浅谈隧道支护手段

隧道是围岩与支护结构的综合体.隧道开挖破坏了地层的初始应力平衡,产生围岩应力释放和洞室变形,过量的变形将导致围岩松动甚至坍塌.所以隧道完成以后必须进行初期支护,常见的初期支护有喷锚支护,锚杆,喷射混凝土,钢拱架等支护手段.     

隧道锚杆支护的数值模拟研究

锚杆支护作为隧道支护的一种重要形式,应用广泛。但对其支护功效的认识并不统一。本文采用数值模拟方法,对比分析了不同工况的锚杆支护功效。研究结果表明:锚杆和喷混凝土同时施作时,减小围岩变形和塑性区的主要因素来源于喷混凝土支护,锚杆轴力受喷混凝土影响显著。仅有锚杆时锚杆轴力沿洞周分布呈现"上、下大,左、右小",而锚杆和喷混凝土共同支护时表现为"上、下小,左、右大";锚杆与喷混凝土的计算模型单元是否连接在一起对单根锚杆轴力量值及其沿杆身分布影响显著。在FLAC3D数值模拟中,采用全长粘结的cable单元模拟锚杆支护并不能有效改善围岩变形和塑性区分布,为充分体现锚杆加固围岩的作用,建议在施作cable单元的同时适当提高相应的围岩力学参数。     

“隧道工程”课程围岩力学问题可视化教学研究

隧道施工过程中对围岩的开挖、支护以及围岩与支护结构的相互作用等围岩力学问题,是"隧道工程"课程的核心内容之一。分析了"隧道工程"课程中主要围岩力学问题及其教学难点,利用数值分析软件FLAC-3D模拟和分析了围岩初始应力场、开挖过程中围岩应力重分布情况、支护结构受力情况以及特殊地质背景下的围岩力学问题,将模拟结果制作成视频和图片进行可视化教学,取到了良好的教学效果。     

水平旋喷桩成拱预加固隧洞开挖施工数值分析

以地铁区间水平旋喷成拱预加固隧道施工为背景,采用MIDAS—GTS岩土数值分析软件模拟隧道开挖施工工艺;通过数值模拟结果的分析,研究水平旋喷桩成拱预加固隧道开挖施工时旋喷桩拱壳的位移和应力、围岩位移和应力的规律和特点;提出水平旋喷桩成拱预加固隧道开挖施工建议,为今后该类施工提供参考．     

长大深埋排水隧道在不同施工方法下围岩稳定性

为研究不同施工方法下深埋排水隧道围岩变形机制及稳定性控制,利用有限差分程序FLAC3D模拟了在不同施工方法下隧道的开挖支护过程,研究了隧道支护结构的变形与应力变化规律,探索了围岩稳定性,并分析了应力场、塑性区及变形对不同围岩力学参数敏感性。研究结果表明,在不同施工方法下排水隧道衬砌按抗压及抗拉验算均是安全的,且最大拉应力主要集中在拱底上;采用全断面法施工时围岩的竖向位移和水平位移最小;衬砌应力及围岩变形对弹性模量最敏感,黏聚力和内摩擦角对塑性区影响较大。     

隧道软岩相似材料在有效应力下的物理力学响应

以重晶石、石英砂和凡士林等混合物作为铁路隧道软弱围岩的相似材料。基于响应面分析法中的二次回归通用旋转法设计实验,将有效应力条件下的有效粘聚力与有效内摩擦角作为铁路隧道软弱围岩的研究指标。通过应力控制式三轴试验仪,进行常规三轴试验。利用非线性回归分析的方法对相似材料配比与软弱围岩指标之间的关系进行分析,并对各回归系数进行实际试验与拟合检验,得出围岩物理力学指标与相似材料配比的变化规律。     

破碎介质中隧道围岩应力有限元分析

运用有限元法的基本原理,对破碎介质中隧道围岩应力状态进行数值模拟,分析不同材料加固参数对围岩应力状态的影响.并将围岩垂直应力的数值解与按规范规定的简化公式求得的结果进行了比较,得到该隧道围岩应力的一些分布规律,为今后类似工程项目的施工提供参考依据.     

