交错隧道中后行洞开挖对先行洞周边围岩位移场的影响研究

厦门市梧村隧道为双向六车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由双连拱、小净距、初期支护连拱和分离式隧道组成。现场监测工作以隧道拱顶沉降和围岩收敛为主,结合施工措施和开挖工序进行全面分析。研究成果表明:三导洞法施工主洞沉降所占比例不到侧导洞沉降的一半,双连拱隧道结构型式适用于对沉降控制要求较高的隧道工程;crd1部开挖产生的拱顶沉降可以超过累计沉降值的50%;核心土开挖后布设测点造成的总损失量约占累计沉降值的37.5%;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩对控制隧道拱顶沉降取得较好的效果;管棚区域出现较大下沉与管棚工作室的断面稍大以及管棚两端受其自重影响较大有关;临时支护的拆除对拱顶沉降和围岩收敛的影响较小;开挖和注浆是引起围岩出现较大收敛变形的主要施工因素,其中注浆对围岩的收敛位移影响更大;初期支护连拱隧道右洞开挖对左洞二次衬砌的收敛稳定有一定的影响。

福州市轨道交通1号线工程新店出入段线在已施工的矿山法隧道右侧进行盾构隧道的施工。本文从后行盾构隧道施工对先行矿山法隧道影响的角度出发,对施工过程进行了数值模拟分析与探讨,为该段线矿山法隧道设计和施工提供了科学依据,对国内轨道交通建设中类似工程具有一定的借鉴意义。

依托某软弱围岩中大断面隧道工程实例,通过组合浅埋与偏压因素,得到了12组工况,分别对大断面隧道进行了开挖数值模拟,分析了围岩位移、应力、锚杆轴力等变化情况,结果表明,埋深0m-30m,坡度为1∶1时对隧道造成的影响十分显著。

以试刀山隧道改扩建工程为依托,选取软弱破碎带围岩段,通过三维数值模拟对隧道动态施工全过程进行弹塑性计算分析,选取该区域内某一特定横断面,主要围绕断面各监测点围岩位移随动态施工的变化特征和数值大小进行初步研究和分析。通过对计算结果分析归纳得出:从纵断面上看,对其拱顶沉降及拱底回弹影响最大的是前后6m范围内的掌子面施工,约占总位移量的60%;对指定断面拱腰水平位移影响较大的是指定断面前后3m范围内的掌子面施工,约占总位移量的60%~70%;从横断面上看,上台阶开挖所引起的指定断面拱顶沉降大于下部台阶开挖的影响,隧道施工对围岩塑性区的影响主要集中在洞壁外3~4m范围。此外,该数值模拟的分析结果对于该段隧道的施工监测具有一定的指导意义。

因工程岩体中节理、断层、裂隙等弱面较为发育,致使在许多对大型地下洞室群围岩稳定性研究中很难全面考虑各弱面对稳定性的影响,因此通过引入节理模型,同时考虑岩块和节理属性,可以使研究更加符合岩体状态及工程实际。本文依托重庆市某公路隧道,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,以连拱隧道断面为例,通过选取一个隧道断面,根据不同的地质岩层和上部不同建筑物的分布情况,利用二维离散元软件udec通过荷载分析、建立模型、位移分析对公路隧道连拱段节理围岩稳定性进行分析研究。

为进一步提高公路隧道围岩级别判定的准确性,以围岩位移作为围岩自稳能力的评价依据,探讨洞室跨度对公路隧道围岩级别的影响。通过数值模拟方法,对公路隧道两车道、三车道和四车道3种断面尺寸,ⅰ级、ⅱ级、ⅲ级、ⅳ级、ⅴ级和ⅵ级6种围岩级别进行了模拟开挖,以围岩位移值增加幅度作为围岩稳定降低程度的评价依据,探讨不同围岩质量下跨度对围岩稳定性的影响,依此提出了跨度对公路隧道围岩级别的修正系数k4,在jtgd70-2004《公路隧道设计规范》围岩定量分级bq法的基础上,建立了bq-h围岩分级法,即[bq-h]=bq-100(k1+k2+k3+k4),并在慈母山隧道中得到了初步验证。

