型立体交叉隧道中上跨和下穿隧道环向及轴向应变在不同加载工况下的应变峰值进行分析研究。试验结果表明:1)地震烈度越高,隧道各特征点的地震环向应变越大,下穿隧道环向应变峰值整体大于上跨隧道;下穿隧道边墙部位向应变峰值最大,下穿隧道仰拱部分次之,其次是上跨隧道的仰拱与边墙部分应变峰值。2)当地震烈度较小时,两交叉隧道的环向应变峰值基本持平。3)当地震烈度较大时,下穿隧道的环向应变峰值远大于上跨穿隧道。下穿隧道轴向应变峰值整体大于上跨隧道,且上跨隧道仰拱轴向应变峰值最大,上跨隧道仰拱次之,上跨隧道与下穿隧道拱顶轴向应变峰值最小。最后对上跨隧道与下穿隧道的动力响应规律进行了对比分析。

立体交叉隧道下方隧道施工对老隧道支护系统的影响分析预测

分析垂直交叉隧道的内在联系,研究了新隧道开挖对老隧道支护系统的影响。采用数值模拟软件,通过对垂直交叉隧道施工的模拟,得出了已有隧道的衬砌与锚杆在新隧道施工过程中不同阶段的应力变化。通过对数据的分析可以发现,如果施工隧道位于一个隧道的正下方并与之交叉,在交汇处会对原有隧道产生较大影响,而相距较远处产生的影响可以忽略不计。在交汇处对原有隧道左右两侧的支护系统产生影响比较严重,而对于拱顶与拱底的影响相对较小。

斜交型立体交叉隧道的地震动力响应研究

为探究立体交叉隧道在地震荷载作用下的动力响应并对立体交叉隧道的抗震设计提供理论参考,通过大型振动台试验,分别研究加载X单向及XZ双向El-Centro波时,斜交型立体交叉隧道的上跨和下穿隧道及交叉区段坡体内部加速度峰值的分布规律。试验结果表明:1)上跨及下穿隧道拱顶加速度峰值在交叉段中心断面处最大,影响区段两侧断面较小,呈现出“抛物线”分布,表明拱顶易成为立体交叉隧道抗震的薄弱环节;2)由于下穿隧道及空间效应的存在,导致上跨隧道交叉断面仰拱处的地震响应较拱顶而言明显减弱,同时下穿隧道仰拱交叉段中心断面处动力响应最小,即仰拱破坏模式表现为影响区段两侧断面—交叉段中心断面的传递演化形式;3)坡体内部交叉中心段的加速度响应存在叠加效应,导致该点的地震响应最为强烈,且其余测点的加速度放大系数随着埋深的增大而逐渐减小;4)在加载XZ双向地震波时,其同一测点的动力响应相较于只加载X单向时显著增长,且在高地震烈度(0.4g~0.6g)时这种增长现象的变化幅度较大;此外,地震波加载方向的改变对立体交叉隧道仰拱处的地震响应产生不同影响。

超小净间距小角度立体交叉上跨隧道加速度响应振动台试验研究

受地形、地质条件及线路走向等因素的限制,隧道近接交叉的净间距越来越小,工程问题越来越复杂。该研究以草莓沟1#和盘道岭立体交叉隧道为例,完成3种激振工况的振动台试验,重点分析受下穿隧道影响,上跨隧道拱顶和仰拱加速度动力响应特征,结果表明:上跨隧道仰拱受相邻隧道波场效应影响,受震有效持续时间更长;受下穿隧道影响,上跨隧道拱顶轴向峰值比表现出更为明显的非线性、非平稳性增大的特点;对隧道结构影响较大卓越主频段集中在2~8 Hz和12~20 Hz,卓越频率取值为5.95 Hz,16.32 Hz;位移卓越频率与加速度响应有差异,宜鼓励提高结构阻尼性能,阻尼比建议值取为20%。研究结果可为立体交叉隧道的抗震设计提供新思路。

高铁立体交叉隧道振动台试验研究现状

针对我国高速铁路立体交叉隧道在地震灾害中抗震问题日益突出的现状,简要阐述了其中存在的关键动力学问题,并通过文献调研,重点总结、分析了高速铁路立体交叉隧道振动台试验的研究进展,并指出了其中存在的不足,即地下结构尤其是隧道结构的振动台试验尚不成熟,缺少科学、系统的试验方案;模型箱边界效应控制、围岩相似材料配比等仍是试验难点;已有试验主要针对地铁和公路单行隧道,尚未对空间立体交叉工况展开研究。

现场监控量测的立体交叉隧道施工稳定性研究

以在建伏牛山特长公路隧道1号斜井1号联络风道上跨既有隧道为背景,基于隧道监控量测技术,采用全站仪、收敛计及振弦式传感器构建断面监测系统,开展既有隧道受上跨隧道施工影响的实时监测,实现了交叉施工的多用途、长效性监测,研究成果与方法可为类似工程提供参考。

新旧线立体交叉隧道施工技术

结合现场两条隧道的施工情况 ,针对不同的围岩地质 。

立体交叉隧道围岩变形特性及合理净距的稳定性研究

通过超前地质预报和三轴压缩试验对立体铁路隧道交叉段围岩进行分析,同时基于强度折减法对交叉段围岩安全稳定性进行数值模拟分析。主要得出以下结论:三轴压缩试验表明随围压增大,围岩的非线性应变软化效应不断消散;围压在应变软化及强度残余出现之前显示出较高的敏感性,应在此阶段前对围岩进行支护防止出现坍塌;数值模拟结果表明边墙的变形量最大,其次为交叉区段,上跨隧道拱顶和下穿隧道仰拱处最小;且上跨隧道的仰拱、交叉中心区段以及下穿隧道的拱顶随着净间距的增长其变形量变化最为明显;立体隧道交叉段之间存在明显的塑性区叠加现象,且随着隧道净间距的减小,交叉段围岩塑性区不断增大,同时围岩变形量也随之增大。