不同施工方法下淺埋偏壓小凈距隧道的圍巖穩(wěn)定性

為研究小凈距隧道洞口段圍巖穩(wěn)定性情況,依據(jù)角兒尖隧道數(shù)值計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到的圍巖變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),從地表沉降、周邊收斂、支護(hù)狀態(tài)觀察等方面對(duì)隧道洞口段圍巖變形情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明:角兒尖隧道支護(hù)措施效果良好,圍巖穩(wěn)定;洞口遇軟弱破碎圍巖段,在后開(kāi)挖硐室靠近已開(kāi)挖隧洞的地表部位及已開(kāi)挖隧道靠近后開(kāi)挖硐室的邊墻位置,注意支護(hù)補(bǔ)強(qiáng)。研究?jī)?nèi)容檢驗(yàn)了支護(hù)措施的效果,指出了圍巖薄弱部位,對(duì)類似工程研究有一定借鑒作用。

為了研究淺埋雙側(cè)偏壓小凈距隧道開(kāi)挖后圍巖變形及支護(hù)結(jié)構(gòu)受力分布規(guī)律,以某高速公路隧道為依托,采用數(shù)值分析方法對(duì)小凈距隧道左右洞開(kāi)挖支護(hù)完畢后的圍巖塑性區(qū)分布、豎直和水平位移分布,以及初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的彎矩、軸力和剪力進(jìn)行研究和分析。研究結(jié)果表明:淺埋偏壓小凈距隧道開(kāi)挖后塑性區(qū)主要分布在隧道左右洞的兩側(cè)拱腳處,拱頂處豎向位移最大,拱腰處水平位移最大;初期支護(hù)結(jié)構(gòu)在邊墻處的彎矩和剪力均較大,軸力在拱腰處最大。建議該類型隧道設(shè)計(jì)與施工時(shí)需加強(qiáng)對(duì)隧道邊墻及拱腳處的支護(hù),并加強(qiáng)隧道內(nèi)空變形監(jiān)測(cè)。

隨著我國(guó)西南部大規(guī)模鐵路建設(shè)的實(shí)施,受地形地勢(shì)的影響,淺埋偏壓隧道越來(lái)越多的出現(xiàn)在工程實(shí)際當(dāng)中。對(duì)于此類隧道,初期支護(hù)時(shí)機(jī)對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響是一個(gè)不容忽視的重要問(wèn)題。針對(duì)改建鐵路成昆線老鼻山隧道洞口淺埋偏壓段的工程實(shí)例,應(yīng)用大型有限元分析軟件abaqus模擬分析了隧道開(kāi)挖后在不同應(yīng)力釋放率情況下施加初期支護(hù)的作用效果。對(duì)淺埋偏壓隧道不同支護(hù)時(shí)機(jī)下圍巖的變形規(guī)律以及圍巖的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了研究,初步分析了兩者與支護(hù)時(shí)機(jī)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

基于能量的角度,采用極限分析理論中的上限定理對(duì)軟弱圍巖下淺埋隧道的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,得到了圍巖壓力的理論公式。研究表明：埋深、土體容重越大及黏聚力、內(nèi)摩擦角越小,淺埋隧道的圍巖壓力越大,破壞范圍也越大;當(dāng)埋深較大、圍巖較好時(shí),淺埋隧道由于自穩(wěn)能力有可能不會(huì)發(fā)生破壞,而對(duì)于比較差的圍巖,在施工過(guò)程中應(yīng)采取更為安全可靠的支護(hù)措施,以防止發(fā)生垮塌破壞。

基于能量的角度,采用極限分析理論中的上限定理對(duì)軟弱圍巖下淺埋隧道的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,得到了圍巖壓力的理論公式。研究表明：埋深、土體容重越大及黏聚力、內(nèi)摩擦角越小,淺埋隧道的圍巖壓力越大,破壞范圍也越大;當(dāng)埋深較大、圍巖較好時(shí),淺埋隧道由于自穩(wěn)能力有可能不會(huì)發(fā)生破壞,而對(duì)于比較差的圍巖,在施工過(guò)程中應(yīng)采取更為安全可靠的支護(hù)措施,以防止發(fā)生垮塌破壞。

偏壓地形對(duì)大跨隧道的圍巖變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力有較大的負(fù)面影響,科學(xué)選擇開(kāi)挖方法是確保隧道施工安全的重要前提.hoek-brown強(qiáng)度準(zhǔn)則綜合考慮巖體結(jié)構(gòu)面特征、巖塊強(qiáng)度和施工擾動(dòng)對(duì)巖體劣化效應(yīng)的影響,能更好地反映隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖的變形情況.據(jù)此,本文以貴陽(yáng)市環(huán)城路七沖村二號(hào)隧道為工程依托,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及經(jīng)驗(yàn)查表的方法確定了hoek-brown強(qiáng)度參數(shù),采用flac3d對(duì)三臺(tái)階法和雙側(cè)壁導(dǎo)洞法的開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)圍巖變形和鋼拱架軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)兩種開(kāi)挖方法的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比分析,得出結(jié)論:相比于三臺(tái)階法,雙側(cè)壁導(dǎo)洞法能更有效地控制圍巖塑性區(qū)發(fā)展和圍巖變形,可以有效地減少偏壓荷載對(duì)隧道圍巖造成的不利影響,但鋼拱架受力不均勻,可能對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響;綜合考慮施工安全和施工進(jìn)度,圍巖較破碎的隧道出口段和入口段應(yīng)采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞法施工,圍巖較完整的其他區(qū)間段可采用三臺(tái)階法施工,以節(jié)省工期.

