强震区浅埋偏压隧道洞口段减震层减震效果分析

依托某铁路隧道洞口段,利用FLAC3D软件研究隧道施设不同厚度减震层的减震效果。结果表明:(1)与不设减震层相比,施设5 cm减震层后,二衬结构最大、最小主应力分别减小了26.05%、21.57%,竖向、纵向位移分别减小了74.68%、36.13%,竖向位移差减小了0.32 mm,最小安全系数平均提高了50.46%;(2)施设10 cm减震层后,二衬结构最大主应力增大了134.45%,最小主应力减小了26.70%,竖向、纵向位移分别减小了70.80%、26.89%,竖向位移差增大了1.85 mm,最小安全系数平均提高了11.10%;(3)施设15 cm减震层后,二衬结构最大、最小主应力分别减小了45.38%、25.16%,竖向、纵向位移分别减小了70.89%、13.45%,竖向位移差增大了1.89 mm,最小安全系数平均提高了12.56%;(4)衬砌与围岩之间施设5 cm减震效果优于施设10 cm、15 cm减震层的减震效果。研究成果可为隧道洞口浅埋偏压段减震技术的发展提供参考。

浅埋偏压大断面隧道施工优化及受力特征分析

大断面浅埋偏压隧道洞口段施工困难,风险高;且受洞口复杂地质条件和施工空间效应影响,隧道支护结构变形和受力特性复杂,施工控制难度高。针对在建的宝兰客专小墁坪隧道出口浅埋偏压段的施工稳定性问题,采用数值模拟试验分析方法,研究了三台阶+临时横撑施工中不同上、中、下台阶错开距离时隧道的施工动态特性,分析了不同错开距离时隧道支护结构的变形和受力特点;基于数值模拟试验确定了大断面偏压隧道洞口段的施工方案,跟踪隧道施工进行的变形监测验证了推荐的三台阶+临时横撑施工中上台阶与中台阶错开5 m,中台阶与下台阶错开10~15 m(即1倍洞径)距离的施工参数经济、合理、可行,保证了隧道施工的安全,也为同类隧道工程的建设提供有益的借鉴和指导。

沟谷区域浅埋煤层工作面覆岩破断及矿压显现特征

针对串草圪旦煤矿4104工作面过沟谷上坡段时易发生动载矿压显现情况,研究了沟谷区域关键层缺失情况下工作面上坡开采时覆岩关键层的破断特征以及矿压显现特征。研究表明:沟谷关键层的缺失使得上坡段关键层呈非均布载荷作用下的悬臂梁方式存在,关键层岩体可能发生剪断破坏或拉断破坏,其失稳形式相应表现为滑落失稳或回转失稳,并受沟谷坡角的影响;在4104工作面条件下,当沟谷坡角小于57°时,工作面覆岩关键层表现为拉断破坏,其失稳形式为回转失稳,当沟谷坡角大于57°时,覆岩关键层表现为剪断破坏,其失稳形式为滑落失稳。现场实测表明,工作面过沟谷上坡段开采时动压现象明显,并提出了减缓矿压显现程度、提高顶板控制效果的措施。

武汉长江盾构隧道洞口浅埋段施工地层稳定性数值分析

武汉长江隧道工程采用直径11.37m泥水盾构施工,盾构始发段地质条件复杂,隧道覆土厚度7m左右,同时受加固区与地面建筑影响,地层应力状态非常复杂,而对开挖泥水压力的设定一般都采用简单土压力理论计算值,但与实际地层压力分布差别较大。现采用数值模拟方法分析始发掘进过程引起的地层位移规律,以此来确定开挖面的合理泥水压力、泥浆比重等,对指导施工具有一定的意义。

复杂地质条件下三线车站隧道施工方案优化研究

针对王岗山隧道出口段三线车站隧道断面施工前期CRD与台阶法施工存在拱顶下沉与收敛变形过快过大,断面拱顶下沉和收敛变形速度达到3～5 mm/d,日最大下沉和收敛值为4.7 mm和4.8 mm,15 d内累计下沉109 mm、收敛53 mm,且下沉、变形还在进一步发展中,存在围岩侵入设计限界的问题,通过现场调研,分析大变形产生的主要原因在于埋深浅、跨度大、扁平率低、穿越辉绿岩侵入岩与沉积岩的混杂带,岩体破碎,岩质软弱、易滑。提出优化施工方案,采用双侧壁导坑法施工,优化超前和初期支护措施,并制定详细的施工步骤。实际监测结果显示,该优化施工方案有效地控制了围岩变形,初期支护达到了较好的效果,收敛和拱顶下沉基本未突破预留值,保证了施工安全,为按时完成隧道施工提供了保障。

