软岩小净距大变形隧道施工控制措施的优化

成兰铁路杨家坪隧道处于龙门山主中央断裂带与龙门山后山断裂带之间,区内发育有与隧道基本平行的断层、背斜及向斜,构造条件复杂;围岩陡倾直立,岩质软弱,呈片状结构。隧道间最小净岩柱为1.66m,施工难度极大、安全风险高。文章结合现场测试数据分析了杨家坪隧道小净距段变形机理,总结了围岩加固及置换、优化支护结构形式、工序错位距离、非爆破开挖方式等应对小净距大变形隧道的优化措施,有效强化了软岩小净距大变形隧道的变形控制能力。

含夹层层状软岩隧道围岩变形特征分析

为研究夹层的位置及厚度对层状软岩隧道围岩变形的影响,以具有典型层状构造的彭家寨隧道为工程背景,通过现场监测与数值仿真相结合的方法,首先分析了层状软岩的层面倾角、层面间距对隧道围岩变形的影响,进而选取合适的层面倾角和层面间距分析了各关键节点的位移随夹层位置及夹层厚度的变化规律。结果表明:隧道开挖过程中,隧道围岩的变形主要经历了快速增长阶段、减缓增长阶段和趋于稳定阶段;当层面倾角不为0°和90°时,围岩的变形呈明显的非对称性,顺倾侧边墙的位移明显大于逆倾侧;当层面间距从1 m增加到9 m时,拱顶竖向位移逐渐减小,且减小的速率不断降低;当围岩中存在夹层时,隧道洞周各点的位移大幅增加,夹层越靠近隧道,夹层越厚,围岩的变形越大。

软岩偏压隧道变形特点与病害处治技术研究

针对软岩偏压问题,以软岩偏压隧道为研究对象,对隧道在施工过程中遇到的问题进行分析,发现偏压隧道变形破坏时软弱围岩的破坏尤为明显,会出现一系列的病害问题,如冒顶坍塌、山顶开裂、洞体变形等,根据不同的病害问题提出与之对应的解决办法进行处治,可为类似工程提供参考。

大跨软岩隧道近接下穿古长城遗址施工技术研究

依托大跨软岩尕沟隧道近接下穿国家级文物明长城遗址工程,研究解决了在保证明长城安全、稳定的前提下实现隧道顺利下穿的问题。通过采取水平旋喷桩超前预加固、调整开挖方法、严控洞内变形、加强明长城本体监测等措施,最终达到隧道施工过程中及下穿后明长城始终处于稳定状态的技术目标,保护了明长城的历史风貌。

高地应力下层理对层状软岩隧道稳定影响研究

西部地区深埋长大隧道由于地应力高、软弱互层围岩等特殊地质条件使隧道的开挖容易产生大变形,给施工造成很大困难。以甘肃尖山隧道高地应力互层软岩段施工为背景,采用离散元软件3DEC对不同层理特征条件下隧道稳定性进行分析。研究结果表明:①互层软岩层理的切割作用越强烈,围岩的自稳能力越差,围岩变形越大,支护受力越大,隧道越不稳定;②随着层理倾角趋于水平或者垂直,围岩的变形与支护结构内力分布趋于对称,支护结构受力更加合理;③层理黏聚力较低时,提高层理黏聚力,对围岩的稳定性起到的提高作用有限;④随着层理摩擦角的提高,对围岩最大变形的影响并不明显。

支护时机对软弱围岩公路隧道力学特征影响的试验研究

为了更全面地了解支护时机对软弱围岩公路隧道力学特征的影响,运用研制的地质力学模型试验简便实用的隧道开挖工具与方法,系统开展了基于先加载后开洞思路的公路隧道模型试验,研究了支护时机对软弱围岩公路隧道围岩压力、衬砌切向应力大小与分布规律的影响。试验结果表明:支护时机对软弱围岩公路隧道围岩压力、衬砌切向应力的大小及分布影响显著;在不同应力场的软弱围岩(原岩弹模为210 MPa)中开挖隧道,当开挖洞径为12 m左右时,200 mm左右的变形预留量是较为合适的。该工况下衬砌的切向应力、围岩压力均较小,而且各位置分布也比较均匀,对衬砌的受力最为有利。在实际工程中应加强监控量测,不断总结经验,尽可能地选择最佳时机支护以达到衬砌受力较小的目的。

不同应力场下软弱围岩公路隧道的力学特征试验

运用自行研制的用于地质力学模型试验的隧道开挖工具,系统地开展了基于先加载后开洞思路的不同应力场公路隧道模型试验,研究了开挖对不同应力场公路隧道围岩应力分布的影响,分析了不同初始应力场公路隧道结构的受力特点。试验结果表明:隧道开挖后,不同应力场洞周各部位径向压力松弛程度不同;施作衬砌之后,不同应力场洞周各部位径向压力回升程度也不同;除在拱顶、拱底方向围岩与衬砌接触压力随着侧压力系数的增大而略有减小外,其他各方向均随侧压力系数的增大而增大,且影响较明显;应力场对衬砌结构切向应力影响也很大。

