隧道进口穿越断层破碎带洞身开挖施工分析

为探讨隧道进口穿越断层破碎带洞身开挖施工,以立洲水电站工程实例为背景,分析了三台阶设置临时仰拱法在穿越断层破碎带洞身开挖中的应用。分析表明,断层破碎带洞身地质条件复杂,围岩稳定性比较差,存在塌方的概率比较大,利用三台阶设置临时仰拱法配合系统锚杆、钢筋网、钢架及湿喷混凝土联合支护的施工方法,既能保证施工效率,也可以很好地控制塌方问题,促使施工任务高效、安全、有序完成,可为类似工程施工提供参考和借鉴。

隧道开挖及仰拱初期支护成环施工工艺研究

文章以朗晃Ⅱ号隧道为研究对象,分析了隧道开挖及仰拱初期支护成环施工工艺。该工艺对提高隧道施工效率、保证施工安全、降低成本和提高工程质量具有重要意义。其中,在隧道开挖环节,阐述了隧道开挖方法选择和开挖面稳定措施;在仰拱初期支护成环施工中,提出了仰拱初期支护的重要性和仰拱初期支护成环施工工艺,为实际施工提供了科学依据和参考。研究结果表明:隧道开挖及仰拱初期支护成环施工工艺为隧道施工工艺的改进和发展提供了新思路和方法。

浅埋暗挖法隧道中临时仰拱对支护体系的作用机理分析

目的:大跨度隧道通常需要采用分部开挖和临时支撑的支护结构协同作用以控制围岩稳定性。临时仰拱为临时支撑结构中最为常用的,研究临时仰拱在隧道开挖过程对支护体系产生的力学作用,以便更深入地了解临时支护结构对围岩的作用机理。方法:以连接大连恒隆广场与大连地铁2号线的人民广场站地下通道为工程背景。该工程采用CRD(交叉中隔壁)法施工,其地下通道具有跨度大、埋深浅和围岩力学性质较差等特点。通过对现场监测的数据与MIDAS/GTS有限元软件数值模拟的结果进行对比,验证了模型的正确性。在此模型基础上,通过设置有、无临时仰拱介入2种施工组,以位移、内力和弯矩三方面为研究方向,分析在有、无临时仰拱介入条件下的支护体系承受围岩压力的作用规律。结果及结论:隧道的支护体系由于受到临时仰拱横向支撑反力的作用,其对地面沉降量和中隔壁的位移控制效果显著;通过将隧道拱底的隆起变形向拱底两侧分散可减少对中隔壁的压力,保护隧道整体不出现过大的单一方向变形,以免损坏支护体系。临时仰拱可有效地优化支护体系的受力形式,控制了围岩的变形。

公路隧道装配式仰拱结构形式优化设计

为研究公路隧道装配式仰拱结构形式及其受力变形特征,基于收集的国内外不同装配式隧道结构应用案例,对钻爆法公路隧道预制仰拱结构形式进行优化设计,并分析了其受力特征;针对钻爆法公路隧道断面特点,以甘肃省某高速公路隧道工程为例,从施工难度、施工速度、防排水能力、造价成本等方面对弧形、箱型预制仰拱结构形式进行综合比选,并分析了仰拱分块数量、仰拱厚度以及幅宽对箱型预制仰拱结构的最大位移、混凝土损伤破坏、钢筋应力的影响。结果表明:箱型预制仰拱为较为合适的仰拱形式,7分块、上部厚度20 cm、下部厚度40 cm、幅宽1.2 m的箱型预制仰拱结构形式最为合适;装配式仰拱和二衬结构调整,改善了隧道受力,对保证整体支护结构稳定作用明显。

基于塑性极限分析法的巷道反底拱支护效应研究

针对现有研究对反底拱控制深井软岩巷道底臌的力学效应多采用模型试验和数值分析方法而缺乏解析方法的问题,基于塑性极限分析法研究了巷道在高竖直应力为主的地应力作用下开挖反拱后巷道底板的应力场特征,揭示了开挖反拱后巷道底臌的机理,并分析了反底拱的支护效应对控制巷道底臌的作用。结果表明:开挖反拱会影响巷道整体的稳定性,但铺设适宜半径的反底拱能大大提高底板的极限承载力;反底拱半径越小,其抑制底臌的效果越明显。结合反底拱力学模型从理论的角度给出了锚拉反底拱支护参数的解析解,为传统支护设计提供参考。最后将提出的方法应用于龙口矿区梁家煤矿一采区运输巷道的支护设计,并进行了现场支护试验,现场监测结果表明,经支护优化设计的试验段巷道变形得到了有效控制。

基于刚体极限平衡法的反拱底板稳定性研究

基于两个反拱水垫塘工程实例模型试验研究,在运用刚体极限平衡法定量研究拱座稳定性的基础上,结合有限元分析方法定量研究反拱底板局部稳定性,相对于以往假定拱端推力进而研究反拱底板局部稳定性更加合理,并得出以下结论:在相同运行工况下反拱底板极限抗力大于平底板的1.7～3.3倍;系数β(弦长和反拱半径的比值)越大,边缘板块抗力减小,中间板块抗力增大。在相同或相近β的情况下,极限抗力随板块数增多有增大的趋势。

