软岩隧道

摘要： 对高应力软岩隧道预应力锚索支护设计进行研究,结合工程实例,通过三维有限元软件FLAC3D,对锚杆锚索联合支护的作用原理、设计参数及支护效果进行了分析,结果表明:锚杆锚索联合支护主要通过控制垂直位移、水平位移、垂直应力、压应力、拉应力和岩体的屈服特征来解决高应力软岩隧道的支护问题,相比于传统的支护方式更加有效。

摘要： 以高家山隧道工程施工实例为研究对象,深入分析了三台阶机械开挖法在大断面软岩隧道工程施工中的应用;总结了三台阶机械开挖法施工技术的优势;从施工准备、洞身开挖、超欠挖、地下水及环水保控制等方面,详细论述了该开挖施工技术的应用要点。通过理论研究和现场实践,三台阶机械开挖法具有大型设备利用率高、进度快、开挖轮廓质量好、安全性高等优点,可以在大断面软岩隧道开挖施工中推广应用。

摘要： 以中老铁路玉磨铁路巴罗二号隧道为工程背景,对富水岩溶地区软弱围岩隧道溜塌机理及处治技术进行研究,通过建立隧道围岩溜塌力学分析模型,采用理论计算与有限元计算软件模拟相结合的方法,对隧道掌子面溜塌位置围岩和初支结构稳定性进行分析,并依据分析结果提出针对性的处治措施。结果表明:隧道溜塌位置围岩拱顶沉降值为84.7mm,拱腰水平收敛值为167.4mm,围岩变形量值较大,容易发生溜塌事故;围岩塑性区集中出现在掌子面上下台阶交界处,塑性应变最大值为6.63×10-2,掌子面发生塑性破坏风险较大;初支结构拱腰位置易出现应力集中现象,施工过程中应对此位置进行加固,防止发生失稳破坏。根据隧道施工现场实际情况,结合有限元计算结果,采用混凝土填充结合小导管补强加固处治结构对溜塌段进行处理,隧道溜塌段处治效果较好,为后续施工段相同状况的处理提供了参考。

摘要： 为研究高地应力软岩隧道核心岩体变形及丢失变形规律,文章采用模型试验方法,对掌子面前方核心岩体及围岩变形进行监测,在不同高地应力水平及有无衬砌的工况下详细模拟了隧道开挖过程。研究结果表明,地应力大小对软岩隧道的支护时机确定起关键作用;掌子面前方0.5D范围内产生的超前变形占到总超前变形的2/3左右;掌子面后方丢失变形对监控测量影响较大,高地应力一定时,丢失变形大小与距掌子面距离呈幂函数关系,高地应力大于20 MPa时,其对丢失变形的影响较小;要控制好高地应力软岩隧道的超前变形,需对掌子面前方0.5D范围内的核心岩体进行加固,掌子面前方0.5D~1D范围内的核心岩体是否需要加固应视具体情况而定。

摘要： 研究目的:在高地应力隧道中,软岩大变形的发生具有极大的不确定性,是风险评估中的重难点。为了对隧道软岩大变形风险进行准确有效的评估,本文基于贝叶斯网络(BN)提出一种针对大变形分级评估的方法,并依托成兰铁路云屯堡隧道,建立软岩大变形风险数据库,对六大风险源进行辨识和推理。研究结论:(1)隧道软岩大变形是多因素耦合作用下的结果,通过建立云屯堡隧道软岩大变形风险数据库,将机理分为围岩稳定性及支护稳定性两方面,确立了贝叶斯网络模型及先验概率;(2)通过贝叶斯敏感性分析,影响软岩大变形的关键因素由主及次分别为围岩完整性、支护强度、地应力、岩石强度、施工工法及洞型;(3)通过在施工中对风险数据库的更新,贝叶斯网络能够良好地预测施工期隧道软岩大变形发生概率。

摘要： 为探索软岩缓倾岩层隧道的变形规律,以重庆涪陵地区软岩隧道为研究对象,通过有限元数值模拟的方法系统地分析了隧道在不同埋深下的变形规律以及在不同围岩下的变形规律。研究认为,随着埋藏深度的增加,隧道的变形程度减小。左拱腰、右拱腰和拱顶部位的位移较大,且拱顶的变形最明显。隧道的拱顶受应力最小但变形最严重,在隧道工程中应注重拱顶部位的塌陷预测与防护。

