小净距隧道垂直下穿单层车站地震响应规律研究

为了研究隧道垂直下穿车站结构地震响应问题,设计制作了粉质黏土场地中小净距隧道垂直下穿单层车站模型。利用振动台试验结果验证后的数值模型,通过输入不同峰值加速度的地震波,研究地下穿越结构的应力、位移、变形及加速度响应规律。研究结果表明:横向地震作用下,隧道非对称穿越车站会影响车站的地震响应特征,应力、加速度、变形的最大值偏离中柱位置;车站、隧道的内侧应力约为外侧应力的70~80%;车站中柱依然是抗震薄弱部位。

基于台阶法的小净距隧道施工变形规律研究

为降低小净距隧道施工成本,缩短施工工期,文中以威海某小净距隧道施工为背景,利用现场实测与数值模拟手段相结合的方式,对小净距隧道动态开挖过程中的围岩变形规律进行分析,得出台阶法施工隧道地表沉降及拱顶沉降变形规律,根据围岩塑性区,得到隧道施工薄弱区域,为隧道安全施工提供参考。

小净距隧道爆破对加固既有隧道震动影响数值模拟研究

该文以实际的工程为依托,主要研究新建小净距隧道的爆破对加固既有隧道的震动影响。建立模型进行有限元计算,通过计算分析既有隧道最大主拉应力和既有隧道边墙X方向位移。结果得出,在某个值内,弹性模量增大,钢拱架间距减小,钢拱架增加,则抗爆加固效果提高;当弹性模量为23 GPa左右时,衬砌位移值小,则抗爆效果好。

小净距三洞并行公铁隧道近接施工及爆破振动影响研究

依托甬舟公路孙家湾1号隧道与甬舟铁路牛皮岭下隧道并行段,通过数值计算,对三洞并行隧道中间铁路隧道先行情况下,公路隧道施工顺序、二衬施作时机及工法步距开展研究,并探究了公路隧道爆破对中间铁路隧道二衬的影响,对孙家湾1号隧道的安全净距及在不同工况下的振速进行研究。主要研究结论为:(1)塑性区集中在开挖范围中下部及公路右线与铁路隧道中夹岩处,中间铁路隧道受公路隧道开挖扰动影响左右拱腰产生较大水平变形;(2)小净距三洞并行隧道中间铁路隧道先行,宜采用公路左线-公路右线的开挖顺序,铁路隧道二衬施作完后再施工公路隧道,采用CD法施工,并设置公路左右线步距为50 m;(3)对不同围岩级别、开挖进尺、工法的9种工况爆破施工对中间铁路隧道二衬影响进行探究,得出各工况下振速传播路径、最大部位、振速数值是否满足要求,并对爆破施工提出针对性意见;(4)Ⅳ级围岩、采用CD法施工,孙家湾1号隧道爆破施工极限安全净距为11.5 m,净距小于11.5 m时建议采用机械开挖。

偏压小净距隧道开挖方式优化的研究

为研究不同开挖方式对偏压小净距隧道的影响。本研究以重庆杨家坪隧道工程为依托,运用MidasGTS NX软件对其建立有限元模型,研究偏压小净距隧道的不同开挖方式在中岩墙加固前后对围岩应力、拱顶沉降和仰拱隆起等方面的影响。研究结果表明:对小净距隧道的中岩墙进行注浆加固,提高了土体强度,避免了中岩墙错动。在小净距隧道中岩墙开挖的各种方法中,采用CD法开挖的水平位移、拱顶下沉和仰拱隆起均优于CRD法和环形开挖留核心土法的。采取CD法开挖偏压小净距隧道可有效减小后行洞开挖对先行洞的影响。

复合地层小直径隧道掘进机掘进速度区间预测

合理准确预测隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)的掘进速度是实现TBM智能化控制的关键问题之一,复合地层小直径TBM施工的不确定性较常规地质条件更强,而传统预测方法对施工过程的不确定性考虑不足。在此通过引入区间预测方法,提出基于4种不同Bootstrap方法结合KELM-ANN模型的TBM掘进速度区间预测模型,并以南水北调安阳输水隧洞工程为例,选取142组工程实测数据验证区间预测模型的有效性。研究结果表明:基于Rademacher分布建立的模型预测结果优于其他3种方法,不仅可以得到较好的点预测结果,还可以构造出较为清晰可靠的区间将掘进速度实测值完全包络在内;随着置信水平的提高,区间可容纳的不确定性和风险也逐渐上升,通过变化区间宽度,能较好地量化和解释TBM施工过程中的不确定性因素对掘进速度的影响。研究结果可为TBM掘进性能预测和掘进参数优化提供参考。

