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偏压地形双侧近接隧道施工影响分析及安全评价研究

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偏压地形双侧近接隧道施工影响分析及安全评价研究

作者：唐力西南交通大学

学位级别：硕士

随着各城市经济的发展,既有铁路线网不能满足现有发展的需要,因此新的铁路在不断规划和建设。由于铁路选线受到地形、地质、生态环境、城市布局、经济效应等多个因素影响,铁路隧道遇到复杂工况时有发生,而在浦梅铁路建宁段武调村出现了... 详细信息

随着各城市经济的发展,既有铁路线网不能满足现有发展的需要,因此新的铁路在不断规划和建设。由于铁路选线受到地形、地质、生态环境、城市布局、经济效应等多个因素影响,铁路隧道遇到复杂工况时有发生,而在浦梅铁路建宁段武调村出现了偏压地形新建单线隧道左右两侧近接既有双线隧道的情况。偏压地形使得隧道两侧的地应力非对称分布,在隧道开挖和支护共同作用下围岩应力又发生了多次改变,目前尚不明确两新建隧道开挖对既有隧道的影响规律,而现有偏压地形双侧近接的研究较少,因此有必要进行偏压地形下新建隧道对既有隧道安全影响的研究。论文从以下几个方面展开研究:首先从地形地质、开挖方法介绍依托工程蒲梅铁路新建疏解线武调1号隧道和武调隧道概况,对既有浦梅铁路武调双线隧道病害进行调查,统计病害断面里程、隧道左右两侧边墙应力、既有隧道存在的缺陷及问题等信息,从而探究新建隧道双侧近接营运隧道结构安全防护技术。然后借助FLAC大型有限元数值模拟软件,从不同偏压埋深、偏压角度、新建隧道纵向间距三方面出发,每一类设置了14种工况。分析不同开挖顺序情况,左、右隧道分别开挖后对既有隧道的位移增量、应力增量及其差值的影响。根据应力增量比系数,定量判断不同工况下既有隧道的偏压程度。总结较为适宜的埋深、偏压角度和纵向间距,并提出合理开挖顺序的建议。进一步的通过现场调研、文献阅读、数值模拟试验,多层次多因素的考虑影响既有隧道安全指标,构建双侧近接运营高速铁路隧道安全评价体系,基于AHP-云模型对既有隧道K227+439～K227+600五个区间段共161m进行安全风险评价。通过研究,得到主要结论如下:1.对既有隧道衬砌剥落、衬砌漏水、衬砌裂纹三类问题病害调研发现,隧道结构相对完整,存在不发展的小规模变异,近几年不会威胁到列车正常运营,调研中未发现既有隧道存在极为严重的病害,依据既有隧道安全评判标准,判定其健全度为B级。2.通过偏压地形双侧近接隧道不同埋深、不同偏压角度、不同纵向间距对既有隧道影响的数值模拟试验,研究结果表明,其他工程条件一样时,埋深为20m～25m,偏压角度为10°～20°时,既有隧道位移和应力增量变化较小,其合理的开挖顺序为,先开挖右洞埋深大侧再开挖左侧;对于纵向间距而言,合理的纵向间距为30m～40m,先开挖右侧埋深大隧道或先开挖左侧埋深小隧道均可。3.构建了双侧近接运营高速铁路隧道安全评价体系,安全评价体系包含4个一级指标和17个二级指标,确定了各级指标的权重。一级指标的重要程度为:近接位置U4>新建隧道状况U3>地形和地质条件U1>既有隧道状况U2。4.基于AHP-云模型对蒲梅铁路既有武调隧道安全风险进行了评价,既有隧道K227+439～K227+515段风险等级为Ⅳ级,属于极高安全风险。K227+515～K227+555综合评级风险等级为Ⅲ级,属于高度风险,K227+555～K227+600综合评级风险等级为Ⅱ级,属于中度风险。

关键词：偏压地形双侧近接隧道工程施工安全风险评价体系

卵砾石土地层偏压地形大跨浅埋隧道的施工方法

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科学技术与工程 2018年第1期18卷 115-121页

作者：汤劲松刘松玉童立元石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 东南大学交通学院南京210096

为了研究卵砾石土地层偏压地形大跨浅埋隧道的合理施工方法,建立考虑实际地形状况的隧道三维计算模型;分别采用台阶法和分部开挖法以不同施工顺序对隧道的施工过程进行数值模拟,经对比分析,确定隧道的合理施工方法。研究结果表明:卵砾... 详细信息