摘要： 以某富水软岩隧道施工为研究对象,采用数值模拟的方法,重点分析了考虑流固耦合作用前后隧道位移、围岩初支应力和围岩塑性区的变化规律,得到结论:考虑流固耦合作用后的最大水平位移和最大竖向位移比不考虑时分别增大了29.7%和71.1%,围岩最大拉应力和最大压应力分别增大了1.6倍和46.1%;考虑流固耦合作用后,由于水的存在,围岩的塑性区明显较不考虑时增大许多,此时围岩更容易发生屈服;高压富水隧道开挖后会增大有效应力,因此,在设计和施工时更要重点进行支护加固,防止隧道发生失稳。

摘要： 以某软岩地段大断面浅埋偏压隧道施工为研究对象,采用数值模拟的方法,分别对台阶法和环形开挖预留核心土法施工效果进行对比,得到结论:台阶法和环形开挖预留核心土法开挖隧道时最大沉降值分别为-3.53 mm和-3.45 mm,采用后者开挖施工后拱底沉降减小,且围岩松动圈面积较小;相比于采用台阶法施工时,采取环形开挖预留核心土法开挖施工时拱顶沉降值,左拱肩、右拱肩、左拱脚和右拱脚的水平收敛值分别减小了11.3%、3.5%、33.3%、32.1%和52.9%;环形开挖预留核心土法由于其合理的施工工序,使得隧道开挖面的围岩稳定性较好,适用于偏压隧道开挖施工,尤其对拱脚及以下部分围岩变形影响较小。

摘要： 杨家坪隧道施工过程中,软岩大变形不同程度地造成边墙内挤侵限、初期支护和二次衬砌严重变形破坏。为了揭示杨家坪隧道软岩大变形的成因机制,综合工程地质勘察、现场监控量测、室内岩石力学试验、数值模拟和微观分析等手段对其进行综合研究。现场监测结果显示发生大变形的区段与隧道渗水有关,室内物理力学试验表明,千枚岩的纵波波速随浸泡时间变化衰减了2.04%~5.85%,当充分浸泡28 d后,其单轴抗压强度和弹性模量与天然状态相比分别降低了59.56%和69.68%,说明千枚岩遇水后结构产生了损伤劣化。通过X射线衍射进行矿物成分检测,进一步分析了水岩作用造成隧道围岩强度降低的微观原因。根据现场地应力测试及初始地应力场反演分析可知,杨家坪隧道轴线92.08%的区域处于高到极高地应力状态。此外,高陡倾薄层状千枚岩地层的工程力学特性,以及水和千枚岩的相互耦合作用是杨家坪隧道围岩大变形的主要原因。

摘要： 软岩隧道施工风险大,且支护结构及施工过程复杂,导致难以直接求得隧道结构的极限状态函数。基于此,文章讨论了一种利用有限元数值模拟结合多重响应面法和蒙特卡罗法分析隧道结构系统可靠度的方法。以青岛某地铁区间软岩隧道为例,验证了其适用性。结果表明:对于围岩“上软下硬”且上下岩性相差很大的隧道工程,其系统失效概率主要受上部软弱围岩影响,下部较硬岩土体几乎不影响隧道结构的系统失效概率;改变卵石层弹性模量E1和内摩擦角Φ1的变异系数对系统失效概率的影响最为明显,隧道系统失效概率随围岩参数变异性的增大而增大;由于失效模式之间存在相关性,单一考虑隧道变形超限失效或者支护承载力不足失效是不充分的,以变形和承载能力为控制条件的多种失效模式相结合的系统可靠度研究更适合软岩隧道结构。

摘要： 高地应力软岩隧道现场测试受到现场环境、开挖方法、支护条件等众多因素影响,测试结果往往很不理想,无法析出理想的因果对应关系,对研究极为不利.目前,对于解决复杂的岩土和地下工程问题,室内模型试验仍是极为有效的研究手段.为此,研制出一套适用于测试和研究挤压性高地应力软岩隧道结构和围岩随开挖支护进行产生应力变化和变形发展的模型试验台架装置.结果表明:(1)试验台架尺寸较大,可模拟单、双线铁路隧道和公路大断面隧道,具有可灵活选择所模拟隧道开挖面积的特点.(2)加载系统由"反力框架十千斤顶十对拉杆十高强螺栓"组成,加载步骤简单、布置方式灵活、载荷状态稳定.(3)测试系统采用"沉降板十百分表"测量围岩变形和"尼龙块十应变片"测量应力,经济实用、测量方便、数据准确.

