東深供水工程隧洞洞口段圍巖變形規(guī)律及進洞條件

基于g106國道的實測數(shù)據(jù),討論了拱頂沉降和周邊收斂隨掌子面掘進深度的變化規(guī)律,并利用回歸分析進行了擬合。通過實測數(shù)據(jù)與擬合結果的對比表明:拱頂下沉與周邊收斂均隨著掌子面的掘進深度呈非線性變化關系。

介紹了隧洞圍巖的地質(zhì)條件及圍巖類別與設計之間的關系,闡明了兩種不同設計理論、方法的差異,主要表現(xiàn)在同類別圍巖的初期支護和襯砌結構差異較大,新奧法設計的支護系統(tǒng)要顯得柔弱些。針對工程施工中出現(xiàn)的問題,提出了一些看法。

地下洞室支護措施的選取取決于圍巖類別的劃分,也直接影響工程的投資和運行的安全。中條山供水工程實行的設計、施工總承包,使設計與施工一體化,通過勘察分析及對圍巖的變形進行監(jiān)測,全面、客觀地評價了洞室圍巖巖體質(zhì)量和穩(wěn)定性,調(diào)整優(yōu)化了設計支護參數(shù),使工程的支護實現(xiàn)了技術科學化和經(jīng)濟合理化

采用三維非線性有限元法,對東深供水改造工程鳳崗隧洞施工期圍巖的應力和變形進行了仿真分析,研究了圍巖的應力變形的分布與變化規(guī)律和圍巖的穩(wěn)定性,探討了支護措施的合理性,介紹了施工期圍巖的收斂變形觀測成果.綜合對比分析觀測與計算成果,證實了v類巖區(qū)和有斷層破碎帶的巖區(qū)采取鋼管拱架與噴混凝土+錨桿聯(lián)合強支護的經(jīng)濟合理性,為實際工程施工提供了重要參考.

為確保隧道建筑限界準確,一般將隧道設計預留變形量作為圍巖極限位移值。十堰至房縣高速公路隧道地層以軟巖為主,采用上述變形標準,大部分地段圍巖變形量超過臨界值,造成預警頻繁,對施工進度造成一定的影響。通過對拱頂沉降和周邊收斂實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,研究了軟巖隧道合理的變形位移極限值和預警標準。研究結果可用做后續(xù)施工指導,對軟巖隧道監(jiān)控量測工作有一定借鑒意義。

為研究斷層破碎帶隧道施工圍巖變形規(guī)律,采用數(shù)值模擬方法分別考查了臺階法、預留核心土法和三臺階法施工時圍巖變形及地表沉降情況.結果表明:斷層破碎帶隧道施工圍巖變形量隨著荷載步增加趨于穩(wěn)定,臺階法造成的拱頂沉降值較大,三臺階法和預留核心土法能較好的控制隧道拱頂沉降;隧道周邊收斂值也隨荷載步增加逐漸穩(wěn)定,臺階法周邊收斂值最大、三臺階法周邊收斂值最小;地表沉降隨荷載步增加逐漸達到穩(wěn)定,臺階法施工造成的地表沉降最明顯,三臺階法次之,預留核心土法地表沉降控制效果最好;預留核心土法隧道上方橫向形成明顯的沉降槽,隨著荷載步增加沉降槽趨于明顯,最終達到穩(wěn)定.

針對濕地隧道在我國相對來說比較少,其監(jiān)控量測在施工中的應用也相對困難的現(xiàn)狀,通過對菩薩崗濕地隧道進行實地監(jiān)測,對其周邊圍巖進行了研究,結合回歸分析所得結果,預測并最終得出了圍巖穩(wěn)定結論。

目前,我國煤礦已經(jīng)進入深部開采階段,巷道圍巖變形破壞嚴重給巷道施工和生產(chǎn)勞動構成威脅。在復雜高地應力條件下,確保圍巖穩(wěn)定是保障煤礦安全生產(chǎn)的重要前提。因此,研究圍巖變形規(guī)律具有重要意義。周邊位移測量是一種簡單有效的研究圍巖變形規(guī)律的方法,可以獲得最直觀的巷道圍巖應力變化狀態(tài),為判斷巷道穩(wěn)定性提供可靠的依據(jù),從而指導現(xiàn)場設計和施工。

