基于流固耦合效應軟弱圍巖隧道CRD法開挖變形分析

基于特征曲線法,建立考慮圍巖剛度劣化本構模型開展不同開挖方式下隧道開挖空間變形特性研究,并與工程實際監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析.結果表明考慮剛度弱化后,三種開挖方式拱頂位移數(shù)值均增大;隧道開挖只對工作面前方20m范圍內圍巖結構產(chǎn)生影響,對20m范圍以外影響甚微;在開挖工程中,距開挖工作面±10m范圍內拱頂圍巖位移變化最大;為了有效控制圍巖變形,開挖方式的優(yōu)先順序依次是中隔壁方式、預留核心土和臺階法;與未考慮剛度弱化的經(jīng)典本構模型相比,采用剛度弱化本構模型計算得到的圍巖壓力釋放過程更符合實際情況,拱頂位移計算結果與工程現(xiàn)場實際監(jiān)測數(shù)據(jù)更為接近.

基于特征曲線法,建立考慮圍巖剛度劣化本構模型開展不同開挖方式下隧道開挖空間變形特性研究,并與工程實際監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析。結果表明:考慮剛度弱化后,三種開挖方式拱頂位移數(shù)值均增大;隧道開挖只對工作面前方20m范圍內圍巖結構產(chǎn)生影響,對20m范圍以外影響甚微;在開挖工程中,距開挖工作面±10m范圍內拱頂圍巖位移變化最大;為了有效控制圍巖變形,開挖方式的優(yōu)先順序依次是中隔壁方式、預留核心土和臺階法;與未考慮剛度弱化的經(jīng)典本構模型相比,采用剛度弱化本構模型計算得到的圍巖壓力釋放過程更符合實際情況,拱頂位移計算結果與工程現(xiàn)場實際監(jiān)測數(shù)據(jù)更為接近。

為了隧道洞口段安全作業(yè)，保證工程順利推進，首先進行現(xiàn)場的裂縫觀察，做好統(tǒng)計工作，主要對裂縫的數(shù)量、寬度等進行觀察和統(tǒng)計；其次對洞口段進行監(jiān)控量測，并對所測得數(shù)據(jù)進行科學分析。在數(shù)據(jù)科學分析的基礎上，結合工程現(xiàn)場具體情況，分析洞口段主要存在的問題．及可能產(chǎn)生的影響，并給出一些結論和建議，促進工程順利開展。

隧道通過裂隙巖體的含水區(qū)段時,人為擾動了裂隙巖體、地下水等構成的復雜地質系統(tǒng),是造成各種涌水、突水、突泥事故的重要原因。為了研究復雜地質條件下隧道開挖過程中巖體變形、流體運移相互作用過程,探討其對隧道涌、突水的影響,在上述復雜過程進行理論分析的基礎上,根據(jù)深埋隧道圍巖裂隙發(fā)育規(guī)模與工程尺度的關系,建立可以同時考慮不同級別裂隙網(wǎng)絡的復雜裂隙巖體水力學模型,采用有限元法對復雜裂隙巖體中開挖隧道的固流耦合過程進行了數(shù)值模擬,模擬結果體現(xiàn)了主干裂隙在滲流中的強導水作用和網(wǎng)絡狀裂隙的貯水功能與滲流滯后效應,開挖過程中復雜裂隙巖體滲流場與應力場的耦合作用顯著的增加了隧道圍巖屈服區(qū)。

軟弱圍巖，指的是強度小、膠結程度小、孔隙度大，受構造面切割或是風化影響比較明顯的松、軟、弱地層。軟弱圍巖有諸多不同的變形情況，誘發(fā)因素也各有不同。本文介紹了軟弱圍巖隧道開挖涉及的變形控制技術。

結合新建鐵路溫福線周倉嶺隧道的施工案例，介紹了大斷面暗挖隧道穿越軟弱土層的施工工藝，并從掘進、支護、圍巖量測等方面闡述了采用crd法施工的優(yōu)越性，為該工法的推廣應用提供了技術支撐。