摘要： 以四川藏区老折山、海子山等典型高原软岩隧道为例,对高原隧道的地质特点、勘察工作条件等问题等进行了阐述,分析了高原隧道有别于一般低海拔隧道而存在高海拔工作条件差、地质条件复杂多变等问题,提出了改进勘察质量和精度的对策措施,为类似工程勘察提供借鉴和参考.

摘要： 新意法是一种以强调隧道掌子面超前核心土加固对控制围岩变形作用的软弱围岩设计方法.通过数值模型模拟隧道超前支护、掌子面补强和墙脚补强三种加固方式,得出软岩隧道的变形规律.结果表明,在软岩隧道中超前核心土的变形是隧道变形(挤出变形、预收敛和收敛)的真正原因,通过加固超前核心土能有效控制隧道变形.

摘要： 受岩体赋存条件、隧道设计和施工方案等因素的共同影响,软弱围岩在隧道开挖应力重分布过程中较易发生塌方破坏,尤其是在隧道洞口段部分.本文结合具体工程实践,对软岩隧道进口段CRD法施工过程进行了非线性数值仿真模拟和现场实测分析,在此基础上开展了隧道围岩和支护结构的施工力学行为和变形性状的研究.研究结果表明:(1)由于隧道围岩较为软弱,隧道施工对周边围岩变形影响较大,纵向约2倍洞径、横向一倍洞径为施工的强烈扰动区域,施工时应加强支护;(2)隧道施工后,拱顶处围岩应力由于围岩变形释放使得其值大幅度减小,而拱腰处岩体应力上升,并出现塑性破坏,故在实际施工时应对该部位加强支护;(3)采用CRD法施工后,实测围岩变形在隧道开挖约20天后趋稳,而围岩压力、钢拱架和初期衬砌受力均在隧道开挖后的前10天内受力增幅最为明显,之后才逐渐趋稳.

摘要： 大变形问题为目前国内外隧道工程方面的热点问题.针对某软岩隧道出现的严重形变破损问题,根据对该隧道发生大变形监控量测的实际数据分析与现场施工实际情况,对在高地应力下碳质片岩岩质特征的隧道发生大变形的特点进行了分析总结.得出了软弱围岩在高地应力下发生的蠕变形变在正常施工运作时易发生形变突变等特性;通过对高地应力碳质片岩隧道大变形处治方案的对比分析,对处治隧道大变形措施的实际现场效果进行了探讨,揭示了在高地应力软岩隧道中的锚杆效应达不到实用效果,总结出增设临时仰拱的双层拱架对高地应力炭质片岩隧道的大变形有较好的控制效果.

摘要： 针对西部铁路高地应力地质条件下软岩隧道大变形成灾特点和施工难点,采取理论分析和现场试验等方法进行综合研究,形成了高地应力软岩隧道大变形发生机理和以锚杆喷射混凝土为主要支护手段的控制技术.工程试验和实践表明,该研究取得了有效控制高地应力地质条件下软岩隧道大变形的良好效果.

摘要： 安装锚杆是解决软岩隧道大变形的有效手段之一.为进一步探讨锚杆对隧道的支护效用,本文基于Burgers模型,建立了可描述锚固岩体流变特征的宏观力学模型.以围岩-锚杆耦合模型为基础,推导了在锚杆支护作用下隧道位移和衬砌压力的解析解.并利用数值模拟,验证了理论解答的可靠性.通过对锚杆参数的分析,得到:锚杆的安装能够有效减小由于围岩流变导致的作用在衬砌上的形变压力与隧道位移.锚杆的支护效果,与锚杆的参数密切相关.在锚杆参数值处于较小水平时,随着锚杆参数的增大,衬砌受力状态的改善效果十分显著;但当参数达到一定值后,这种改善效果的加强越来越不明显.因此,在隧道支护中,锚杆的设计参数存在最优值.

摘要： 通过对强震区建设过程中多条软岩隧道岩体的调研分析,揭示了强震区软岩隧道的基本震裂特征,根据对强震区软岩隧道建设过程中病害特征的现状调研,提出了穿越强震区大量"松"而未"动","裂"而未"塌"的软岩隧道建设过程中所面临的问题.

摘要： 秦岭隧洞出口勘探试验段岩石为云母石英片岩,岩质软弱,遇水软化,流变性明显,极易形成塌方,塌方段施工中采用超前大管棚配合水泥注浆止水,取得了超前支护和注浆加固双重效果.

