高海拔铁路隧道斜井机械化配套与快速施工

为解决高海拔高寒地区斜井施工存在气压低、含氧量低、温差大、严寒干燥等问题,以某高海拔铁路隧道斜井工程为背景,结合围岩等级、断面大小、海拔高度,根据斜井施工机械化配套原则,提出高海拔陡坡长斜井机械化安全快速进洞施工工法,并选配超前支护、钻爆、装运、喷锚支护、衬砌等机械化作业线的成套设备。基于高度机械化的设备配套,提出“快挖、快运、快支”的高效施工技术以及各工序快速衔接工艺。以控制围岩变形为核心,构建一套积极干预加固围岩、注重早期支护并快速闭合的主动支护体系。结果表明:与普通钻爆法施工相比,采用三臂凿岩台车高度机械化配套施工效率高,月最快进尺为180 m,较人工钻爆法施工月进尺为130 m相比提高了近30%,施工质量稳定,作业人员投入少,且拱顶沉降和周边收敛均小于规范要求值,衬砌强度可靠,可实现高海拔小断面隧道“快挖、快支、主动支、快封闭”。

小净距隧道洞口抗震设防研究

为明确净距与岩体等级对隧道洞口段抗震设防长度的影响规律,以云南玉溪宝山高陡边坡段小净距隧道为工程依托,利用FLAC3D有限差分软件建立小净距隧道数值模型,根据室内力学试验确定模型参数,以校正后的汶川地震波作为震动荷载输入,针对震动荷载作用下隧道洞口段围岩稳定性进行分析,探明隧道围岩与支护结构在不同工况下的动力响应特征,进一步确定合理的隧道抗震设防长度。研究结果表明:同一净距条件下,围岩等级越高,衬砌结构位移及轴力、应力的响应值越小,反之亦然;宝山隧道最不利工况条件为Ⅴ级围岩、0.5B净距,在震动荷载作用条件下,隧道峰值位移最大值为62.5 cm,衬砌轴力最大值产生于左、右拱脚处,洞口段峰值达1320 kN,位移曲线下降率升高临界点最大值为78 m(6.0B),最终确定宝山隧道洞口合理设防长度为78 m。

大坡道长大隧道及隧道群环境下高速列车车内外压力波特性的实车试验研究

高速列车通过25‰单面坡隧道时,形成压力波和大气压两者耦合下的车内外压力变化特征,因此,有必要研究在隧道大气压持续变化下的高速列车通过大坡道隧道时的气动载荷和车内压力舒适性问题。采用实车试验的方法,获取动车组通过西成高铁西安北—汉中线路的列车车内外压力测试数据。研究结果表明:1)列车下坡通过25‰特长隧道时车外压力波动受隧道压力波与大气压的共同作用,整体呈上升的变化趋势;2)单面坡上坡和单面坡下坡隧道的长度由1541.2 m增大至8399.2 m时,列车车内外最大压力峰值越靠近隧道出口,单面坡隧道长度越长,列车车内外压力峰值越大;3)随着大坡道隧道长度的增大,列车头车和尾车的整车气密效率在不断减小,列车车内Δp/1 s、Δp/3 s、Δp/10 s和Δp/60 s在不断增大,相应的车内压力舒适性环境更恶劣,当列车通过长大坡道隧道群时,车内压力舒适性环境和列车车体的气密性能更差;4)与压力保护阀逻辑控制相比,压力保护阀全程关闭时列车车内压力和不同时间间隔下的最大压力变化量要更小,车内压力舒适性环境更优。

双洞双弯长陡坡导流隧洞明满交替流水力特性研究

双洞双弯长陡坡导流隧洞内,由于弯道螺旋流的影响,引起明满交替流流量区间增大,加之明满交替流的水力特性为非恒定流,导致洞内明满交替流的界定与导流设计流量的确定难度大幅增加。针对此问题,基于三维数学模型模拟,阐述洞内流态由明流经明满交替流转变为有压流的过程;提出携气有压流归为有压流范畴且作为明满交替流与有压流的分界流态;明确明满交替流的水力特征:上游相对作用水头为1.61~2.40;流态为自由面不连续且随时空变化;同一流量下库水位波动较大,内侧隧洞分流比随之呈正向变化,而外侧隧洞分流比则呈反向变化;沿程压力特性呈现有压流特性与明流特性交替变化,作用压力紊动性强。

陡倾松散堆积体边坡条件下浅埋偏压隧道出洞关键技术研究

深汕西高速改扩建项目TJ6合同段圆墩2号隧道出洞位置边坡地形陡峭、地质复杂,施工难度大,安全风险高,本文针对工程施工难题,开展隧道出洞关键技术研究,形成相应的施工新技术,解决了边坡抗滑移、隧道抗偏压难题,实现了安全出洞,为后期隧道运营提供了安全保障。