基于变分法原理的浅埋隧道围岩压力上限研究

浅埋段隧道上覆岩土厚度随埋深发生变化,且受地形条件影响,有必要考虑埋深对隧道支护结构设计的影响。为得到变化埋深条件下洞口浅埋段的围岩压力分布和影响长度,基于Hoek-Brown破坏准则,采用极限分析上限理论,得到浅埋段隧道上方塌落体的构成曲线,并基于变分法原理获得浅埋段隧道极限支护力(反力为围岩压力)沿隧道轴向的变化规律曲线。通过分析,得到以下结论:1)围岩压力随上覆土厚度增加而呈曲线增加;2)依据围岩压力随距离(埋深)的变化关系可以得到浅埋段的有效影响范围,超过影响范围的围岩压力几乎不随埋深变化,可以视为深埋段;3)围岩压力和浅埋段临界范围不仅与岩土材料参数有关,也受到隧道断面宽度和地表坡度的影响。

浅埋厚层间距煤层过上覆采空区煤柱矿压显现机理研究

以南梁煤矿厚层间距煤层开采为工程背景,针对下煤层开采时过上覆采空区煤柱发生动载矿压的安全问题,通过采用物理相似模拟试验、理论分析和现场实测等方法,对工作面过上覆采空区煤柱时矿压显现机理进行研究;基于过煤柱时上覆岩层结构及其运动特征,分别建立煤柱载荷计算和关键岩块破断失稳的力学结构模型,计算确定出工作面在出煤柱位置时支架阻力发生突增;结合该工作面过煤柱的具体条件,提出了工作面采取调斜的措施,并进行现场工程应用。现场监测结果表明该防治措施对于预防过煤柱时发生动载矿压效果明显。

谈浅埋偏压软弱围岩冲沟段护拱法施工技术

以新建南广铁路小湘2号隧道为例,从施工准备、施作地表水沟、地表开挖防护、护拱施工等方面介绍了护拱法在浅埋偏压软弱围岩冲沟段的施工技术,实施效果表明:该方法有效保证了开挖面及初支稳定,取得了良好的经济效益。

公路隧道洞口浅埋段围岩压力计算方法探讨

通过对现行公路隧道规范中提出的浅埋段围岩压力计算方法进行分析,发现在埋深浅埋段Ⅳ~Ⅴ级围岩压力计算值与工程实际偏差较大。为探索合理的计算方法,对浅埋段隧道开挖后围岩体变形破坏机理及假定条件进行了对比与分析,提出了在浅埋段,将全厚度“松散压力力”调整为“松散压力+形变压力”的围岩压力计算方法,结果表明,该方法计算结果接近工程实际,可为后续类似工程设计提供计算方法和思路。

某超浅埋过街通道围岩压力的极限平衡求解方法

为合理地计算某超浅埋矩形断面过街通道初支结构在施工阶段的围岩压力,首先提出了一种有效模拟通道初支过程的有限元方法,利用该数值方法分析了初支结构围岩在承载力极限状态下的破坏模式。基于该破坏模式,建立各围岩滑块的极限平衡方程,求得青岛地区粉质黏土地层中超浅埋初支结构竖向和侧向围岩压力的极限平衡解。最后将该极限平衡解的计算值与实测值进行对比,最大偏差幅度小于9.0%。验证了利用该极限平衡法求解类似工程围岩压力的可行性。

浅埋偏压隧道地表沉降规律及其预测方法

隧道地表沉降是围岩稳定性判断的重要依据,也是隧道施工监控量测的重要环节。浅埋偏压隧道地表沉降规律相对于非偏压隧道更为复杂,也更容易诱发安全事故,因此有必要进行深入研究。首先,文章基于最大主应力偏转理论,对偏压隧道偏压程度进行量化分析,提出了隧道偏压系数的概念及其计算方法。其次,建立等效分析计算模型,将浅埋偏压隧道地表沉降视为偏压地形和偏压荷载共同作用的叠加,并给出了分析计算方法和步骤。最后,通过现场实测资料进一步对浅埋偏压隧道地表沉降规律进行分析,并对预测结果进行验证。结果表明:偏压系数与地表偏压角、隧道埋深和地层侧压力系数有关;地表沉降曲线在偏压作用下会发生扭曲,最大沉降区域和影响范围都向深埋侧偏移;当偏压程度较大时,偏压作用易导致深埋侧地表出现开裂,浅埋侧地表出现错台。

隧道洞口浅埋偏压段两种围岩注浆措施的抗震效果分析

为进一步提高隧道洞口浅埋偏压段的震时安全性,依托某铁路隧道洞口段工程,利用有限差分数值计算软件对两种围岩注浆抗震措施的抗震效果进行了研究,对比分析了围岩采用接触注浆与间隔注浆两种抗震措施对隧道衬砌结构位移以及内力的影响。研究结果表明:围岩采用接触注浆抗震措施后,二衬结构横向及纵向位移分别减小了86.7%、38.1%,轴力及弯矩平均减小了45.12%、64.20%,最小安全系数平均提高了61.36%;围岩采用间隔注浆抗震措施后,二衬结构横向及纵向位移分别减小了49.3%、23.8%,轴力及弯矩平均减小了39.42%、44.90%,最小安全系数平均提高了43.11%;围岩采用接触注浆抗震措施的抗震效果优于间隔注浆抗震措施。研究成果可为隧道洞口段抗震技术的发展提供参考。

