考虑三维应力旋转的隧洞衬砌支护时机研究
隧道围岩力学特性的敏感性分析
蠕变模型进行有限元分析。Bui T 等[5]针
[12]
特性，考虑掌子面推进因素，给出了深埋
长明等 考虑到传统西原模型难以描述
到计算的时效性，将地层进行简化处理，
圆形洞室应力和位移的时效解析公式。
蠕变第三阶段的缺点以及蠕变参数会随
数值计算模型中将地层视为各向同性地
Boukharov 等[7] 在采用有限元软件对采
程，针对西原模型求得时间与粘滞系数
2
之间的关系，并以此建立非线性蠕变模
2.1工程概况
数值模拟
型。朱合华等[10]考虑了隧道开挖后渗流
某隧道工程是位于中国湖南省的重
对岩石蠕变特性的影响，以凝灰岩作为
要隧道工程，全长 1552m，隧洞总体方
试验对象，分别进行干燥岩石蠕变试验
向呈东偏北弧形布置。隧洞穿越地段最
成正比，R 值越大代表参数敏感性越大，
究的深埋软岩隧洞各测点沉降值而言，
结果分析
土体的体积模量、G 为岩土体的剪切模
2.4试验方案
平均极差 R 值的大小与参数敏感性
平均极差计算结果可知，对于本文所研
泊松比、E S 为岩土体的压缩模量、K 为岩
所示。
岩土工程与地基基础
安徽建筑
方向向右，y 轴正方向为沿隧洞轴线方
隧道围岩力学特性的敏感性分析
江
勇
（安庆市诚风工程质量检测有限责任公司，安徽
摘
岩土工程与地基基础
安徽建筑
作者简介：
江勇（1974-），男，安徽东至人，毕业于安徽建
筑工程学院工业和民用建筑专业，大专，高级
工程师。专业方向：土木工程 、工程结构检
测。
246000）
要：在深埋软岩引水隧洞工程中，为掌握隧洞施工期围岩变形特征，开展对隧洞支
软岩隧洞最佳支护时机分析
其 中 ， 为 围岩 总 收 敛 变 形 量 ； ，为 开 挖 引 起 的 瞬 间 变 形 Ｕ Ｕ
（ 与时间无关 ） 变形 主要 由松动圈内岩石 的开裂及块体 的少量瞬 ， 间滑 移 组 成 ； ２为 由 于 内 力 调 整 而 产 生 的 塑 性 变 形 （ 时 间 有 ４ 由最佳 支 护时 间决定 的支护优化 方法 ｕ 与
。
部 围岩 表 现 为 塑性 ； 未受 扰 动 的最 深 部 区 域 为 原 岩 状 态 可 能 为 交 点 所 对应 的 时 间基 本 相 同 。交 点 的 物 理 意 义 ： 而 围岩 变 形 释 放 弹性也可能为塑性 ， 这取决 于地层 内应力 的大小 和岩石 的 自身强 掉 的工 程力 等 于 围 岩 的 自承 载 力 。 由 于 最 佳 支 护 时 间 点 的 确 定
软 岩 隧 洞 最 佳 支 护 时 机 分 析
郑 晓 慧
摘 要： 采用 隧 洞松 动 圈理论 ， 析 了 围岩 的松 动 变形 机 理 ， 此 阐述 了最佳 支护 时机 的理 念 ， 软 岩 隧 洞 的支 护优 化 作 分 借 对 出理 论 分 析 ， 依 据 工 程 实意义 。 并 对
隧洞开挖稳定性分析及支护设计研究
隧洞开挖稳定性分析及支护设计研究隧洞开挖在地质条件复杂的情况下，无论是大型还是小型的都面临着许多稳定性问题，如地质条件复杂、地下水、地震和地面沉降等。
因此，在隧洞开挖过程中进行稳定性分析，设计合理的支护方案，具有极其重要的意义。
下面我们将在以隧洞开挖稳定性分析及支护设计为主题的文章中，讨论这个问题并探讨一些相应的解决方案。
一、隧洞开挖稳定性分析
1.地质条件的复杂性
在地质条件复杂区域开挖隧洞时，需要对地质条件进行全面细致的分析。
2.地下水问题
开挖隧洞会改变地质结构，从而影响地下水分布。
正确分析地下水分布，采用合适的地下水排水措施，对保证隧洞稳定性至关重要。
3.地震和地面沉降
地震和地面沉降是影响隧洞稳定的两个主要因素，需要在设计过程中进行全面的分析和考虑。
二、支护设计研究
1.初期支护
初期支护是隧洞开挖中最重要的一步，直接关系到后期施工的顺利进行。
设计初期支护时，需要充分考虑地质环境和施工的安全性与经济效益之间的平衡。
2.定期检测与监控
隧洞开挖时需要对支护结构进行定期检测与监控。
监控程序包括在支护结构内安装测量传感器，从而及时观察和识别支护结构的变化。
3.支护材料与结构的选择
选择合适的支护材料和结构，需要对地质条件进行合理分析及估算，考虑土壤和岩土体的性质以及一些自然因素如水、风、冻融等因素。