浅埋偏压隧道开挖方案的分析研究

采用CRD法,对浅埋偏压公路隧道在不同开挖顺序下进行施工力学数值模拟.分析不同开挖顺序时的围岩位移、应力、初期支护的内力,并进行比较.数值结果表明:隧道开挖按照外侧上部-内侧上部-外侧下部-内测下部的顺序进行时,开挖过程应力、位移较小.边墙与仰拱交界处和拱顶均是施工中应重点关注的部位.     

改进的新老混凝土粘结约束收缩计算模型研究

引入增量法,提出了改进的新老混凝土粘结约束收缩力学模型。根据相关的实验结果论证该约束收缩力学模型的有效性。最后利用改进的模型对新浇筑自密实混凝土截面上的应力分布情况以及粘结面上的约束剪力进行计算,并对结果进行分析。分析表明,自密实混凝土比普通混凝土因收缩而产生的应力更大,尤其在早龄期;收缩应力不仅会在很大程度上受到自由收缩的影响,而且与混凝土的基本物理力学性能有关。     

机械手湿喷混凝土施工技术在高天隧道中的应用

为探索高速铁路隧道的快速湿喷技术,以混凝土喷射机械手在贵广铁路高天隧道出口的实践应用为例,从初期支护混凝土的配合比设计、原材料控制、湿喷操作技术、风压风量控制、质量控制、速凝剂掺量等方面对喷射机械手湿喷混凝土的过程进行阐述和分析,并进行了总结。结果表明,经过选择优良的湿喷机械手在高天隧道中的成功运用,以期为其他公路、铁路等隧道的初期支护施工提供一定的借鉴意义。实践证明湿喷机械手具有很好的发展前景。     

新型湿喷台车施工技术新探——以渝黔高速公路扩能项目技术革新为例

隧道施工过程中,初期支护的混凝土湿喷工序完成时间的长短直接影响到该隧道开挖进度,进而影响到全隧的开挖进度,优质、高效地完成初期支护混凝土湿喷工序是隧道施工快慢的关键控制性要素。本文以渝黔高速公路扩能项目隧道施工为背景,通过对湿喷台车和喷射混凝土性能分析,选择合理的搭配方式,最终既能按期完工,又能达到更好的初期支护质量的目的。     

充填型溶洞发育机理及其对隧道开挖稳定性的影响研究

以云南某隧道工程为研究背景,探究充填型溶洞的发育机理,通过建立有限元数值模型模拟隧道开挖过程,对比有、无充填型溶洞情况下围岩的位移变化和应力场特征。研究结果表明：(1)充填型溶洞的形成受水文气象、地层岩性、地形地貌、构造运动等因素影响;(2)在此工程地质条件下,充填型溶洞对隧道围岩的位移和应力场有影响,相较于拱顶和拱腰处的围岩,对拱底处围岩影响更大,拱底处围岩对隧道开挖也更为敏感;(3)隧道围岩的最大主应力呈现左右对称,拱顶、拱腰处的围岩以压应力为主,拱底处围岩以拉应力为主,拱脚部分出现应力集中现象。     

深埋圆形富水隧道应力与位移的弹塑性解（英文）

研究目的:推导获得深埋圆形富水隧道应力场与位移场分布的弹塑性解析解。创新要点:基于弹性力学厚壁圆筒受均布压力的拉姆解答和Mohr-Coulomb屈服条件,推导了考虑渗流作用和应力释放时含衬砌深埋隧道的弹塑性解,并采用FLAC3D有限差分程序验证了其正确性。研究方法:通过理论分析建立考虑渗流作用和应力释放的含衬砌深埋圆形隧道的解析模型(图1),然后推导了基于Mohr-Coulomb屈服准则的隧道围岩与衬砌渗流场、位移场和应力场计算的弹塑性解析公式,并通过数值模拟程序(图2)验证了推导公式的正确性。重要结论:基于前人研究基础,推导获得了深埋富水隧道应力与位移场分布的理论解析解,并通过数值模拟方法验证了其正确性。该解析解一方面可以用于深埋高水头隧道的预设计,如预测隧道周围的水压力、应力场和位移场分布规律,另一方面可用于校核大型复杂数值模型的正确性。     

