大断面双连拱隧道施工过程中不同工法的数值模拟

隧道施工过程的应力和位移的变化是施工中十分关注的问题,目前对于这一问题数值模拟分析多基于简化的平面应变问题进行模拟,由于平面应变问题的特点决定了,采用此种方法无法反映隧道施工过程中的空间力学效应。该文结合上坡双连拱隧道,对隧道的施工过程进行了三维数值模拟,得出一些有益的结论,这些结论可以作为理论研究和施工实践的参考。

不同的施工方案对浅埋偏压连拱隧道结构、围岩的受力特征和稳定性有不同的影响,通过采用midasgts有限元软件对广东省某连拱隧道施工顺序进行数值模拟研究,重点研究施工方案对隧道沉降、中隔墙应力状态、围岩塑性区的影响。

以张石高速jk-2合同段岔道2#双连拱隧道工程为背景,通过现场埋设多源传感器构建的监测信息平台,结合回归分析方法及高置信度关系模型等参数反馈信息,对获取数据进行提取、融合和态势分析,得到了浅埋偏压连拱隧道在施工开挖过程中围岩应力、位移、变形、塑性区和支护结构等动态变化规律;对监测过程出现的各种异常现象及产生原因进行深入分析与研究,客观描述了围岩的稳定性状与支护效果。同时,采用有限元软件以实际地形等高线为参照,建立仿真三维模型对隧道施工开挖进行数值模拟,比较采用不同施工方案对隧道整体结构及支护的影响。针对原浅埋、偏压连拱隧道施工方案提出优化建议,修正优化开挖方案和支护设计,对目前同类特征隧道施工具有借鉴指导意义。

以遵义市子尹隧道为背景,采用ansys有限元分析程序对该工程采用的施工工况进行了二维有限元分析。通过对3种开挖工况的分析,获得了大跨偏压软弱围岩双连拱隧道在不同开挖工况时各阶段围岩的应力状态、地表沉降以及隧道支护结构的内力变化情况。通过对比分析,并结合现场施工监控量测资料,得到隧道处于偏压状态时,不同的开挖顺序对隧道结构产生不同的影响。

应用线弹性平面应变和空间模型,考虑了施工中可能出现的各种不利因素,对双连拱隧道三导洞法施工时,中隔墙的变形和稳定性进行了详细的数值模拟分析。结果表明:右洞(先开挖洞)开挖对中隔墙的影响约在开挖面前后1.5b(b为右洞开挖宽度)的范围,左右两洞的开挖面间距以2.5b~3.0b为宜;右洞施工时,中隔墙产生整体向左的偏转,墙身中部向左侧鼓出,基部右趾向上抬起;同时在纵断面方向,产生向左的横向弯曲;随着左洞施工推进,中隔墙的偏转得到纠正,基部右趾回落,横向弯曲逐渐恢复;在整个施工过程中,中隔墙顶部和左侧的密实回填,对抑制中隔墙的变形和降低中隔墙的内力十分有效。

通过对隧道施工方案及其支护参数的概述,结合现场地形特点与设计要点,说明了隧道的有限元模型选取及测算结果,并论述了双连拱隧道的施工控制要点,以确保施工各工序的安全进行。

在扼要阐述flac-2d的基础上,结合工程实例,以某双连拱隧道为工程背景,借助于应用软件flac-2d对施工过程进行了比较精确的数值分析。分析计算结果为实际施工提供了理论指导和参考。

在扼要阐述flac-2d原理的基础上,结合工程实例,以某双连拱隧道工程为背景,借助于应用软件flac-2d进行了比较精确的数值分析。隧道的变形和相应的应力状态随着开挖的逐步进行呈现一定的规律性。

针对广东省广惠高速公路小金口双连拱隧道和四川省宜水高速公路鞋底坡双连拱隧道2个工程,应用平面应变弹塑性模型,对双连拱隧道施工过程弹塑性进行了深入的有限元数值分析和模拟,提出了在隧道不同施工工序中塑性区的分布形式,通过这些塑性区的分析,指出了在施工过程中的围岩应力危险区域、围岩支护及监控量测的重点和难点,为施工提出了警示信息。

本文以广州市轨道交通五号线右线淘金~区庄区间隧道为背景,采用有限差分软件flac3d对大断面浅埋隧道的cd法、左右两次施工、全断面施工三种施工工法进行了数值模拟,分析比较了三种施工工法在不同工序下的地表沉降量、围岩竖向应力场以及支护竖向应力的变化.研究结果表明:在相同支护措施下,cd法产生的地表沉降和塑性区最小,开挖在二衬中产生的应力非常小,表明二衬在工程中发挥了很好的作用.

