浅埋超大跨隧道出口偏压段双层初期支护承载特征研究

为研究双层初期支护在开挖跨度达26.3 m、拱顶覆土约10.6 m的下北山2号浅埋超大跨4线隧道出口偏压段的工程应用效果,采用数值模拟方法比较单层初期支护和双层初期支护方案的承载特征差异,采用现场实测方法研究出口偏压段双层初期支护的受力特征。研究结果表明:1)浅埋超大跨隧道在偏压侧的右拱脚~右拱肩范围内支护结构受力偏大,存在局部应力集中,采用双层初期支护技术时的结构承载安全性和对围岩拱顶沉降的控制效果均优于单层初期支护技术;2)出口偏压段的实测水平收敛最大值为18.5 mm,荷载偏压侧的围岩沉降值达49.5 mm,二次支护施作后在拆撑施工阶段能有效稳定围岩变形;3)由双层初期支护受力的实测结果可知,传递到二次支护上的接触压力与对应位置围岩/一次支护接触压力之比为16%~33%,荷载偏压侧的右拱脚及右拱肩位置的二次支护轴力约为一次支护轴力的15%,通过二次支护的施作补强了一次支护对偏压侧的承载作用,采用双层初期支护技术提高了浅埋超大跨隧道出口偏压段支护结构的安全储备。

基于微震监测的浅埋8 m超大采高综采面矿压规律现场监测研究

以陕北矿区某矿2203浅埋超大采高综采面为工程背景,采用微震监测技术,对浅埋超大采高综采面矿压规律进行了研究。结果表明:单日微震事件数达到峰值后,综采面继续回采8.25~11 m内,能量大于103J的事件增多,微震事件能量及支架压力达到峰值,随后顶板出现垮落现象。综采面初次来压前,微震总能量为6.40×10^(3)J,矿压显现期间为1.07×10^(4)J,总能量增长67%;由于综采面矿压显现与微震最大能量峰值出现一致,通过2次最大能量峰值时综采面位置可以确定综采面周期来压步距。2203综采面初次来压步距为24.75 m,周期来压步距为27~35.25 m,由此确定,顺槽超前支护距离为36 m,实践表明,2203综采面采用ZCZY10300/31/55D型超前液压支架满足巷道超前支护的要求。微震监测是矿压显现规律分析的有效手段,采用液压支架压力变化与微震能量协同分析的方法研究超大采高综采面的矿压规律是可行的。

浅埋超大跨四线隧道Ⅴ级围岩开挖关键参数研究

为适应城市地形及高铁选线需求,部分线路需以四线超大跨度隧道的形式面临浅埋、Ⅴ级围岩等客观条件,目前缺乏对此类隧道的规范指导,应重点关注其开挖安全。以杭台高铁下北山隧道为工程依托,采用现场测试方法研究其围岩变形、初期支护受力特征,通过三维数值模拟方法对多组工法进行开挖模拟,总结得出浅埋四线高铁隧道Ⅴ级围岩的开挖关键参数。结果表明,采用双侧壁导坑法的拱顶沉降主要发生在各导洞上台阶开挖阶段,中部岩柱开挖对拱顶沉降的贡献为62.2%;依托工程喷射混凝土结构和型钢拱架的安全性均满足施工要求,当前初期支护的安全富余较多;双侧壁导坑法对围岩变形控制效果较好,但三台阶法的围岩应力分布均匀,初期支护的安全系数也满足要求;考虑到原设计双侧壁导坑法存在较多临时支护,为提升施工效率,宜在保障围岩稳定的前提下减少开挖分部数量,探索将双侧壁导坑法优化为少临时支护的三台阶法。

超浅埋小净距隧道洞口段安全评估及钢栈桥工艺

针对隧道出口段存在超浅埋、小净距与下穿既有公路的特殊性,为了确保上覆既有公路正常通车下隧道出口段安全施工,研发了在既有公路路面上钢栈桥架越隧道拱顶的新工艺及钢栈桥设计参数,首次提出了路面钢栈桥与拱顶保护壳复合式立体式隧道洞口段掘进安全防护体系.采用MidasGTSNX软件,对钢栈桥设置的合理性和有效性进行了仿真模拟,结果显示,路面存在车辆荷载前提下,钢栈桥的设置能有效减小围岩塑性区的分布面积,显著降低拱顶沉降,保持围岩稳定.实践表明:在既有公路路面上设置钢栈桥,能保证既有公路正常通车条件下的超浅埋与小净距下穿隧道的安全掘进,本研究结果对类似隧道工程洞口段安全施工有重要的借鉴意义.