强震区软弱破碎千枚岩隧道系统锚杆支护作用效果分析

以在建的穿越5.12强震区发震断裂带的广甘高速公路杜家山隧道为工程依托,选取20 m典型围岩区段为试验段,对有、无系统锚杆时的洞周位移、锚杆轴力、钢拱架内力、围岩与初支接触压力、及其二衬内力进行实测对比分析,探讨锚杆支护作用效果不明显的成因,提出了在强震区软弱破碎千枚岩隧道围岩中采用"钢喷"初期支护的支护方案。研究结果表明:设置锚杆的断面,其锚杆轴力值较小,最终洞周变形值及围岩与初支的接触压力值相对偏大,钢拱架和二衬的安全储备相对不足;锚杆的施工不仅在某种程度上加剧了对深部围岩的扰动,而且还延误了喷射混凝土和钢支撑支护对暴露围岩及时封闭的最佳时机;震后深部围岩的震裂损伤和震裂岩体地下水的渗透性增强,致使围岩松弛区域超过了锚杆设置范围,且锚杆与围岩间的黏结力被削弱。

超大断面隧道软弱围岩卸荷渐进破坏特性研究

以深圳市东部过境高速公路连接线工程为背景,针对谷对岭"Y"形喇叭口大断面分岔隧道,通过室内地质力学模型试验和数值模拟等手段,对大断面隧道围岩的渐进性破坏过程、岩体内部变形和应力变化规律进行了研究。研究结果表明:软弱隧道围岩的破坏是始自拱腰以下的岩体,而后自拱腰向上继续扩展成拱,为此必须要对拱腰以下岩体施作锁脚锚杆,从而制止岩体的初始剪切破坏;当采取左右导洞分块开挖时,后开挖导洞会引起既有洞室围岩的破坏,因此需要对导洞之间的隔墙进行加固;拱顶上方0.95B(B为隧道跨度)范围内的岩体变形受到隧洞开挖影响,但最终塌落成拱的高度为0.55B;隧道开挖后,拱顶上方岩体应力升高区主要集中在0.4B^0.95B的范围内。

高地应力环境下乌鞘岭深埋长隧道软弱围岩流变规律实测与数值分析研究

在高地应力环境下的软弱围岩中修建深埋长隧道,软弱围岩流变一是个突出的工程地质问题。位于兰新铁路上的乌鞘岭深埋长隧道工程在穿越宽达785 m的断层F7时,软弱围岩发生了显著流变,围岩最大收敛变形超过1 m,对支护结构造成严重破坏。首先,在对乌鞘岭深埋长隧道进行长期围岩收敛变形的基础上,分析乌鞘岭深埋长隧道左、右主洞的收敛变形规律,其研究结果表明左线主洞的收敛变形均大于右线主洞,这是由于进行右线主洞施工时吸取了左线施工的经验;然后,利用FLAC3D对乌鞘岭深长隧道软弱围岩流变进行数值研究,数值分析结果与实测结果较为一致;最后,提出对软弱围岩流变进行工程治理的6条原则。

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。

软岩巷道喷锚网——弧板复合支护试验研究

本文叙述的是在松软泥岩巷道中采用喷锚网—钢筋混凝士弧形板复合支护的工程实例。对一、二次支护的设计原则,时间和空间的匹配和施工顺序等进行了分析,并扼要叙述了关于弧形板强度、尺寸、接头形状、垫板材料和充填材料等的实验研究成果。

大断面软弱围岩隧道防塌方实时监测预警标准研究

研究目的:隧道事故统计分析表明,塌方发生数量和导致的人员伤亡远高于其他隧道灾害事故。在隧道施工中实现塌方前预警,可大大减少隧道塌方危害。而合理确定隧道塌方预警标准是实现软弱围岩隧道防塌方预警的关键,目前国内外未见成功的报道。因此,需要对隧道防塌方预警标准进行研究,以指导隧道安全施工。研究结论:(1)隧道变形量与水文地质条件、施工工法、施工进度等因素有关,目前规范中的标准值不适合直接应用于隧道塌方预警;(2)软弱围岩隧道防塌方实时监测不同于常规监测,关注的重点是拱顶相对于隧道底部或边墙的相对变形,因此采用相对变形量进行防塌方预警是可行的;(3)隧道防塌方实时监测预警基准值要根据目前规范位移限值、类似工程实测位移最大值和所在隧道工程实测数据综合确定;(4)现场试验表明,本文确定的隧道塌方预警基准值能满足隧道防塌方监测预警的需要,研究成果可应用于大断面软弱围岩隧道施工中。