黃土隧道開挖中的變形與穩(wěn)定是重要的工程問題,為探索黃土隧道臺階法施工中的圍巖變形規(guī)律,以巴準鐵路敖包溝隧道出口段的施工為例,采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測對敖包溝隧道臺階法施工過程進行了分析,為隧道支護與加固提供依據(jù)。研究表明,拱頂下沉與水平收斂在隧道上臺階開挖后變形較大,地表沉降槽影響范圍主要集中在距隧道中線20m范圍內(nèi),且地表沉降主要由上臺階開挖引起,從拱頂?shù)降乇淼牡貙映两狄?guī)律是沉降值從拱頂?shù)降乇沓视纱蟮叫?變化為先急后緩的曲線分布態(tài)勢。

運用相似模型試驗和數(shù)值分析成果,分析巖溶區(qū)公路隧道在全斷面開挖過程中的圍巖變形特性.提出了巖溶區(qū)全斷面開挖隧道圍巖變形時空曲線的一般模式.在此基礎上,建立了巖溶區(qū)圍巖穩(wěn)定性判別標準,給出超前支護和二次襯砌的最佳時機.并運用現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)的結果驗證了所提出的巖溶區(qū)全斷面開挖隧道圍巖變形規(guī)律的正確性.

采用數(shù)理統(tǒng)計理論,以滬昆客專高家屯隧道監(jiān)控量測結果進行分析。結果表明,隧道凈空收斂和栱頂沉降與圍巖級別、時間因素和施工因素等呈正相關,并與隧道圍巖級別相關性最好,研究結果可作為石灰?guī)r地區(qū)巖溶隧道施工方法和支護方案選擇的重要參考依據(jù),對確定合理的隧道二次襯砌時間具有重要的應用價值。

新九燕山隧道紅黏土段圍巖變形規(guī)律分析及控制技術——新九燕山隧道是包西鐵路二線控制性工程，其中有2km左右的紅黏土圍巖。首先通過現(xiàn)場取樣，對紅黏土進行了物理特性和力學特性分析。在此基礎上，采用了flac軟件對紅黏土圍巖的變形進行了模擬分析，同時考慮...

隧道圍巖變形監(jiān)測及變形規(guī)律分析

為了探討小間距隧道圍巖的變形穩(wěn)定性,進行穩(wěn)定安全的凈距設計,基于地下洞室圍巖的容許變形規(guī)定或規(guī)范,以及大量的現(xiàn)場監(jiān)測信息和變形規(guī)律數(shù)值模擬結果,利用統(tǒng)計學方法,對圍巖為石灰?guī)r和千枚巖的小間距隧道建立了容許變形控制方程,該方程綜合考慮了小間距隧道跨度、間距大小、埋深、圍巖變形規(guī)律及強度特性等影響因素。依據(jù)該方程對圍巖為石灰?guī)r和千枚巖的小間距隧道工程的穩(wěn)定安全性進行了檢驗分析,并與現(xiàn)場實測位移進行了比較分析,其可用于中硬巖和硬巖小間距隧道圍巖周邊水平容許位移和拱頂垂直容許下沉位移的計算。

季節(jié)性凍土地區(qū)黃土隧道穩(wěn)定性受較多因素影響,為了研究含水量變化和凍融循環(huán)次數(shù)對黃土隧道圍巖變形規(guī)律的影響,以山西陽曲1號隧道為研究對象,對不同含水量黃土隧道進行多次凍融循環(huán)后的圍巖變形規(guī)律進行研究。結果表明,含水量不變時,位移拱底最大,水平次之,拱頂最小;含水量增加時,水平、豎向位移迅速增加。凍融循環(huán)次數(shù)增加時,圍巖水平位移、豎向位移都增加,產(chǎn)生較大變形,含水量越大,這種影響也越大。圍巖在相同凍融循環(huán)情況下,拱底豎向位移最大,其次為拱頂豎向位移,拱腰處水平位移最小。隨著圍巖經(jīng)歷凍融循環(huán)次數(shù)的增加,水平位移、豎向位移都增加,產(chǎn)生較大變形,對圍巖整體穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,拱頂豎向位移、拱底豎向位移增長速率大于邊墻水平位移,在拱頂拱底產(chǎn)生較大變形。

某工程引水隧洞施工過程中軟質(zhì)圍巖洞段出現(xiàn)了嚴重的洞室變形、掌子面的坍塌,為研究軟質(zhì)圍巖變形的原因及工程處理對策,根據(jù)本工程的特點和開挖洞段的技術資料,通過原位測試和試驗、監(jiān)測等手段和方法,分析論證軟質(zhì)圍巖的變形特征和機理,提出了與之相適應的施工方法和工程處理措施。

