交錯(cuò)隧道中后行洞開(kāi)挖對(duì)先行洞周邊圍巖位移場(chǎng)的影響研究

廈門(mén)市梧村隧道為雙向六車(chē)道隧道,隧道結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)復(fù)雜,分別由雙連拱、小凈距、初期支護(hù)連拱和分離式隧道組成?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作以隧道拱頂沉降和圍巖收斂為主,結(jié)合施工措施和開(kāi)挖工序進(jìn)行全面分析。研究成果表明:三導(dǎo)洞法施工主洞沉降所占比例不到側(cè)導(dǎo)洞沉降的一半,雙連拱隧道結(jié)構(gòu)型式適用于對(duì)沉降控制要求較高的隧道工程;crd1部開(kāi)挖產(chǎn)生的拱頂沉降可以超過(guò)累計(jì)沉降值的50%;核心土開(kāi)挖后布設(shè)測(cè)點(diǎn)造成的總損失量約占累計(jì)沉降值的37.5%;采用全斷面帷幕注漿措施加固圍巖對(duì)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(guān);臨時(shí)支護(hù)的拆除對(duì)拱頂沉降和圍巖收斂的影響較小;開(kāi)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(duì)圍巖的收斂位移影響更大;初期支護(hù)連拱隧道右洞開(kāi)挖對(duì)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(hào)線工程新店出入段線在已施工的礦山法隧道右側(cè)進(jìn)行盾構(gòu)隧道的施工。本文從后行盾構(gòu)隧道施工對(duì)先行礦山法隧道影響的角度出發(fā),對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析與探討,為該段線礦山法隧道設(shè)計(jì)和施工提供了科學(xué)依據(jù),對(duì)國(guó)內(nèi)軌道交通建設(shè)中類(lèi)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(shí)例,通過(guò)組合淺埋與偏壓因素,得到了12組工況,分別對(duì)大斷面隧道進(jìn)行了開(kāi)挖數(shù)值模擬,分析了圍巖位移、應(yīng)力、錨桿軸力等變化情況,結(jié)果表明,埋深0m-30m,坡度為1∶1時(shí)對(duì)隧道造成的影響十分顯著。

以試刀山隧道改擴(kuò)建工程為依托,選取軟弱破碎帶圍巖段,通過(guò)三維數(shù)值模擬對(duì)隧道動(dòng)態(tài)施工全過(guò)程進(jìn)行彈塑性計(jì)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(cè)點(diǎn)圍巖位移隨動(dòng)態(tài)施工的變化特征和數(shù)值大小進(jìn)行初步研究和分析。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果分析歸納得出:從縱斷面上看,對(duì)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(duì)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(tái)階開(kāi)挖所引起的指定斷面拱頂沉降大于下部臺(tái)階開(kāi)挖的影響,隧道施工對(duì)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(jié)果對(duì)于該段隧道的施工監(jiān)測(cè)具有一定的指導(dǎo)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(duì)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(duì)穩(wěn)定性的影響,因此通過(guò)引入節(jié)理模型,同時(shí)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(shí)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(jié)合的方法,以連拱隧道斷面為例,通過(guò)選取一個(gè)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(guò)荷載分析、建立模型、位移分析對(duì)公路隧道連拱段節(jié)理圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究。

為進(jìn)一步提高公路隧道圍巖級(jí)別判定的準(zhǔn)確性,以圍巖位移作為圍巖自穩(wěn)能力的評(píng)價(jià)依據(jù),探討洞室跨度對(duì)公路隧道圍巖級(jí)別的影響。通過(guò)數(shù)值模擬方法,對(duì)公路隧道兩車(chē)道、三車(chē)道和四車(chē)道3種斷面尺寸,ⅰ級(jí)、ⅱ級(jí)、ⅲ級(jí)、ⅳ級(jí)、ⅴ級(jí)和ⅵ級(jí)6種圍巖級(jí)別進(jìn)行了模擬開(kāi)挖,以圍巖位移值增加幅度作為圍巖穩(wěn)定降低程度的評(píng)價(jià)依據(jù),探討不同圍巖質(zhì)量下跨度對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響,依此提出了跨度對(duì)公路隧道圍巖級(jí)別的修正系數(shù)k4,在jtgd70-2004《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》圍巖定量分級(jí)bq法的基礎(chǔ)上,建立了bq-h圍巖分級(jí)法,即[bq-h]=bq-100(k1+k2+k3+k4),并在慈母山隧道中得到了初步驗(yàn)證。

注漿加固作為一種提高圍巖力學(xué)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(jí)圍巖地段。文中分析了注漿對(duì)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(gè)方面探討注漿加固對(duì)圍巖開(kāi)挖變形的影響。結(jié)果表明:注漿加固會(huì)減小滲流影響下圍巖開(kāi)挖變形速度及變形量,在開(kāi)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(jié)沉降。

注漿加固作為一種提高圍巖力學(xué)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(jí)圍巖地段。文中分析了注漿對(duì)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(gè)方面探討注漿加固對(duì)圍巖開(kāi)挖變形的影響。結(jié)果表明:注漿加固會(huì)減小滲流影響下圍巖開(kāi)挖變形速度及變形量,在開(kāi)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(jié)沉降。

