交錯隧道中后行洞開挖對先行洞周邊圍巖位移場的影響研究

廈門市梧村隧道為雙向六車道隧道,隧道結構形式設計復雜,分別由雙連拱、小凈距、初期支護連拱和分離式隧道組成。現(xiàn)場監(jiān)測工作以隧道拱頂沉降和圍巖收斂為主,結合施工措施和開挖工序進行全面分析。研究成果表明:三導洞法施工主洞沉降所占比例不到側導洞沉降的一半,雙連拱隧道結構型式適用于對沉降控制要求較高的隧道工程;crd1部開挖產(chǎn)生的拱頂沉降可以超過累計沉降值的50%;核心土開挖后布設測點造成的總損失量約占累計沉降值的37.5%;采用全斷面帷幕注漿措施加固圍巖對控制隧道拱頂沉降取得較好的效果;管棚區(qū)域出現(xiàn)較大下沉與管棚工作室的斷面稍大以及管棚兩端受其自重影響較大有關;臨時支護的拆除對拱頂沉降和圍巖收斂的影響較小;開挖和注漿是引起圍巖出現(xiàn)較大收斂變形的主要施工因素,其中注漿對圍巖的收斂位移影響更大;初期支護連拱隧道右洞開挖對左洞二次襯砌的收斂穩(wěn)定有一定的影響。

福州市軌道交通1號線工程新店出入段線在已施工的礦山法隧道右側進行盾構隧道的施工。本文從后行盾構隧道施工對先行礦山法隧道影響的角度出發(fā),對施工過程進行了數(shù)值模擬分析與探討,為該段線礦山法隧道設計和施工提供了科學依據(jù),對國內(nèi)軌道交通建設中類似工程具有一定的借鑒意義。

依托某軟弱圍巖中大斷面隧道工程實例,通過組合淺埋與偏壓因素,得到了12組工況,分別對大斷面隧道進行了開挖數(shù)值模擬,分析了圍巖位移、應力、錨桿軸力等變化情況,結果表明,埋深0m-30m,坡度為1∶1時對隧道造成的影響十分顯著。

以試刀山隧道改擴建工程為依托,選取軟弱破碎帶圍巖段,通過三維數(shù)值模擬對隧道動態(tài)施工全過程進行彈塑性計算分析,選取該區(qū)域內(nèi)某一特定橫斷面,主要圍繞斷面各監(jiān)測點圍巖位移隨動態(tài)施工的變化特征和數(shù)值大小進行初步研究和分析。通過對計算結果分析歸納得出:從縱斷面上看,對其拱頂沉降及拱底回彈影響最大的是前后6m范圍內(nèi)的掌子面施工,約占總位移量的60%;對指定斷面拱腰水平位移影響較大的是指定斷面前后3m范圍內(nèi)的掌子面施工,約占總位移量的60%~70%;從橫斷面上看,上臺階開挖所引起的指定斷面拱頂沉降大于下部臺階開挖的影響,隧道施工對圍巖塑性區(qū)的影響主要集中在洞壁外3~4m范圍。此外,該數(shù)值模擬的分析結果對于該段隧道的施工監(jiān)測具有一定的指導意義。

因工程巖體中節(jié)理、斷層、裂隙等弱面較為發(fā)育,致使在許多對大型地下洞室群圍巖穩(wěn)定性研究中很難全面考慮各弱面對穩(wěn)定性的影響,因此通過引入節(jié)理模型,同時考慮巖塊和節(jié)理屬性,可以使研究更加符合巖體狀態(tài)及工程實際。本文依托重慶市某公路隧道,采用理論分析與數(shù)值模擬相結合的方法,以連拱隧道斷面為例,通過選取一個隧道斷面,根據(jù)不同的地質(zhì)巖層和上部不同建筑物的分布情況,利用二維離散元軟件udec通過荷載分析、建立模型、位移分析對公路隧道連拱段節(jié)理圍巖穩(wěn)定性進行分析研究。