注浆加固作为一种提高围岩力学性质的手段,具有堵水防渗和加固的作用,主要用在iv~v级围岩地段。文中分析了注浆对于围岩参数的影响和注浆加固后隧道孔隙水压力分布情况。依托某隧道工程,采用数值模拟的方法,从注浆圈厚度和渗透系数2个方面探讨注浆加固对围岩开挖变形的影响。结果表明:注浆加固会减小渗流影响下围岩开挖变形速度及变形量,在开挖边界一定范围内注浆加固效果比较明显,注浆圈渗透系数的大小主要影响隧道整体的固结沉降。

注浆加固作为一种提高围岩力学性质的手段,具有堵水防渗和加固的作用,主要用在iv~v级围岩地段。文中分析了注浆对于围岩参数的影响和注浆加固后隧道孔隙水压力分布情况。依托某隧道工程,采用数值模拟的方法,从注浆圈厚度和渗透系数2个方面探讨注浆加固对围岩开挖变形的影响。结果表明:注浆加固会减小渗流影响下围岩开挖变形速度及变形量,在开挖边界一定范围内注浆加固效果比较明显,注浆圈渗透系数的大小主要影响隧道整体的固结沉降。

通过建立有限元、离散元两种数值力学模型,开展开挖跨度对隧道围岩稳定性的影响规律研究。结果表明:在不考虑洞室形状影响的前提下,当围岩按连续介质假设,且开挖后仍处于弹性应力状态时,单纯增加隧道开挖跨度对围岩应力状态影响不大;但若开挖后进入弹塑性应力状态,则单纯加大开挖跨度会导致塑性区半径大幅度增加,影响围岩稳定。当围岩按非连续介质假定时,岩体失稳主要呈现节理面间剪切滑移。开挖跨度增大相当于隧道跨度与岩块的相对尺度增大,隧道关键块体失稳概率加大,对于相同产状节理岩体,关键块体出现部位相同;另一方面,跨度增大引起在隧道开挖的应力扰动区内遭遇节理的组数增加,组数越多,岩体越破碎,失稳概率越大,且失稳模式各有不同,增加了支护难度。

介绍了浙江省台州天摩岭公路隧道施工中的围岩位移监测技术,包括隧道周边、拱顶、地表的监测点布置与量测分析方法,并对监测结果进行分析,以指导隧道的设计与施工。

选取忠垫高速公路某岩溶隧道为研究对象,建立岩溶隧道三维实体模型,利用软件flac3d对拱顶部存在充水溶洞的隧道施工过程中的围岩位移特征进行数值模拟研究,并将数值计算结果与现场监测结果进行了比较分析。研究结果表明:隧道拱顶处围岩竖向位移最大、拱肩处次之;水平位移以边墙部为最大,拱肩处水平位移先向隧道内变形,后向隧道外变形。

石方隧洞开挖在不同围岩条件下的施工方法、爆破参数、工艺等均有所不同,从而导致在开挖过程中人工材料消耗量存在差别,通过对现场实测资料数据统计分析、对施工过程和工艺的深入研究,整理出一套完整、可行的分析方法,结合实例,基本可以得出如下结论：在不同围岩条件下,单位体积石方平洞开挖人工消耗量随着围岩类别的提高而增加,炸药耗量随着围岩类别的提高而减少,钻孔机械设备台时消耗量随着围岩类别的提高先减少然后逐渐增加,挖掘机台时消耗量随着围岩类别的提高而增加。该方法为石方洞挖消耗量研究提供了新的思路,对定额方法研究有一定参考价值。

石方隧洞开挖在不同围岩条件下的施工方法、爆破参数、工艺等均有所不同,从而导致在开挖过程中人工材料消耗量存在差别,通过对现场实测资料数据统计分析、对施工过程和工艺的深入研究,整理出一套完整、可行的分析方法,结合实例,基本可以得出如下结论：在不同围岩条件下,单位体积石方平洞开挖人工消耗量随着围岩类别的提高而增加,炸药耗量随着围岩类别的提高而减少,钻孔机械设备台时消耗量随着围岩类别的提高先减少然后逐渐增加,挖掘机台时消耗量随着围岩类别的提高而增加。该方法为石方洞挖消耗量研究提供了新的思路,对定额方法研究有一定参考价值。

岩溶区隧道因受岩溶发育程度的影响,其围岩位移特征与一般隧道存在较大区别。以宜万铁路某岩溶隧道为工程背景,对侧部含有溶洞的隧道施工过程中的围岩位移特征进行了相似模型试验和现场测试。结果表明:隧道开挖后,围岩分别向溶洞内和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向两个相反的方向变形,是最危险区域。靠近溶洞附近的边墙、拱肩和拱顶处围岩的位移值要比远离溶洞侧的相应部位处的围岩位移值大。研究结论对岩溶隧道的设计与施工具有一定的参考价值。