西高東低是我國的地勢特征,在暢通東西部的交通方式中隧道是首選的一種方式,并且目前在隧道的建設方面技術也是日臻完善,在不同的地質條件開挖隧道需要使用不同的開挖方法。由于目前在帶圍巖的軟弱隧道開挖中crd技術運用廣泛并且擔任了重要的角色,本文為了能夠保證crd施工技術在隧道的施工過程中高效的工作,于是進行了crd施工技術的相關探討。

西高東低是我國的地勢特征,在暢通東西部的交通方式中隧道是首選的一種方式,并且目前在隧道的建設方面技術也是日臻完善,在不同的地質條件開挖隧道需要使用不同的開挖方法。由于目前在帶圍巖的軟弱隧道開挖中crd技術運用廣泛并且擔任了重要的角色,本文為了能夠保證crd施工技術在隧道的施工過程中高效的工作,于是進行了crd施工技術的相關探討。

為研究超大斷面隧道圍巖變形控制機制,系統(tǒng)開展cd及crd開挖工法下不同支護方式的數(shù)值計算,研究了不同支護方案隨圍巖強度等級變化對隧道拱頂位移、圍巖塑性區(qū)應變的影響規(guī)律,明確了crd開挖工法下不同臨時支護拆除順序對隧道圍巖穩(wěn)定性影響規(guī)律。通過對結果進行對比分析可知:采用crd開挖方法比cd法、i22b型鋼拱架支護比i18拱架都具有更好的圍巖控制效果,且圍巖等級越差,控制效果差異越大；考慮到拱頂沉降安全值,采用i18型鋼拱架在經(jīng)濟性和施工安全性及便捷性方面具有良好的可行性；采用先臨時仰拱,后臨時支撐拆除順序對整個隧道圍巖穩(wěn)定性效果最好。

以某公路大跨隧道為背景介紹了在隧道開挖過程中圍巖壓力及變形受開挖影響所產(chǎn)生的變化,通過對實測數(shù)據(jù)的分析,指導施工中支護參數(shù)的調整,與理論公式進行對比選定合理的公式、確定準確的地質參數(shù),預測下段施工圍巖壓力及變化。

軟弱圍巖隧道開挖變形特性與支護技術研究

在復雜的城市地下工程施工過程中,對施工引起的圍巖及結構變形進行控制是決定施工成敗的關鍵因素之一。北京鐵路樞紐北京站至北京西站地下直徑線工程zjx-2標施工過程中,通過對蓋挖法和crd法各階段施工引起的圍巖及結構變形進行監(jiān)測,系統(tǒng)分析地層與結構變位及兩種施工方法之間的關系,總結出兩種施工方法引起的圍巖及結構變形規(guī)律,對指導施工、控制圍巖及結構變形起到很好的作用,使施工始終處于可知可控狀態(tài)。

在施工過程中圍巖變形規(guī)律對高地應力隧道施工控制大變形非常關鍵,也是選擇隧道開挖方式、支護型式、支護參數(shù)、支護時機的技術依據(jù)。采用有限元數(shù)值模擬分析對高地應力大變形隧道采用臺階法開挖過程中的圍巖變形規(guī)律進行數(shù)值模擬分析,并針對其開挖過程中的預留核心土長度對變形的影響進行了探討,提出了合理的臺階長度和核心土長度,其結果對高地應力大變形隧道的設計與施工具有指導作用。

我國經(jīng)濟和科學技術發(fā)展到一定的程度就是發(fā)展我國鐵路工程的最佳時機。鐵路工程的不斷發(fā)展和創(chuàng)新也在很大程度上推動了我國的經(jīng)濟發(fā)展和技術發(fā)展。作為兩種相符相成的工作,必須同時進行,同時進步。在我國的鐵路工程中有很多的工程面臨著隧道的施工。在隧道施工過程中有很多施工的技術應用,本文針對隧道軟弱圍巖中的crd施工技術應用進行詳細的闡析和論述,希望通過本文的闡析和論述能夠為我國的鐵路工程的隧道施工技術發(fā)展和創(chuàng)新貢獻力量,同時也為我國的鐵路工程建設和發(fā)展貢獻力量。

隨著近些年來我國交通行業(yè)的快速發(fā)展；隧道工程數(shù)量和規(guī)模都在快速增加；在隧道施工過程中不可避免的會遭遇到軟弱圍巖的情況；這種隧道的整體強度相對較低；非常容易發(fā)生大變形的問題；所以加強其施工技術水平；有效進行施工控制是非常重要的.本文主要分析軟弱圍巖隧道大變形施工控制技術內容；希望能夠對相關人士有所幫助.