以张(家口)—石(家庄)高速公路野狐岭1#隧道为例,对连拱隧道的施工过程进行数值分析研究,明确各开挖阶段的力学行为,并结合二次衬砌表面应变量测数据,评价隧道结构受力状况,为施工提供参考。

九华山隧道采用大断面双连拱,穿过两个破碎带,开挖宽度31.5m,高度9.18m,隧道围岩为ⅴ~ⅳ级。在工程地质条件复杂、开挖断面大、工期紧的条件下,根据现场实际情况,施工采用三导洞加横通道施工法,大幅度缩减了工序,破除了常规进尺限制,确保了隧道的施工安全和工期,为同类工程施工提供了重要的借鉴意义。

双连拱隧道施工方案2007-01-2519:31 一、工程概况 （一）隧道概况 南安ⅰ号隧道位于安徽省东至县马坑乡南安村，起讫桩号为k71+760.00～k71+956.00，全 长196m，为整体式连拱隧道，曲线短隧道。单洞建筑限界净宽10.25m,净高5m，进出口设 计标高分别为94.878m和98.404m，隧道最大埋深50.4m。 隧道平面线型为直线接圆曲线，曲线半径为r=2700m(左偏)，曲线处不设超高,路面横坡为 2%。隧道线路纵坡为+1.78%，由安庆端向景德镇端上坡。隧道洞内结构概况详见表3-1《南 安ⅰ号隧道工程概况表》。 南安ⅰ号隧道工程概况表 表3-1 隧道形式里程桩号长度（m）围岩级别及长度（m）明洞 ⅴiviii 整体式连 拱隧道k71+760～ k71+956196202912126

采用美国msc公司的大型通用有限元软件marc对龙山浅埋大跨连拱隧道的施工过程进行数值计算,模拟隧道施工过程中围岩与支护结构的力学行为,结果表明相邻隧道的施工进度、支护方式都将影响隧道围岩的稳定性和支护结构的承载情况,得到一些有意义的结论,指导后续施工。

针对汾柳高速公路离石隧道在不同施工方法下围岩和隧道支护结构的受力问题,运用有限元程序ansys6.1对三导洞法和上下台阶法进行了动态数值模拟,建立了不同施工工序下围岩的位移场和应力场,并以此对这两种施工方法进行了对比分析,得出三导洞法较优。对隧道的施工具有重大的指导意义。

以岳阳市平江县s207百福隧道实际工程施工为依托,在v级围岩浅埋条件下,采用flac3d对双连拱隧道主要施工方法进行数值模拟,得到3种主要工法下隧道开挖后的围岩和隧道结构的受力特征等结果,为本隧道的施工优化了设计工法,为类似地层条件下的隧道开挖设计施工方法的选择和分析提供一定的参考。

针对汾柳高速公路离石隧道在不同施工方法下围岩和隧道支护结构的受力问题,运用有限元程序ansys6.1对三导洞法和上下台阶法进行了动态数值模拟,建立了不同施工工序下围岩的位移场和应力场,并以此对这两种施工方法进行了对比分析,得出三导洞法较优。对隧道的施工具有一定的指导意义。

针对一座浅埋偏压条件下的双连拱隧道,分别按三导洞先墙后拱法和中导洞法对其施工过程进行了三维弹塑性有限元模拟分析。计算结果揭示了该条件下双连拱隧道衬砌结构的受力和变形以及围岩的塑性区分布都具有明显的非对称特性,衬砌内侧的拱部和内外侧仰拱承受了较大的拉应力而成为结构的薄弱环节,中隔墙因在不对称水平推力作用下发生偏转成为影响衬砌结构稳定的关键因素,并在此基础上对提高结构的稳定性提出了建议。

为了研究非对称大跨度连拱隧道采用新奥法施工过程中其围岩和衬砌的力学性态变化,利用三维有限元方法,对某高速公路非对称连拱隧道新奥法施工全过程进行数值模拟研究,着重分析了围岩的变形和应力及衬砌的受力和变形,同时对中墙的偏压情况进行了讨论,不仅对研究对象的空间分布进行了分析,还讨论了它们随施工步增加而变化发展的情况。

以某高速公路中的一浅埋偏压双连拱隧道为工程背景,运用midas/gts有限元软件,对其施工过程进行三维弹塑性分析。分别就三导洞施工方法中的\"先外后内\"和\"先内后外\"两种施工顺序下的施工过程进行数值模拟,重点分析围岩的变形与应力、初期支护应力的分布规律,中隔墙的应力变化,以及围岩塑性区的分布,进一步研究浅埋偏压情况下连拱隧道的稳定性,为后续设计和施工提供技术指导。

本文采用二维弹塑性有限元法,分析了一特大断面黄土隧道各个施工阶段以及建成后围岩和衬砌的受力状态。分析中采用增量弹塑性应力应变关系,mohr-coulomb屈服准则及关联流动法则,对于超出屈服面的应力进行调整,使之回到屈服面上。采用切线刚度法进行迭代计算,采用节点位移增量的收敛准则判断求解过程的收敛,每次迭代中采用高斯消元法求解体系的平衡方程。最后对支护结构进行了检算,提出了抑制隧道围岩变形的技术措施。

以苏州凤凰山大跨度双连拱隧道工程为例，采用有限元软件对多工序开挖条件下双连拱隧道围岩应力场、位移场的变化及初期支护的受力情况进行了详细的分析.通过分析得出，中隔墙顶部及拱腰处围岩存在应力集中的现象；中隔墙中间部位应力最大.竖向位移在主洞拱顶和拱底较大.通过现场实测，测得拱顶沉降随开挖工序的变化趋势，将理论分析结果与实测结果进行对比分析，结果表明，数值模拟得出的拱顶沉降与实测结果基本是一致，由此证明，数值模拟结果能真实反应现场隧道围岩的应力应变状态随开挖步骤的变化趋势.