圍巖應(yīng)力釋放率對雙聯(lián)拱隧道施工影響研究

文章分析了膨脹性圍巖的特性、膨脹性圍巖對隧道施工的影響以及膨脹性圍巖的隧道施工要點,為隧道施工中及時采取預(yù)防措施提供了依據(jù)。

以某高速公路隧道開挖和支護為工程背景,通過數(shù)值模擬方法分析上下臺階法、交叉中隔壁法和三臺階法3種施工方法情況下,隧道圍巖的變形情況以及對支護時機的影響.設(shè)置不同的應(yīng)力釋放率方案,得到上臺階開挖、初襯施工步、核心土開挖和仰拱施工的應(yīng)力釋放率分別為50％,30％,5％和5％.采用上下臺階留核心土法施工最多允許釋放90％的原巖應(yīng)力,而采用三臺階法和交叉中隔壁法施工時分別為90.5％和91％.隧道的施工方法對掌子面和二次襯砌之間的允許距離具有較為顯著的影響,交叉中隔壁施工方法允許掌子面和二次襯砌之間的距離最大,從而延緩二襯襯砌的支護時間.選取v級圍巖中的上下臺階留核心土法的掌子面和二次襯砌之間的距離作為參考值,則需對其他開挖方法的掌子面和二次襯砌之間的距離進行修正,分別為:交叉中隔壁法1.53,三臺階法1.14.

文中主要介紹處在軟弱圍巖地段雙聯(lián)拱隧道的施工方法,根據(jù)各種不同圍巖類別選擇不同的施工方法,積累經(jīng)驗,保證安全,提高施工進度。

介紹處在軟弱圍巖地段雙聯(lián)拱隧道的施工方法,根據(jù)各種不同圍巖類別選擇不同的施工方法,積累經(jīng)驗,保證安全,提高施工進度。

不同的開挖方法造成圍巖應(yīng)力變化及變形方式不同,因此在制定隧道監(jiān)控量測方案時,應(yīng)針對不同的開挖方法有所側(cè)重地制定相應(yīng)的方案,以實現(xiàn)圍巖應(yīng)力變化更為準確的預(yù)測,依從巖體的彈塑性mohr-coulomb屈服準則,將現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù),建立彈塑性三維有限元分析模型.模型計算結(jié)果表明,三種開挖方式對拱腰豎向應(yīng)力及最大主應(yīng)力影響較小,其中,全斷面開挖可導(dǎo)致局部區(qū)域產(chǎn)生較小的拉應(yīng)力.所建模型能夠兼顧精度和效率,便于程序?qū)崿F(xiàn),能為圍巖的應(yīng)力預(yù)測分析提供有效工具.

采用鋼弦式傳感器對某公路隧道施工過程中圍巖和初次襯砌應(yīng)力進行監(jiān)測,并將監(jiān)測結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果進行對比。結(jié)果表明:鋼弦式傳感器可以測出圍巖和初次襯砌應(yīng)力的變化情況,對施工和隧道的長期安全監(jiān)控具有指導(dǎo)意義。

以某隧道為背景,對淺埋偏壓公路隧道在crd法開挖條件下進行施工力學(xué)數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測監(jiān)控.分析開挖過程中圍巖應(yīng)力的變化情況,并將模擬結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果進行比較.結(jié)果表明:淺埋偏壓隧道開挖后,圍巖應(yīng)力場并不對稱,深埋側(cè)的變化程度大于淺埋側(cè);在每一個開挖步驟前后,圍巖應(yīng)力變化較大;鋼弦式傳感器能夠記錄圍巖應(yīng)力釋放的情況.