浅埋偏压洞口段围岩加固施工实例

浅埋偏压段隧道洞口围岩具有岩石破碎、稳定性差的特点,采用常规的锚喷支护形式施工,容易出现塌孔、卡钻的事故。为实现安全有效的洞口开挖,必须先行对围岩进行一定程度的加固。结合工程实例,探讨管棚及回填灌浆综合加固方法,实践证明加固效果良好。

复杂地层地铁超大断面隧道施工关键技术研究

以深圳地铁7号线BT项目为例,针对超大断面隧道施工中存在的小间距、浅埋偏压及非对称连拱工况,分析了工程施工的重难点,并通过工程类比与理论研究,提出了不同条件下超大断面隧道开挖方案和支护措施,确保了施工的安全性。

草帽山隧道爆破振动监测与分析

隧道洞口段往往受到浅埋、偏压等复杂地形地质条件的影响,岩石较破碎,围岩不稳定,其爆破施工是隧道施工的重点、难点。新建京张高铁草帽山隧道进口洞身106 m长范围为浅埋偏压段,围岩级别为Ⅴ级。在进口段进行了17次有效的爆破振动速度现场监测,通过线性拟合得到合理的萨道夫斯基公式中的系数,计算出爆破施工时的最大单响药量为54.07 kg。对实测数据进行傅里叶变换得到爆破振动的频谱曲线,从中可知:爆破地震波主频率随着爆心距的增大而减小,随着单响最大药量的增大而减小。为了避免出现共振现象,建议爆破施工时避免多段雷管同时起爆,并严格控制最大单响药量。

超大断面黄土公路隧道围岩压力计算方法分析

文章基于唐家塬超大断面黄土隧道工程实例,采用常用的五种围岩压力计算方法分别计算了围岩压力,并与实测值进行了对比分析,得出了现场实测垂直压力与太沙基理论计算结果基本吻合的结论。在此基础上提出了太沙基理论侧压力系数修正方法,并推荐采用修正后的太沙基理论作为唐家塬隧道的围岩压力计算方法。针对现有隧道深、浅埋界定标准的问题,提出了以中心线土体侧压力系数变化规律为依据的深、浅埋界定数值模拟方法。由此认为,唐家塬隧道为浅埋隧道,隧道深浅埋界限为90 m。

台阶法在超大断面浅埋偏压隧道中的应用研究

为探索台阶法在超大断面浅埋偏压隧道施工中的可行性,以蒙华铁路石岩岭隧道为研究对象,对台阶法和传统分部开挖法进行比选,提出三台阶临时仰拱+竖向支撑的开挖工法,并采用MIDAS有限元软件建立地层-结构模型,对施工各阶段隧道-围岩体系的应变-应力进行模拟分析,以判断开挖过程的结构风险。对台阶法施工过程中出现的拱顶沉降大、初期支护出现裂缝、爆破对软硬不均地段的影响和地表土体开裂等问题进行分析并提出相应的对策,现场实施效果表明:台阶法能满足石岩岭超大断面浅埋偏压隧道施工安全的要求,且具有施作技术简单、高效快捷的优点,可为类似工程施工提供参考。

半明半暗隧道安全进洞施工技术

结合沪昆铁路客运专线背阴坡隧道偏压进洞施工,介绍了浅埋偏压大断面隧道半明半暗进洞施工特点、施工顺序以及施工过程中采取的措施。与传统先反压回填再进洞施工方法比较,半明半暗预支护施工工艺具有安全、稳定、快速进洞施工的优点,对类似浅埋偏压隧道施工具有一定的指导意义。

地表高压旋喷桩加固技术在新屋隧道浅埋段的应用研究

为解决隧道浅埋段覆盖层遇水软化、开挖时易发生坍塌、出现涌突水等地质灾害难题,常采用高压旋喷桩地表加固技术进行加固,现场施工多以经验为主,加固效果难以保证。总结了地表高压旋喷桩加固技术的施工工艺,分析了其常见技术难题,提出了解决措施,并在依托工程新屋隧道洞身浅埋段应用;加固完成后,通过强度试验、现场监测、现场钻孔检查等手段对其加固效果进行了定性分析及评价。结果表明,加固区强度、稳定性、抗渗性均有较大提升,加固效果良好。

闽南山区浅埋偏压大断面隧道洞口塌方机理与处治措施

以福建省三明市莆炎高速公路布盂隧道工程为依托,通过采用Midas GTS有限元软件建立数值模型分析了强降雨和隧道施工开挖条件下隧道洞口坡面稳定性,对隧道塌方机理进行了研究。结果表明,浅埋偏压隧道花岗岩残积土强度低,遇水软化,短期强降雨条件下,土层界面位置含水差异大,易产生坡面滑坡事故;浅埋偏压隧道开挖,容易扰动上覆偏压地层,短期强降雨不利条件下,隧道施工对土层的扰动加剧坡面塌方事故的发生;通过设置仰斜式排水孔、加大边仰坡锚喷面积稳定坡面地层,可有效地处治洞口坡面塌方,为后期类似洞口塌方处治提供了较好的借鉴。