山体隧道洞口段应力特征研究

隧道开挖必然导致洞口段原岩应力重新分布,针对洞口段围岩应力复杂变化及隧道支护受力情况,采用ANSYS有限元三维模拟,并结合现场试验,对浙江某山体隧道进行整体分析。直观地展示了围岩仰坡段受隧道开挖及山体地形地貌影响下应力变化特征,并表明坡趾是阻止失稳破坏的关键位置,衬砌内力与其自身刚度成正比关系等。对该隧道洞口段应力变化情况进行分析,以期对其他类似工程的研究提供借鉴意义。     

浅析Hoek-Brown强度准则在TBM隧道稳定分析中的运用

结合TBM的施工特点,本文首先结合经典岩体力学理论分析了隧道围岩失稳的因为,然后提出了基于Hoek-Brown强度准则的围岩稳定分析方法,并且结合工程实例论述了其在TBM隧道围岩分析中运用的优越性,认为用其判别完整坚硬围岩的破裂扩展情况的方法是可行的.     

巷道开挖围岩应力时空效应研究

围岩应力状态是巷道开挖支护的控制因素,具有显著的应力松弛效应与开挖面空间效应.围绕巷道开挖围岩应力演化过程,采用Burgers黏弹性流变模型,初步解析了围岩环向、轴向与径向应力分布的时空效应问题,并探讨了时间、空间以及蠕变参数相关性.结果表明:采用Burgers模型能充分反映围岩应力松弛效应,三向应力均随时间推移而迅速降低直至稳定于某一平衡状态;围岩力学松弛行为是时间和空间的函数,环向应力随开挖面后方距离增大而增大,径向应力刚好相反,而轴向应力保持不变;在应力松弛初期,环向应力下降的速度明显大于轴向应力与径向应力.该研究可为岩体巷道工程稳定性预测以及加固分析提供理论基础.     

南坪隧道不良地质段地表加固施工技术

南坪隧道出口不良地质段位于相对较深的冲沟内,隧道内围岩为软流塑状Ⅵ级围岩,在施工中采用地表旋喷桩深孔注浆的方法,起到了抗滑移和防渗透作用,使之增强了岩体的整体性和覆盖层土体抗剪破坏的能力,有效的控制了地表的沉陷,大大的改良了围岩状态     

新建隧道施工对既有煤矿巷道稳定性影响

针对翠屏山隧道与翠屏山煤矿巷道交叉段的特殊工况,分析新建隧道施工对围岩和煤矿巷道变形和应力的影响,通过有限元数值模拟验证现场施工工法的可靠性。研究结果表明:隧道开挖引起下方巷道拱顶最大沉降量为4.6 mm,仰拱最大隆起量为0.7 mm;新建隧道开挖产生卸荷作用,巷道顶部受到上部土体的约束而产生压应力,最大主压应力为1.85 MPa;隧道开挖前后最大主应力变化比例值最大值为42%,位于新建隧道与既有煤矿交叉处;近接隧道施工时,交叉段内地质条件较差时,采用双侧壁导坑法施工,隧道开挖引起的围岩变形量较小,施工方法较合理。     

斜向旋喷桩控制边墙滑塌施工技术

本文对兰渝铁路专用线胡麻岭隧道歇地山斜井初期支护开挖过程中控制边墙滑塌,利用斜向旋喷桩使水泥和湿陷性黄土达到加固的目的.为解决通过这种隧道地质的施工方法,保证隧道永久质量和施工中的安全,采取新工艺、新材料和新方法,着重考虑隧道超前预加固,通过对超前小导管、超前小导管预注浆、大管棚、深孔注浆、水平旋喷桩、水平搅拌桩和水平固结等方案比选,决定采取水平旋喷桩施工技术,主要介绍水平旋喷桩在隧道软弱围岩中施工工艺及加固效果的应用.     

软岩巷道支护技术研究及应用实践

针对煤矿深部水平软岩巷道围岩力学性质及膨胀特征,通过现场测试及数值分析计算,对巷道稳定性的力学效应、受采动影响时围岩的应力变化进行分析,研究软岩巷道围岩变形机理,寻求巷道围岩稳定控制技术,并据此提出了新的支护方式,实施后取得了较好的实践效果.