為進一步提高公路隧道圍巖級別判定的準確性,以圍巖位移作為圍巖自穩(wěn)能力的評價依據(jù),探討洞室跨度對公路隧道圍巖級別的影響。通過數(shù)值模擬方法,對公路隧道兩車道、三車道和四車道3種斷面尺寸,ⅰ級、ⅱ級、ⅲ級、ⅳ級、ⅴ級和ⅵ級6種圍巖級別進行了模擬開挖,以圍巖位移值增加幅度作為圍巖穩(wěn)定降低程度的評價依據(jù),探討不同圍巖質(zhì)量下跨度對圍巖穩(wěn)定性的影響,依此提出了跨度對公路隧道圍巖級別的修正系數(shù)k4,在jtgd70-2004《公路隧道設計規(guī)范》圍巖定量分級bq法的基礎上,建立了bq-h圍巖分級法,即[bq-h]=bq-100(k1+k2+k3+k4),并在慈母山隧道中得到了初步驗證。

注漿加固作為一種提高圍巖力學性質(zhì)的手段,具有堵水防滲和加固的作用,主要用在iv~v級圍巖地段。文中分析了注漿對于圍巖參數(shù)的影響和注漿加固后隧道孔隙水壓力分布情況。依托某隧道工程,采用數(shù)值模擬的方法,從注漿圈厚度和滲透系數(shù)2個方面探討注漿加固對圍巖開挖變形的影響。結果表明:注漿加固會減小滲流影響下圍巖開挖變形速度及變形量,在開挖邊界一定范圍內(nèi)注漿加固效果比較明顯,注漿圈滲透系數(shù)的大小主要影響隧道整體的固結沉降。

注漿加固作為一種提高圍巖力學性質(zhì)的手段,具有堵水防滲和加固的作用,主要用在iv~v級圍巖地段。文中分析了注漿對于圍巖參數(shù)的影響和注漿加固后隧道孔隙水壓力分布情況。依托某隧道工程,采用數(shù)值模擬的方法,從注漿圈厚度和滲透系數(shù)2個方面探討注漿加固對圍巖開挖變形的影響。結果表明:注漿加固會減小滲流影響下圍巖開挖變形速度及變形量,在開挖邊界一定范圍內(nèi)注漿加固效果比較明顯,注漿圈滲透系數(shù)的大小主要影響隧道整體的固結沉降。

通過建立有限元、離散元兩種數(shù)值力學模型,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,且開挖后仍處于彈性應力狀態(tài)時,單純增加隧道開挖跨度對圍巖應力狀態(tài)影響不大;但若開挖后進入彈塑性應力狀態(tài),則單純加大開挖跨度會導致塑性區(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,隧道關鍵塊體失穩(wěn)概率加大,對于相同產(chǎn)狀節(jié)理巖體,關鍵塊體出現(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。

介紹了浙江省臺州天摩嶺公路隧道施工中的圍巖位移監(jiān)測技術,包括隧道周邊、拱頂、地表的監(jiān)測點布置與量測分析方法,并對監(jiān)測結果進行分析,以指導隧道的設計與施工。

選取忠墊高速公路某巖溶隧道為研究對象,建立巖溶隧道三維實體模型,利用軟件flac3d對拱頂部存在充水溶洞的隧道施工過程中的圍巖位移特征進行數(shù)值模擬研究,并將數(shù)值計算結果與現(xiàn)場監(jiān)測結果進行了比較分析。研究結果表明:隧道拱頂處圍巖豎向位移最大、拱肩處次之;水平位移以邊墻部為最大,拱肩處水平位移先向隧道內(nèi)變形,后向隧道外變形。

石方隧洞開挖在不同圍巖條件下的施工方法、爆破參數(shù)、工藝等均有所不同,從而導致在開挖過程中人工材料消耗量存在差別,通過對現(xiàn)場實測資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、對施工過程和工藝的深入研究,整理出一套完整、可行的分析方法,結合實例,基本可以得出如下結論：在不同圍巖條件下,單位體積石方平洞開挖人工消耗量隨著圍巖類別的提高而增加,炸藥耗量隨著圍巖類別的提高而減少,鉆孔機械設備臺時消耗量隨著圍巖類別的提高先減少然后逐漸增加,挖掘機臺時消耗量隨著圍巖類別的提高而增加。該方法為石方洞挖消耗量研究提供了新的思路,對定額方法研究有一定參考價值。

