浅埋偏压隧道冒顶塌方的二次破坏风险仿真分析

文中提出浅埋偏压隧道冒顶塌方的二次破坏风险仿真分析方法.该方法以某浅埋偏压型隧道为研究对象,依据隧道围岩和支护物理参数使用有限元模拟软件构建隧道冒顶塌方二次破坏风险仿真模型.对隧道冒顶塌方二次破坏风险仿真模型进行网格划分,整合隧道不同空间位置质量参数.利用仿真模型计算二次破坏风险相关性系数,依据该系数判断二次破坏风险.结果表明:该方法计算出的隧道冒顶塌方二次破坏风险相关系数数值与实际值完全吻合,验证了模型的可靠性.浅埋偏压隧道挖掘时的渗透体积荷载取值越大,其内部变形越显著,塑性区分布范围越广,此时隧道围岩变形严重坚固程度差,冒顶塌方二次破坏风险较高.

软弱围岩偏压连拱隧道施工风险精准预测模型构建

为了降低软弱围岩偏压连拱隧道施工风险预测误报率与耗时,提升预测精准度,需要研究一种适合软弱围岩偏压连拱隧道施工风险精准预测的模型。提取软弱围岩偏压连拱隧道施工风险预测因素,依据隧道的施工实况制定风险分级预测标准,布设隧道监控节点,获取监测数据。利用监测数据构建梯形风险预测矩阵,采用随机森林实现软弱围岩偏压连拱隧道施工风险精准预测模型构建。以江西省萍乡中环路安源隧道项目作为测试的对象,测试结果表明,经过4个路段的测定分析,软弱围岩偏压连拱隧道施工风险预测的误报率均控制在10%以下,预测精准度平均值为91.8%,预测耗时平均值为58.2 ms。

浅埋偏压隧道注浆长管棚施工技术研究

通过对浅埋偏压破碎地段隧道的工程特点分析,采用注浆长管棚施工工艺的力学作用机理,对典型隧道工程注浆长管棚加固技术方案进行研究,从长管棚施工到长管棚注浆,总结了部分经验,以求为浅埋偏压破碎地段隧道工程建设提供技术参考,并在同类工程中加以推广。

时速350km高速列车进隧道过程中瞬变压力变化规律研究

采用数值方法完成CRH380A高速列车进隧道的过程模拟,控制方程为三维、可压缩、非定常流动N-S(Navier-Stokes)方程,采用有限体积法进行计算域离散,利用滑移网格技术模拟列车与周围环境的相对运动。瞬变压力变化计算结果与国内现场试验结果基本一致。研究结果表明:列车进隧道过程中,瞬变压力变化过程可分为三个阶段,即初始压缩波引起压力增长、空气摩阻力引起压力增长、车头经过导致压力突降阶段;沿隧道纵向、同一横断面上最大正负压力值出现在不同位置,入口和隧道内气动压力均表现出显著的三维效应;列车偏心入隧道,近隧道侧气动压力值较远隧道侧气动压力值大,列车受到横向气动力作用。

复杂地形、地质情况下隧道洞口段设计

隧道洞口段地形地质条件较复杂,特别是当洞口存在滑坡和岩堆时,对隧道施工和后期的安全运营影响较大,因而确定合理而有效的工程处理措施是非常必要的。针对某隧道洞口存在滑坡和岩堆等特殊地形地质条件,采用工程类比和结构分析的方法,确定明洞外引、预加固桩、锚索框架梁和土钉墙等工程处理措施。结果表明:这些工程措施能够达到滑坡和岩堆等特殊地质地形治理的设计要求。

盾构机的刀盘用机液无级变速的探讨

用定压液体静压润滑技术,配合机械无级变速机构变速,按最硬的岩石设计最大转矩。用推进液压缸的推力F,形成刀盘的转矩M,按瞬间M的变化改变刀盘的角速度ω,使Mω=N_e,在挖硬岩时通过调节M与ω,可找到最快的掘进速度vmax,是要求的恒功率无级变速,异步电机功率因数可达到1;不用齿轮传动,耐冲击,只要及时地更换或调节刀具,就可挖通隧道。

软岩偏压铁路隧道大变形处治施工技术

受地形、水文地质条件以及规划平面要求等因素的影响,在软弱偏压岩体中进行隧道开挖支护的工程越来越多。软弱岩体特征复杂、岩性多变、围岩破碎,隧道施工时易发生大变形。以下贵坪隧道工程为研究背景,通过现场观察和分析监测结果,分析大变形的基本特征,并归纳总结地形偏压严重、围岩软弱破碎和施工方法不当是引起下贵坪隧道大变形的主要影响因素,针对隧道大变形的特点提出施工方法调整和支护措施加强、浅埋偏压段洞外减载反压及初期支护变形拆换3项大变形控制措施,确保隧道施工及后期安全稳定。

旁侧基坑开挖偏心卸载下盾构隧道横断面受力变形研究

为了研究基坑开挖导致旁侧既有盾构隧道产生偏心卸载而带来的不利影响,采用MIDAS/GTS NX软件建立精细化的三环盾构管片模型。基于修正惯用法计算的盾构衬砌环初始围压和Mindlin公式计算得到的基坑开挖卸载产生的附加围压,通过将总围压施加在盾构管片模型上,模拟计算得到盾构衬砌的横向变形和内力;采用椭圆度作为评价隧道安全状况的指标,研究基坑开挖偏心卸载对盾构隧道的影响规律。结果表明:在基坑开挖偏心卸载过程中,衬砌结构会产生斜向“压扁”的效果,呈现“斜椭圆”变形;由于应力集中的原因,在管片与管片的接缝处应力较大,混凝土应力最大值处在邻接块与标准块之间;混凝土和螺栓的最大应力值会随着椭圆度的增大而增大;随着基坑围护结构位移增大,基坑侧壁应力释放系数β值逐渐增大,隧道的水平位移值也随之增大;在基坑开挖过程中要严格控制围护结构的位移量,以保证盾构隧道安全。