为了研究卵砾石土地层偏压地形大跨浅埋隧道的合理施工方法,建立考虑实际地形状况的隧道三维计算模型;分别采用台阶法和分部开挖法以不同施工顺序对隧道的施工过程进行数值模拟,经对比分析,确定隧道的合理施工方法。研究结果表明:卵砾石土地层偏压地形大跨浅埋隧道采用超前预支护辅助措施,先从浅埋一侧拱部断面开挖的上半断面临时中隔壁四分部法是可行的施工方法;施工过程中,影响围岩位移的主要因素是支护系统能否及时封闭,以及开挖断面的数量多少;对于偏压地形大跨浅埋隧道来说,先开挖支护浅埋一侧拱部断面,再开挖支护深埋一侧拱部断面,然后依次(浅埋~深埋)开挖支护下台阶和仰拱的施工顺序有利于拱部围岩稳定,引起的拱顶下沉较小,也较为均衡。

关键词：隧道工程施工方法数值模拟卵砾石土偏压地形大跨浅埋

偏压地形下隧道围岩稳定性及支护参数优化研究

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菏泽学院学报 2023年第2期45卷 94-101页

作者：杨浩楠李鹏杰张耀阳郭佳奇河南理工大学土木工程学院河南焦作454000 中交二公局第四工程有限公司河南洛阳471013

针对偏压地形下不同埋深隧道的支护问题,以毛洞水平位移和塑性区对称分布作为判断偏压地形下隧道深浅埋的依据确定了隧道深浅埋分界线,将洞内最大水平收敛值和最大沉降值作为特征点评价不同埋深下隧道的稳定性并进行支护参数优化分析.... 详细信息

针对偏压地形下不同埋深隧道的支护问题,以毛洞水平位移和塑性区对称分布作为判断偏压地形下隧道深浅埋的依据确定了隧道深浅埋分界线,将洞内最大水平收敛值和最大沉降值作为特征点评价不同埋深下隧道的稳定性并进行支护参数优化分析.结果表明:(1)随着隧道埋深的增加,当隧道埋深3D(D为隧道洞跨)时相比埋深1D,最大水平收敛值增大3.1倍,最大沉降值增大5倍;(2)偏压地形下深、浅埋隧道最优超前支护厚度分别为50 cm和30 cm,最优初期支护厚度和开挖进尺分别为20 cm和1 m;(3)提高支护强度对控制深埋隧道围岩变形效果较好,施工时应采用超前支护+初期支护等联合支护措施.

关键词：偏压地形深浅埋隧道稳定性支护参数优化

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偏压地形条件下隧道洞口的新型设计

现代物业(上旬刊) 2014年第6期13卷 40-44页

作者：李成业中铁二十五局集团第四工程有限公司

由于地形和线路选线的限制,常常会遇到隧道洞口存在偏压的问题,而地形原因引起的偏压是其主要因素,笔者认为在施工过程中,应根据隧道所处的地形、地质特点,及时对边仰坡进行加固和对原有的加固措施采取相应的调整,同时加强对隧道的量测... 详细信息

由于地形和线路选线的限制,常常会遇到隧道洞口存在偏压的问题,而地形原因引起的偏压是其主要因素,笔者认为在施工过程中,应根据隧道所处的地形、地质特点,及时对边仰坡进行加固和对原有的加固措施采取相应的调整,同时加强对隧道的量测,减少在开挖过程中常产生隧道边仰坡开裂,甚至发生滑坡、坍塌等事故。为确保隧道在洞口施工时的安全和环保的统一,本文提出了如何保证隧道开挖进洞不产生过大的坡面开挖痕迹、如何合理保护和维持公路沿线的自然景观、如何建造与自然环境相协调的景观式洞门三个需要解决的问题,并以xx工程中的安岭梁隧道为依托,结合现场实际地形,采用带反压挡墙的异型套拱及反压回填、棚洞等技术措施,解决上述三个问题。

关键词：偏压地形带反压挡墙的异型套拱反压回填棚洞

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偏压地形隧道开挖顺序及支护结构优化研究

偏压地形隧道开挖顺序及支护结构优化研究

第十届全国青年岩石力学与工程学术大会

作者：宋振华天津城市基础设施建设投资集团有限公司

关键词：偏压地形开挖顺序支护结构安全系数塑性区

来源： cnki会议评论

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偏压地形下Y型连接隧道的稳定性研究

华东公路 2019年第5期 92-96页

作者：刘晓阳王骁男张洋洋西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031

针对深圳地铁10号线凉帽山车站段处"Y"型分岔隧道工点,利用Flac 3D数值分析软件验证施工工序、工法及支护的合理性。计算结果显示,在采用横通道作为不同形式断面的转换节点的设计方案下,双线隧道衬砌最大压应力在2 MPa左右,单线隧道衬... 详细信息

针对深圳地铁10号线凉帽山车站段处"Y"型分岔隧道工点,利用Flac 3D数值分析软件验证施工工序、工法及支护的合理性。计算结果显示,在采用横通道作为不同形式断面的转换节点的设计方案下,双线隧道衬砌最大压应力在2 MPa左右,单线隧道衬砌最大压应不超过1.7 MPa,均远低于衬砌承载极限;双线隧道拱顶累计沉降不超过2 mm,洞周收敛不超过1 mm,单线隧道拱顶累计沉降不超过1.5 mm,洞周收敛不超过2 mm,均处于稳定可控状态。实际施工中的监测数据与数值计算结果相差不大。可以得知,采用横洞道的设计方案合理可行,更有利于结构的安全稳定。

