CD法开挖隧道的顶板破坏机理分析

在隧道修建过程中,CD法被广泛用于软弱围岩隧道和大断面隧道的修建。工程经验表明,CD法比全断面法更能够减少对隧道的扰动,降低顶部围岩塌陷的可能性,但目前对该经验的认识仍缺乏足够深入的了解。比如,CD法隧道顶部的塌陷机理,相比全断面法的定量优势比较等。为此,提出了一种预测CD法开挖隧道顶板破坏机理的运动学方法。推导了确定塌块形状的理论解。所提出的方法与全开挖方法进行了比较,证明了方法的合理性和CD法开挖的优越性。研究发现,与全断面开挖的结果相比,CD法开挖可以显著降低顶板坍塌的高度,提高顶板稳定性的安全系数。

隐式中墙复合式连拱隧道CD法施工模型试验研究

为了深入研究新型连拱隧道——隐式中墙复合式连拱隧道CD法施工过程中,围岩变形和初支结构的受力特征,该文依托重庆沙坪坝站铁路综合交通枢纽工程,通过模型试验再现了隧道施工过程,分析了不同开挖步序下围岩的变形以及初支结构的受力变化规律。结果表明:(1)模型试验验证了数值模拟中对施工步序优化后围岩的沉降规律,实测沉降数值与数值模拟结果相符合;(2)双连拱隧道初支结构在加载破坏时,中墙上方的变截面处最容易开裂,并迅速形成通缝,验证了需对中墙采取优化措施的必要性;(3)双连拱隧道初支结构加载时,其内力值均较小,与数值模拟结果基本吻合,满足设计要求。

天坛东门站浅埋暗挖施工顺序对地表沉降影响的数值模拟分析

结合天坛东门站的工程条件,运用FLAC软件对车站主体浅埋暗挖的四种施工和支护方案进行模拟研究。得出车站周围土体应力、塑性区和位移的基本变化规律,并确定最优开挖方案。研究结果表明:(1)车站开挖过程中,地表破坏区基本从车站两侧垂线向外扩散至与垂线呈45°,车站两帮的破坏区较大,管棚及底拱对抑制车站顶部和底部的破坏有非常明显的效果;(2)单纯的竖向或分层开挖对地表沉降均有不利的影响,2种开挖方式的适度结合能达到较好的效果;(3)偏弧中支撑较中直支撑更能有效抑制地表位移的沉降,半竖直半对称开挖法方案为最优方案;(4)实测结果进一步验证车站开挖支护设计能满足车站的整体稳定性要求。

厦门东通道CRD法施工段中隔壁变形分析

针对目前国内采用CRD法修建隧道施工过程中对临时中隔壁的研究很少,结合厦门东通道(翔安)海底隧道现场监控量测数据,对施工过程中中隔壁的变形及其规律进行了分析,这为实现隧道的安全施工提供了依据,也为今后的相关工程积累了经验。

含镉烟灰在酸性介质中的浸出行为及过程优化

对含镉烟灰的物相组成进行了系统分析,并提出针对性的工艺流程。针对硫酸浸出含镉烟灰的过程,采用响应曲面设计方法对操作条件进行了优化,考察了反应温度、液固比、硫酸浓度及其交互作用对Cd、As、Zn浸出率的影响关系,构建了二阶数学模型和三维响应曲面图,确定了Cd、Zn、As的浸出率分别大于92%、95%和50%的优化浸出条件区域,即反应温度25~60℃,液固比6~8 mL/g,硫酸浓度0.3~0.4 mol/L。结果表明:该模型能够准确预测含镉烟灰在硫酸中的浸出效果;在最优区域内,As的浸出率较低,其主要原因是原料中的砷酸锌在低酸条件未分解。

