“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。     

深埋直墙拱形隧道稳定性研究

为了研究深埋直墙拱形隧道围岩稳定性问题,本文采用极限分析有限元方法并结合强度折减理论对深埋直墙拱形隧道围岩的安全系数进行计算并作为判定隧道围岩是否稳定的依据。将计算所得安全系数与已有文献结果进行比较验证,最后采用本文所提出的方法分析新建玉溪至磨憨铁路太达村隧道稳定性,分析结果用来指导隧道施工。研究结果表明:本文所采用方法能够更好地评估隧道围岩稳定性,所选择隧道围岩需要额外支护措施以保证开挖隧道稳定性。     

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。     

有限元强度折减法在双孔并行隧道施工模拟中的应用研究

用有限元强度折减法计算出的安全系数作为评价隧道围岩稳定性的指标,借助于ANSYS程序,使用莫尔-库仑等面积圆屈服准则,计算嵩山隧道的安全系数,通过分析比较确定最优开挖方案;对隧道的开挖支护过程进行数值模拟,分析应力场、位移场、塑性区和支护结构内力变化规律,为隧道工程施工提供理论指导。     

软岩+大跨度隧道施工力学模拟与分析

永九快速线永龙隧道的双向6车道浅埋大跨扁平结构,对围岩稳定和结构受力均产生不利影响.利用有限元程序模拟V级围岩软岩地质条件下大跨度隧道的动态施工过程,以隧道施工后周边围岩稳定性和初期支护及临时支护安全性为指标分析开挖效果,从理论和与实际监控量测数据对比分析结果证实了上下台阶双侧壁导坑法设计施工方案的合理.研究成果为同类工程的设计与施工提供理论参考.     

既有高速公路下穿隧道超长双层大管棚变形规律研究

某隧道下穿高速公路段以140m超长大管棚作为超前预支护.为探究隧道开挖过程中管棚与围岩的相互作用,采用测斜仪和水平测斜管对超长大管棚的变形进行测试,得到管棚在隧道开挖过程中各点的位移的分布规律,应用双参数弹性地基梁中的巴氏(Pasternak)模型进行理论分析,并与试验结果进行对比.根据现场测试结果和理论计算,分析隧道在开挖过程中围岩与管棚支护的作用机制,研究结果为以后类似工程的施工提供了借鉴.     

昌九城际铁路宝塔隧道软弱围岩施工技术研究

客运专线铁路隧道软弱围岩开挖是隧道施工中的一大技术难题,如何提高施工进度、保证施工安全、降低工程费用是技术改进的关键.通过对昌九城际铁路宝塔隧道软弱围岩长管棚超前支护、洞身环形预留核心土法开挖、微差钻爆设计与洞身支护等系统总结,为软岩隧道的设计及快速掘进施工提供借鉴.     

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.     

隧道管棚超前支护的变形监测与受力机制分析

在隧道工程中,管棚支护是控制地面沉降和限制隧道变形的有效措施。以晋祠隧道穿越大运高速公路段为例,采用水平测斜管对管棚支护的变形进行监测,通过内设的钢筋计获得管棚支护的受力信息。结果表明：管棚的垂向位移沿隧道开挖线呈凹槽形分布,且沉降量随开挖面的推进不断向前和向下运动,隧道开挖一部和三部时引起的沉降量最大;管棚的内力也具有类似的变化规律,且内力值在开挖面通过后产生明显的回弹,表明管棚超前支护作用显现,调整了围岩的压力。研究结果为类似工程的管棚超前支护设计和监测提供了依据。     

软弱围岩大断面隧道自进式管棚超前支护技术

石峡隧道ZK31+306-ZK31+336处穿越F7断裂破碎带,掌子面围岩整体为熔结角砾凝灰岩。本文针对围岩条件差、开挖断面大特点提出采用集钻孔、安装、注浆和支护四位一体的自进式小管棚超前支护,该超前支护有效提高了塑性区围岩的承载能力,隧道开挖后围岩变形控制显著,此外还提高了隧道施工工效。     

基于有限元强度折减法的双孔并行隧道间距设计优化研究

研究双孔并行隧道双洞间距对隧道围岩稳定性的影响,根据有限元强度折减法数值模拟计算得到的不同线间距条件下的隧道安全系数和围岩及支护结构内力、位移、塑性区的结果分析,对嵩山隧道的线间距进行了优化设计,确定了最佳、最小线间距.     