盘道岭隧洞衬砌结构变形、裂缝等病害问题日益突出,在重点病险洞段选取监测断面,构建变形监测系统,埋设多点位移计、应变计,进行隧洞围岩蠕动变形及衬砌结构应变监测。隧洞围岩位移、温度与衬砌结构应变随时间的相关关系表明,监测期内衬砌结构应变与围岩位移整体呈负相关、但相关性较弱,与温度呈正相关且相关性较强,说明监测短期内衬砌结构应变主要受温度效应影响。盘道岭隧洞围岩存在的蠕变变形是一个较为缓慢的过程,且多点位移计部分测点位移量与衬砌结构应变变化表现出一定相关性,围岩蠕动变形势必导致衬砌结构病害不断加剧。因此,应加强不同部位、深度隧洞围岩蠕动变形的长期监测,预判围岩蠕变对衬砌结构稳定状况的影响及发展趋势。

以广佛肇高速公路黎壁山隧道为工程实例,建立三维数值分析模型,对隧道的开挖过程分别进行常规数值模拟和动态损伤数值模拟,从应力、位移、塑性破坏区分布特点以及损伤特性等方面进行对比分析。结合监测数据,对比拱顶沉降和周边收敛的监测值与数值模拟值,进一步验证了动态损伤数值模拟的可行性。

以广佛肇高速公路黎壁山隧道为工程实例,建立三维数值分析模型,对隧道的开挖过程分别进行常规数值模拟和动态损伤数值模拟,从应力、位移、塑性破坏区分布特点以及损伤特性等方面进行对比分析.结合监测数据,对比拱顶沉降和周边收敛的监测值与数值模拟值,进一步验证了动态损伤数值模拟的可行性.

不同的开挖方法造成围岩应力变化及变形方式不同,因此在制定隧道监控量测方案时,应针对不同的开挖方法有所侧重地制定相应的方案,以实现围岩应力变化更为准确的预测,依从岩体的弹塑性mohr-coulomb屈服准则,将现场监测数据作为输入参数,建立弹塑性三维有限元分析模型.模型计算结果表明,三种开挖方式对拱腰竖向应力及最大主应力影响较小,其中,全断面开挖可导致局部区域产生较小的拉应力.所建模型能够兼顾精度和效率,便于程序实现,能为围岩的应力预测分析提供有效工具.

通过有限元模拟隧道台阶法施工,分析地表沉降、拱顶、拱底、横向变形和围岩最大、最小主应力随开挖步增长的变化规律,研究围岩变形特性和纵向影响范围,基于突变理论对拱顶沉降进行分析,研究围岩突变时机.结果表明:隧道开挖对掌子面的变形影响主要发生在拱顶、拱底及拱腰位置,地表沉降主要集中在隧道开挖中线附近,应力集中则发生在拱腰及拱脚处；影响范围主要集中在开挖面开挖方向前后1d(d为开挖洞径)范围内,其中开挖面前后0.5d范围为强影响区,0.5～1d范围为弱影响区.

以哈尔滨地铁某区间隧道为工程背景,采用有限元软件建立近接既有建筑物隧道施工的二维模型,研究不同隧道与建筑物水平间距、建筑物基础埋深以及土层参数等关键参数对建筑物变形的响应规律。从建筑物基础总体沉降和首尾沉降差分布两个角度分析,根据不同参数对于隧道开挖引起建筑物变形响应的规律,优化施工中隧道施工方案,保证地铁暗挖区间隧道在施工过程中的安全性、稳定性。

目前,我国煤矿已经进入深部开采阶段,巷道围岩变形破坏严重给巷道施工和生产劳动构成威胁。在复杂高地应力条件下,确保围岩稳定是保障煤矿安全生产的重要前提。因此,研究围岩变形规律具有重要意义。周边位移测量是一种简单有效的研究围岩变形规律的方法,可以获得最直观的巷道围岩应力变化状态,为判断巷道稳定性提供可靠的依据,从而指导现场设计和施工。

对隧道病害产生的原因进行相应的分析,并且对隧道病害进行分类,才能有效地对隧道病害的研究助一臂之力。