关键词： Y型隧道横通道单线隧道双线隧道偏压地形

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浅埋偏压隧道地表沉降规律及其预测方法

现代隧道技术 2019年第2期56卷 78-84页

作者：干啸洪陈立平张素磊应国刚李小平宁波市交通建设工程试验检测中心有限公司宁波315124 宁波工程学院建筑与交通工程学院宁波315016 青岛理工大学土木工程学院青岛266033 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 宁波市交通工程质量安全监督站宁波315040 湖南省麻阳县公路管理局怀化419400

隧道地表沉降是围岩稳定性判断的重要依据,也是隧道施工监控量测的重要环节。浅埋偏压隧道地表沉降规律相对于非偏压隧道更为复杂,也更容易诱发安全事故,因此有必要进行深入研究。首先,文章基于最大主应力偏转理论,对偏压隧道偏压程度... 详细信息

隧道地表沉降是围岩稳定性判断的重要依据,也是隧道施工监控量测的重要环节。浅埋偏压隧道地表沉降规律相对于非偏压隧道更为复杂,也更容易诱发安全事故,因此有必要进行深入研究。首先,文章基于最大主应力偏转理论,对偏压隧道偏压程度进行量化分析,提出了隧道偏压系数的概念及其计算方法。其次,建立等效分析计算模型,将浅埋偏压隧道地表沉降视为偏压地形和偏压荷载共同作用的叠加,并给出了分析计算方法和步骤。最后,通过现场实测资料进一步对浅埋偏压隧道地表沉降规律进行分析,并对预测结果进行验证。结果表明:偏压系数与地表偏压角、隧道埋深和地层侧压力系数有关;地表沉降曲线在偏压作用下会发生扭曲,最大沉降区域和影响范围都向深埋侧偏移;当偏压程度较大时,偏压作用易导致深埋侧地表出现开裂,浅埋侧地表出现错台。

关键词：浅埋偏压隧道地表沉降偏压系数 Peck曲线偏压地形偏压荷载

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浅埋偏压大断面暗挖地铁车站工法优化研究

现代隧道技术 2022年第S1期59卷 783-794页

作者：刘佩斯赵东平涂怀宇中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031

在城市复杂环境下采用暗挖法修建大断面隧道,不同开挖工序、台阶划分等因素对隧道结构内力、变形和围岩应力有着较大影响。以重庆铁路枢纽东环线金山隧道国博中心站工程为背景,结合实际的偏压地形及初步设计方案,采用数值模拟方法研究... 详细信息

在城市复杂环境下采用暗挖法修建大断面隧道,不同开挖工序、台阶划分等因素对隧道结构内力、变形和围岩应力有着较大影响。以重庆铁路枢纽东环线金山隧道国博中心站工程为背景,结合实际的偏压地形及初步设计方案,采用数值模拟方法研究了双侧壁七步法及不同工序的双侧壁九步法的施工效果。研究结果表明:(1)当车站隧道采用双侧壁七步法施工时,地表竖向沉降及隧道拱顶沉降均较小;(2)当车站隧道采用双侧壁九步法开挖时,容易导致支护结构局部应力集中;(3)双侧壁九步法及七步法对应的隧道围岩塑性区延伸范围区别较小,且三种工法施工后结构偏压效应基本相当;(4)与双侧壁九步法相比,双侧壁七步法工序转换少,便于施工通风和出渣,在施工效率方面具有优势。

关键词：大断面暗挖偏压地形车站工法优化

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偏压连拱隧道施工方法研究

现代隧道技术 2012年第1期49卷 84-88,95页

作者：陈贵红四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院成都610041

文章采用三维有限元数值模拟研究了偏压连拱隧道不同施工顺序下拱顶下沉、中墙稳定性及初期支护受力特征。研究结果表明,先开挖浅埋侧时,拱顶沉降较小,中墙在施工中的稳定安全系数较大、弯矩较小,初期支护受力较大;对于浅埋偏压连拱隧道... 详细信息

文章采用三维有限元数值模拟研究了偏压连拱隧道不同施工顺序下拱顶下沉、中墙稳定性及初期支护受力特征。研究结果表明,先开挖浅埋侧时,拱顶沉降较小,中墙在施工中的稳定安全系数较大、弯矩较小,初期支护受力较大;对于浅埋偏压连拱隧道,围岩变形及中墙在施工中的稳定性控制更为重要。所以,从有利于围岩变形、中墙稳定性控制以及中墙受力的角度出发,宜采用先开挖浅埋侧的施工方法。

关键词：连拱隧道偏压地形中墙稳定性有限元计算模型