“中心岛顺作、周边环板逆作”的设计方法在单体50000m^2深基坑工程中的实践

在超大面积深基坑工程中,“中心岛顺作、周边环板逆作”的设计方法具有非常明显的优势,该方法在节省基坑工程造价和工期的同时,又保护了周边环境,具有良好的经济效益和社会效益。本文以仲盛商业中心单体50000 m2深基坑工程为背景,详细介绍了“中心岛顺作、周边环板逆作”设计方法的适用条件、总体设计及工况流程,并着重讨论了该设计方法的关键技术对策,其中包括浅层围护、周边地下一层环板代支撑、周边留土放坡、竖向支承系统。该设计方法将会得到更广泛的应用和更大发展。

北京地铁7号线大郊亭站附属结构暗挖施工技术

北京地铁7号线大郊亭站附属结构中3、4号出入口通道因下穿广渠路,采用暗挖法施工。其施工受到多种因素的影响,施工技术难度大,安全风险高。结合施工现场实际,介绍了出入口通道暗挖中的超前小导管注浆、大管棚超前支护、上台阶环形开挖、CRD(交叉中隔壁法)及CD(中隔壁法)工法等施工技术。该工程总结了保证其施工质量和安全的控制措施,同时对富水软弱地层,以及平顶、直墙、断面结构变化多及围岩级别低等条件下的暗挖通道施工难点给出了解决方案,为今后类似环境条件下地铁通道施工提供参考。

偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律

为研究偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律。在CD法施工下,通过建立偏压小间距隧道有限元模型,利用ABAQUS有限元软件在不同开挖顺序及不同隧道间距下对偏压小间距隧道施工过程进行了动态模拟与分析,基于强度折减法基本原理,探讨了不同隧道间距下围岩塑性破坏规律,确定了合理隧道间距。研究结果表明:①在不同开挖顺序下,先行左洞开挖方式要优于先行右洞:②随着隧道间距的增加,左洞围岩位移不断减小,右洞围岩位移先减小后增加;③随着隧道间距的增加,沿中间岩柱竖向中心线的水平位移逐渐减小;竖向应力则表现为先减小后增大的规律;④右洞开挖完成后,两洞初期支护中右拱腰处的弯矩明显大于拱顶处,而轴力则反之;⑤随着隧道间距的增加,中间岩柱塑性贯通程度逐渐弱化,安全系数不断提高,等效塑性应变逐渐减小。研究结果可为偏压小间距隧道的设计与施工提供依据。

浅埋大断面隧道过破碎带开挖支护方案对比研究——以青岛地铁6号线创智谷站为例

为避免过破碎带时发生拱部大变形、地面坍塌等问题,设计以预应力锚杆-分部台阶法为核心的过破碎带开挖支护体系,通过构建数值模型与中空注浆锚杆-CD法进行对比,并开展现场应用进行实践验证。研究结果表明:1)预应力锚杆-分部台阶法施工方案对围岩变形的控制效果优异,从模拟结果来看,围岩在拱顶沉降量、水平方向位移、开挖扰动范围均具有显著优势,在拱部贯通后,分部台阶法与CD法最终变形量分别稳定在6.8 mm和11.5 mm。2)从主动支护现场监测结果来看,拱顶的沉降量主要集中在(1)导洞开挖期间,演化过程可划分为加速、发展与稳定3个阶段。3)格栅钢架应力以受压为主,拱顶应力值大于拱腰、拱脚,最大达90 MPa;锚杆轴力随隧道的开挖经历了预应力损失、波动及保持稳定3个演化阶段,在稳定后变化量不超过0.1 kN/d。

