基于流固耦合效應(yīng)軟弱圍巖隧道CRD法開挖變形分析

基于特征曲線法,建立考慮圍巖剛度劣化本構(gòu)模型開展不同開挖方式下隧道開挖空間變形特性研究,并與工程實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析.結(jié)果表明考慮剛度弱化后,三種開挖方式拱頂位移數(shù)值均增大;隧道開挖只對工作面前方20m范圍內(nèi)圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,對20m范圍以外影響甚微;在開挖工程中,距開挖工作面±10m范圍內(nèi)拱頂圍巖位移變化最大;為了有效控制圍巖變形,開挖方式的優(yōu)先順序依次是中隔壁方式、預(yù)留核心土和臺(tái)階法;與未考慮剛度弱化的經(jīng)典本構(gòu)模型相比,采用剛度弱化本構(gòu)模型計(jì)算得到的圍巖壓力釋放過程更符合實(shí)際情況,拱頂位移計(jì)算結(jié)果與工程現(xiàn)場實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)更為接近.

基于特征曲線法,建立考慮圍巖剛度劣化本構(gòu)模型開展不同開挖方式下隧道開挖空間變形特性研究,并與工程實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明:考慮剛度弱化后,三種開挖方式拱頂位移數(shù)值均增大;隧道開挖只對工作面前方20m范圍內(nèi)圍巖結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,對20m范圍以外影響甚微;在開挖工程中,距開挖工作面±10m范圍內(nèi)拱頂圍巖位移變化最大;為了有效控制圍巖變形,開挖方式的優(yōu)先順序依次是中隔壁方式、預(yù)留核心土和臺(tái)階法;與未考慮剛度弱化的經(jīng)典本構(gòu)模型相比,采用剛度弱化本構(gòu)模型計(jì)算得到的圍巖壓力釋放過程更符合實(shí)際情況,拱頂位移計(jì)算結(jié)果與工程現(xiàn)場實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)更為接近。

為了隧道洞口段安全作業(yè)，保證工程順利推進(jìn)，首先進(jìn)行現(xiàn)場的裂縫觀察，做好統(tǒng)計(jì)工作，主要對裂縫的數(shù)量、寬度等進(jìn)行觀察和統(tǒng)計(jì)；其次對洞口段進(jìn)行監(jiān)控量測，并對所測得數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析。在數(shù)據(jù)科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)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(jié)論和建議，促進(jìn)工程順利開展。

隧道通過裂隙巖體的含水區(qū)段時(shí),人為擾動(dòng)了裂隙巖體、地下水等構(gòu)成的復(fù)雜地質(zhì)系統(tǒng),是造成各種涌水、突水、突泥事故的重要原因。為了研究復(fù)雜地質(zhì)條件下隧道開挖過程中巖體變形、流體運(yùn)移相互作用過程,探討其對隧道涌、突水的影響,在上述復(fù)雜過程進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)深埋隧道圍巖裂隙發(fā)育規(guī)模與工程尺度的關(guān)系,建立可以同時(shí)考慮不同級別裂隙網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜裂隙巖體水力學(xué)模型,采用有限元法對復(fù)雜裂隙巖體中開挖隧道的固流耦合過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬結(jié)果體現(xiàn)了主干裂隙在滲流中的強(qiáng)導(dǎo)水作用和網(wǎng)絡(luò)狀裂隙的貯水功能與滲流滯后效應(yīng),開挖過程中復(fù)雜裂隙巖體滲流場與應(yīng)力場的耦合作用顯著的增加了隧道圍巖屈服區(qū)。

軟弱圍巖，指的是強(qiáng)度小、膠結(jié)程度小、孔隙度大，受構(gòu)造面切割或是風(fēng)化影響比較明顯的松、軟、弱地層。軟弱圍巖有諸多不同的變形情況，誘發(fā)因素也各有不同。本文介紹了軟弱圍巖隧道開挖涉及的變形控制技術(shù)。

結(jié)合新建鐵路溫福線周倉嶺隧道的施工案例，介紹了大斷面暗挖隧道穿越軟弱土層的施工工藝，并從掘進(jìn)、支護(hù)、圍巖量測等方面闡述了采用crd法施工的優(yōu)越性，為該工法的推廣應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

西高東低是我國的地勢特征,在暢通東西部的交通方式中隧道是首選的一種方式,并且目前在隧道的建設(shè)方面技術(shù)也是日臻完善,在不同的地質(zhì)條件開挖隧道需要使用不同的開挖方法。由于目前在帶圍巖的軟弱隧道開挖中crd技術(shù)運(yùn)用廣泛并且擔(dān)任了重要的角色,本文為了能夠保證crd施工技術(shù)在隧道的施工過程中高效的工作,于是進(jìn)行了crd施工技術(shù)的相關(guān)探討。