偏壓地形對(duì)大跨隧道的圍巖變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力有較大的負(fù)面影響,科學(xué)選擇開(kāi)挖方法是確保隧道施工安全的重要前提。hoek-brown強(qiáng)度準(zhǔn)則綜合考慮巖體結(jié)構(gòu)面特征、巖塊強(qiáng)度和施工擾動(dòng)對(duì)巖體劣化效應(yīng)的影響,能更好地反映隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖的變形情況。據(jù)此,本文以貴陽(yáng)市環(huán)城路七沖村二號(hào)隧道為工程依托,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及經(jīng)驗(yàn)查表的方法確定了hoek-brown強(qiáng)度參數(shù),采用flac3d對(duì)三臺(tái)階法和雙側(cè)壁導(dǎo)洞法的開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行了模擬計(jì)算,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)圍巖變形和鋼拱架軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)兩種開(kāi)挖方法的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比分析,得出結(jié)論:相比于三臺(tái)階法,雙側(cè)壁導(dǎo)洞法能更有效地控制圍巖塑性區(qū)發(fā)展和圍巖變形,可以有效地減少偏壓荷載對(duì)隧道圍巖造成的不利影響,但鋼拱架受力不均勻,可能對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響；綜合考慮施工安全和施工進(jìn)度,圍巖較破碎的隧道出口段和入口段應(yīng)采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞法施工,圍巖較完整的其他區(qū)間段可采用三臺(tái)階法施工,以節(jié)省工期。

以黔張常鐵路隧道工程通過(guò)水平巖層為研究對(duì)象,通過(guò)介紹其圍巖失穩(wěn)的特點(diǎn),對(duì)處于水平巖層圍巖中的隧道施工中發(fā)生的掉塊坍塌原因及針對(duì)性施工措施進(jìn)行歸納和分析,為今后同類圍巖狀況隧道的修建提供參考.

隨著西部高速公路的大規(guī)模建設(shè),受地形和施工場(chǎng)地的限制,小凈距隧道已越來(lái)越多地在工程實(shí)際中使用。由于小凈距隧道施工工藝復(fù)雜,圍巖變形和破壞機(jī)理也較為復(fù)雜,隧道的施工和支護(hù)時(shí)機(jī)對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響很大。結(jié)合正在施工的滬-蓉-西高速公路漆樹槽分岔隧道小凈距段的施工特點(diǎn),開(kāi)展隧道在不同荷載釋放比例下不同支護(hù)時(shí)機(jī)對(duì)圍巖穩(wěn)定性影響的研究。研究結(jié)果表明:支護(hù)越早,襯砌和錨桿承擔(dān)的荷載越大,圍巖的塑性變形和塑性區(qū)范圍越小。及時(shí)施作二次襯砌,可以顯著控制巖柱部位的變形,改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。研究成果將對(duì)同類條件下小凈距隧道的施工和設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

通過(guò)曼歇2號(hào)隧道中導(dǎo)洞開(kāi)挖中的地質(zhì)素描和資料收集,依據(jù)掌子面和兩壁出露的地質(zhì)體的巖性、節(jié)理、巖體結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)構(gòu)造特征等綜合特征,沿其走向、傾向和傾角的延伸推斷工作面短距離前方的地質(zhì)情況,應(yīng)用赤平投影分析法對(duì)正洞的圍巖穩(wěn)定性和邊坡的變形破壞做出定性和定量分析,從而預(yù)測(cè)兩側(cè)正洞的地質(zhì)情況,對(duì)連拱隧道上、下行線正洞的施工予以指導(dǎo)和控制,進(jìn)而達(dá)到短期預(yù)報(bào)的目的。

重慶軌道交通5號(hào)線3標(biāo)段淺埋扁平超大斷面隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖。對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)各施工階段圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。結(jié)果表明:扁平超大斷面隧道拱頂受力面積大,受力部位下移,拱腳應(yīng)力集中；拆除中隔墻時(shí)拱頂沉降幅度大,拱腳水平收斂對(duì)開(kāi)挖過(guò)程較敏感；開(kāi)挖完成時(shí)隧道仰拱隆起,應(yīng)當(dāng)及時(shí)封閉成環(huán)。