石方隧洞開挖在不同圍巖條件下的施工方法、爆破參數(shù)、工藝等均有所不同,從而導致在開挖過程中人工材料消耗量存在差別,通過對現(xiàn)場實測資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、對施工過程和工藝的深入研究,整理出一套完整、可行的分析方法,結合實例,基本可以得出如下結論：在不同圍巖條件下,單位體積石方平洞開挖人工消耗量隨著圍巖類別的提高而增加,炸藥耗量隨著圍巖類別的提高而減少,鉆孔機械設備臺時消耗量隨著圍巖類別的提高先減少然后逐漸增加,挖掘機臺時消耗量隨著圍巖類別的提高而增加。該方法為石方洞挖消耗量研究提供了新的思路,對定額方法研究有一定參考價值。

巖溶區(qū)隧道因受巖溶發(fā)育程度的影響,其圍巖位移特征與一般隧道存在較大區(qū)別。以宜萬鐵路某巖溶隧道為工程背景,對側部含有溶洞的隧道施工過程中的圍巖位移特征進行了相似模型試驗和現(xiàn)場測試。結果表明:隧道開挖后,圍巖分別向溶洞內(nèi)和隧道內(nèi)變形,溶洞與隧道之間的圍巖向兩個相反的方向變形,是最危險區(qū)域。靠近溶洞附近的邊墻、拱肩和拱頂處圍巖的位移值要比遠離溶洞側的相應部位處的圍巖位移值大。研究結論對巖溶隧道的設計與施工具有一定的參考價值。

盤道嶺隧洞襯砌結構變形、裂縫等病害問題日益突出,在重點病險洞段選取監(jiān)測斷面,構建變形監(jiān)測系統(tǒng),埋設多點位移計、應變計,進行隧洞圍巖蠕動變形及襯砌結構應變監(jiān)測。隧洞圍巖位移、溫度與襯砌結構應變隨時間的相關關系表明,監(jiān)測期內(nèi)襯砌結構應變與圍巖位移整體呈負相關、但相關性較弱,與溫度呈正相關且相關性較強,說明監(jiān)測短期內(nèi)襯砌結構應變主要受溫度效應影響。盤道嶺隧洞圍巖存在的蠕變變形是一個較為緩慢的過程,且多點位移計部分測點位移量與襯砌結構應變變化表現(xiàn)出一定相關性,圍巖蠕動變形勢必導致襯砌結構病害不斷加劇。因此,應加強不同部位、深度隧洞圍巖蠕動變形的長期監(jiān)測,預判圍巖蠕變對襯砌結構穩(wěn)定狀況的影響及發(fā)展趨勢。

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。

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.

淺談膨脹性圍巖對隧道施工的影響 劉海蛟 （山西路橋第二工程有限公司三分公司，山西臨汾041000） 摘要：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防措施提供了依據(jù)。 關鍵詞：膨脹性圍巖；隧道施工；影響；施工要點 中圖分類號：u455文獻標識碼：a文章編號：1000-8136(2010)17-0071-02 我國是世界上膨脹性巖層分布面積最廣的國家之一，現(xiàn)已 發(fā)現(xiàn)有膨脹土發(fā)育的地方遍及西南、西北、東北、長江與黃河下 游及東南沿海地區(qū)，分布十分廣泛。在膨脹性地層中開挖隧道， 常?？梢姷絿鷰r因開掘可產(chǎn)生變形，或者因浸水而膨脹，使設置 在膨脹性圍巖中的隧道發(fā)生位移，導致圍巖失穩(wěn)，襯砌破壞。因 此對膨脹性圍巖施工的預防尤為重要。 1.1膨脹圍巖具有濕脹干縮往復變形特性 干燥的土質(zhì)膨

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防措施提供了依據(jù)。

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,會導致圍巖產(chǎn)生形變,或者因為浸水而發(fā)生膨脹,最終導致在膨脹性圍巖中的隧道設施發(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。

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平衡,使其凍土的熱物理力學性能發(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、支護襯砌結構、隔熱保溫層和洞內(nèi)環(huán)境氣體熱力學模型,根據(jù)實際工況和實測洞內(nèi)環(huán)境溫度及地溫,應用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依據(jù)。

層狀巖體在現(xiàn)階段城市地下工程建設過程中十分常見,對圍巖變形特征的影響不同于常規(guī)地下工程項目.本文依托某軌道交通環(huán)線車站特有的工程地質(zhì)背景,結合現(xiàn)場實時監(jiān)測數(shù)據(jù),利用midas/nx軟件對車站主體工程所涉及到的7個特征斷面逐一進行數(shù)值模擬計算,在此基礎上總結分析其具體的圍巖變性特征,并對監(jiān)測方案提出改進措施,為類似工程提供借鑒.