西高東低是我國的地勢特征,在暢通東西部的交通方式中隧道是首選的一種方式,并且目前在隧道的建設(shè)方面技術(shù)也是日臻完善,在不同的地質(zhì)條件開挖隧道需要使用不同的開挖方法。由于目前在帶圍巖的軟弱隧道開挖中crd技術(shù)運(yùn)用廣泛并且擔(dān)任了重要的角色,本文為了能夠保證crd施工技術(shù)在隧道的施工過程中高效的工作,于是進(jìn)行了crd施工技術(shù)的相關(guān)探討。

為研究超大斷面隧道圍巖變形控制機(jī)制,系統(tǒng)開展cd及crd開挖工法下不同支護(hù)方式的數(shù)值計(jì)算,研究了不同支護(hù)方案隨圍巖強(qiáng)度等級變化對隧道拱頂位移、圍巖塑性區(qū)應(yīng)變的影響規(guī)律,明確了crd開挖工法下不同臨時(shí)支護(hù)拆除順序?qū)λ淼绹鷰r穩(wěn)定性影響規(guī)律。通過對結(jié)果進(jìn)行對比分析可知:采用crd開挖方法比cd法、i22b型鋼拱架支護(hù)比i18拱架都具有更好的圍巖控制效果,且圍巖等級越差,控制效果差異越大；考慮到拱頂沉降安全值,采用i18型鋼拱架在經(jīng)濟(jì)性和施工安全性及便捷性方面具有良好的可行性；采用先臨時(shí)仰拱,后臨時(shí)支撐拆除順序?qū)φ麄€(gè)隧道圍巖穩(wěn)定性效果最好。

以某公路大跨隧道為背景介紹了在隧道開挖過程中圍巖壓力及變形受開挖影響所產(chǎn)生的變化,通過對實(shí)測數(shù)據(jù)的分析,指導(dǎo)施工中支護(hù)參數(shù)的調(diào)整,與理論公式進(jìn)行對比選定合理的公式、確定準(zhǔn)確的地質(zhì)參數(shù),預(yù)測下段施工圍巖壓力及變化。

軟弱圍巖隧道開挖變形特性與支護(hù)技術(shù)研究

在復(fù)雜的城市地下工程施工過程中,對施工引起的圍巖及結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行控制是決定施工成敗的關(guān)鍵因素之一。北京鐵路樞紐北京站至北京西站地下直徑線工程zjx-2標(biāo)施工過程中,通過對蓋挖法和crd法各階段施工引起的圍巖及結(jié)構(gòu)變形進(jìn)行監(jiān)測,系統(tǒng)分析地層與結(jié)構(gòu)變位及兩種施工方法之間的關(guān)系,總結(jié)出兩種施工方法引起的圍巖及結(jié)構(gòu)變形規(guī)律,對指導(dǎo)施工、控制圍巖及結(jié)構(gòu)變形起到很好的作用,使施工始終處于可知可控狀態(tài)。

在施工過程中圍巖變形規(guī)律對高地應(yīng)力隧道施工控制大變形非常關(guān)鍵,也是選擇隧道開挖方式、支護(hù)型式、支護(hù)參數(shù)、支護(hù)時(shí)機(jī)的技術(shù)依據(jù)。采用有限元數(shù)值模擬分析對高地應(yīng)力大變形隧道采用臺(tái)階法開挖過程中的圍巖變形規(guī)律進(jìn)行數(shù)值模擬分析,并針對其開挖過程中的預(yù)留核心土長度對變形的影響進(jìn)行了探討,提出了合理的臺(tái)階長度和核心土長度,其結(jié)果對高地應(yīng)力大變形隧道的設(shè)計(jì)與施工具有指導(dǎo)作用。

我國經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定的程度就是發(fā)展我國鐵路工程的最佳時(shí)機(jī)。鐵路工程的不斷發(fā)展和創(chuàng)新也在很大程度上推動(dòng)了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)發(fā)展。作為兩種相符相成的工作,必須同時(shí)進(jìn)行,同時(shí)進(jìn)步。在我國的鐵路工程中有很多的工程面臨著隧道的施工。在隧道施工過程中有很多施工的技術(shù)應(yīng)用,本文針對隧道軟弱圍巖中的crd施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的闡析和論述,希望通過本文的闡析和論述能夠?yàn)槲覈蔫F路工程的隧道施工技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新貢獻(xiàn)力量,同時(shí)也為我國的鐵路工程建設(shè)和發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

隨著近些年來我國交通行業(yè)的快速發(fā)展；隧道工程數(shù)量和規(guī)模都在快速增加；在隧道施工過程中不可避免的會(huì)遭遇到軟弱圍巖的情況；這種隧道的整體強(qiáng)度相對較低；非常容易發(fā)生大變形的問題；所以加強(qiáng)其施工技術(shù)水平；有效進(jìn)行施工控制是非常重要的.本文主要分析軟弱圍巖隧道大變形施工控制技術(shù)內(nèi)容；希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士有所幫助.

