预留核心土法隧道爆破围岩损伤与振动特性研究

目的 研究预留核心土法爆破开挖影响下的山岭隧道围岩损伤与振动特性,为爆破参数优化以及隧道加固设计提供理论参考。方法 依托新疆阿克特蒲2号左洞隧道工程,借助ANSYS/LSDYNA软件建立隧道爆破开挖数值模型,基于现场实际开挖轮廓和振速监测数据验证数值模型的合理性,进而分析围岩累积损伤特性、振速分布和振速衰减规律。结果 爆破结束后,隧道轮廓平整,预留核心土上部损伤严重;隧道拱顶y方向、拱肩z方向及拱脚x方向的振速最大;距离掌子面越近,采用萨道夫斯基经验公式预测的振速结果误差越大。结论 为保证结构稳定性,在下次爆破施工前可以通过减少掏槽孔、辅助孔的装药量或者调整其孔网参数来减小爆炸荷载,沿最大振速方向进行重点加固;采用萨道夫斯基经验公式预测距离掌子面10 m内的振速时,避免仅用z方向距离近似为爆心距大小,应同时考虑三个方向的距离。

黄土区大跨度隧道开挖技术探讨

临洮(安家咀)至临夏一级公路百和隧道均为Ⅴ级围岩,主要有黄土浅埋段、岩质地段、黄土深埋段、小净距段以及黄土深埋段等情况,针对不同的围岩情况和地质条件,有针对性的采用CD法、上下台阶留核心土法及三台阶分步法进行开挖。

开挖方式对跨基覆界面浅埋偏压隧道变形的影响分析

崩坡积~灰岩交界段(土岩交界段)一部分为松散的坡积体,一部分为岩体,工程性质相差较大,不同的隧道开挖方式会对隧道的稳定产生较大的影响。基于四川省九寨沟—绵阳高速公路某隧道工程,采用模型试验和数值模拟的方法,对有挡土墙预加固措施情况下崩坡积~灰岩接触地段浅埋偏压隧道在环形开挖预留核心土法、三台阶七步开挖法、CD法和CRD法4种开挖方式下的受力和变形特性进行研究。结果表明:土岩交界段浅埋偏压隧道的地表沉降呈现出明显的不对称特征,4种开挖方式下的最大地表沉降均向左侧偏移;4种开挖方式产生的最大围岩位移都发生在隧道的拱顶处,且右拱肩、右拱腰的沉降值小于左拱肩、左拱腰;4种开挖方式最大主应力的最大值出现在隧道右拱腰位置处,最小主应力的最大值出现在隧道右拱脚位置处;相较于三台阶七步开挖法,环形开挖预留核心土法、CD法及CRD法都能够最大限度地保证隧道施工的安全。

第三系富水弱胶结砂岩隧道施工方案对比

以中兰高速铁路(中卫—兰州)香山隧道为依托,开展了富水弱胶结砂岩隧道施工方案对比研究,通过数值模拟分析了三台阶预留核心土法、三台阶临时仰拱法和交叉中隔壁法施工对隧道、围岩稳定性的影响,并选取典型区段进行了隧道变形现场监测。结果表明:在富水弱胶结砂岩地层,三种工法均能保证隧道施工安全,交叉中隔壁法对隧道变形控制效果最好。为了保证施工进度,考虑到大型机械作业方便,香山隧道穿越砂岩区段采用三台阶预留核心土法施工。现场监测结果与数值模拟结果基本一致,说明数值模拟可靠。对于掌子面自稳性差的富水砂岩地层,建议采用交叉中隔壁法施工。

核心土对软弱围岩隧道掌子面稳定性的影响

针对黄土地区山岭双线隧道软弱围岩稳定性较差的问题,通过三维有限元方法系统地分析了台阶长度及核心土长度、宽度对隧道掌子面的纵向位移、塑性区纵向深度和横向大小的影响.得出一些对黄土地区软弱围岩山岭双线隧道具有实际指导意义的结论.