叶坑隧道浅埋偏压段施工技术

本文介绍了隧道浅埋、偏压地段的施工方法。

浅埋偏压连拱隧道开挖工序的数值模拟

某山体暗挖隧道具有浅埋、偏压、大跨度、双连拱的难点。为了探究该隧道施工过程中初支结构的内力及山体边坡的稳定性变化,采用plaxis 2d岩土有限元软件对施工过程主要的15道开挖支护工序进行数值模拟。通过地层荷载法揭示各个施工步骤中衬砌结构的内力变形规律,同时基于强度折减法求出安全系数对山体边坡稳定性进行评价。根据此数值模拟结果,对该隧道结构设计提出指导性的意见。

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。

基于浅埋偏压的软弱围岩隧道施工关键工艺

在我国西南地区的高速公路修建过程中常遇到埋深浅、存在偏压且为软弱土质的隧道施工,考虑围岩承载能力差、渗水隐患大以及土层不稳定等因素,隧道易产生变形、坍塌风险。以贵州黔西南州兴义环城高速公路中的打磨冲隧道工程为例,从施工角度分析了隧道浅埋偏压软弱围岩段的施工关键工艺,着重分析了基于超前地质预报的瓦斯防治与下穿引水隧洞的低影响技术,实践证明工艺举措切实可行,可为同类型隧道施工提供参考。

限阻耗能型支护在大变形双线铁路隧道中的应用

为解决中老铁路沙嫩山二号隧道双线段大变形问题,引入限阻耗能型支护设计原理,从合理利用围岩峰后承载能力的角度出发,设计符合现场工况的限阻耗能型支护方案。结合试验段的初支工作状态、结构变形及内力监测结果进行综合分析,验证采用限阻耗能支护结构治理炭质板岩地层隧道大变形的合理性。结果表明:隧道开挖后,系统能量主要通过围岩塑性应变能耗散,支护耗散的能量是有限的,若能充分利用围岩的塑性变形能力,通过围岩自身耗散能量,有利于完成能量的守恒与转换,从而降低围岩压力;限阻耗能型支护属于受压屈服型控制体系,适用于受形变压力控制的小偏心受压环境,在降低后的围岩压力下辅助围岩在弹塑性状态下耗散能量而不破坏;限阻耗能型支护在沙嫩山二号隧道双线段得到成功应用,相比“强支硬顶”,大幅度降低了围岩压力,在不加强初支参数的情况下避免了初支开裂、钢架屈曲等问题,在保证安全的前提下提高了工程的经济性。

偏压隧道合理净距及中夹岩柱稳定性分析

为确定偏压隧道的合理净间距,提出有效的围岩稳定性控制方法;通过数值模拟计算,确定了偏压条件下清泉隧道的最小合理净距;根据普氏理论的经验公式对小净距隧道的内外侧垂直压力与两侧水平压力进行计算,分析了锚杆支护、喷射混凝土支护、锚喷支护以及锚喷+中夹岩柱长锚杆支护四种条件下中夹岩柱的稳定性。结果表明:通过分析中夹岩柱位置的塑性区分布情况,确定偏压条件下清泉隧道的最小合理净距为1.5倍开挖半径;通过现场应用可知,锚喷支护与中夹岩柱长锚杆共同作用,能有效控制塑性区发展并取得较好的支护效果。

抗滑桩在浅埋偏压公路隧道中的应用研究

依托萍乡至莲花高速公路A4标段白竺3号隧道加固工程为背景,采用有限元模拟方法建立二维数值模型,分析设置不同抗滑桩长度对浅埋偏压隧道结构受力变形特性和围岩的稳定性,并对抗滑桩与隧道距离进行优化。研究表明:增加抗滑桩支护,隧道的偏压现象并未得到明显改善,但有助于减低衬砌结构的最大压应力和最大变形;增设抗滑桩在一定程度上能改善围岩的安全系数,且在一定偏压角度和围岩等级下,存在最优抗滑桩支护长度;衬砌结构最大主压应力随着抗滑桩远离隧道的距离先减小后增大。研究成果可为山区浅埋偏压隧道工程的加固方案设计提供参考和借鉴。

浅埋偏压清水2号隧道施工收敛性分析

为掌握G109项目浅埋偏压隧道施工时的隧道收敛变形演化规律,以清水2号隧道工程为背景,基于数值模拟,研究三台阶工法施工时浅埋偏压隧道的变形特征及演化规律。研究结果表明:随着隧道掘进,当隧道掘进深度小于40 m时,沉降变形量逐渐减小,沉降最大值在洞口处;当隧道进尺大于40 m后,沉降变形量先增大后减小,拱顶沉降最大值位于隧道掌子面后方15 m处,而拱肩沉降最大值出现在隧道掌子面后方20 m处;拱腰收敛最大值出现在掌子面后方10 m处;数值模拟与监测技术的有效结合,可为工程实践提供指导。