側(cè)壓系數(shù)對馬頭門圍巖應(yīng)力的影響研究——通過三維數(shù)值模擬，研究了不同水平應(yīng)力作用下馬頭門部位圍巖應(yīng)力分布規(guī)律，對馬頭門的開挖及支護具有一定的理論指導(dǎo)意義?！　?/p>

研究目的:探討有關(guān)ⅳ、ⅴ級圍巖隧道施工的方法,質(zhì)量控制。研究方法:通過對ⅳ、ⅴ級圍巖隧道施工的工程實例,對此類隧道的施工工藝、質(zhì)量控制方法及注意事項進行了詳細的闡述。研究結(jié)果:為ⅳ、ⅴ級圍巖隧道施工與質(zhì)量控制提供了可靠的數(shù)據(jù)和參考依據(jù),為我國在新建客運專線積累了寶貴的經(jīng)驗。研究結(jié)論:隧道施工的過程控制是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。

淺埋巖質(zhì)公路隧道爆破開挖時,由于工程地質(zhì)條件復(fù)雜,環(huán)境影響因素較多,施工安全是大家十分關(guān)注的重要問題。對密云火郎峪淺埋巖質(zhì)公路隧道開挖施工過程進行了應(yīng)力應(yīng)變有限元計算分析和監(jiān)控量測,結(jié)果對比分析可知,隧道開挖后拱頂存在明顯的拱效應(yīng),拱腳處圍巖壓力集中,拱腳的安全直接影響到整個隧道的安全和施工;圍巖壓力、洞頂沉降和收斂監(jiān)控量測表明,初襯支護后7d為構(gòu)筑二次襯砌最理想的時機。正確的監(jiān)測和計算分析可以預(yù)測和預(yù)知隧道在施工過程中可能發(fā)生的變形和結(jié)構(gòu)所受的應(yīng)力大小,指導(dǎo)設(shè)計和施工,提高隧道施工安全性。

文章以烏魯木齊軌道交通2號線高鐵站—華山路區(qū)間隧道為工程依托背景,隧道穿越斷層帶破碎節(jié)理發(fā)育較好的巖體地層,分析了碎裂結(jié)構(gòu)巖體的基本力學(xué)特性,得到了碎裂結(jié)構(gòu)巖體變形破壞的模式,并建立碎裂結(jié)構(gòu)巖體隧道模型,基于離散元的方法,分析不同埋深下,即不同圍巖壓力下,隧道襯砌內(nèi)力的變化規(guī)律,得出了一些適用于碎裂結(jié)構(gòu)巖體隧道施工的重要結(jié)論,以期指導(dǎo)同類工程.

依托重慶地鐵6號線一期工程,應(yīng)用有限元分析軟件進行數(shù)值模擬計算,計算了不同圍巖級別、不同近接方式、不同雙洞凈距情況下的圍巖應(yīng)力變化值,以此為依據(jù)劃定不同的影響范圍,分析了影響范圍的發(fā)展趨勢,為類似工程實例提供借鑒和參考依據(jù).

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(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(xué)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(xué)依據(jù)。

以遵義市子尹隧道為背景,采用ansys有限元分析程序?qū)υ摴こ滩捎玫氖┕すr進行了二維有限元分析。通過對3種開挖工況的分析,獲得了大跨偏壓軟弱圍巖雙連拱隧道在不同開挖工況時各階段圍巖的應(yīng)力狀態(tài)、地表沉降以及隧道支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化情況。通過對比分析,并結(jié)合現(xiàn)場施工監(jiān)控量測資料,得到隧道處于偏壓狀態(tài)時,不同的開挖順序?qū)λ淼澜Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響。

以廣佛肇高速公路黎壁山隧道為工程實例,建立三維數(shù)值分析模型,對隧道的開挖過程分別進行常規(guī)數(shù)值模擬和動態(tài)損傷數(shù)值模擬,從應(yīng)力、位移、塑性破壞區(qū)分布特點以及損傷特性等方面進行對比分析。結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù),對比拱頂沉降和周邊收斂的監(jiān)測值與數(shù)值模擬值,進一步驗證了動態(tài)損傷數(shù)值模擬的可行性。

近二十年來，我國公路建設(shè)迅速向西部延伸?？紤]到西部復(fù)雜多山的地理環(huán)境，雙連拱隧道越來越多地成為西部公路建設(shè)比較好的選擇之一。雙連拱隧道跨度較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。由于其開挖與支護交錯，隧道圍巖的應(yīng)力分布與支護載荷變得十分復(fù)雜。雙連拱隧道施工建設(shè)周期長、工程造價較高，工程的質(zhì)量不容易控制。因此，對軟弱圍巖雙連拱隧道設(shè)計施工的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，其成果對提高工程質(zhì)量、為相關(guān)隧道工程提供技術(shù)支持具有十分重大的意義。