摘要： 通过对当前挤压型大变形隧道中常用支护措施力学特性分析,提出了支护过程中应采用"及时支护、强支护与让压支护"三者相结合的基本原则,即保持一定支护阻力维持围岩稳定的同时,允许支护体系产生一定的位移,以达到支护、让压及卸载多重并举的功能.并据此设计了由让压锚杆、喷射混凝土、让压控制器及钢拱架等组成的让压支护体系.通过对当前挤压型大变形隧道中让压支护体系应用现状的剖析,对让压支护系统的各组成构件、关键技术等问题进行了探讨,指出了今后让压支护体系的研究方向.

摘要： 本发明公开了高地应力软岩大变形超小净距并行隧道替换中岩柱施工方法，包括S1：开挖第一分修隧道台阶；S2：开挖第二分修隧道上台阶和中台阶；S3：在第一分修隧道边墙向第二分修隧道的方向穿入预应力钢管，预应力钢管的一端与第一初支固定并锁紧，预应力钢管的另一端与第二分修隧道的第二初支固定并锁紧，第二分修隧道中台阶边墙处的预应力钢管内压入混凝土；S4：开挖第二分修隧道下台阶；S5：于第一分修隧道下台阶边墙部位向第二分修隧道的方向穿入预应力钢管，预应力钢管的一端与第一初支固定，预应力钢管的另一端与第二分修隧道的第二初支固定并锁紧，第二分修隧道仰拱部位预应力钢管端头内压入混凝土。上述施工方法能够有效实现替换中岩柱结构的功能，操作方便快捷。

摘要： 本发明公开了高地应力软岩大变形超小净距并行隧道替换中岩柱施工方法，包括S1：开挖第一分修隧道台阶；S2：开挖第二分修隧道上台阶和中台阶；S3：在第一分修隧道边墙向第二分修隧道的方向穿入预应力钢管，预应力钢管的一端与第一初支固定并锁紧，预应力钢管的另一端与第二分修隧道的第二初支固定并锁紧，第二分修隧道中台阶边墙处的预应力钢管内压入混凝土；S4：开挖第二分修隧道下台阶；S5：于第一分修隧道下台阶边墙部位向第二分修隧道的方向穿入预应力钢管，预应力钢管的一端与第一初支固定，预应力钢管的另一端与第二分修隧道的第二初支固定并锁紧，第二分修隧道仰拱部位预应力钢管端头内压入混凝土。上述施工方法能够有效实现替换中岩柱结构的功能，操作方便快捷。

摘要： 本发明隧道储排水减压构造和跨越软岩地段的隧道结构，属于隧道结构领域，以解决软岩地段隧道沉降以及地下水导排不及时导致的隧底结构破坏的问题。在隧道拱墙底部设置作为拱墙二次衬砌的承载基础的托梁和位于两侧托梁之间的隧底箱体；托梁与隧底箱体为分体结构；隧底箱体的两侧锚固于拱墙两侧的围岩，其为空心结构，并由底壁、顶壁、侧壁和端壁包围形成储排水腔，在两端设置有与储排水腔相连通的导水口，在隧底箱体的底壁设置有贯通底壁的竖向引水孔。本发明通过设置隧底箱体和托梁，方便隧底施工，避免隧底箱体和隧道沉降；并能起到一定的储水作用，以缓解中央排水沟的排水压力，避免地下导排异常的隧道渗漏水等病害。

摘要： 本实用新型公开了高地应力软岩大变形超小净距隧道替换中岩柱结构和体系，包括混凝土、紧固件和多个预应力连接管，预应力连接管的两端用于连接第一分修隧道和第二分修隧道，多个预应力连接管沿竖直方向成排接触设置，预应力连接管上设有多个孔，混凝土浇筑在预应力连接管内，并通过孔溢出浇筑在多个预应力连接管之间的缝隙，紧固件用于固定连接预应力连接管与第一分修隧道和第二分修隧道。预应力能够在承受外荷载之前预先对连接件施加压力，能在承受外荷载作用时全部或部分抵消外荷载导致的拉应力，避免替换中岩柱结构破坏，达到替换中岩柱的目的，避免了在施工过程中出现应力集中和不能自稳的情况，保证了施工过程的安全性和稳定性。