浅埋极软地层超大直径盾构隧道施工期上浮控制措施及实测数据分析

管片上浮控制是极软地层超大直径盾构隧道施工控制的关键难题。为了研究极软地层超大直径盾构隧道施工期管片上浮特征及其影响因素,本文依托珠海隧道工程,制定4种抗浮措施,比较分析了不同措施的抗浮效果,优选了抗浮措施。本文基于实测数据,研究管片上浮过程变化特征,揭示了施工期管片上浮变化规律;利用散点图进一步分析了管片错台量、掘进总推力、隧道埋深等因素与管片上浮量的相关性。

基于微震监测的浅埋8 m超大采高综采面末采阶段矿压显现规律研究

为了掌握浅埋超大采高综采面末采阶段矿压显现规律,以张家峁煤矿8 m超大采高综采面为研究背景,在工作面支架压力监测数据的基础上,引入微震监测技术手段,从微震事件数量和能量的角度对末采阶段矿压规律做出合理解释。得出如下结论:2203综采面末采最后90 m范围内共监测到微震事件66个,总能量1.75×10^(4)J,其中,中小能量事件合计占比达到92%。期间共来压5次,平均周期来压步距为19.5 m,来压持续距离2.9 m,动载系数1.46,周期来压具有来压步距短、持续时间长、局部动载矿压强烈的特点。来压期间微震的频次和能量明显高于未来压期间,微震频次和总能量的变化趋势呈现“M”形,表现为能量的“积聚-释放-积聚”的周期性变化,微震事件的周期性变化规律与工作面的周期来压保持一致。根据微震频次和能量的异常变化可对工作面的周期来压起到一定的预测作用。

浅埋超长工作面矿压显现规律研究

为了研究浅埋超长工作面矿压显现规律,以青龙寺煤矿5-20311工作面为研究背景,采用FLAC 3D软件对其进行开采模拟,研究浅埋超长工作面顶板覆岩位移、地表沉降、裂隙以及工作面液压支架竖向位移与工作面阻力随开采推进距离的变化规律。数值模拟结果表明,浅埋超长工作面顶板覆岩易出现直接顶沿煤壁全厚切落,地表出现整体台阶下沉的现象;5-20311工作面开采过程中,顶板覆岩初次来压步距约为24 m,周期来压步距约为16~24 m,平均周期来压步距约为20 m,导水裂隙带平均发育高度约为50 m,最大发育高度约为72 m;开采推进距离为24 m时,工作面液压支架竖向位移以及工作阻力均达到最大,分别为320 mm和40.5 MPa;当工作面开采推进距离大于24 m时,液压支架竖向位移和工作阻力开始呈周期性的变化,变化周期约16~24 m。

大断面偏压隧道超浅埋洞口施工关键技术

隧道暗挖施工的安全影响因素较多,特别是在隧道洞口地质环境条件较差时,生产安全事故控制难度更大。该文以文峰山1#隧道急倾斜地层四车道大断面洞口超浅埋段为例,通过采取地面注浆加固,施作洞门套拱和打超长管棚作为进洞条件;洞身开挖采用双侧壁导坑七步工法,首先完成超前小导管施工,后采用大型配套机械挖掘,减少扰动,控制台阶间作业面距离及左右导坑先后行的长度,以确保大倾角超浅埋段掌子面岩石的稳定性,实现小台阶快速成环,有效解决隧道进洞难的问题,达到早进洞的目标,对该隧道安全顺利完工提供了有力保障,对类似隧道项目的施工有重要的借鉴作用。