大断面公路隧道施工围岩稳定性数值分析

针对昆-石高速公路阳宗隧道断面跨度大的特点，通过经济技术、操作难易程度的综合比较，阳宗隧道使用WTD系统锚杆支护对围岩进行加固，效果良好。使用高性能混凝土作为隧道二次衬砌，降低病害的发生，减少整治麻烦，给隧道施工和运营都带来极大的方便。采用地层-结构模式，运用同济曙光软件分析地质条件较差的Ⅴ级围岩隧道施工方法对围岩稳定性的扰动规律，计算结果表明施工方法选择合理；采用荷载-结构模式，应用有限元软件-ANSYS对二衬结构的安全性进行检算，计算结果表明该隧道衬砌结构设计合理、安全性好。     

高地应力条件下软岩大变形隧道极限位移计算模拟

由于受地应力水平和围岩工程性质影响,高地应力条件下软岩隧道开挖后围岩塑性变形显著,施工中常伴有支护变形侵限、大面积开裂,甚至坍塌等现象发生。如何选择合理的支护措施,有效控制软岩隧道变形并确保结构安全已成为目前地下工程界的关注焦点。施工中各阶段隧道极限位移的研究,可为该种条件下隧道设计和施工决策提供有利的技术支持。根据乌鞘岭隧道F7断层区段的实际情况、对高地应力条件下软岩大变形隧道不同施工阶段的极限位移进行研究和确定,并将研究成效应用于工程实际。     

高地应力条件下软岩大变形隧道极限位移计算模拟

由于受地应力水平和围岩工程性质影响，高地应力条件下软岩隧道开挖后围岩塑性变形显著，施工中常伴有支护变形侵限、大面积开裂，甚至坍塌等现象发生。如何选择合理的支护措施，有效控制软岩隧道变形并确保结构安全已成为目前地下工程界的关注焦点．施工中各阶段隧道极限位移的研究，可为该种条件下隧道设计和施工决策提供有利的技术支持．根据乌鞘岭隧道F7断层区段的实际情况、对高地应力条件下软岩大变形隧道不同施工阶段的极限位移进行研究和确定，并将研究成效应用于工程实际。     

对某大型隧道工程的监测及结果分析

通过对重庆某大型隧道工程拱顶下沉、围岩周边收敛位移、围岩压力及钢支撑轴力等进行现场实时动态监测,获得了隧道围岩压力、位移和周边变形随时间的变化曲线,并对该隧道的监测结果进行定量分析,得到了隧道监测周期变化趋势。同时,结合该隧道的监控分析结果对设计和施工进行了定性评价,有针对性地提出了对类似工程设计和施工的建议。     

大华桥水电站导流隧洞安全监测工程施工

安全监测工程是在导流隧洞施工过程中安设监控测试系统,从现场岩体的开挖和支护过程中获得围岩稳定性及支护设施的工作状态信息。本文介绍了安全检测工程施工仪器的埋设方法,并通过分析研究检测信息,间接地描述围岩的稳定性和支护的作用,并反馈信息于设计和施工,便于设计、施工修正和确定开挖方案及支护参数,确保施工安全。     

公路隧道排水基层验证试验心得

隧道路面排水基层,在隧道路面工程中起着相当重要的作用,它既要承担行车荷载,还要排除部分来自路面清洁、消防、行车和隧道围岩的渗水。就现行《公路隧道施工技术规范JTGF60-2009》、《公路隧道设计规范JTGD70-2004》非常粗略,并无隧道路面结构层及原材料相关技术标准要求,在实际施工过程中,只能完全依赖设计文件要求或参考其他资料进行相关试验。这样以来一：给施工、及工程管理带来不便,二：无形中给工程埋下质量隐患。     

A new approach to simulate the supporting arch in a tunnel based on improvement of the beam element in FLAC<Superscript>3D</Superscript>

The beam element in FLAC^3D can be used to simulate the supporting arch in a tunnel. However, this approach has the shortcoming of its constitutive model, and the bearing capacity and surrounding rock supporting effect of the arch model will be significantly exaggerated. To simulate the supporting arch in tunnel engineering well, a new approach is proposed by improving the beam element. The yield criterion of the beam element subjected to compression-bending loads is established based on the now-available bearing capacity formulas of some typical compression-bending sections. In addition, the yield criterion is embedded in the FLAC^3D main program by using the FISH language, and the modification of the beam model and the yielding failure simulation of the supporting arch are finally implemented. Compression-bending tests and roadway tunnel arch support example analysis were performed. The results are as follows: (1) the modified model showed the dependence of the bending moment and axial force on the yielding action of the beam element under compression-bending loads; (2) the implementation program is effective and sensitive; (3) the computing deviation caused by the shortcomings of the original beam element model was effectively suppressed, the mechanical behavior and surrounding rock supporting laws exhibited by the arch model were much closer to reality, and the calculation accuracy and design reliability were improved by the new simulation approach.