以廣佛肇高速公路黎壁山隧道為工程實例,建立三維數(shù)值分析模型,對隧道的開挖過程分別進行常規(guī)數(shù)值模擬和動態(tài)損傷數(shù)值模擬,從應(yīng)力、位移、塑性破壞區(qū)分布特點以及損傷特性等方面進行對比分析.結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù),對比拱頂沉降和周邊收斂的監(jiān)測值與數(shù)值模擬值,進一步驗證了動態(tài)損傷數(shù)值模擬的可行性.

我國的膨脹性巖層分布面積、區(qū)域非常廣泛,主要分布在我國的西南、西北、長江和黃河下游以及東南海沿海地區(qū)。在膨脹性的地層中間挖掘隧道,會導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生形變,或者因為浸水而發(fā)生膨脹,最終導(dǎo)致在膨脹性圍巖中的隧道設(shè)施發(fā)生了位移,從而引發(fā)圍巖失去穩(wěn)定性以及襯砌破壞。本文對膨脹性的圍巖的特點進行分析,在隧道施工中膨脹性圍巖的影響以及膨脹性圍巖的隧道施工的防護措施,對隧道施工的安全穩(wěn)定進行有極大的借鑒意義。

對于v級圍巖大跨偏壓小凈距隧道,傳統(tǒng)的施工工法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法有時并不能滿足施工要求,本文以浙江路灣隧道工程為依托,以導(dǎo)坑分步開挖法的新工法為背景,利用ansys、flac有限元軟件分析偏壓程度對新工法圍巖變形的影響情況,繼而給施工一定的指導(dǎo)作用。

依托某高速公路隧道工程,基于空間反向荷載法和crd施工工法,分析了不同應(yīng)力釋放率下淺埋隧道圍巖變形及地表沉降規(guī)律。得出以下結(jié)論:(1)隨著應(yīng)力釋放率的增大,淺埋隧道洞周豎向位移及地表沉降明顯增大,圍巖塑性區(qū)范圍也明顯增大；(2)在小凈距淺埋隧道變形計算中,應(yīng)力釋放率越小,左、右幅隧道開挖引起地表相對干擾越大。當應(yīng)力釋放率取50%時,左洞隧道開挖引起的右洞地表隆起值大于其自身開挖引起的位移值,右洞上部地表隆起,最終導(dǎo)致隧道上方公路可能出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象。

通過建立有限元、離散元兩種數(shù)值力學(xué)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(dǎo)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。

筑 龍 網(wǎng) ww w. zh ul on g. co m 1 膨脹性圍巖隧道施工 1.概述 在膨脹性地層中開挖隧道、巷道或地下洞室，常?？梢砸姷絿鷰r因開掘而產(chǎn)生變 形，或者因浸水而膨脹，或因風(fēng)化而開裂等現(xiàn)象，使設(shè)置在膨脹性圍巖中的隧道或地 下洞室的洞壁發(fā)生位移，導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，襯砌破壞。膨脹性圍巖的基本特征，歸納起 來表現(xiàn)在以下三個方面。 1.1圍巖的應(yīng)力比高。即p0/ra，p0—地應(yīng)力，ra—圍巖的抗壓強度。由于膨脹性圍巖 是有原始地層的超固結(jié)特性，使圍巖中儲存有較高的初始應(yīng)力，當隧道或地下洞室開 掘后，引起圍巖應(yīng)力釋放，強度降低，產(chǎn)生卸載膨脹，因此圍巖常常具有明顯的塑性 流變特征，開掘后將產(chǎn)生較大的塑性變形。 1.3脹縮效應(yīng)的力學(xué)特性。膨脹圍巖因吸水而膨脹，失水而收縮，巖體干濕循環(huán)產(chǎn)生脹 縮效應(yīng)。一是使圍巖體結(jié)構(gòu)破壞，由塊間聯(lián)結(jié)變?yōu)榱严督Y(jié)合，甚至成