三、结论
隧洞开挖的稳定性分析和合理的支护设计，都是确保隧道质量和施工安全的基础。
在不断改进技术之时，也应注意平衡环保、经济效益与建设规划等多方面的考虑，确保隧洞的完美实现。
浅谈二次衬砌施作时机
浅谈二次衬砌施作时机作者：徐官辉来源：《时代经贸》2012年第16期【摘要】隧道工程二次衬砌施作时机是隧道界普遍关注的问题，本文主要介绍了自19世纪60年代以来，国内外学者从新奥法施工特点出发，针对确定隧道二衬合理支护时机进行的研究现状，最后提出了其各自的局限性以及今后需要着重研究的方向。
【关键词】隧道工程；二次衬砌；支护时机；研究现状1.二衬施作时机现状隧道衬砌构筑时机始终是隧道界讨论的热点之一，Pan和Dong在收敛-约束计算模式的基础上提出了一种蠕变模型，该模型可以分别考虑掌子面推进、围岩蠕变特性和衬砌构筑对隧道长期收敛变形的影响，进而根据收敛变形预测值结合现场监测确定二次衬砌的合理支护时机。
辛全山等根据二次耦合支护理论结合现场实测数据，提出在各类监测结果图中的转折点处巷道围岩变形稳定，并认为该转折点恰是二次耦合支护的关键部位，所以应该在此阶段进行二次支护加固。
张社荣等采用数值方法，分析了随着掌子面的推进隧道拱顶部位围岩应力及位移的变化规律，认为合理确定隧洞二次支护的时机，应该在隧洞开挖导致应力状态的变化趋于稳定之时。
我国《公路隧道施工技术规范，JTJ042—94》中规定：复合式衬砌结构构筑二衬的最佳时机为：周边位移速率小于0.1-0.2mm/d或拱顶下沉速率小于0.07-0.15mm/d；或已产生的各项位移达到各项预计位移总量的80%-90%，或初期支护表面裂陷（观察）不再继续发展；浅埋隧道应及早施作二次衬砌，且二次衬砌给以加强；围岩及初期支护变形过大或变形不收敛，又难以及时补强时，可提前施作二次衬砌，以改善施工阶段结构的受力状态，此时二次衬砌应给以加强。
杨路海从结构分析角度出发，认为：对于浅埋和土砂围岩情况，特别是在V级以下围岩条件下，二次衬砌结构一般考虑及时施作，二次衬砌结构按照承载结构设计，并给以加强；对于Ⅲ，Ⅳ级围岩深埋地段，由于荷载的不确定性且长期荷载的增量较大，若初期支护及时封闭成环后变形仍难以稳定，应以调整初期支护参数，补强初期支护为主，以免将来二次衬砌承担过大荷载而开裂，影响长期使用。
隧道初支合理支护时机确定方法及其工程应用
Construction & Decoration178 建筑与装饰2023年7月上 隧道初支合理支护时机确定方法及其工程应用李涛中建隧道建设有限公司 重庆 404100摘 要 本文以某工程项目为例，引出隧道支护设计，初步确立围岩临界支护时机判断依据；其次运用有限差分数值计算程序，分析隧道峰岩变化特性及特点；最后创建出优化和改进后的支护时机确定方法，经过现场监测表明方法的有效性和可行性。
既为支护时机提供数据依据，又从工程应用论证其本质意义，也为相关研究提供理论参考。
关键词 隧道初支；支护；方法；工程应用Determination Method of Reasonable Supporting Timing of Tunnel Initial Support and Its Engineering ApplicationLi TaoChina Construction Tunnel Corp., Ltd., Chongqing 404100, ChinaAbstract Taking an engineering project as an example, this paper introduces the tunnel support design and preliminarily establishes the judging evidence of critical surrounding rock supporting timing. Secondly, the finite difference numerical calculation program is used to analyze the variation characteristics and features of tunnel surrounding rock. Finally, an optimized and improved