土石交界地层隧道双侧壁导坑法施工围岩压力与变形研究

为探究土石交界地层双侧壁导坑法施工围岩变形与压力分布规律,通过现场监测对白塔山隧道围岩压力与收敛沉降变形进行研究分析。结果表明:下台阶施工易导致拱腰和拱脚围岩压力产生突变,最大增量可达70%,而对拱肩影响较小;相较于岩石地层,黄土层稳定性差,更易受隧道施工扰动影响导致围岩变形大、稳定距离长,黄土层稳定距离比岩石层长4~9 m;土石交界地层围岩压力呈现快速增加→缓慢增加→逐渐稳定的变化趋势,在快速增长阶段岩石层荷载释放率高达80%,大于黄土层荷载释放率;断面围压分布呈现出明显的不对称性,表现为“黄土侧大,岩石侧小”的分布规律。因此,双侧壁导坑法下穿土石交界地层时,建议在下台阶工序交替时保留部分土体进行反压控制,并提高下台阶锚杆布设密度,黄土层应做好超前支护预加固,并提高初期支护强度。

水工隧洞围岩稳定可靠度计算的智能优化算法及其应用

深埋水工隧洞围岩稳定的主要表现之一是岩体变形或应变能够控制在允许范围内,而隧洞设计中围岩变形或应变的求解一般可采用收敛约束法,但该方法对围岩变形的求解隐含在非线性方程组中,难以运用传统的可靠度算法进行计算。因此,根据可靠指标的几何涵义,将可靠度计算转化为约束优化问题的求解,提出了基于成吉思汗鲨鱼优化器的深埋水工隧洞围岩稳定可靠度计算方法,并对某深埋水工隧洞进行了验证分析。结果表明,该方法对隐式非线性功能函数的可靠度计算问题具有很好的适用性,在计算效率和计算准确性之间能够达到较好的平衡,可为深埋水工隧洞结构设计和围岩稳定可靠性评价提供技术支撑。

基于Hoek-Brown强度准则的锚杆支护效应研究

基于围岩增强理论原理,通过数值模拟对锚杆支护效应的量化问题进行了研究分析,建立锚杆密度与GSI之间的等效换算关系,从而对锚杆的支护效应进行量化,并得到以下结论:①锚杆密度与GSI分数之间成线性正相关,锚杆密度越大,GSI分数越高,对围岩的提升作用越大;②在锚杆密度一定的情况下,减小锚杆的排距比减小锚杆的间距对提高围岩强度的效果更为明显;③锚杆支护对硬岩的提升作用不显著,对软岩的增加效果十分明显,岩石越软锚杆的增强作用越明显。

大断面软弱围岩隧道施工方法研究

为了解决大断面软弱围岩隧道的施工技术难题,以G30连霍高速公路某隧道工程实例为依托,通过现场隧道拱顶下沉、周边收敛及支护结构受力的监控量测情况,开展大断面软弱围岩隧道合理施工方法的研究。结果表明:微台阶环形开挖预留核心土法能够保证隧道施工安全、质量、进度要求,满足项目建设需要。

基于Mohr-Coulomb强度准则的锚杆支护效应研究

从围岩与锚杆相互作用的力学特性出发,基于围岩增强理论,采用数值模拟手段,探究锚杆支护作用下隧道开挖后围岩的力学特性,得到围岩特性曲线(GRC曲线)。通过对比各种锚杆支护参数下与未支护状态下围岩特性曲线的差异,建立锚杆密度与围岩收敛降低比例之间的关系。结果表明:锚杆对围岩收敛的限制作用显著,能很好地控制围岩变形,且锚杆密度越大,支护效果越明显,但当锚杆密度大于3时,收敛限制效果开始减弱;锚杆对围岩收敛的约束作用存在极限值,锚杆密度与收敛减低比例之间满足二次函数关系,Ⅳ级围岩限制比例极限为40.9%,Ⅴ级围岩限制比例极限为33.8%;锚杆支护对围岩收敛的约束作用与围岩性质有关,Ⅳ级围岩的约束效果显著优于Ⅴ级围岩。