某鐵路隧道工程所處地層為粉砂質泥砂巖和碳質灰?guī)r,受斷層和古巖溶的影響,巖面會出現(xiàn)比較大的起伏。文章以實際工程為例,對軟弱圍巖隧道變形的基本規(guī)律進行了分析,根據(jù)施工現(xiàn)場得到的監(jiān)測信息,對支護參數(shù)和施工方案進行調整,保證隧道施工的順利開展,降低了施工成本。

為了研究軟弱圍巖隧道爆破施工過程中掌子面周邊圍巖應力和位移的變化情況,依托尋全高速松虎坑3號隧道爆破施工實例,利用有限元軟件midas/nx對軟弱圍巖隧道爆破過程中掌子面周邊圍巖的位移-時間變化及其應力分布情況進行了分析,并且總結了軟弱圍巖隧道開挖過程中圍巖的變形機理及相應的控制變形工程對策。結果表明：爆破過程中爆破荷載的主應力對已開挖洞室周邊圍巖的影響范圍較小,掌子面周邊圍巖的位移沿開挖輪廓線向四周擴散,其位移量也逐漸減小。

針對滲流條件下的深埋富水隧道圍巖穩(wěn)定性問題,依托老獾頂隧道工程,對dk16+110-dk16+130段進行現(xiàn)場監(jiān)測,采用流固耦合理論與反演理論,基于flac3d數(shù)值軟件對該區(qū)段開挖過程進行數(shù)值模擬,與監(jiān)測結果進行比較分析。研究結果表明:下左臺階開挖后兩幫孔隙水壓力梯度變化非常快,在仰拱開挖后應力與孔隙水壓力變化趨于平穩(wěn)；通過對孔隙水壓力與應力的比值分析得到隧道圍巖開挖風險預測函數(shù)α,確定了該地質條件下掌子面最危險開挖深度；當隧道圍巖開挖風險預測函數(shù)值α>4.51時,掌子面極易發(fā)生失穩(wěn),需要對其排水降壓；預測函數(shù)具有較高精度,為后續(xù)工程提供參考。

運用合適的剛度參數(shù)對實際工程進行數(shù)值計算,采用ansys建立基礎模型導入3dec中,克服了3dec建模程序的固有缺陷;根據(jù)節(jié)理巖體變形參數(shù)以及孔隙水壓力對結構面變形特性影響的研究結論,利用3dec對黑山隧道在開挖過程中的變形規(guī)律進行了研究,得出淺埋破碎圍巖區(qū)開挖沉降變形影響距離為60m等,與工程實際符合較好的數(shù)值模擬結果,從而為確定合理的二襯作業(yè)時機奠定了基礎。

圍巖及支護結構的位移、應力分布變化規(guī)律是隧道開挖是否安全的評價標準。針對隧道開挖計算的復雜性，采用有限元對其建立三維數(shù)值模擬。利用ansys對隧道開挖過程進行模擬，得到支護結構的位移、應力分布變化規(guī)律。數(shù)值計算結果表明，豎向最大位移發(fā)生在拱頂處，而支護最大壓應力出現(xiàn)在拱腰。

軟弱圍巖地質松軟、易塌陷、穩(wěn)定性差，一直都是公路隧道施工中的較為棘手的地質因素。因而在軟弱圍巖段進行隧道施工，必須根據(jù)具體施工環(huán)境及條件，選擇最優(yōu)方案，控制施工風險。針對軟弱圍巖地質特征，對應如何優(yōu)化施工進行了探討，主要圍繞其開挖方法進行研究，望能為日后相關工作提供借鑒。

鐘公隧道煤層段圍巖變形分析和應對措施——瑞金至贛州高速公路的鐘公隧道穿越一段煤系地層，在施工過程中，出現(xiàn)了圍巖變形、拱項沉降嚴重的問題。針對煤系地層隧道在施工過程中的圍巖變形問題，所采取的應對措施為：盡快封閉工作面，加強臨時支護，對開挖段進行...