破碎软岩隧道施工期位移控制值的确定及其应用研究

因破碎区软岩隧道特殊的地质环境条件,在施工中建立一个合理的位移控制体系尤为重要。文章以极破碎区姚渡至广元高速公路工程项目(简称广甘路)中的杜家山隧道为依托,结合隧道特点与洞周位移分布规律,确定了针对该工程软岩隧道的位移控制指标;通过对197个位移监测断面变形正常段、发生异常及险情段位移的统计分析,建立以三台阶+预留核心土法的位移控制基准。结果表明:可将隧道埋深与拱顶沉降作为破碎区软岩隧道以三台阶+预留核心土法的位移控制指标(值),其中埋深≤100m时,拱顶下沉极限位移为260mm;埋深100～200m时,拱顶下沉极限位移为340mm,埋深200～300m时,极限位移为400mm。最后通过杜家山隧道160个断面的运用,共计发现险情与异常情形46个,及时进行加固处理,确保施工安全、顺利、高效进行。

CRD工法及三台阶七步开挖工法的对比和改进

就三台阶七步开挖工法及CRD工法的优缺进行分析和对比,并在2种工法的基础上做综合评价并改进,提出核心土加临时仰拱台阶法的新施工思路和方法,以求对隧道开挖工法进行补充和完善。

破碎岩体隧道塌方预测及台阶工法调整技术研究

塌方是破碎岩体隧道较易发生的工程事故,主要发生在掌子面和未支护段,塌方预测及工法适时调整是避免事故发生的有效途径。依托某塌方隧道工程,提出塌方预测及台阶工法调整流程:首先对未支护段进行塌方预测,采用拱顶岩体稳定理论评估上台阶高度,确定极限矢跨比,并采用数值计算进行验证,选择合理的台阶数目;其次对掌子面稳定性进行评估,基于地质素描对掌子面稳定性进行塌方初判,采用数值计算对掌子面稳定性进行二次评估。鉴于核心土对掌子面稳定的重要作用,对台阶施工预留核心土工法的必要性也进行了分析。最终提出了基于拱顶岩体稳定理论的塌方预测和上台阶极限矢跨比计算方法,以及基于地质素描与数值计算的掌子面稳定性分析方法,相关研究思路可为类似工程提供借鉴和参考。

某软弱围岩隧道不同施工方法力学行为分析

为分析不同施工工法对软弱围岩隧道施工过程中围岩稳定性的影响,以某隧道工程为依托,对三台阶预留核心土法和双侧壁导坑法施工过程进行数值模拟,并和实际监测数据进行对比分析,研究软弱围岩隧道在2种不同工法施工过程中围岩变形情况、初期支护应力变化、锚杆受力特征和塑性区分布范围。研究结果表明:采用双侧壁导坑法开挖,隧道围岩变形和支护关键点应力明显小于三台阶预留核心土法,2种不同工法的锚杆受力特征基本一致,双侧壁导坑法对围岩塑性区发展的控制更加有效。

新建公路隧道上穿既有铁路隧道施工方案比选

新建公路隧道上穿既有铁路隧道的施工方案选择是否合理直接影响到既有铁路隧道的安全性。依托新建巴通万高速的羊子岭隧道上穿既有襄渝铁路二线隧道工程,比选了两台阶法、两台阶开挖预留核心土法及CD法施工对既有隧道的影响。研究结果表明:多步开挖能有效减少拱部及仰拱应力释放,减小隧道周边位移及仰拱上浮量;两台阶法施工对既有隧道影响较小,满足工程安全要求;地质条件较好且净距较大的交叉隧道工程,可以考虑不采用辅助措施进行施工。相关经验可供类似工程开挖施工借鉴。

大跨度浅埋软弱围岩隧道施工工法比较

针对大跨度浅埋软弱围岩隧道施工问题,分析了双侧壁导坑法和微台阶留核心土法的技术特点和适用条件,双侧壁导坑法施工在控制围岩变形及地面沉降方面优于三台阶法,且产生的围岩塑性区较小,微台阶留核心土法在施工进度、资源利用、造价、工序转化及施工难度方面具有优势。结合工程实例,证实仅在围岩具有自稳能力并且可以机械开挖时,可以优先采用微台阶留核心土法,其它条件下宜采用双侧壁导坑法。

浅谈山岭区隧道“零开挖,单向出洞”施工关键技术

以山岭区高速公路四车道隧道为例,介绍了在洞口端围岩为IV级、V级围岩,施工场地受限的条件下,采用保留核心土三台阶法开挖,单向掘进,实现"零开挖,单向出洞"的施工技术。

短台阶快速封闭成环法在隧道施工中的应用

结合某隧道施工实践,探讨软岩隧道地层沉降变形的成因及两台阶预留核心土环形开挖法控制变形的机理,给出短台阶快速封闭成环法开挖的工艺流程、操作要点,并借助监控量测数据所反映的围岩变形特点,阐释如何通过量测信息进行施工指导,以期为类似工程施工提供借鉴。