深井软岩大断面硐室二次加固技术及稳定性分析

软岩大断面硐室的支护问题被视为困扰当今煤矿生产的主要难题之一。针对磴槽煤矿600m埋深十平泵房硐室传统支护效果不佳的情况,采用锚网喷、锚索及二次注浆联合支护方案对硐室进行修复加固,并采用底角锚杆及反底拱来防止底鼓的产生,取得了较好的支护效果。为验证该支护方案的机理,应用了大型非线性有限元计算软件ABAQUS进行模拟计算,通过对计算结果的分析,得到了硐室开挖后的应力变化及塑性区的扩展规律,并验证了锚杆组合拱理论和锚索悬吊理论。

路基施工若干非常规工艺简介

用非常规的施工工艺来解决路基施工中的一些具体问题 ,在实践中证明对工程质量和进度的现场控制是有利的 .非常规工艺并非违背常规工艺或操作程序 ,而是在原理相同的前提下 ,本着具体问题具体对待的原则 ,对常规工艺。

破碎围岩山岭隧道施工稳定监测及数值模拟

以某高速公路破碎围岩隧道大变形为工程背景,并以现场调查、数值模拟和现场监测为手段,提出了三台阶七步开挖仰拱紧跟工法。利用Midas GTS建立了三台阶七步开挖法的两个数值模型,结合地质勘查和室内试验数据进行了隧道大变形分析,并将新工法的模拟结果与监测数据进行了对比分析。研究结果表明,所提工法中的仰拱紧跟技术对变形控制起到了较好的作用,不仅可以有效控制隧道施工中的大变形问题,且能缩短工期,提高施工效率,节省工程造价。

拉西瓦水电站混凝土双曲拱坝设计

拉西瓦水电站地处气候寒冷、河谷狭窄陡峻及高地应力自然环境下,根据对电站坝址地形地质特点综合比较,选定了大坝为对数螺旋线型拱坝。就拱坝设计从建基面的选择、体形优化、河床坝基开挖形式研究、渗控与基础处理、抗震研究分析、坝体混凝土温度控制及高边坡处理等方面作了介绍,并进行了总结。

大断面公路隧道临时支护结构拆除参数研究

为了探究center cross diagram method(CRD法)临时支护结构拆除对初期支护结构的扰动规律,以某公路隧道施工中临时支护结构作为研究对象,采用有限元方法,对临时支护结构拆除顺序及拆除长度2种关键拆除参数进行模拟分析。

矿山法隧道装配式仰拱块吊装受力特征研究

研究目的:预制装配式结构具有施工速度快、机械化程度高、质量易于控制等突出优点.矿山法隧道采用全部装配式衬砌虽然还存在一些问题,但是仰拱部分采用装配式衬砌已有隧道进行尝试.当采用整体式仰拱装配式衬砌时,单个仰拱块的体积与重量大,预制和吊装过程中的受力问题应进行相关研究.本文以单线铁路隧道为工程背景,通过足尺试验和数值模拟的方式研究预制仰拱块在养护和吊装过程中的相关受力特征.研究结论:(1)浇筑后12~24 h,因水化热影响,仰拱块内部温度达到最高值,最大变化值为32.5℃;(2)养护期间钢筋和混凝土的应力变化主要受仰拱块内部温度变化的影响,顶板混凝土的拉应力普遍大于仰拱混凝土的拉应力;(3)仰拱预制块混凝土应适当采取措施降低水化热,避免养护期间产生过大拉应力导致表面开裂;(4)吊装过程中混凝土和钢筋应力变化不大,吊装过程中仰拱块不会发生破坏;(5)吊装时在顶板中点上侧混凝土压应力变化最大,在仰拱中点下侧混凝土拉应力变化最大,腹板和吊装孔处混凝土应力变化均很小,且实测变化值与模拟值基本吻合;(6)本文研究成果可为仰拱预制块设计、预制及吊装工艺的确定提供借鉴和参考.

基于微台阶法对连拱隧道稳定性的研究

为研究软弱围岩基于微台阶法连拱隧道合理的掌子面纵向间距、仰拱一次开挖长度和开挖进尺施工参数,确保隧道安全和高效施工,以云南省元蔓高速公路风口山隧道为研究对象,从力学机理上分析了施工参数对隧道稳定的影响,采用数值模拟方法,分析纵向间距对中隔墙水平位移和开挖面叠加效应的影响、仰拱一次开挖长度对拱腰水平位移和中隔墙受力的影响、开挖进尺对围岩变形特征和掌子面剪应力的影响,对连拱隧道微台阶法进行最优化设计。结果表明,掌子面纵向间距2D、仰拱一次开挖长度4 m、开挖进尺2m为宜,可为类似连拱隧道的施工提供指导。

用倒拆修正法计算拱桥施工扣索索力与预抬量

以在建的大宁河大桥为工程背景,开展拱肋吊装过程扣索索力和预抬量的优化分析。提出了引入索力罚系数的修正倒拆法,推导了罚系数的计算公式,利用ANSYS建立了相应的倒拆分析模型。计算结果表明,该方法具有计算精度高的优点,与实测结果吻合良好。