施工顺序对小净距并行地铁隧道的影响研究

文章以北京地区某新建地铁隧道及换乘通道工程为背景,研究不同施工顺序对小净距隧道的影响,即通过有限元数值模拟计算,对四个施工方案下的地表沉降、隧道拱顶位移和中间夹土体应力特征进行重点分析研究。结果表明:从控制地表沉降和隧道拱顶沉降的角度出发,方案二先开挖左线隧道,再依次开挖右线隧道、换乘通道及活塞风道的施工顺序相对最优;在选择施工顺序中优选能有效减小隧道中间夹土应力的方案二,对隧道施工更有利;采用先施工小断面隧道后施工大断面隧道的施工顺序更为合理。

浅埋偏压小净距隧道施工工法影响研究

合理确定软弱破碎岩体条件下浅埋偏压小净距隧道的开挖方法是保证隧道顺利施工和后期安全运行的重要保证,以都安高速公路T29合同段林场隧道开挖工程为研究背景,利用有限差分软件FLAC3D对CD法和三台阶七步法进行数值模拟比较,分析不同工法隧道施工过程对其自身结构及周边围岩的影响。结果表明,采用CD法施工可以显著减少拱顶沉降及地表沉降,更有利于中夹岩柱的稳定性。研究成果可为今后类似工程提供借鉴。

城市地铁小间距隧道施工性态的力学模拟与分析

针对深圳地铁大剧院站至科学馆站区间小间距隧道工程,以地表沉降作为主要控制目标,对不同的施工方案进行了优化分析,也进一步对开挖路径和不同台阶长度的施工效应进行了优化分析,在此基础上,对该工程进行了施工过程的动态仿真分析。掌握了施工过程中地下结构和围岩的响应状态,分析结果表明:既有的施工方法是合理可行的,施工期间地下结构和周围环境没有安全隐患。这为工程的顺利实施提供了依据和指导,可供类似工程参考。

小净距公路隧道小导管注浆工艺对围岩稳定性影响的有限元分析

利用Ansys有限元软件,对大跨度小净距隧道浅埋段施工过程中的小导管注浆措施的加固效果进行了数值模拟分析,揭示了施工过程中加固措施对隧道周边变形和初期支护结构的影响。研究结果表明:地表的沉降值和地层特征点的位移都有不同程度的减小,初期支护结构的弯矩最大值减小约20%~25%,加固措施对于围岩的稳定,特别是对中岩柱的稳定有及其重要的影响,加固效果主要体现在隧道下台阶的开挖过程中。分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值。

小间距隧道施工期间洞室与结构的稳定性评判

采用平面及三维有限元数据计算方法 ,对复杂地质条件下小间距双线城市交通隧道的围岩稳定特征进行了分析 ,并对现有小线间距条件下厦门莲黄隧道围岩及结构的稳定性进行了评估 ,同时 ,模拟计算还可为围岩的预加固提供科学的依据。研究成果不仅可以评价莲黄隧道的安全施工问题 ,还可对我国小净距公路并行隧道施工技术的发展产生积极的推动作用。

双线小净距隧道中岩墙力学特征及加固措施研究

采用二维弹塑性数值计算方法,对Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩条件下平行布设的双洞隧道中夹岩墙受力、变形特点随隧道间距变化的情况进行了研究。研究结果表明,对于两隧道间距较小的小净距隧道,中夹岩墙的受力、变形极为不利,是设计、施工和监控量测的关键部位。同时研究了不同隧道埋深以及不同岩柱加固措施对小净距隧道中夹岩墙受力、变形特点的影响,为小净距隧道的支护设计、开挖方式、岩墙加固方式选取以及现场监控量测方案制定等提供指导。

小净距盾构隧道施工管片附加应力监测与分析

为了研究在小净距隧道施工过程中新建隧道对先行隧道内力的影响,本文通过实际工程现场监测数据,总结了先行隧道管片附加内力大小及变化规律.采用振弦式表面应变计和频率读数仪对北京地铁某区间先行隧道管片环向和纵向的附加应力进行了现场监测,给出了环向附加应力和纵向附加应力历时变化曲线,并对不同测点附加应力在历时变化中最大值及稳定值进行了比较分析.监测结果表明:环向应力为压应力,其量值比纵向应力的量值大,且水平直径处受力最大,最大值达12.77 MPa.所得结论定量评价了小净距盾构隧道施工相互影响程度,为盾构隧道设计施工监测提供参考依据.

层状围岩小净距隧道掏槽爆破减震技术

小净距隧道采用钻爆法进行施工时,为了降低炸药爆炸对隧道围岩造成的损伤,根据隧道围岩的实际情况并结合以往类似工程的施工经验,通过优化掏槽孔的装药结构和参数,将楔形掏槽孔内分为两段进行间隔装药,间隔堵塞长度约为0.5m,孔口堵塞长度约为1.5m.孔口装药段药量为总药量的40％～ 50％,孔底装药段药量为总装药量的50％～60％.掏槽孔内分段装药实施延迟起爆,时间间隔不小于50 ms.采用以上主要减震措施,提出了适用于层状围岩小净距隧道减震爆破掘进技术方案.重庆南涪高速公路上的鸭江隧道小净距段施工采用了减震技术方案,现场监测和隧道施工的结果表明：减震爆破掘进技术方案较常规楔形掏槽爆破方案对于振动强度的降震幅度约为40％,使振动速度满足相关标准的控制要求;减震爆破技术方案对于层状围岩小净距隧道的掘进施工具有良好的适用性.

