圍巖浸水對(duì)黃土地鐵隧道穩(wěn)定性影響分析

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。

以納溪高速公路敘嶺關(guān)隧道為背景,以方形溶洞為例,運(yùn)用三維有限元方法分析隧道側(cè)部溶洞對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明:隨著隧道的不斷推進(jìn),右拱腳附近豎向位移和最大主應(yīng)力有較明顯的增加;拱頂、拱底圍巖變形有朝溶洞方向位移的趨勢(shì);側(cè)部溶洞對(duì)圍巖的影響范圍大約是2倍隧道洞徑,對(duì)1倍隧道洞徑內(nèi)的圍巖及側(cè)部溶洞應(yīng)及時(shí)處理。隧道圍巖位移、應(yīng)力的變化規(guī)律可為巖溶處理、支護(hù)時(shí)機(jī)提供依據(jù)。

在尚家灣隧道施工期間,曾預(yù)報(bào)并揭露大型溶洞,溶洞的存在給隧道施工帶來(lái)極大的安全隱患。以尚家灣隧道為背景,開(kāi)展數(shù)值試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比隧道前方有、無(wú)溶洞條件下開(kāi)挖工況,從位移、應(yīng)力、塑性區(qū)3個(gè)方面分析了隧道前方大型溶洞對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究表明:對(duì)于本工程而言,溶洞對(duì)隧道底部和左側(cè)拱腰的影響要大于對(duì)隧道頂部及右側(cè)拱腰的影響;隧道前方存在大型溶洞條件下塑性區(qū)體積隨開(kāi)挖位置呈指數(shù)增長(zhǎng)。隧道前方無(wú)溶洞條件下,塑性區(qū)體積隨開(kāi)挖位置呈線性增長(zhǎng),即溶洞的存在大大加速了隧道開(kāi)挖塑性破壞區(qū)的增長(zhǎng)。該研究對(duì)巖溶地區(qū)隧道安全施工具有一定的指導(dǎo)意義。

通過(guò)建立有限元、離散元兩種數(shù)值力學(xué)模型,開(kāi)展開(kāi)挖跨度對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響規(guī)律研究。結(jié)果表明:在不考慮洞室形狀影響的前提下,當(dāng)圍巖按連續(xù)介質(zhì)假設(shè),且開(kāi)挖后仍處于彈性應(yīng)力狀態(tài)時(shí),單純?cè)黾铀淼篱_(kāi)挖跨度對(duì)圍巖應(yīng)力狀態(tài)影響不大;但若開(kāi)挖后進(jìn)入彈塑性應(yīng)力狀態(tài),則單純加大開(kāi)挖跨度會(huì)導(dǎo)致塑性區(qū)半徑大幅度增加,影響圍巖穩(wěn)定。當(dāng)圍巖按非連續(xù)介質(zhì)假定時(shí),巖體失穩(wěn)主要呈現(xiàn)節(jié)理面間剪切滑移。開(kāi)挖跨度增大相當(dāng)于隧道跨度與巖塊的相對(duì)尺度增大,隧道關(guān)鍵塊體失穩(wěn)概率加大,對(duì)于相同產(chǎn)狀節(jié)理巖體,關(guān)鍵塊體出現(xiàn)部位相同;另一方面,跨度增大引起在隧道開(kāi)挖的應(yīng)力擾動(dòng)區(qū)內(nèi)遭遇節(jié)理的組數(shù)增加,組數(shù)越多,巖體越破碎,失穩(wěn)概率越大,且失穩(wěn)模式各有不同,增加了支護(hù)難度。

基于多年對(duì)盾構(gòu)施工技術(shù)的研究,同時(shí)結(jié)合沈陽(yáng)地鐵二號(hào)線松陵區(qū)間盾構(gòu)施工工程實(shí)例,闡述土壓平衡盾構(gòu)機(jī)施工對(duì)周圍土體擾動(dòng)的影響程度,可為類似工程參考和借鑒。

昆明軟土地區(qū)某建筑項(xiàng)目深基坑工程可能影響到地鐵三號(hào)線某區(qū)間隧道的穩(wěn)定性。在現(xiàn)場(chǎng)勘查和資料分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用三維有限差分法flac3d，分析了深基坑開(kāi)挖卸荷過(guò)程中地鐵區(qū)間隧道的位移、應(yīng)力及塑性破壞狀態(tài)，探究在現(xiàn)有基坑開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)方案下區(qū)間隧道的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：在現(xiàn)有的基坑開(kāi)挖支護(hù)方案下，該深基坑開(kāi)挖對(duì)地鐵區(qū)間隧道的影響較小，符合相應(yīng)的地鐵保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠確保地鐵隧道的安全使用。研究成果對(duì)該工程的穩(wěn)定性及安全防控提供參考。