不同应力场软弱围岩公路连拱隧道力学特征试验

为了更全面了解不同应力场软弱围岩公路连拱隧道的力学特征,选择曲中墙连拱隧道结构形式,基于'先加载后开洞'思路,开展施工过程相似模拟试验,研究不同应力场软弱围岩连拱隧道施工应力变化特征,分析应力场对支护结构受力的影响。试验结果表明:不同应力场,在左、右洞开挖过程中,侧压力系数较小时,拱底和拱顶应力释放最为显著,侧压力系数较大时,拱腰应力释放最为显著;围岩与衬砌接触压力,除在中墙顶、底方向随侧压力系数的增大而略有减小外,其他各方向均随侧压力系数的增大而增大;中墙压应力的量值随侧压力系数的减小而增大;左、右洞衬砌结构内外侧受力不对称,且侧压力系数对衬砌结构的切向应力影响很大,即随着侧压力系数的增大,切向应力最大值位置逐渐由外侧拱腰向拱顶过渡。

软弱围岩小净距隧道动态施工力学行为分析

基于新奥法施工理念,结合某大跨度、小净距隧道工程浅埋段施工过程,根据采取的双侧壁施工方法,建立了数值模型,对其施工过程进行了三维有限元弹塑性模拟。分析了施工过程中随着各部的开挖,隧道周边各点竖向位移的变化;通过对开挖后地表沉降、支护受力和塑性区的模拟计算以及隧道拱顶沉降监测值与计算值的对比分析,进而对施工过程中隧道结构的安全性及围岩稳定性作出评价。数值计算结果表明,在软岩浅埋隧道中,超前小导管的设置可起到加固围岩和抑制隧道变形的作用,有效控制双线隧道开挖引起的反复扰动是小净距隧道施工成败的关键。

软弱破碎围岩双连拱隧道安全施工与监测

针对软弱破碎Ⅱ类围岩双连拱隧道采用三导洞施工方法的特点,阐述了其安全施工技术要点,实际施工中,就其监测内容及监测结果进行了实时分析,为隧道安全施工提供了依据,长期监控量测结果表明,该隧道结构是安全的,达到了围岩与支护结构体系安全与稳定的要求,所采用的安全施工措施以及信息化施工方法对类似工程具有指导和借鉴意义.

高地应力作用下乌鞘岭深埋长隧道软弱围岩流变规律研究

在高地应力环境下的软弱围岩中修建深埋长隧道,软弱围岩流变一是个突出的工程地质问题。位于兰新铁路上的鸟鞘岭隧道工程在穿越宽迭785m的活动断裂带F7时,软弱围岩发生了显著流变,围岩最大收敛变形超过1m,对支护结构造成了严重破坏。本文在对鸟鞘岭隧道进行长期围岩收敛变形的基础之上,分析了乌鞘岭左右两主洞的收敛变形规律。此外,作者提出了对软岩围岩流变进行工程治理的原则。

软弱围岩隧洞施工性态的力学模拟与分析

本文着重对软弱围岩隧洞施工中的力学性态进行了计算机模拟和分析。文中除提出了考虑隧洞开挖面时空效应的三维分析模型外，还计入岩体流变时效，进行了弹－粘塑性数值计算。其中，研讨了开挖面推进过程中洞室围岩与错喷支护的相互作用以及设置整筑式二次内衬的影响。用所建议的力学模型和编制的程序软件，结合某实际工程，分别就洞室上下台阶法分部开挖、全断面法一次开挖和侧壁导坑法扩大开挖等三种最常见的隧洞施工作业方式进行了模拟分析，并将计算成果与现场实测数据作了比较验证。

不同应力场软弱围岩公路连拱隧道中墙受力特征

为了更全面了解不同应力场软弱围岩公路连拱隧道中墙的受力特征,选择曲中墙连拱隧道结构形式,建立有效的有限元模型,采用不同加载方式,模拟不同应力场,对软弱围岩公路连拱隧道中墙受力特征进行研究,详细分析了应力场对中墙结构受力的影响,并运用模型试验结果对数值计算结果进行了验证。结果表明:不同的应力场中,中墙顶部,侧压力系数越小,施工中偏压越明显;中墙中部和底部,侧压力系数越大,施工中偏压越明显;侧压力系数越小,中墙竖向应力量值越大。

三台阶七步法在大断面浅埋偏压软弱围岩隧道中的应用

对国内浅埋偏压软弱围岩隧道施工工法进行调查,综合分析对比,并以此为基础在合福铁路客专闽赣V标庵源山隧道、凤凰山隧道、范墩坪隧道、九台山隧道浅埋偏压段,采取相关技术措施、组织手段,利用三台阶七步法快速、安全地完成该四座隧道浅埋偏压软弱围岩段的施工。根据施工过程及结果,分析三台阶七步法施工大断面浅埋偏压软弱围岩隧道的施工重点、关键工序、采取的相关技术措施、组织手段,为以后同类隧道工程施工提供相关参考和依据。