氧化镁混凝土拱坝的宏观变形

在整理三江拱坝等氧化镁混凝土拱坝工程长达十年之原型监测资料的基础上,结合拱坝在库水、空气、地基等边界条件下的实测温度,讨论拱坝的温度场及温度作用。同时,三江拱坝的正倒垂观测资料表明,全坝混凝土外掺氧化镁后使拱坝产生了类似于温升作用的变形效果,在宏观变形上进一步验证氧化镁混凝土的膨胀效应,并从拱坝宏观变形的角度讨论了混凝土外掺氧化镁后的工程意义。

三台阶大拱脚临时仰拱法与微台阶法在砂质黄土隧道中的适用性对比分析

在软弱围岩隧道施工中常采用三台阶大拱脚临时仰拱法和微台阶法。针对蒙华铁路阳城隧道上覆砂质黄土下伏软弱围岩的典型工况,采用MIDAS有限元软件对三台阶大拱脚临时仰拱法和微台阶法的施工过程进行了数值模拟。结果表明:采用大拱脚临时仰拱法施工最大拱顶沉降、最大水平收敛、最大掌子面挤出位移和最大地表累计沉降均小于采用微台阶法施工,三台阶大拱脚临时仰拱法能更好地控制围岩变形,更适合于上覆砂质黄土下伏软弱围岩隧道施工。该工法已在蒙华铁路实际工程中应用,取得了良好效果。

高地应力软岩隧道仰拱施作方法研究

为研究不同的仰拱施作方法对高地应力软岩隧道稳定性的影响,根据时速为200km/h的双线铁路隧道的标准设计图建立有限元模型,基于三台阶七步开挖法研究了四种不同的仰拱施作方法.分析了不同仰拱施作方法下隧道的拱顶、边墙及仰拱的变形和应力,进一步讨论了初期支护的安全稳定性.研究结果表明:高地应力软岩隧道三台阶七步开挖法中下台阶核心土带仰拱一次开挖,仰拱先填充碎石土后换填混凝土的施作方法最优,该方法能有效控制围岩变形,建议高地应力软岩隧道施工中采用该法;传统的仰拱施作法因初期支护封闭滞后等问题,围岩变形较大;下台阶核心土带仰拱一次开挖,仰拱中部填充碎石土的施作方法不可行,左、右边墙安全系数小于2,不满足规范要求.

下台阶含仰拱一次开挖工法仰拱早期受力研究

为明确下台阶含仰拱一次开挖工法仰拱早期的受力状态并制定相应的强度控制标准,以中条山隧道为依托工程,利用数值分析、位移-荷载反演等方法对仰拱早期在外荷载作用下的受力进行分析。下台阶含仰拱一次开挖工法中,仰拱随下台阶同步开挖,由于工法的特殊性,仰拱施作约2 h后会承受来自围岩变形、挖机及覆土自重产生的荷载。分析发现:3个部分荷载中围岩变形压力对仰拱早期受力影响最大,围岩变形作用下最大压应力产生于仰拱拱脚位置,上填覆土及扒碴机械重力作用会减小拱脚压应力,增大拱底压应力。多种外荷载共同作用时,仰拱压应力分布形态为"W"型,最大压应力产生于拱底,为0.14 MPa。考虑预留一定安全储备的情况下,该工法仰拱施作2 h时的抗压强度控制标准可按0.2 MPa进行设计。与传统台阶法仰拱早期受力特性对比,结果证明了一次开挖工法仰拱施作采用早高强混凝土的必要性。

隧洞混凝土衬砌施工方法的改进

杨房沟水电站某灌溉隧洞工程由于规模小,施工工期短,质量要求高,且施工作业面交叉干扰大,若采用常规台车施工方法进行施工,不利于成本及进度、质量控制。为了提高该灌溉隧洞衬砌施工质量、施工进度等,根据该项目的结构特点和现场实际情况,对某隧洞衬砌混凝土施工工艺进行了改进,在进行隧洞衬砌时采用翻模抹面进行底拱混凝土浇筑,利用钢管脚手架配置模板进行边顶拱混凝土浇筑。结果表明,通过本施工方法进行现场组织、设计及协调,有效改善了圆形断面隧洞混凝土衬砌施工质量,提高了施工效率,节约了施工成本。

上下层小净距重叠隧道复合仰拱支护工法研究

采用常规施工方案修建小净距重叠隧道时,存在施工风险高、工期长、经济性差等诸多缺点。以重庆铁路枢纽东环线鸡公咀、芭蕉沟重叠隧道为背景,提出一种适用于小净距重叠隧道施工的新方法,并从基本原理和数值计算两个方面对其可行性进行初步探讨,研究结果表明:(1)该工法通过复合仰拱形成了有效的支护承载体系,既降低了下层隧道二衬特殊加强、保护措施的工程投入,也加快了工程进度;(2)上下层隧道支护结构的变形值能够满足规范要求,截面承载能力具有一定的安全储备,夹岩应力状态稳定,重叠隧道支护体系安全可靠。