软弱围岩隧道初支侵限原因分析及处置方案

以香草隧道出口段初期支护的变形侵限、结构开裂等工程问题为依托,对初支拱顶和边墙观测点进行监控量测,关注其最大累积变形量。根据初支变形情况及超前地质预报分析初支变形侵限原因并提出相应处置方案,通过数值模拟和现场试验对方案效果进行验证和评估。结果表明:由于该区段岩体整体较为破碎,呈层状构造稳定性较差,从而导致拱脚水平方向约束不足,周边收敛变形较大,侵入二衬空间。将衬砌类型Vb型变更为Vc加强型,增强初支参数可有效控制隧道周边收敛变形量。

莲花瑶乡隧道断层破碎带初期支护变形成因及治理措施

桂钟高速公路莲花瑶乡隧道围岩为风化砂岩,节理裂隙极发育,岩质软,岩体破碎,地质条件极差。施工过程中多次出现溜渣、掌子面塌方、初期支护变形、地表开裂等问题,工程进度及施工安全受均到严重影响及挑战。以该隧道为依托,研究探讨了断层破碎带坍塌机理、监控量测、初期支护加固、初期支护变形临时加固及开挖工法等处治措施。

隧道施工安全管理措施分析

随着隧道工程的不断发展,施工安全问题逐渐凸显。为解决这一问题,本文以隧道施工为例,深入研究了加强隧道施工安全管理的具体措施。通过对不同安全风险的分析,提出了包括做好前期准备、有效围岩测定、严格材料设备控制、强化人员安全意识培训、应对不良地质条件等工程措施,以及合理设计通风系统在内的综合性安全管理措施。本文旨在为隧道施工相关人员提供科学可行的参考,以确保施工的顺利进行,为工程的成功实施提供支持。

隧道围岩大变形分类及展望

为清晰完整地认知隧道围岩大变形,方便后续的深入、具体研究。基于既有研究内容,将具有明显时间效应和塑性变形,产生的变形超过了规范允许的变形量且严重影响隧道工程的正常使用,最终导致隧道丧失整体结构稳定性的围岩变形现象定义为隧道围岩大变形;从变形成因角度重新划分隧道围岩大变形的类型为:膨胀型、高地应力软岩型、黄土型、高地温型和复合型;归纳总结不同类型隧道围岩大变形的变形机制、本构模型、支护理论等,并总结针对不同类型围岩大变形现象采取的控制措施和施工方法。在此过程中,针对存在的不足提出未来可能的发展趋势:1)完善隧道围岩大变形机制,并通过现场检测、模型试验与有限元分析模拟总结出隧道围岩大变形规律以及受力特点,为工程实践提供科学依据,实现大变形的精确支护。2)统一不同类型的隧道围岩大变形分级控制措施。由于工程的多变复杂和特殊性,难以总结出普适性的大变形分级控制措施,但基于大量的隧道围岩大变形案例,制定出不同类型隧道的围岩大变形分级控制措施依然具有很高的工程参考价值。

富水软弱破碎带大断面隧道施工渗流影响及控制效果分析

依托大断面铁路隧道工程为背景,通过数值模拟并结合现场实测方法研究了隧道不同埋深条件下拱顶沉降、水平收敛、整体围岩应力和塑性区分布规律,并在此基础上,对隧道在富水条件下的孔隙水压力进行了探讨。结果表明:拱顶沉降、水平收敛位移与水位高度呈正相关,埋深对水平位移影响较小,但影响范围增大;且随着隧道埋深的增加,拱顶沉降和水平收敛位移将在与破碎带间隔10 m左右开始呈“瀑布式”增长;围岩应力随埋深和水位高度呈线性增长,其最大值集中在拱腰处,最大达到1.34 MPa,增长速率受水位高度影响更大;塑性区主要分布在隧道两侧,但随着埋深增加,拱顶也出现少量塑性区,这对拱顶的稳定是十分有利的;隧道周围孔隙水压力与埋深和地下水位高度呈正相关。该项研究可为提升大断面隧道穿越断层破碎带施工提供有益的借鉴和参考。