多膜盘柔性联轴器轴向刚度与振动特性分析

与扭转刚度相比,膜盘联轴器的轴向刚度较小,因此轴向振动的固有频率和临界转速更低,膜盘联轴器更加容易受到两侧设备轴向窜动激励的影响。本文以某新型联轴器为研究对象,分别利用有限元方法和集中参数法对联轴器轴向振动模态进行了分析,并进一步对不同轴向伸缩量、转速和扭矩下的膜盘联轴器轴向刚度进行了研究,以此为基础分析了轴向伸缩量和转速对膜盘联轴器轴向临界转速的影响。研究结果表明:通过对比膜盘联轴器有限元模型与集中参数集模型的模态分析结果,验证了两种模型的准确性;膜盘联轴器轴向刚度分析结果表明随着轴向绝对位移的增加,膜盘轴向出现应力刚化,其轴向刚度呈非线性变化;而膜盘联轴器的轴向刚度随转速的增加而增大,同时各阶临界转速受转速和轴向伸缩量的影响出现明显变化,此研究为膜盘联轴器的进一步优化和使用提供了依据。

软弱围岩大跨铁路隧道的施工方案比选

针对大跨隧道修建中合理选择施工方案的重要性,以襄渝增建二线的新月河隧道出口端双线车站大跨隧道为例,对中壁法(CD法)和三台阶法进行了理论分析,选定采用三台阶法施工,安全、按期完成了施工任务,积累了隧道施工经验。

富水区城市公路隧道中隔壁法各开挖步力学特征研究

以深圳东部过境高速公路连接线工程为依托,基于应力场-渗流场耦合的数值模拟方法,研究富水区城市公路隧道中隔壁法各开挖步力学特征。结果表明:中隔壁法各开挖步骤的围岩主应力变化特征明显,隧道目标面围岩总体受压,在隧道两侧拱腰至拱脚处存在较为明显的压应力集中现象,而拱底及掌子面则出现少量拉应力集中;不同开挖步拱脚处初期支护应力最大,拱腰、拱肩和拱顶处应力量值较为接近,而拱底处应力最小;初期支护受力随隧道开挖进程变化幅度较小,初期支护具有一定的安全储备;各径向特征点水压力均呈现从注浆圈外侧至初期支护外侧逐渐减小的趋势,而各环向特征点水压力由拱顶至拱底逐渐增大;对于作用于初期支护上的水压力值,数值计算结果稍大于不考虑开挖影响的理论预测值,表明中隔壁法隧道施工各开挖步对衬砌背后水压力大小及分布规律有一定影响。

超大跨度隧道上台阶CD法中隔壁力学计算模型及施工力学行为研究

为研究超大跨度隧道分部开挖法施工中隔壁结构的施工力学行为,以山东滨莱高速公路改扩建工程双向八车道乐疃隧道为依托,基于初期支护钢架与中隔壁钢架之间的内力传递、变形协调及拱脚变位,将支护体系等效为支座可移动的三次超静定无铰拱-梁固接结构,建立了上台阶先导初期支护钢架-中隔壁钢架共同承载变位力学计算模型,采用理论分析、现场测试和力学模型计算相结合的方法,对超大跨度隧道上台阶CD法施工时中隔壁的力学行为进行分析。研究结果表明:拱顶沉降和周边收敛主要经历急剧增长、缓慢变形和趋于稳定3个阶段,且各变形值均小于设计预留变形量150mm;受施工工序和结构约束条件变化的影响,钢架内外侧应力整体呈现出先急剧变化后逐渐趋于稳定的规律,各测点应力小于型钢屈服强度235MPa;力学模型计算结果和现场实测数据的平均相对误差为12.6%,且规律基本一致;钢架轴力在上台阶施工过程中始终为受压,且最大值均在钢架拱脚处,受后导开挖影响,中隔壁钢架轴力增大,初期支护钢架轴力减小;先导开挖时钢架弯矩大部分部位为正,拱顶部位为负,受后导开挖影响,中隔壁钢架正弯矩值及正弯矩区域减小,同时初期支护钢架正弯矩区域减小,钢架拱脚附近弯矩出现负值;钢架结构整体处于偏心受压状态,受后导开挖影响,中隔壁钢架和初期支护钢架小偏心受压区域均发生移动,且两者钢架小偏心受压长度占比增大。