小凈距隧道在公路隧道中屬于一種新型結(jié)構(gòu)型式,目前還處于研究和發(fā)展階段。小凈距隧道建設(shè)的成敗在于中夾巖的穩(wěn)定情況,采用有限差分法對(duì)不同凈距下的小凈距隧道進(jìn)行了彈塑性數(shù)值模擬研究,對(duì)比分析隧道圍巖位移和中夾巖應(yīng)力、塑性區(qū)分布、位移隨凈距的變化規(guī)律,探討ⅴ級(jí)圍巖下的中夾巖合理厚度。結(jié)果表明,小凈距隧道圍巖的各項(xiàng)指標(biāo)與凈距的敏感度存在幾個(gè)階段性變化的關(guān)系,最后提出了把敏感突變階段出現(xiàn)之前的凈距作為小凈距隧道的合理凈距。

淺埋隧道圍巖工程是非常重要的交通構(gòu)筑形式，多見(jiàn)于在丘陵、山區(qū)等斜坡地段，而且是鐵路建設(shè)、市政地下空間有效利用過(guò)程中不可避免的，因淺埋隧道開(kāi)挖造成的圍巖應(yīng)力比深埋隧道復(fù)雜。本文將對(duì)淺埋隧道穩(wěn)定性與圍巖壓力關(guān)系進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上就如何進(jìn)行施工建設(shè)，談一下自己的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，僅供參考。

本文以地質(zhì)復(fù)雜，地下洞室群布置密集，圍巖穩(wěn)定性較差的某一抽水蓄能電站為例，通過(guò)建立有限元網(wǎng)格、測(cè)試初始地應(yīng)力、采用相關(guān)計(jì)算公式對(duì)其圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析，對(duì)提出的三種開(kāi)挖方案進(jìn)行優(yōu)比分析，最后確定了洞室群開(kāi)挖施工的優(yōu)化方案。

隧道圍巖穩(wěn)定性分析是該工程領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題。本文主要針對(duì)圓形斷面隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析,建立了合適的地質(zhì)模型,分析了隧道開(kāi)挖過(guò)程中,隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用力的變化規(guī)律,為今后的相關(guān)研究提供了一個(gè)思路。

結(jié)合熊渡隧道的工程實(shí)踐,通過(guò)拱頂沉降、錨桿應(yīng)力的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)和數(shù)值計(jì)算工作,研究了復(fù)雜地質(zhì)條件下巖溶隧道全斷面爆破開(kāi)挖時(shí)圍巖的穩(wěn)定性,研究結(jié)果表明,熊渡隧道ⅴ級(jí)圍巖段的破碎帶采用現(xiàn)有的施工工藝和支護(hù)參數(shù)是可行的,圍巖變形可控,支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果顯著,圍巖基本穩(wěn)定。

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,人們對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性研究的方法呈現(xiàn)出各種各樣。文章通過(guò)資料的查閱,總結(jié)了隧道圍巖穩(wěn)定性研究的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀,在前人研究的基礎(chǔ)上分析了其以后的發(fā)展趨勢(shì)。

隧道是修建在底層中的工程結(jié)構(gòu),在挖開(kāi)地層并把隧道襯砌修建在地層內(nèi)的過(guò)程中和以后,地層始終對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用,本文在提出圍巖穩(wěn)定性基本判據(jù)的基礎(chǔ)上,著重對(duì)公路隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。

結(jié)合績(jī)黃高速佛嶺隧道施工,在隧道右線洞口處yk28+216斷面進(jìn)行圍巖變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的監(jiān)控量測(cè),分析圍巖變形引起的洞室穩(wěn)定特性和支護(hù)結(jié)構(gòu)體系工作性狀,并總結(jié)淺埋段隧道圍巖變形和結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn),該分析結(jié)果對(duì)佛嶺隧道施工具有指導(dǎo)意義,對(duì)類似隧道的淺埋段設(shè)計(jì)、施工及研究具有借鑒和參考價(jià)值。

本文采用三維彈塑性數(shù)值分析的方法，研究了工程上常用的三種巷道開(kāi)挖方法對(duì)馬頭門圍巖穩(wěn)定性的影響，所得結(jié)論為合理選擇施工方案提供了理論依據(jù)。

大跨淺埋偏壓隧道軟弱圍巖施工方法

針對(duì)2種不同施工順序?qū)Φ叵露词覈鷰r穩(wěn)定性的影響,其一是先開(kāi)挖地下隧道,后修建地面建筑,分析了隧道洞頂?shù)某两滴灰?、洞室圍巖的變形、塑性區(qū)、拉壓破壞區(qū)等;其二是先修建地面建筑地面建筑先完成,后開(kāi)挖地下隧道,分析了地下隧道的受力、變形、破壞區(qū)以塑性區(qū)等。通過(guò)分析得出了前一種施工順序更為有利的結(jié)論。