强风化软岩地层盾构隧道荷载及受力特性分析

为探明既有隧道衬砌设计理论能否较好契合强风化软岩盾构隧道并获取管片实际受力特性,依托南昌地铁1号线北延段区间盾构隧道工程开展现场测试,对管片所受外荷载及结构内力进行长期监测。同时,建立相应的盾构管片精细化数值模型,并与实测数据对比验证,进一步探究管片受力特性。结果表明:1)管片环外水土压力受同步注浆影响最显著是在脱环5环内,隧底土压力小于隧顶,水压力占总土压力的绝大部分;2)管片所受竖向土压力呈“中间大、两头小”的分布模式,拱顶附近实测值最大,与太沙基理论、普氏理论、隧规法计算值分别相差近20%、30%、42%,故该地层下隧道竖向土压力按太沙基理论计算较为合适;3)数值模拟所得管片内力与实测值吻合较好,管片弯矩整体呈“蝴蝶形”,拱顶弯矩值略大于拱底。

江西某铁路隧道地应力特征及岩爆预测分析

江西某铁路隧道工程区构造和应力环境较为复杂,查明其现今地应力特征对于铁路线路工程地质条件评价和隧道科学施工有重要的指导作用。因此,文章采用水压致裂法在该隧道围岩中进行原地应力测量,根据实测数据对该段隧道的现今地应力特征进行分析,并结合深埋隧道工程参数特征,对其围岩稳定性进行评价。结果表明:隧址区水平主应力总体上随深度的增加而增大,钻孔位置的最大水平主应力方向为NE35°,最大水平主应力方向侧压系数为1.3~1.7,以水平应力为主导;在现今应力场条件下,隧道围岩岩爆风险随围岩埋深的增加而增大,白云岩围岩埋深超过298 m后存在发生轻微岩爆的可能,石英砂岩围岩埋深超过304 m后存在发生中等岩爆的可能,在施工中需要注意防范。

大凉山深埋软弱围岩公路隧道塌方机理及处治措施

为研究山区深埋隧道塌方机理,以乐西高速大凉山2号隧道工程为工程背景,采用有限元软件MIDAS GTS NX模拟塌方段围岩稳定性,对隧道塌方成因进行分析,提出相应处治措施,并通过现场监测验证其合理性。结果表明:该段处于泥砂岩地层与灰岩地层交界处,节理裂隙发育,岩体松散破碎,裂隙水的渗流使围岩稳定性降低导致隧道塌方;塌方段拱顶沉降量为177.02 mm,拱腰水平收敛量为68.21 mm,围岩变形量较大;围岩塑性区出现在上中台阶掌子面,应变最大值为3.027×10^(-2),将发生塑性破坏。采用大管棚+双层超前小导管补强支护对塌方段进行加固,处治效果良好,为后续类似工程提供指导借鉴。

梦笔山隧道围岩大变形特征及施工控制技术研究

为控制梦笔山隧道施工过程中围岩的大变形,避免出现掌子面垮塌、围岩变形侵限、初期支护开裂掉块、钢架扭曲失效等问题,总结梦笔山隧道围岩大变形的发展特征,深入分析围岩大变形的作用机制和产生原因,结合隧道地质条件和变形特征,分别从超前预报和超前支护、隧道开挖方法、合理的预留变形量以及隧道支护参数等方面提出相应的控制措施,并通过隧道变形监测验证控制措施的有效性。研究结果表明:1)梦笔山隧道围岩大变形主要表现为掌子面垮塌、围岩变形发展迅速、水平收敛显著、进出口段围岩变形突出等特征,特殊的地质构造、软弱的岩性和局部发育的地下水环境是导致梦笔山隧道围岩大变形的主要原因;2)根据围岩变化特征和实际施工情况,采用上下台阶预留核心土法能够尽量减小隧道开挖扰动,并充分释放围岩内部应力,配合合理的预留变形量和恰当的隧道支护结构,能够将隧道水平收敛和拱顶沉降累计值分别控制在400 mm和100 mm以内,大大降低围岩侵限的风险;3)隧道围岩大变形的控制应当在工程实践中找到合理的施工方法、适当的预留变形量以及适宜的支护结构和支护时机。