基于改进AHP-突变理论的陡倾边坡下隧道洞口段施工风险评价

陡倾边坡下隧道洞口段施工风险评价是隧道工程灾害防治的关键任务,科学合理地评估隧道施工风险至关重要。文章以济新高速公路项目峡里隧道为例,引入最优传递矩阵来计算影响隧道洞口段施工风险评价指标的权重排序,同时结合突变理论,通过对评估指标值进行无量纲化处理,并根据权重排序进行归一化处理,得到了总体的突变级数值。通过对改进AHP-突变理论综合评估和实地调查结果进行对比,发现结果基本一致,验证了该方法在隧道洞口段施工风险评估中的可靠性。

隧道锚洞室施工对高陡边坡稳定性影响分析

为评价绿汁江特大桥隧道锚洞室开挖对仰坡整体稳定性的影响,建立FLAC3D数值分析模型,模拟隧道锚洞室开挖所产生的静力效应与爆破动力效应;将主缆设计荷载作用于模型,模拟围岩应力、位移与塑性区分布规律。结果表明:在降雨工况+左侧隧道锚洞室开挖条件下,隧道仰坡稳定性系数为1.35;降雨工况+主缆设计荷载作用时,隧道仰坡稳定性系数1.29。隧道仰坡围岩在隧道锚洞室开挖过程中最不利荷载工况下,整体处于安全稳定状态。

隧道洞口高陡边坡稳定性分析及支护方案研究

以某隧道进口高陡边坡为研究对象,采用FLAC3D数值模拟软件,进行边坡稳定性和支护结构受力分析,研究边坡稳定性变化情况及支护方案的合理可行性。研究结果表明:支护结构较大程度地提高了边坡稳定性,坡体安全系数由1.08提高到1.25以上,边坡塑性区范围有所减小;计算所得的支护结构受力情况与实际较为一致,支护结构采用的锚索预应力、锚索锚固段长度、加固桩截面尺寸和桩间距等设计参数合理可行。

既有金鸡关隧道拆除改建高深路堑技术

依托川藏公路既有金鸡关隧道整体挖除、在新建道路两侧形成100 m深度高边坡工程。对爆破拆除和机械拆除两种方案进行比选,在确保安全、不影响工期的前提下,采用机械拆除方案。通过制定科学合理的拆除方案,对隧道周边土石方开挖、拱顶土石方开挖、拱顶及拱墙混凝土拆除、仰拱回填和拆除、土石方回填等进行严格管控,最终顺利完成拆除,对类似工程具有一定参考价值。

富水特长小断面引水隧洞快速施工技术研究

研究依托内蒙古“引绰济辽”输水工程七标,对机械设备配套选型、隧洞爆破方式、洞渣装运系统设置、通风排水设计等关键技术进行研究。研制轮载式移动凿岩台车、进行爆破试验优化光爆参数控制、爆破粒径以配合挖掘式装载机装碴,采用长压短抽通风系统配合反坡接力站多级联动排水系统等多项关键技术相结合实现了引水隧洞快速施工。

铁路隧道洞口高陡边坡危岩落石危害分析及整治措施

危岩落石是山区常见的地质灾害之一,对铁路运营安全造成威胁。以某铁路隧道洞口边坡危岩落石为研究对象,通过现场勘察对危岩体的分布特征、类别、结构面等信息进行相关的获取、测量工作,在此基础上对落石的优势路径进行预测,利用数值模拟对研究区内不同区域的危岩落石运动特性进行分析研究,并针对性地提出“分区治理、分级防护”的综合治理整治措施,为类似工程的设计思路和治理措施提供指导和建设性借鉴。

矮寨大桥基础岩体稳定问题研究

由于各构筑物及其与高陡边坡紧邻,准确把握构筑物围岩的稳定性及其相互影响,是设计方案能否成立的关键。总结分析矮寨大桥基岩稳定的4个方面的关键问题,并介绍大桥基础岩体勘察所采用的多种手段、主要的地质缺陷、基岩稳定分析结果及施工期监测结果。开挖揭露的地质条件、稳定分析及监测结果表明,多种技术方法是全面认识岩体工程地质条件的必要手段。矮寨大桥基岩的稳定问题集中在两岸高陡边坡上,设计荷载并未引起岩体产生明显变形,各构筑物之间相互影响不明显。只要通过适当的加固措施保证边坡岩体的稳定,桥基岩体稳定性就可以得到保证。设计采用的塔梁分离式悬索桥结构,以及各构筑物的布置是可行的,研究成果支撑了结构设计上的创新。隧道锚因围岩"夹持效应"而产生强大的抗拔能力。由于国内外大型悬索桥采用隧道式锚碇不多,对隧道锚碇围岩的岩石力学问题研究还不够深入,其承载能力可能被严重低估。