通過(guò)建立有限元、離散元兩種數(shù)值力學(xué)模型,開(kāi)展開(kāi)挖跨度對(duì)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(dāng)圍巖按連續(xù)介質(zhì)假設(shè),且開(kāi)挖后仍處于彈性應(yīng)力狀態(tài)時(shí),單純?cè)黾铀淼篱_(kāi)挖跨度對(duì)圍巖應(yīng)力狀態(tài)影響不大;但若開(kāi)挖后進(jìn)入彈塑性應(yīng)力狀態(tài),則單純加大開(kāi)挖跨度會(huì)導(dǎo)致塑性區(qū)半徑大幅度增加,影響圍巖穩(wěn)定。當(dāng)圍巖按非連續(xù)介質(zhì)假定時(shí),巖體失穩(wěn)主要呈現(xiàn)節(jié)理面間剪切滑移。開(kāi)挖跨度增大相當(dāng)于隧道跨度與巖塊的相對(duì)尺度增大,隧道關(guān)鍵塊體失穩(wěn)概率加大,對(duì)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(kāi)挖的應(yīng)力擾動(dòng)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(hù)難度。

介紹了浙江省臺(tái)州天摩嶺公路隧道施工中的圍巖位移監(jiān)測(cè)技術(shù),包括隧道周邊、拱頂、地表的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置與量測(cè)分析方法,并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析,以指導(dǎo)隧道的設(shè)計(jì)與施工。

選取忠墊高速公路某巖溶隧道為研究對(duì)象,建立巖溶隧道三維實(shí)體模型,利用軟件flac3d對(duì)拱頂部存在充水溶洞的隧道施工過(guò)程中的圍巖位移特征進(jìn)行數(shù)值模擬研究,并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較分析。研究結(jié)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(kāi)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(dǎo)致在開(kāi)挖過(guò)程中人工材料消耗量存在差別,通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、對(duì)施工過(guò)程和工藝的深入研究,整理出一套完整、可行的分析方法,結(jié)合實(shí)例,基本可以得出如下結(jié)論：在不同圍巖條件下,單位體積石方平洞開(kāi)挖人工消耗量隨著圍巖類(lèi)別的提高而增加,炸藥耗量隨著圍巖類(lèi)別的提高而減少,鉆孔機(jī)械設(shè)備臺(tái)時(shí)消耗量隨著圍巖類(lèi)別的提高先減少然后逐漸增加,挖掘機(jī)臺(tái)時(shí)消耗量隨著圍巖類(lèi)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(duì)定額方法研究有一定參考價(jià)值。

石方隧洞開(kāi)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(dǎo)致在開(kāi)挖過(guò)程中人工材料消耗量存在差別,通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、對(duì)施工過(guò)程和工藝的深入研究,整理出一套完整、可行的分析方法,結(jié)合實(shí)例,基本可以得出如下結(jié)論：在不同圍巖條件下,單位體積石方平洞開(kāi)挖人工消耗量隨著圍巖類(lèi)別的提高而增加,炸藥耗量隨著圍巖類(lèi)別的提高而減少,鉆孔機(jī)械設(shè)備臺(tái)時(shí)消耗量隨著圍巖類(lèi)別的提高先減少然后逐漸增加,挖掘機(jī)臺(tái)時(shí)消耗量隨著圍巖類(lèi)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(duì)定額方法研究有一定參考價(jià)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(wàn)鐵路某巖溶隧道為工程背景,對(duì)側(cè)部含有溶洞的隧道施工過(guò)程中的圍巖位移特征進(jìn)行了相似模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。結(jié)果表明:隧道開(kāi)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(gè)相反的方向變形,是最危險(xiǎn)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(yuǎn)離溶洞側(cè)的相應(yīng)部位處的圍巖位移值大。研究結(jié)論對(duì)巖溶隧道的設(shè)計(jì)與施工具有一定的參考價(jià)值。

盤(pán)道嶺隧洞襯砌結(jié)構(gòu)變形、裂縫等病害問(wèn)題日益突出,在重點(diǎn)病險(xiǎn)洞段選取監(jiān)測(cè)斷面,構(gòu)建變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng),埋設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)、應(yīng)變計(jì),進(jìn)行隧洞圍巖蠕動(dòng)變形及襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測(cè)。隧洞圍巖位移、溫度與襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)變隨時(shí)間的相關(guān)關(guān)系表明,監(jiān)測(cè)期內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)變與圍巖位移整體呈負(fù)相關(guān)、但相關(guān)性較弱,與溫度呈正相關(guān)且相關(guān)性較強(qiáng),說(shuō)明監(jiān)測(cè)短期內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)變主要受溫度效應(yīng)影響。盤(pán)道嶺隧洞圍巖存在的蠕變變形是一個(gè)較為緩慢的過(guò)程,且多點(diǎn)位移計(jì)部分測(cè)點(diǎn)位移量與襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)變變化表現(xiàn)出一定相關(guān)性,圍巖蠕動(dòng)變形勢(shì)必導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)病害不斷加劇。因此,應(yīng)加強(qiáng)不同部位、深度隧洞圍巖蠕動(dòng)變形的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),預(yù)判圍巖蠕變對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀況的影響及發(fā)展趨勢(shì)。