某鐵路隧道工程所處地層為粉砂質(zhì)泥砂巖和碳質(zhì)灰?guī)r,受斷層和古巖溶的影響,巖面會(huì)出現(xiàn)比較大的起伏。文章以實(shí)際工程為例,對軟弱圍巖隧道變形的基本規(guī)律進(jìn)行了分析,根據(jù)施工現(xiàn)場得到的監(jiān)測信息,對支護(hù)參數(shù)和施工方案進(jìn)行調(diào)整,保證隧道施工的順利開展,降低了施工成本。

為了研究軟弱圍巖隧道爆破施工過程中掌子面周邊圍巖應(yīng)力和位移的變化情況,依托尋全高速松虎坑3號隧道爆破施工實(shí)例,利用有限元軟件midas/nx對軟弱圍巖隧道爆破過程中掌子面周邊圍巖的位移-時(shí)間變化及其應(yīng)力分布情況進(jìn)行了分析,并且總結(jié)了軟弱圍巖隧道開挖過程中圍巖的變形機(jī)理及相應(yīng)的控制變形工程對策。結(jié)果表明：爆破過程中爆破荷載的主應(yīng)力對已開挖洞室周邊圍巖的影響范圍較小,掌子面周邊圍巖的位移沿開挖輪廓線向四周擴(kuò)散,其位移量也逐漸減小。

針對滲流條件下的深埋富水隧道圍巖穩(wěn)定性問題,依托老獾頂隧道工程,對dk16+110-dk16+130段進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測,采用流固耦合理論與反演理論,基于flac3d數(shù)值軟件對該區(qū)段開挖過程進(jìn)行數(shù)值模擬,與監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行比較分析。研究結(jié)果表明:下左臺(tái)階開挖后兩幫孔隙水壓力梯度變化非?？?在仰拱開挖后應(yīng)力與孔隙水壓力變化趨于平穩(wěn)；通過對孔隙水壓力與應(yīng)力的比值分析得到隧道圍巖開挖風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測函數(shù)α,確定了該地質(zhì)條件下掌子面最危險(xiǎn)開挖深度；當(dāng)隧道圍巖開挖風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測函數(shù)值α>4.51時(shí),掌子面極易發(fā)生失穩(wěn),需要對其排水降壓；預(yù)測函數(shù)具有較高精度,為后續(xù)工程提供參考。

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷深入發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)的開展如火如荼地進(jìn)行著。鐵路公路修建給各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)文化交流提供了重要的溝通通道，因此公路的建設(shè)遍布我國各個(gè)區(qū)域體現(xiàn)了其重要性。由于我國各區(qū)域地質(zhì)條件和地形條件的不同，公路建設(shè)也就需要不同的技術(shù)和方法來保證道路的順利施工和投入使用。在我國西南地區(qū)，由于軟弱圍巖等地質(zhì)條件的特殊性，在公路建設(shè)中的隧道開挖過程中要進(jìn)行一系列的支護(hù)措施，才能保證施工的正常進(jìn)行。本文主要分析在公路隧道的開挖過程中，如何對其進(jìn)行支護(hù)，以保證工程的順利完成。

運(yùn)用合適的剛度參數(shù)對實(shí)際工程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,采用ansys建立基礎(chǔ)模型導(dǎo)入3dec中,克服了3dec建模程序的固有缺陷;根據(jù)節(jié)理巖體變形參數(shù)以及孔隙水壓力對結(jié)構(gòu)面變形特性影響的研究結(jié)論,利用3dec對黑山隧道在開挖過程中的變形規(guī)律進(jìn)行了研究,得出淺埋破碎圍巖區(qū)開挖沉降變形影響距離為60m等,與工程實(shí)際符合較好的數(shù)值模擬結(jié)果,從而為確定合理的二襯作業(yè)時(shí)機(jī)奠定了基礎(chǔ)。

以公路隧道工程項(xiàng)目作為研究對象,對軟弱圍巖安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了介紹,并闡述了軟弱圍巖的開挖方法,分析了不同開挖方法的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,充分考慮施工環(huán)境與條件,有利于科學(xué)合理地選擇出最佳方案。

軟弱圍巖地質(zhì)松軟、易塌陷、穩(wěn)定性差,一直都是公路隧道施工中的較為棘手的地質(zhì)因素.因而在軟弱圍巖段進(jìn)行隧道施工,必須根據(jù)具體施工環(huán)境及條件,選擇最優(yōu)方案,控制施工風(fēng)險(xiǎn).針對軟弱圍巖地質(zhì)特征,對應(yīng)如何優(yōu)化施工進(jìn)行了探討,主要圍繞其開挖方法進(jìn)行研究,望能為日后相關(guān)工作提供借鑒.