圍巖浸水對黃土地鐵隧道穩(wěn)定性影響分析

針對2種不同施工順序?qū)Φ叵露词覈鷰r穩(wěn)定性的影響,其一是先開挖地下隧道,后修建地面建筑,分析了隧道洞頂?shù)某两滴灰啤⒍词覈鷰r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,運用三維有限元方法分析隧道側(cè)部溶洞對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明:隨著隧道的不斷推進,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;側(cè)部溶洞對圍巖的影響范圍大約是2倍隧道洞徑,對1倍隧道洞徑內(nèi)的圍巖及側(cè)部溶洞應(yīng)及時處理。隧道圍巖位移、應(yīng)力的變化規(guī)律可為巖溶處理、支護時機提供依據(jù)。

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

通過建立有限元、離散元兩種數(shù)值力學模型,開展開挖跨度對隧道圍巖穩(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,當圍巖按連續(xù)介質(zhì)假設(shè),且開挖后仍處于彈性應(yīng)力狀態(tài)時,單純增加隧道開挖跨度對圍巖應(yīng)力狀態(tài)影響不大;但若開挖后進入彈塑性應(yīng)力狀態(tài),則單純加大開挖跨度會導致塑性區(qū)半徑大幅度增加,影響圍巖穩(wěn)定。當圍巖按非連續(xù)介質(zhì)假定時,巖體失穩(wěn)主要呈現(xiàn)節(jié)理面間剪切滑移。開挖跨度增大相當于隧道跨度與巖塊的相對尺度增大,隧道關(guān)鍵塊體失穩(wěn)概率加大,對于相同產(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挖的應(yīng)力擾動區(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,增加了支護難度。

基于多年對盾構(gòu)施工技術(shù)的研究,同時結(jié)合沈陽地鐵二號線松陵區(qū)間盾構(gòu)施工工程實例,闡述土壓平衡盾構(gòu)機施工對周圍土體擾動的影響程度,可為類似工程參考和借鑒。

昆明軟土地區(qū)某建筑項目深基坑工程可能影響到地鐵三號線某區(qū)間隧道的穩(wěn)定性。在現(xiàn)場勘查和資料分析的基礎(chǔ)上，運用三維有限差分法flac3d，分析了深基坑開挖卸荷過程中地鐵區(qū)間隧道的位移、應(yīng)力及塑性破壞狀態(tài)，探究在現(xiàn)有基坑開挖支護設(shè)計方案下區(qū)間隧道的穩(wěn)定性。結(jié)果表明：在現(xiàn)有的基坑開挖支護方案下，該深基坑開挖對地鐵區(qū)間隧道的影響較小，符合相應(yīng)的地鐵保護技術(shù)標準，能夠確保地鐵隧道的安全使用。研究成果對該工程的穩(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。這種地溫場的擾動,破壞了凍土地層的熱力學平衡,使其凍土的熱物理力學性能發(fā)生改變,其中包括凍土的融沉性、凍土回凍過程的膨脹性以及隧道的穩(wěn)定性等工程力學性能。因此,保護凍土、減少施工對凍土原始地溫場的擾動是凍土隧道施工的重要控制因素之一。通過建立凍土圍巖、支護襯砌結(jié)構(gòu)、隔熱保溫層和洞內(nèi)環(huán)境氣體熱力學模型,根據(jù)實際工況和實測洞內(nèi)環(huán)境溫度及地溫,應(yīng)用ansys有限元程序,對不同施工工況下圍巖的溫度場變化進行模擬,分別研究毛洞暴露時間、初襯施作時機、初襯持續(xù)時間等不同狀況下,凍巖溫度場的擾動規(guī)律、融化圈深度。根據(jù)不同施工方法下融化圈大小對洞室穩(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,在ⅰ~ⅴ級圍巖的受力、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超過其他部位。計算結(jié)果和已有的模型試驗結(jié)果相比較,論證了研究方法和結(jié)論的合理性。

隨著我國西南部大規(guī)模鐵路建設(shè)的實施,受地形地勢的影響,淺埋偏壓隧道越來越多的出現(xiàn)在工程實際當中。對于此類隧道,初期支護時機對圍巖穩(wěn)定性的影響是一個不容忽視的重要問題。針對改建鐵路成昆線老鼻山隧道洞口淺埋偏壓段的工程實例,應(yīng)用大型有限元分析軟件abaqus模擬分析了隧道開挖后在不同應(yīng)力釋放率情況下施加初期支護的作用效果。對淺埋偏壓隧道不同支護時機下圍巖的變形規(guī)律以及圍巖的應(yīng)力狀態(tài)進行了研究,初步分析了兩者與支護時機的對應(yīng)關(guān)系。

隧道穿越節(jié)理裂隙發(fā)育地質(zhì)環(huán)境時,水壓力以及節(jié)理裂隙發(fā)育程度會對開挖后圍巖的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響.以某隧道為工程背景,運用離散元理論,考慮流固耦合作用,分析了水位高度和節(jié)理法向剛度對隧道開挖后洞周位移收斂、圍巖剪應(yīng)力及塑性區(qū)、支護結(jié)構(gòu)受力的影響.計算結(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挖模型.采用改進的基于廣義hoek-brown理論的強度折減法對隧道開挖過程中各階段隧道上部巖土體的位移進行計算分析,結(jié)果表明:隧道入口處仰坡附近巖土體由于受開挖影響,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.