基于三维有限元模型的小净距隧道施工力学分析

针对Ⅲ级围岩,利用弹塑性三维有限元模型分析了小净距隧道在不同净距下隧道围岩、中隔墙、锚杆及初衬的受力性状。结果表明,两洞围岩应力终值不同,后行洞施工会造成中隔墙应力集中,其应力集中系数随净距减小而增大,应力峰值点位由拱腰与墙脚趋于起拱线;后行洞开挖使先行洞侧围岩松动区扩大,引起中隔墙内锚杆轴向应力增加,对其他部位锚杆受力影响很小;后行洞施工增加先行洞衬砌环向压力,但不会增加衬砌环向负弯矩。对于Ⅲ级围岩,隧道的最小净距取0.5B是合适的,在此净距下,两洞掌子面间的最小间距约为0.5B。

小净距隧道建设的关键技术及其应用研究

结合国内小净距隧道建设现状,笔者认为其设计施工关键技术主要在于小净距隧道的合理净距、支护参数、施工方法、中夹岩加固技术等。由此,本文总结了小净距隧道建设的研究现状及取得的研究成果,对有待解决的问题进行了分析。

小净距隧道中央岩墙稳定性分析及其应用

利用双极坐标法对小净距隧道中央岩墙受力特性及其稳定性进行研究,得到其应力场分析过程,并结合塑性屈服准则,对中央岩墙塑性区范围进行计算,给出了中央岩墙稳定性的判别方法和程序.对中央岩墙的应力状态影响因素进行探讨,包括相邻隧道的尺度对比、侧压力系数、围岩级别、岩墙厚度和支护反力的影响,这些因素对岩墙稳定性的影响差异极大,由此导致中央岩墙应力分布出现三种不同的形态:完全弹性状态下的下凹单峰形态,完全塑性状态的上凸单峰形态,弹塑性结合状态的双峰形态。最后,应用此方法对大连椒金山隧道工程的中央岩墙的稳定性进行了分析和评价,合理地确定了新建隧道的围岩加固方案、施工方法和支护参数,确保了隧道的安全施工,对类似工程具有重要的指导作用.

大型江底地下互通式立交枢纽建造技术研究

重庆两江隧道工程拟用隧道的方式构建江底全互通式立交,采用钻爆法施工,共有6处平交、4处近距离立交隧道。采用数值分析的方法对大型江底地下互通式立交枢纽建造全过程的施工力学行为进行分析研究,在此基础上结合已建成类似工程,提出江底钻爆法隧道间的平交段与近距离重叠立交段的关键设计参数,如:隧道平交段与近距离重叠立交段合理间距。建立大型江底地下互通式立交平交段和立交段的设计与施工方法及其施工组织方案,特别是钻爆法隧道之间的平交和立交施工方案。对地下互通式立交枢纽建设中的核心问题进行研究,在世界上首创地下互通式立交枢纽修建模式,具有重要的理论意义和实际应用价值。

高速公路小净距隧道合理净距的探讨

结合京福高速公路三明—福州段小净距隧道工程实践 ,对II类围岩在相同埋深(H =30 .0m)、相同支护措施、不同净距 (L =3.0m～ 8.0m)条件下 ,隧道围岩 -支护结构体的屈服接近度、隧道周边典型位置的位移及中夹岩位移进行了数值模拟研究。数值分析结果表明 :当采用侧壁导坑法施工时 ,隧道中夹岩的优化合理净距为L =8.0m ,如对中夹岩下部左、右脚进行加强支护 ,L =6.0m也是较合理的 ;当采用台阶 -侧壁导坑组合法施工时 ,中夹岩合理净距也应取L =8.0m ,如对中夹岩上、下部进行加强支护 ,取L =7.0m和 6.

不同地质条件下浅埋偏压小净距隧道围岩稳定性研究

不同围岩条件下浅埋偏压小净距隧道的围岩稳定性相差很大,特别是半软半硬岩层隧道,由于软硬交界面的存在,其施工力学特性更加复杂。使用FLAC3D模拟不同净距下均质硬岩、均质软岩和竖向半软半硬岩隧道施工15种工况,对比分析中岩墙、拱顶上部围岩、仰拱处围岩和边坡的围岩稳定性。结果表明:隧道开挖引起均质围岩中岩墙上部水平位移最大,而半软半硬岩中部水平位移最大,中岩墙上部围岩稳定性最差;0.6B净距可以作为半软半硬岩偏压小净距隧道的临界值;半软半硬围岩隧道开挖引起拱顶沉降量和硬岩隧道比较接近,远小于软弱围岩隧道拱顶沉降;隧道开挖引起软岩侧洞室上覆盖层围岩稳定性变差;隧道开挖引起拱顶上部围岩破裂面整体呈"W"形,仰拱部围岩破裂面呈"M"形。