以寧夏中南部某引水工程為對象,研究隧洞軟巖的工程特性,為工程設計、施工和安全運用提供科學依據(jù)。通過勘探、試驗、測試和數(shù)值模擬等手段,研究軟弱圍巖水理特性、脹縮性、流變特性、力學特性和變形機理。從軟巖的物質(zhì)組成、賦存環(huán)境等方面揭示了其區(qū)域特性方面的差異及軟弱圍巖變形隨環(huán)境的變化規(guī)律,提出了平緩層狀軟弱圍巖隧洞支護時機及支護措施。寧夏中南部地區(qū)廣泛分布的白堊系、第三系泥質(zhì)系列軟巖由于其親水性強,具有脹縮、崩解、流變、時間效應和對環(huán)境變化敏感等工程特點,容易引起隧洞的變形破壞,研究成果從開挖方式、保護時機和支護技術方面,為采取有效的措施抑制或減弱泥巖產(chǎn)生對工程不利的變形影響提供依據(jù)。

從分析小煤柱沿空掘巷特殊應力壞境和圍巖力學結構入手,理論計算了弧形三角塊的變形失穩(wěn)情況,強調(diào)應立足于高強預應力錨桿(索)的支護路線,改善巖體自身的力學性能,從而控制圍巖失穩(wěn)變形。以謝橋煤礦13318e厚層砂巖頂板留小煤柱沿空掘巷工作面為工程背景,分析了留小煤柱沿空掘巷圍巖在掘進、回采階段的變形規(guī)律,說明工作面回采時超前應力集中是圍巖變形的主要因素,同時得到了沿空掘巷圍巖變形的幾點有益結論,為類似工程的支護和分析提供借鑒。

隧道錨施工工序繁瑣、圍巖擾動交互作用明顯,力學行為復雜。以岱山大橋隧道錨碇施工為工程原型,采用數(shù)值模擬結合實測數(shù)據(jù)對隧道錨施工期間圍巖變形進行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn):上臺階開挖對圍巖擾動最大,并伴有較大變形速率,但后行洞開挖對先行洞圍巖的變形影響較小;小凈距隧道錨室采取兩側(cè)洞身開挖面錯開一定距離進行,可有效減少相互影響,并根據(jù)實測數(shù)據(jù)揭示了錨室圍巖變形規(guī)律及發(fā)展模式,為同類工程的施工和設計提供了有益的參考。

隧道錨施工工序繁瑣、圍巖擾動交互作用明顯,力學行為復雜。以岱山大橋隧道錨碇施工為工程原型,采用數(shù)值模擬結合實測數(shù)據(jù)對隧道錨施工期間圍巖變形進行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn)：上臺階開挖對圍巖擾動最大,并伴有較大變形速率,但后行洞開挖對先行洞圍巖的變形影響較小;小凈距隧道錨室采取兩側(cè)洞身開挖面錯開一定距離進行,可有效減少相互影響,并根據(jù)實測數(shù)據(jù)揭示了錨室圍巖變形規(guī)律及發(fā)展模式,為同類工程的施工和設計提供了有益的參考。

注漿是隧道圍巖加固與涌水封堵的主要技術手段,當圍巖較為破碎且自穩(wěn)能力較差時,注漿過程中若采取了不合適的注漿壓力,極易造成圍巖大變形甚至塌方等次生災害?；跐B流-應力耦合理論,選取典型隧道開挖斷面,建立注漿作用下滲流場與應力場數(shù)學模型,運用comsol多物理場耦合軟件分析注漿過程中注漿壓力作用下隧道圍巖的變形規(guī)律。結果表明,圍巖等級為ⅴ時,注漿過程中注漿壓力不斷向隧道周圍地層中擴散與傳遞,滲流場、應力場分布隨注漿孔深度增加呈現(xiàn)衰減趨勢;隨著注漿壓力的提高,應力發(fā)生急劇變化,并不斷地向圍巖深部轉(zhuǎn)移;注漿初期,圍巖變形速率急劇上升,注漿后期圍巖變形速率下降,且變形量趨于穩(wěn)定。依托具體工程實例,提出了合理選擇注漿壓力的控制技術,保證了圍巖的穩(wěn)定和安全。

為了隧道洞口段安全作業(yè)，保證工程順利推進，首先進行現(xiàn)場的裂縫觀察，做好統(tǒng)計工作，主要對裂縫的數(shù)量、寬度等進行觀察和統(tǒng)計；其次對洞口段進行監(jiān)控量測，并對所測得數(shù)據(jù)進行科學分析。在數(shù)據(jù)科學分析的基礎上，結合工程現(xiàn)場具體情況，分析洞口段主要存在的問題．及可能產(chǎn)生的影響，并給出一些結論和建議，促進工程順利開展。