通過曼歇2號隧道中導洞開挖中的地質(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)測兩側(cè)正洞的地質(zhì)情況,對連拱隧道上、下行線正洞的施工予以指導和控制,進而達到短期預(yù)報的目的。

隧道是修建在底層中的工程結(jié)構(gòu),在挖開地層并把隧道襯砌修建在地層內(nèi)的過程中和以后,地層始終對隧道襯砌結(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,著重對公路隧道圍巖穩(wěn)定性進行了分析。

結(jié)合熊渡隧道的工程實踐,通過拱頂沉降、錨桿應(yīng)力的現(xiàn)場監(jiān)控量測和數(shù)值計算工作,研究了復雜地質(zhì)條件下巖溶隧道全斷面爆破開挖時圍巖的穩(wěn)定性,研究結(jié)果表明,熊渡隧道ⅴ級圍巖段的破碎帶采用現(xiàn)有的施工工藝和支護參數(shù)是可行的,圍巖變形可控,支護結(jié)構(gòu)的支護效果顯著,圍巖基本穩(wěn)定。

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

隨著西部高速公路的大規(guī)模建設(shè),受地形和施工場地的限制,小凈距隧道已越來越多地在工程實際中使用。由于小凈距隧道施工工藝復雜,圍巖變形和破壞機理也較為復雜,隧道的施工和支護時機對圍巖和支護結(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,開展隧道在不同荷載釋放比例下不同支護時機對圍巖穩(wěn)定性影響的研究。研究結(jié)果表明:支護越早,襯砌和錨桿承擔的荷載越大,圍巖的塑性變形和塑性區(qū)范圍越小。及時施作二次襯砌,可以顯著控制巖柱部位的變形,改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。研究成果將對同類條件下小凈距隧道的施工和設(shè)計具有指導意義。

針對工程中具有破碎帶的隧道存在飽水的實際情況,基于流固耦合理論,利用有限差分法軟件flac,對含有破碎帶的隧道圍巖在飽水條件下的開挖穩(wěn)定性進行分析。通過考慮流固耦合效應(yīng),得到不同傾角的破碎帶在開挖前后的滲流場特性、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)的范圍也逐漸擴展,說明形成不穩(wěn)定圍巖的區(qū)域也在擴大。通過滲水模型試驗對存在破碎帶的圍巖在飽水情況下隧道失穩(wěn)的過程進行演示,揭示圍巖破壞的機理。研究成果可為富水地層條件下含破碎帶的隧道工程開挖設(shè)計提供了理論參考。

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

針對南疆鐵路吐庫二線中天山特長隧道tbm施工特點,tbm施工對圍巖穩(wěn)定性影響進行了數(shù)值模擬計算研究,選取4種圍巖情況進行數(shù)值建模計算,并根據(jù)現(xiàn)場實際情況選取tbm掘進相關(guān)參數(shù),通過研究得出tbm工法圍巖擾動區(qū)小于鉆爆法,且圍巖級別越低,條件越差,tbm工法與鉆爆法的圍巖擾動區(qū)相比就越小。

地下洞室圍巖穩(wěn)定性分析——一、無壓洞室圍巖重分布應(yīng)力計算　　如果洞室半徑相對洞長很小，按平面應(yīng)變問題考慮，概化為受均布壓力的薄板中心小圓孔周邊應(yīng)力分布…………　　2塑性圍巖重分布應(yīng)力　　地下開挖后，洞壁的應(yīng)力集中最大,當它超過圍巖屈服極限...

黃土特殊的工程性質(zhì)決定了黃土隧道結(jié)構(gòu)的受力復雜性.大斷面黃土隧道由于開挖斷面大,開挖方法一般采用臺階法或交叉中隔壁法(crd).因此,沿用傳統(tǒng)的觀測點布置方法進行測點布置和位移觀測,存在一定的困難.收斂約束法應(yīng)用方便,思路明確.用收斂約束法對隧道初期支護進行穩(wěn)定性分析,不僅能正確地反映隧道施工中的各種力學現(xiàn)象和過程,還能弄清楚圍巖與支護\"相互作用\"和\"動態(tài)作用\"的特點.本文基于收斂約束原理,結(jié)合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),對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行評價,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題.針對黑山隧道黃土隧道開展數(shù)值模擬計算分析,基于施工期間隧道拱頂沉降和圍巖洞內(nèi)收斂變形特點,研究分析了考慮隧道左、右線施工期相互影響,進而分析隧道初期支護結(jié)構(gòu)效果.計算結(jié)果表明:掌子面推進過程是影響圍巖變形的重要因素;隧道先行先開挖隧道產(chǎn)生的地應(yīng)力重新分布相當于使右線埋深增大,有利于形成拱效應(yīng);表明初期表面支護的強度能很好的滿足穩(wěn)定性控制的要求,并具有可靠的安全余度.