软岩小净距公路隧道设计优化及稳定性研究

小净距隧道施工一直是工程建设中的难题,尤其是不良地质条件下的隧道开挖,施工灾害问题尤为突出。为确保软岩隧道的施工安全,以某小净距公路隧道为工程背景,通过计算模拟,基于现场试验,提出地表沉降控制技术,建立优化支护结构方案。现场监测数据分析结果表明:地表沉降变形的发展表现为变形快速发展阶段、变形缓慢发展阶段和变形平稳阶段,隧道开挖对近地表围岩变形的影响范围约为2.5倍洞径。深仰拱和锁脚锚杆技术在现场实施后,测得围岩拱顶沉降和水平收敛分别控制在97.33 mm和44.23 mm,约束围岩变形效果明显,最终结构受力也较为均匀。设计优化的成功实施可为类似隧道工程提供借鉴和参考。

铁路隧道围岩监控测量技术的应用

为掌握铁路隧道围岩和支护动态,保证施工全过程的安全性和有效性,降低对地面既有构筑物造成不良影响的可能性,优化支护参数及支护效果,需要进行全方位监控量测量。在大宝山隧道工程施工中,通过全站仪等测量设备,对铁路隧道围岩的拱顶下沉、地表沉降及围岩断面等进行监测。此案例的监测实践表明,在铁路隧道施工中,加强隧道围岩监控量测,是掌握隧道围岩的稳定性及施工安全的重要方法。高效的围岩监控量测,可为铁路隧道施工方案的调整,施工措施的制定提供有效的参考和指导,从而更好地保证施工质量,促使铁路隧道施工任务顺利完成。

软弱围岩浅埋隧道施工方法研究

为提升公路隧道施工水平,文章总结了软岩浅埋隧道的特点,分析了软岩浅埋隧道的开挖方法选择、支护结构施作时间、爆破技术、监控量测等施工要点。随后,以某公路长隧道为研究对象,利用MIDAS/GTS软件建立二维平面模型,分析了CRD法、双侧壁法、环形开挖留核心土法对软岩浅埋隧道变形的影响,研究成果可为公路隧道施工提供理论指导。

超大断面山岭隧道开挖工法设计研究

针对超大断面山岭隧道开挖方案设计进行研究,并经过现场实际施工后监控量测及数值模拟进行验证。结果表明:(1)三台阶拉中槽法与三台阶七步开挖法在超前支护辅助施工前提下,完全可以适用于超大断面隧道结构开挖;(2)超大断面隧道结构应将拱顶沉降作为超大断面山岭隧道开挖时围岩稳定性判定的主要因素;(3)三台阶七步开挖法相比于三台阶拉中槽法,其拱顶沉降较大,最终累计能达到12.62mm。但是后者相比于前者工序较为繁杂,隧道建设需依据实际情况择优而用。

砂岩夹泥岩地层隧道围岩稳定性分析及支护对策研究

以云南某拟建高速公路为依托,利用Midas NX有限元计算软件对砂岩夹泥岩地层隧道开挖进行了数值分析,通过对地层倾斜、水平、竖直三种代表工况进行开挖模拟,研究发现倾斜地层情况下隧道稳定性更差、支护结构受力更大,对施工最为不利,垂直地层分布次之,水平地层分布最安全;不同地层倾角下,锚杆受力具有典型差异,与地层垂直时均受力更大;泥岩地层的塑形分布区更广泛、等效塑性应变范围更为集中,是发生失稳或大变形的主要地质因素。总结了国内类似工程案例,发现砂岩与泥岩组合地层多是在倾斜下出现失稳、大变形,采用及时封闭围岩、加强初期支护、锚杆与层面垂直等措施具有显著效果。

某水工隧洞洞口段围岩稳定性监测实践

以某水工隧道洞口段工程为依托,在分析工程特点和周边环境的基础上,确定以地表沉降、净空收敛、拱顶下沉和锚杆轴力为监控量测项目的监测方案,并结合监测数据对隧道洞口段的围岩稳定性进行研究分析。结果表明:净空收敛、拱顶下沉的变形趋势接近一致,在下台阶及底基层的开挖过程中整体变化量为70%~90%;洞身开挖对地表沉降影响范围是洞径的5倍。监控量测方案能准确反映隧道洞口段施工过程中的围岩稳定状态,可以满足施工安全的需要,对类似围岩稳定监控具有一定的参考价值。