凍巖隧道施工中,開(kāi)挖、初襯、保溫層和二襯等作業(yè),產(chǎn)生的施工熱量及洞內(nèi)外空氣的熱交換,將影響凍土圍巖原始地溫場(chǎng)。這種地溫場(chǎng)的擾動(dòng),破壞了凍土地層的熱力學(xué)平衡,使其凍土的熱物理力學(xué)性能發(fā)生改變,其中包括凍土的融沉性、凍土回凍過(guò)程的膨脹性以及隧道的穩(wěn)定性等工程力學(xué)性能。因此,保護(hù)凍土、減少施工對(duì)凍土原始地溫場(chǎng)的擾動(dòng)是凍土隧道施工的重要控制因素之一。通過(guò)建立凍土圍巖、支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)、隔熱保溫層和洞內(nèi)環(huán)境氣體熱力學(xué)模型,根據(jù)實(shí)際工況和實(shí)測(cè)洞內(nèi)環(huán)境溫度及地溫,應(yīng)用ansys有限元程序,對(duì)不同施工工況下圍巖的溫度場(chǎng)變化進(jìn)行模擬,分別研究毛洞暴露時(shí)間、初襯施作時(shí)機(jī)、初襯持續(xù)時(shí)間等不同狀況下,凍巖溫度場(chǎng)的擾動(dòng)規(guī)律、融化圈深度。根據(jù)不同施工方法下融化圈大小對(duì)洞室穩(wěn)定性的影響,為凍土隧道施工控制和決策提供科學(xué)依據(jù)。

采用有限元方法,初步研究了隧洞在埋深為33,233,433m時(shí),在ⅰ~ⅴ級(jí)圍巖的受力、塑性變形和位移變化。研究發(fā)現(xiàn),在同一埋深下,隨著圍巖破碎程度的增加,圍巖的受拉區(qū)和塑性變形區(qū)逐漸從拱頂、底向邊墻轉(zhuǎn)移,并可能在邊墻處發(fā)生拉應(yīng)力突增現(xiàn)象,突增幅度隨埋深的增加而增大。隧洞的拱頂、邊墻和拱底都會(huì)產(chǎn)生較大位移;隨著埋深的增加和巖體的破碎,拱頂和拱肩的位移會(huì)超過(guò)其他部位。計(jì)算結(jié)果和已有的模型試驗(yàn)結(jié)果相比較,論證了研究方法和結(jié)論的合理性。

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。

隧道穿越節(jié)理裂隙發(fā)育地質(zhì)環(huán)境時(shí),水壓力以及節(jié)理裂隙發(fā)育程度會(huì)對(duì)開(kāi)挖后圍巖的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響.以某隧道為工程背景,運(yùn)用離散元理論,考慮流固耦合作用,分析了水位高度和節(jié)理法向剛度對(duì)隧道開(kāi)挖后洞周位移收斂、圍巖剪應(yīng)力及塑性區(qū)、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的影響.計(jì)算結(jié)果表明:在一定范圍內(nèi),水位高度和節(jié)理法向剛度越大,圍巖塑性區(qū)的范圍越小,襯砌結(jié)構(gòu)受到的內(nèi)力越小,隧道越安全.

以g309線固原至西吉公路炸山嘴隧道工程為依托,結(jié)合其實(shí)際地質(zhì)條件,采用大型有限元軟件midas-gts建立仰坡隧道分部開(kāi)挖模型.采用改進(jìn)的基于廣義hoek-brown理論的強(qiáng)度折減法對(duì)隧道開(kāi)挖過(guò)程中各階段隧道上部巖土體的位移進(jìn)行計(jì)算分析,結(jié)果表明:隧道入口處仰坡附近巖土體由于受開(kāi)挖影響,其豎向沉降最為明顯,一定條件下有可能發(fā)生失穩(wěn)破壞.