以廣佛肇高速公路黎壁山隧道為工程實(shí)例,建立三維數(shù)值分析模型,對(duì)隧道的開(kāi)挖過(guò)程分別進(jìn)行常規(guī)數(shù)值模擬和動(dòng)態(tài)損傷數(shù)值模擬,從應(yīng)力、位移、塑性破壞區(qū)分布特點(diǎn)以及損傷特性等方面進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)比拱頂沉降和周邊收斂的監(jiān)測(cè)值與數(shù)值模擬值,進(jìn)一步驗(yàn)證了動(dòng)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(shí)例,建立三維數(shù)值分析模型,對(duì)隧道的開(kāi)挖過(guò)程分別進(jìn)行常規(guī)數(shù)值模擬和動(dòng)態(tài)損傷數(shù)值模擬,從應(yīng)力、位移、塑性破壞區(qū)分布特點(diǎn)以及損傷特性等方面進(jìn)行對(duì)比分析.結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)比拱頂沉降和周邊收斂的監(jiān)測(cè)值與數(shù)值模擬值,進(jìn)一步驗(yàn)證了動(dòng)態(tài)損傷數(shù)值模擬的可行性.

通過(guò)有限元模擬隧道臺(tái)階法施工,分析地表沉降、拱頂、拱底、橫向變形和圍巖最大、最小主應(yīng)力隨開(kāi)挖步增長(zhǎng)的變化規(guī)律,研究圍巖變形特性和縱向影響范圍,基于突變理論對(duì)拱頂沉降進(jìn)行分析,研究圍巖突變時(shí)機(jī).結(jié)果表明:隧道開(kāi)挖對(duì)掌子面的變形影響主要發(fā)生在拱頂、拱底及拱腰位置,地表沉降主要集中在隧道開(kāi)挖中線附近,應(yīng)力集中則發(fā)生在拱腰及拱腳處；影響范圍主要集中在開(kāi)挖面開(kāi)挖方向前后1d(d為開(kāi)挖洞徑)范圍內(nèi),其中開(kāi)挖面前后0.5d范圍為強(qiáng)影響區(qū),0.5～1d范圍為弱影響區(qū).

以哈爾濱地鐵某區(qū)間隧道為工程背景,采用有限元軟件建立近接既有建筑物隧道施工的二維模型,研究不同隧道與建筑物水平間距、建筑物基礎(chǔ)埋深以及土層參數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)建筑物變形的響應(yīng)規(guī)律。從建筑物基礎(chǔ)總體沉降和首尾沉降差分布兩個(gè)角度分析,根據(jù)不同參數(shù)對(duì)于隧道開(kāi)挖引起建筑物變形響應(yīng)的規(guī)律,優(yōu)化施工中隧道施工方案,保證地鐵暗挖區(qū)間隧道在施工過(guò)程中的安全性、穩(wěn)定性。

目前,我國(guó)煤礦已經(jīng)進(jìn)入深部開(kāi)采階段,巷道圍巖變形破壞嚴(yán)重給巷道施工和生產(chǎn)勞動(dòng)構(gòu)成威脅。在復(fù)雜高地應(yīng)力條件下,確保圍巖穩(wěn)定是保障煤礦安全生產(chǎn)的重要前提。因此,研究圍巖變形規(guī)律具有重要意義。周邊位移測(cè)量是一種簡(jiǎn)單有效的研究圍巖變形規(guī)律的方法,可以獲得最直觀的巷道圍巖應(yīng)力變化狀態(tài),為判斷巷道穩(wěn)定性提供可靠的依據(jù),從而指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)和施工。

淺談膨脹性圍巖對(duì)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(duì)隧道施工的影響以及膨脹性圍巖 的隧道施工要點(diǎn)，為隧道施工中及時(shí)采取預(yù)防措施提供了依據(jù)。 關(guān)鍵詞：膨脹性圍巖；隧道施工；影響；施工要點(diǎn) 中圖分類(lèi)號(hào)：u455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1000-8136(2010)17-0071-02 我國(guó)是世界上膨脹性巖層分布面積最廣的國(guó)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(zhǎng)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(kāi)挖隧道， 常?？梢?jiàn)到圍巖因開(kāi)掘可產(chǎn)生變形，或者因浸水而膨脹，使設(shè)置 在膨脹性圍巖中的隧道發(fā)生位移，導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)，襯砌破壞。因 此對(duì)膨脹性圍巖施工的預(yù)防尤為重要。 1.1膨脹圍巖具有濕脹干縮往復(fù)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(duì)隧道施工的影響以及膨脹性圍巖的隧道施工要點(diǎn),為隧道施工中及時(shí)采取預(yù)防措施提供了依據(jù)。