富水软弱围岩隧道施工技术研究

以国家一带一路重点项目“云南临沧临翔至清水河高速公路马家寨隧道工程”为依托,研究富水软弱围岩隧道施工技术。通过有限元软件MIDAS GTS NX建立隧道三维实体模型,对隧道的围岩稳定性、围岩应力进行分析,并结合现场监测数据验证施工方案的有效性。研究结果表明:围岩应力呈对称分布,受力状况良好,隧道拱脚处产生应力集中现象,最大主应力为1.41×10^4 kPa;数值模拟拱顶最大竖向变形、拱腰水平收敛分别为35.03 mm、24.88 mm,现场监测值分别为42.12 mm、23.64 mm,验证了富水软弱围岩隧道施工技术的有效性。

基于FLAC3D大断面浅埋偏压隧道开挖方式数值分析

以V级软弱围岩杏花村偏压隧道工程为背景,应用有限差分软件FLAC3D对大断面偏压隧道进行开挖数值模拟,研究大断面浅埋偏压隧道中微台阶法与环形开挖预留核心土开挖的不同效果。结合杏花村三车道隧道施工实测数据,通过对比分析发现模拟结果与实际监测结果一致。FLAC3D准确模拟软弱围岩浅埋偏压隧道开挖,结果表明:在大断面偏压隧道开挖中,偏压侧位移较大,施工过程中,可采取在偏压侧设置挡土墙或加厚衬砌厚度的措施。通过对数值模拟中围岩应力状态、衬砌结构内力的比较,综合考虑后采取环形开挖预留核心土法进行大断面偏压隧道开挖,有较好的施工效果。

季节性冻土区浅埋隧道两台阶留核心土施工技术

元山隧道地处高原季节性冻土区,为浅埋软岩大断面隧道,原设计采用三台阶七步开挖方法。隧道地层条件主要是石炭系砂岩、泥岩,属V级围岩,含水量较大;受季节性冻融影响,隧道施工中出现了较大变形;通过现场取样试验和理论分析,经综合比选,改用两台阶留核心土开挖方法并增加施工辅助措施,解决了季节性冻土区浅埋软岩隧道施工大变形难题,有效地保证了隧道施工安全和质量,加快了施工进度。

新龙过坝交通隧道塌方处理施工技术

新龙交通隧道塌方段长40 m,影响段长106 m。通过采用25 m超长大管棚结合台阶法预留核心土技术,为避免爆破扰动采用破碎锤开挖,历时6个月成功完成了塌方处理。阐述了所采用的施工工艺及方法,所取得的经验可为今后类似工程问题处理提供参考。

隧道穿越绿泥石片岩地段施工方案优化比选

何家寨隧道在穿越绿泥石片岩段的原设计方案采用台阶法+临时仰拱支护进行施工。项目在施工过程中按照原方案施作30m后,根据掌握的现场围岩情况及实时监控量测数据分析得出:掌子面开挖完成后,围岩的自稳能力较差,易在拱部出现坍塌、掉块等不良地质情况,需要对围岩进行及时支护,形成新的应力分布空间。初期支护完成后整个围岩沉降变形可控,满足设计要求。根据施工经验和查阅相关资料,采用环形开挖预留核心土穿越隧道绿泥石片岩段,可以最大程度减少临时支护对施工的干扰,减少临时拱架安装和拆除的工作量,降低施工成本,降低施工安全风险及难度,提高施工效率。

拱脚小圆弧黄土隧道三台阶施工及病害防控综合施工技术

文章以西北地区某高速公路大断面黄土隧道为例,通过将隧道初期支护拱脚直墙钢架优化为与仰拱连接的小圆弧钢架、二次衬砌拱脚直墙断面调整为受力更好的曲墙断面、增设隧底仰拱围岩侧碎石排水盲沟、开挖初支采用预留核心土短三台阶工艺等施工举措预防黄土隧道病害。

Ⅳ级围岩地铁暗挖车站开挖工法探讨

该文依托重庆地铁金山寺车站工程，提出了设计的双侧壁导坑法在Ⅲ～Ⅳ级围岩施工存在的问题，在车站开挖工法初步增选了三台阶法、保留核心土法，对车站开挖三种工法建立弹塑性有限元进行模拟分析，得到了三种开挖工法的围岩位移分析结果，再经过工法比选，提出了一种安全合理的工法，即保留核心土法，从而指导车站的开挖施工，解决了双侧壁导坑法在Ⅲ～Ⅳ级围岩施工存在的问题，可为类似工程提供参考。