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。

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。

富水黃土圍巖含水量變化對(duì)隧道穩(wěn)定性影響的數(shù)值模擬分析——在富水黃土地區(qū)進(jìn)行隧道建設(shè)，若采用排水法施工將涉及施工階段和運(yùn)營(yíng)階段的降水。由于地下水位降低，黃土圍巖含水量將發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)隧道變形及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。文章以zx客運(yùn)專線zm富水黃土隧道dk2...

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(shù)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。

針對(duì)工程中具有破碎帶的隧道存在飽水的實(shí)際情況,基于流固耦合理論,利用有限差分法軟件flac,對(duì)含有破碎帶的隧道圍巖在飽水條件下的開(kāi)挖穩(wěn)定性進(jìn)行分析。通過(guò)考慮流固耦合效應(yīng),得到不同傾角的破碎帶在開(kāi)挖前后的滲流場(chǎng)特性、主應(yīng)力特性和塑性區(qū)特性等結(jié)果,并在此基礎(chǔ)上分析了地下水的存在對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明:隨著破碎帶傾角的增大,使圍巖加速破壞,塑性區(qū)的范圍也逐漸擴(kuò)展,說(shuō)明形成不穩(wěn)定圍巖的區(qū)域也在擴(kuò)大。通過(guò)滲水模型試驗(yàn)對(duì)存在破碎帶的圍巖在飽水情況下隧道失穩(wěn)的過(guò)程進(jìn)行演示,揭示圍巖破壞的機(jī)理。研究成果可為富水地層條件下含破碎帶的隧道工程開(kāi)挖設(shè)計(jì)提供了理論參考。

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。

針對(duì)南疆鐵路吐庫(kù)二線中天山特長(zhǎng)隧道tbm施工特點(diǎn),tbm施工對(duì)圍巖穩(wěn)定性影響進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算研究,選取4種圍巖情況進(jìn)行數(shù)值建模計(jì)算,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選取tbm掘進(jìn)相關(guān)參數(shù),通過(guò)研究得出tbm工法圍巖擾動(dòng)區(qū)小于鉆爆法,且圍巖級(jí)別越低,條件越差,tbm工法與鉆爆法的圍巖擾動(dòng)區(qū)相比就越小。

地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析——一、無(wú)壓洞室圍巖重分布應(yīng)力計(jì)算　　如果洞室半徑相對(duì)洞長(zhǎng)很小，按平面應(yīng)變問(wèn)題考慮，概化為受均布?jí)毫Φ谋“逯行男A孔周邊應(yīng)力分布…………　　2塑性圍巖重分布應(yīng)力　　地下開(kāi)挖后，洞壁的應(yīng)力集中最大,當(dāng)它超過(guò)圍巖屈服極限...

黃土特殊的工程性質(zhì)決定了黃土隧道結(jié)構(gòu)的受力復(fù)雜性.大斷面黃土隧道由于開(kāi)挖斷面大,開(kāi)挖方法一般采用臺(tái)階法或交叉中隔壁法(crd).因此,沿用傳統(tǒng)的觀測(cè)點(diǎn)布置方法進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置和位移觀測(cè),存在一定的困難.收斂約束法應(yīng)用方便,思路明確.用收斂約束法對(duì)隧道初期支護(hù)進(jìn)行穩(wěn)定性分析,不僅能正確地反映隧道施工中的各種力學(xué)現(xiàn)象和過(guò)程,還能弄清楚圍巖與支護(hù)\"相互作用\"和\"動(dòng)態(tài)作用\"的特點(diǎn).本文基于收斂約束原理,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)蘭渝高鐵某大斷面黃土隧道的圍巖穩(wěn)定性和初支的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià),為隧道的后續(xù)施工,提供參考.

圍巖施工期穩(wěn)定性是隧道工程安全的面臨的重要問(wèn)題.針對(duì)黑山隧道黃土隧道開(kāi)展數(shù)值模擬計(jì)算分析,基于施工期間隧道拱頂沉降和圍巖洞內(nèi)收斂變形特點(diǎn),研究分析了考慮隧道左、右線施工期相互影響,進(jìn)而分析隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)效果.計(jì)算結(jié)果表明:掌子面推進(jìn)過(guò)程是影響圍巖變形的重要因素;隧道先行先開(kāi)挖隧道產(chǎn)生的地應(yīng)力重新分布相當(dāng)于使右線埋深增大,有利于形成拱效應(yīng);表明初期表面支護(hù)的強(qiáng)度能很好的滿足穩(wěn)定性控制的要求,并具有可靠的安全余度.