摘要： 本实用新型隧道储排水减压构造和跨越软岩地段的隧道结构，属于隧道结构领域，以解决软岩地段隧道沉降以及地下水导排不及时导致的隧底结构破坏的问题。在隧道拱墙底部设置作为拱墙二次衬砌的承载基础的托梁和位于两侧托梁之间的隧底箱体；托梁与隧底箱体为分体结构；隧底箱体的两侧锚固于拱墙两侧的围岩，其为空心结构，并由底壁、顶壁、侧壁和端壁包围形成储排水腔，在两端设置有与储排水腔相连通的导水口，在隧底箱体的底壁设置有贯通底壁的竖向引水孔。本实用新型通过设置隧底箱体和托梁，方便隧底施工，避免隧底箱体和隧道沉降；并能起到一定的储水作用，以缓解中央排水沟的排水压力，避免地下导排异常的隧道渗漏水等病害。

摘要： 本发明公开了一种软岩隧道全机械化施工方法，包括以下步骤：S1.悬臂掘进机进行掌子面开挖作业，并同时进行出渣；S2.挖掘机进场，平整场地以达到凿岩多功能台车进场条件；S3.凿岩多功能台车依次进行立拱、超前导管及锁脚锚杆作业；S4.湿喷机进行混凝土初喷；S5.凿岩多功能台车进行锚索施工；S6.重复步骤S1和S3；S7.湿喷机进行初喷混凝土，并复喷上一循环初喷混凝土至设计厚度。本发明针对软岩隧道施工中软岩特点，利用全机械式的施工方法，可更好的把控施工时间和进度，并精确掌握各施工阶段的施工时机，在简化施工步骤的同时，提高了施工效率和质量，并且减少了人员投入、劳动强度和施工风险。

摘要： 本发明公开了一种软岩隧道中预应力锚固系统的机械快速施工方法，包括以下步骤：S1.自动钻孔；S2.杆体安装及搅拌；S3.附件安装；S4.张拉预紧；S5.有效预应力检测；S6.补偿张拉；S7.注浆。本发明整个施工过程中，均通过机械设备和系统进行施工操作和控制，可以把控施工时机和工期，减少人力消耗和人工成本，降低施工难度，保障施工安全，并且施工过程中全机械化施工，能简化流程和工序，缩短施工周期，减少软岩应力变化造成的岩层变形、收拢问题，提升围岩自承载能力，并通过机械施工可以更好的控制和提高施工要求，保证质量和安全，提高施工效率。

摘要： 本发明公开了一种软岩隧道的初期支护方法，涉及隧道工程领域，解决现有的隧道初期支护方法可操作性差，不能有效解决隧道软岩大变形的问题。本发明采用的技术方案是：软岩隧道的初期支护方法，采用循环施工的方式进行开挖及支护，首先在靠近隧道掌子面处的拱墙范围内进行小角度超前支护，并进行大角度超前注浆对围岩进行超前预加固。其次，对隧道进行开挖，开挖后安装钢拱架并进行初期支护，沿钢拱架间隔对围岩进行超前预加固，开挖一个连续注浆段后，暂停开挖，进行补强注浆，形成完整的固结加固拱圈。最后，按照Ⅴ级围岩设计及施工二次衬砌。本发明适用于Ⅳ～Ⅵ级围岩，隧道开挖潜在软岩大变形、大塌方风险，解决了软岩大变形的问题。

摘要： 本发明属于隧道工程技术领域，公开了一种软岩隧道韧性支护结构，按照从外到内的顺序，包括韧性层、初期支护层、柔性层和二次衬砌层，韧性层采用水泥基复合材料，柔性层设于初期支护层和二次衬砌层之间，采用低密度聚氨酯高聚物。本发明通过在初期支护层的内外两侧分别设置柔性层和韧性层，能够减少高地应力围岩发生的变形，同时也会充分吸收围岩变形的形变能，进一步允许释放高地应力。与现有技术相比，本发明的结构简单，轮廓大小与形状均与软岩隧道普通段一致，因此施工成本低，且施工效率高。

摘要： 本发明公开了一种适用于软岩大变形隧道的滚动铰节点锚梁支护方法，本发明在常规锚喷支护的基础上，采用滚动铰节点，实现节点转动与滑动相结合。通过节点的滑动，实现环向周长的缩短，达到让压的目的，通过节点的转动，降低初期支护的弯曲形变能，降低初期支护弯曲应力，保护初期支护安全。滚动铰节点连接锚梁支护方法，预应力锚索与分段初期支护形成独立锚梁承载体，提供围岩支护阻力，又通过特殊滚动铰节点设计，实现初期支护在环向缩短过程中，初期支护整体的安全。该支护方法适应深埋软岩隧道围岩发生较大塑性变形和流变变形的特性，实现高地应力软岩的较大范围能量释放。