現(xiàn)場監(jiān)控量測的龍?zhí)端淼朗┕て趪鷰r穩(wěn)定性

賽果高速公路工程的賽里木湖和將軍溝隧道是新疆地區(qū)的長大高速公路隧道,具有地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜、巖層節(jié)理裂隙發(fā)育、風化嚴重、含水豐富且隧道的大部分位于賽里木湖湖面以下、圍巖變形大和自穩(wěn)時間短等特點。通過嚴格采用新奧法施工,根據(jù)開挖面地質(zhì)素描、周邊收斂、拱頂下沉、錨桿軸向力、地表下沉、噴層應(yīng)力、格柵拱架內(nèi)外力、圍巖體內(nèi)變形、二襯應(yīng)力和外力等監(jiān)控量測內(nèi)容,以及地質(zhì)雷達超前地質(zhì)預(yù)報,及時進行設(shè)計變更并調(diào)整初期支護參數(shù)和施工工藝,確保了各條隧道的安全和經(jīng)濟施工。針對砂礫巖土和呈流塑狀的炭質(zhì)泥巖,給出了在初期支護條件下圍巖的變形特征以及穩(wěn)定性狀態(tài)和臨界準則。其監(jiān)控量測結(jié)果對相類似隧道的設(shè)計與施工具有參考價值。

為保證雪山梁隧道隧道開挖過程中的施工安全,文中詳細介紹了圍巖變形監(jiān)測方案與斷面布設(shè)方法,并借助bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超強非線性擬合能力,對斷面k11+603的拱頂沉降位移和周邊收斂位移實測值進行了回歸分析。分析結(jié)果表明:bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型能較好的擬合拱頂沉降位移和周邊收斂位移實測值,可以作為圍巖穩(wěn)定性判定的依據(jù)。

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.

通過曼歇2號隧道中導(dǎo)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(dǎo)和控制,進而達到短期預(yù)報的目的。

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。

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(fù)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。

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,人們對隧道圍巖穩(wěn)定性研究的方法呈現(xiàn)出各種各樣。文章通過資料的查閱,總結(jié)了隧道圍巖穩(wěn)定性研究的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀,在前人研究的基礎(chǔ)上分析了其以后的發(fā)展趨勢。

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。

本文介紹了半坡隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測的項目和方法，分析了典型斷面施工中的圍巖穩(wěn)定性，判斷圍巖穩(wěn)定程度和支護結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，對圍巖變形和應(yīng)力的分布特征進行了探討。

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?、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。

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(dǎo)意義。

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...

隧道圍巖穩(wěn)定性的模糊評價研究——隧道工程是受各種復(fù)雜因素影響的地下結(jié)構(gòu)工程，雖然通過監(jiān)測工作得到的隧道凈空位移變形可以一定意義上有效反映隧道是否穩(wěn)定，但是卻無法對隧道的整體穩(wěn)定性情況做出合理的判斷．為了更好地解決這一問題，利用模糊數(shù)學(xué)的原理對...

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)。

向家壩水電站地下廠房工程地質(zhì)條件較差,邊墻高、跨度大,開挖規(guī)模巨大,施工期圍巖穩(wěn)定性問題比較突出。在對區(qū)域工程地質(zhì)條件進行分析的基礎(chǔ)上,建立了向家壩水電站超大洞室群的三維數(shù)值模型,采用統(tǒng)計回歸方法對地應(yīng)力場進行反演分析。按照實際開挖支護程序?qū)Φ叵露词胰洪_挖進行模擬,對向家壩地下洞室群開挖過程中圍巖的穩(wěn)定性特征進行了分析。計算結(jié)果表明:超大洞室群施工期圍巖局部穩(wěn)定性問題突出,施加相應(yīng)支護措施后改善明顯。

結(jié)合貴廣鐵路棋盤山隧道施工現(xiàn)場測試,研究隧道爆破近區(qū)圍巖振動規(guī)律以及穩(wěn)定性。對棋盤山隧道掌子面后方拱頂5m范圍內(nèi)圍巖的爆破振動速度進行測試和分析,結(jié)果表明:隧道爆破近區(qū)圍巖的振動傳播速度隨爆破的比例距離呈冪指數(shù)衰減,棋盤山隧道ⅲ級圍巖的冪指數(shù)為-0.62。對爆破施工隧道的穩(wěn)定性研究表明:隧道塌方主要是巖塊沿著節(jié)理面滑動造成的,與節(jié)理面的抗剪強度和巖塊的大小及形狀相關(guān)。最不穩(wěn)定拱頂位置關(guān)鍵塊掉落的臨界爆破振動速度,隨關(guān)鍵塊高度的增大而增大,而隨關(guān)鍵塊長度和寬度的增大而減小。因此,可根據(jù)隧道圍巖關(guān)鍵塊的形狀和位置,計算關(guān)鍵塊的臨界爆破振動速度,進而得到保證關(guān)鍵塊不掉落的炸藥量,以控制圍巖穩(wěn)定,確保隧道施工安全。

根據(jù)隧道的工程地質(zhì)條件,確定了圍巖穩(wěn)定性的影響因素,即巖體的基本物理、力學(xué)性質(zhì)、地下水以及節(jié)理發(fā)育條件等。在此基礎(chǔ)上,運用可拓學(xué)理論,選取了對隧道圍巖穩(wěn)定性有重要影響的參數(shù)指標,在此基礎(chǔ)上,建立隧道圍巖穩(wěn)定性定量評價模型,并通過可拓學(xué)計算程序,得出隧道圍巖穩(wěn)定性評價結(jié)果,將其與按相關(guān)規(guī)范計算的圍巖穩(wěn)定性評價結(jié)果相對比,結(jié)果基本吻合,因此,可以考慮將可拓學(xué)理論應(yīng)用在隧道圍巖穩(wěn)定性評價的工作中。

公路隧道圍巖穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀與展望

圍巖穩(wěn)定性受眾多的因素影響，主要影響圍巖穩(wěn)定性的因素有圍巖的巖性和力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地應(yīng)力、地下水、工程因素。圍巖的支護方法和開挖的方式都是由圍巖的穩(wěn)定性決定的[1]，因此正確合理的評價圍巖穩(wěn)定性，對隧道施工合理性和運營安全性都起到了重要的作用。文章以何家莊隧道為例，通過勘察資料和現(xiàn)場施工開挖圍巖揭露，以工程地質(zhì)分析法從圍巖巖性、結(jié)構(gòu)面特征等方面對圍巖開挖穩(wěn)定性進行了評價。

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。

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)。

對巖溶隧道圍巖穩(wěn)定性理論和分析方法的發(fā)展進行了梳理,并對當前該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和在工程實踐中的應(yīng)用進行了全面闡述,在此基礎(chǔ)上分析了巖溶隧道圍巖穩(wěn)定性研究的主要發(fā)展方向,并總結(jié)了當前該領(lǐng)域研究中存在的一些問題,為今后的研究提供參考。