“顶管帷幕+注浆改良+土体冻结”加固技术的应用

为更好地解决在高水位复杂环境中沿海地下工程的开挖难题,分析并总结暗挖段隧道顶管帷幕施工、土体注浆改良、监控量测等环节的关键施工技术及核心工序,旨在对工程的安全、质量、进度、成本、环保等方面进行合理把控,为超浅埋暗挖隧道施工提供参考。

高水位超厚浅层砂性土层地下连续墙施工技术

本文聚焦于长江口区域特有的高水位超厚浅层砂性地层条件下的地下连续墙施工技术。以上海轨道交通崇明线工程2#大小盾构转换段为工程背景,介绍了在该不良地质条件下未采用槽壁加固即进行地下连续墙施工时,通过采用喷射井点降水法及施工中对泥浆性能的把控等技术措施,解决了塌方、缩孔等施工难题,达到了施工质量控制要求。

超稠油多介质协同提高采收率研究

经过多轮次蒸汽吞吐开发,超稠油油藏水平井逐渐出现多重开发矛盾,如井间窜扰严重、水平段动用不均、油井存水率高等,单一驱油介质的辅助效果欠佳。为提升驱油介质的辅助效果,针对超稠油多介质协同提高采收率的技术作了深入研究。研究结果表明,在相同的驱替条件下,尿素+起泡剂的介质组合效果最佳,能起到较好的增能、调剖、降黏等驱油作用。通过油田现场应用,验证了多介质协同技术的有效性。

浅埋黏质黄土隧道变形控制机制及措施研究

为弥补当前超长管棚研究经验及模拟精度的不足,以黏质黄土地层中高铁隧道下穿运营铁路的变形控制方法为研究对象,针对以超长管棚+临时仰拱组成的“纵横支撑”体系的结构受力特征和变形规律开展研究。首先,采用实体单元进行超长管棚的精细化建模,分析地层变形及管棚应力分布规律;其次,运用光栅光纤测试技术实时监测管棚纵向应力,揭示隧道开挖对超长管棚纵向应力的影响范围;最后,分析“纵横支撑”体系的作用机制。研究结果表明:1)整体性好的超长管棚将竖向应力沿纵向大范围转移,减少了掌子面附近钢架应力;2)临时仰拱与开挖后的支护结构形成闭环结构,提升了钢架整体承载能力,有效控制了黄土隧道的变形;3)管棚和支护结构形成的纵横支撑体系中,管棚的最小距离应大于2倍掌子面到支护结构闭合的距离;4)隧道开挖对超长管棚纵向应力的影响范围为掌子面前30 m至后20 m,强影响范围为掌子面前方10 m至掌子面后方5 m,管棚的长度越大,其承载效果越好。

软土浅埋超大直径盾构始发端头加固范围研究

为确定软土地层浅埋超大直径盾构始发端头加固的合理范围,以珠海杧州隧道为工程背景,采用有限元建模分析,研究了端头加固范围对素混凝土墙破除以及盾构始发掘进过程地层变形的影响。基于数值分析结果,以端头中心点水平位移为控制目标,得出横、竖向合理加固厚度约为0.28倍隧道开挖面直径,略大于理论计算值和工程经验值。盾构掘进模拟结果表明,当纵向加固长度超过盾构机长度后,横断面受剪区域未与地表形成“塑性贯通”,端头盾构掘进对地表扰动程度较低;如以地表最大沉降为控制值,软土地层合理加固长度为1.14倍盾构机长度,该结果与理论计算值接近,而略小于工程经验值。

高速铁路超浅埋隧道小角度下穿高速公路施工设计

某高速铁路超浅埋隧道小角度下穿高速公路,须在确保高速公路正常通行的条件下进行施工。为降低高速公路路基沉降,根据项目工程地质及水文地质条件,采用管幕对围岩进行支护,并对管幕的具体参数进行设计。隧道施工方法采用三台阶留核心土临时仰拱法,以有效控制施工过程中围岩的变形,降低隧道暗挖施工对高速公路路基沉降的影响。通过FLAC3D软件对管幕加固支护、暗挖施工工况进行模拟分析,证明该高速公路路基及隧道初支沉降、公路荷载对隧道二衬产生的附加力安全系数均满足规范要求。