陡坡隧洞明满交替流成因及改善措施

山区河道陡坡隧洞易于形成的明满交替流,会对隧洞产生空化空蚀、振动、冲击破坏。基于陡坡隧洞的模型试验研究成果,对陡坡隧洞明满交替流的影响因素及其改善措施进行了研究。分析了明满交替流形成的主要影响因素,包括洞前相对淹没深度H/a、隧洞体型(包括隧洞底坡、进口顶部体型、洞高、洞长、是否有转弯段、闸门井等)、进口引渠布置以及由上述因素形成的吸气漩涡、闸门井吸气影响等。综合考虑工程地形、地质、工程运用要求以及安全经济等因素,可采取消涡措施、消除闸门井吸气措施、隧洞进口顶部体型优化与选择以及洞高和洞长优化等措施,改善陡坡隧洞的明满交替流现象。

艰险山区高速铁路隧道洞口新型棚洞结构研究

研究目的:艰险山区高速铁路隧道洞口坡面落石防护问题是制约安全运营的重要因素,本文以西安至成都高速铁路项目为依托,结合地形特点,提出两种新型棚洞结构:桥隧一体化柔性钢网棚洞及柱、梁支撑式钢筋混凝土棚洞,分析各自特点,并提出适用条件。研究结论:(1)柱、梁支撑式钢筋混凝土棚洞的上部结构自重大,需单独设置基础,工序复杂,施工难度大,投资大,但耐久性好,后期维护成本低,在轨面标高与地面高差较大、高地震区采用时,务必进行详细检算分析;(2)桥隧一体化柔性钢网棚洞可以与桥设为一体,不需单独设置基础,具有制作安装方便、经济美观等优点,但钢材耐久性差,需定期防锈处理,后期维护成本高;(3)轨面距沟心地面高差是影响两种新型棚洞型式选取的重要因素,一般高差小于15 m时优先选用柱、梁支撑式钢筋混凝土棚洞;(4)该研究成果可在铁路隧道洞口落石防护中推广使用。

岩质高边坡偏压隧道洞口段施工现场监控量测与地质灾害预报

针对京珠国道高速公路旦架哨隧道右线珠海端岩质高边坡偏压隧道洞口段施工与支护现场监控量测 ,主要采用围岩应力量测分析成果 ,同时结合洞口明挖段边坡的观测以及隧道洞口段边墙地质观测成功地对地质灾害进行了预报 ,及时有效地指导了对隧道进行的支护与加固 ,避免了地质灾害的发生 。

基于极限平衡法的金川泄洪洞稳定性分析

以金川水电站泄洪洞进口边坡稳定性分析为目标,基于三维极限平衡法,考虑金川水电站泄洪洞进口边坡附近的四组优势结构面之间不同组合形式和不同排列次序,利用赤平投影原理对优势结构面进行定性分析并利用极限平衡法进行定量分析;基于二维极限平衡理论和方法,对泄洪洞进口边坡在开挖、蓄水、蓄水+暴雨+设计地震、蓄水+暴雨+校核地震4种工况下的稳定性进行分析。计算结果表明,三维稳定性分析中楔形体按倾向和倾角分别为336°∠60°、75°∠33°和237°∠65°的结构产状组合时,所产生的楔形体在开挖、饱水、设计地震、校核地震四种工况下的安全系数最低达到1.90,但仍符合设计规范要求。二维稳定性分析中,在蓄水+暴雨+校核地震工况下,边坡安全系数最低达到1.368,开挖扰动后变形体的强度能满足工程要求。对比两种分析方法,三维稳定性分析得出的安全系数均大于二维稳定性分析得出的安全系数,说明二维极限平衡法计算的结果更加偏于安全,但是同时也会增大工程的造价。

高陡边坡铁路隧道洞口危岩落石整治措施研究

文章以西南山区某高速铁路隧道洞口为工程背景,研究铁路隧道洞口高陡边坡危岩落石整治措施,首先通过现场调查和地质分析得到了危岩落石分布特征、形成原因以及稳定性;然后采用ROCKFALL软件选取坡面最不利断面研究危岩落石轨迹,得到了落石沿程冲击动能和弹跳高度包络图以及落石影响范围,为制定危岩落石防治措施提供依据;最后提出了"分区治理、分级防护、主动拦截、被动支挡"的综合处理措施,有效减小洞口危岩落石风险,可为类似工程提供参考。

边坡及其它类工程地质问题研究

本文提出有关边坡工程地质研究方面的一些新概念、看法和问题，并概述了属于这一专题的边坡及其它各类工程地质问题的研究成果。

山区大坡度小断面隧道施工技术

文章以普光气田黄岭隧道为例,介绍了该隧道的施工工艺和特点,针对大坡度、小断面及隧道进口段为饱和块石土地层的情况,采取了从进口反坡施工、光面爆破、卷扬机有轨运输、洞内反坡排水、超前小导管注浆加固及支立型钢拱架等措施,有效保证了隧道开挖进度和安全,解决了隧道开挖后坍塌等问题。

吉茶高速公路坡头隧道高陡仰坡设计

吉茶高速公路坡头隧道仰坡高达70余m,采用1∶0.3以及垂直坡比。采用抗剪强度折减系数法,计算不加锚索、加锚索两种情况下的仰坡稳定性,可为山区高速公路类似的边仰坡设计与施工提供参考。