淤泥质黏土地层暗挖隧道施工地下管线保护安全技术

结合杭州地铁机场快线沈塘桥站附属换乘通道施工产生的地下管线保护问题,对在淤泥质黏土地层中大跨度超浅埋暗挖隧道施工地下管线保护采取的安全防护措施、施工技术措施进行研究,制定工程监测方案并对监测数据进行统计分析,验证安全技术可行性。

超浅覆大断面暗挖隧道下穿富水河道施工风险分析及控制研究

以广-珠铁路江门隧道下穿富水河道段为依托,针对其超浅覆、大断面、富水等特点,对超浅覆大断面暗挖隧道下穿富水河道的风险源进行系统分析,阐述风险产生的原因及造成的危害。在对可能采用的预加固手段及开挖方案进行初步比选后,采用三维数值模拟手段进一步量化比选,提出在地表隔水措施基础上,采用水平旋喷与大管棚复合超前支护并结合三台阶法开挖方案。研究表明,该方案能有效止水并加固地层,有效规避塌方风险,保证隧道施工安全的同时,加快施工进度及降低造价,可为类似工程提供参考。

高速铁路隧道超浅埋下穿高速公路设计研究

厦深铁路红棉隧道为设计时速250km高速铁路双线隧道，隧道洞身以小角度超浅埋下穿水官高速公路和盐排高速公路，隧道埋深分别为6．5～11m和2．5～4．3m。通过对国内大断面隧道工程下穿高速公路有关科研、设计和施工情况的调研，结合红棉隧道具体条件，对红棉隧道暗挖法、贝雷桥过渡＋暗挖法及盖挖法下穿高速公路技术方案进行研究。通过比选，红棉隧道下穿水官高速公路采用超长管棚＋双层初期支护结构的暗挖法技术、下穿盐排高速公路采用地下连续墙＋钢筋混凝土盖板的盖挖半逆作法技术，保证工程的顺利实施和高速公路的运营安全。

超浅吃水肥大船舶首部线型优化

通过模型试验研究球鼻形状对内河超浅吃水肥大船舶阻力性能的影响,试验结果表明球鼻形状的改变可以对阻力产生约3%的影响。采用k-ε湍流模型计算模拟了船舶首部流场,流场变化充分反映了首部线型的变化,计算结果与试验结果是一致的,说明计算是可靠可信的。

浅埋偏压连拱隧道穿越古建筑施工控制研究

研究目的:浅埋偏压连拱隧道具有围岩级别差、土层压力分布不均以及隧道断面大等特点,使得其在施工过程中易对结构严重风化、变形能力差的古长城墙体造成破坏。为探究浅埋偏压连拱隧道穿越古长城施工过程中变形规律与受力特征,本文以荣乌高速黄土岭隧道为背景,采用数值模拟对施工过程中隧道受力和变形进行分析,选出最合理施工方案,以期为偏压连拱隧道下穿既有建筑相关工程提供一定的理论指导。研究结论:(1)左右洞用侧壁导坑法进行开挖较CRD法以及CRD+CD法而言可有效降低地表沉降与拱顶沉降量,对施工而言最安全;(2)三种施工方法所形成的围岩应力数值不大,均处于安全状态;(3)三种施工工序下,导洞上方地表沉降与隧道拱顶沉降基本相同,但两侧导洞同时开挖可加快施工进度;(4)两侧导洞同时开挖时,中墙承受的应力最小;(5)为保证古长城不被破坏,最终沉降控制标准定为20 mm,爆破振速安全阈值为2 cm/s;(6)本研究成果可为浅埋偏压连拱隧道的施工提供一定借鉴。

青岛某地下工程超浅埋暗挖段施工效应分析

结合青岛某地下工程，在给出超浅埋地下工程的定义和特点以及施工效应定义的基础上，分析了该工程超浅埋暗挖段在施工中地表位移、洞室周边收敛变形及爆破振动对环境影响的特点。