supporting timing determination method is established, and the effectiveness and feasibility of the method are demonstrated through on-site monitoring. It not only provides data basis for supporting timing, but also demonstrates its essential significance from engineering application view, and also provides theoretical reference for related research.Key words tunnel initial support; supporting; method; engineering application引言随着我国经济的快速发展，给铁路运输行业广阔前景，尤其是各铁路干线的修建，未来将攻克恶劣复杂地质环境和施工难题，为人们的健康出行保驾护航。
国土资源部将着力引导各方资金进入勘查领域
Ｄ ｅ ｕ ｎｌ［］ Ｒ ｋＭ ｃ ．Ｒ ｃ ｎｎ ． １９ ，８ ２ ： ５ ｅ Ｔ ｎ ｅ Ｊ ． ｏ ｅｈ ｏｋＥ ｇｇ ，９ ５ ２ （ ） １ ｐ ｓ ｃ ２
［ ］ Ｐ ｎｔ ． ｅｏ ｍ ｎ ａｏ ｎ ｈ ｏｖｒ ｎｅｃｎ ｎｍ ｎ Ｍ ｔ １ ａｅ Ｍ Ｒ ｃ ｅ ｄｔ ｎ ｅ ｎｅ ｅｃ— ｆ ｅ ｅ ｔ ｅ 一 ｍ ｉ ｏｔ Ｃ ｇ ｏｉ ｈ ０ ［ Ｐ ｒ ： ｓ ｃ ｔ ｎＦ ｎ ｉ ｅ Ｔ ｎ ｅ ｔ ｅ Ｅ ｐｅ ｄ Ｈ ． ａ ｓＡ ｓ ｉｉ ｒ ｓ ｄｓ ｕｎｌ ｅ ｄ ｓ ｅ Ｉ ｉ ｏ ａｏ ａ ａ ｅ ｓ １ ａ
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国土 资 源部 将 着 力 引导 各 方 资金 进 入勘 查 领 域
国土资源部 门户 网 ２ １ ０ —２ 息 在 ２ １ ００— １ ０消 ０ ０年 １月 １ ５日国土资源部举行的地质找矿重大成果新 闻发布会上 ， 国 土资源部有关负责人在 回答记者提 问时表示 ， 国土资源部 将 继续完善相关法律 法规 ， 创造 公平 的市场 竞争 环境 ， 着力 引 导各方资金进入地质勘查领域 ， 争取地质 找矿更 大突破 。 在回答如何构建新机制 、 引导企 业投资地质 勘查 的问题 时， 国土资源部总 工程师 张洪 涛指 出 ， 制改 革是地 质找 矿 机
２１ ０ ０年的地质勘查投入将会有更大增 长 ， 找矿突破应该 也会
更 多。
隧道施工工艺开挖支护与衬砌技术
隧道施工工艺开挖支护与衬砌技术隧道施工是现代城市建设中常见的工程项目之一，而在隧道的建造过程中，开挖支护与衬砌技术起着至关重要的作用。
本文将探讨隧道施工过程中的开挖支护与衬砌技术，并着重介绍其在工程实践中的应用。
一、开挖支护技术隧道开挖是隧道施工的第一步，同时也是最关键的步骤之一。
开挖过程中需要采取适当的支护措施，确保施工人员和设备的安全，并保证隧道的稳定性。
常见的开挖支护技术包括土压平衡法、开挖围岩锚杆支护法和冻结法等。
土压平衡法是利用土压力平衡开挖面前方土体对隧道的支持作用。
通过合理控制土层的厚度和施工速度，以减小土体的变形和沉降，确保隧道施工的稳定性。
开挖围岩锚杆支护法是利用支护结构将围岩锚固住，形成一个支持体系，以防止围岩失稳。
锚杆支护通常采用预应力锚杆或者无纺布钢丝锚杆，能够有效增强围岩的承载能力。
冻结法是利用低温冷却围岩的方法，使其达到一定的强度，从而形成一个冻结围岩体，起到支护的作用。
冻结法适用于软弱围岩和高水位条件下的隧道开挖。
二、衬砌技术隧道施工完成后，需要对隧道进行衬砌，以增加隧道的稳定性和承载能力。
常见的衬砌技术有硬质衬砌和软质衬砌两种。
硬质衬砌一般采用预制混凝土衬砌或者喷射混凝土衬砌。
预制混凝土衬砌是将混凝土板块预先制造好后，通过吊装或者滑移模板安装到隧道墙面上。
喷射混凝土衬砌是将混凝土喷射到隧道墙面上，形成一层均匀的衬砌。
硬质衬砌适用于需要较高承载能力和耐久性的情况。
软质衬砌一般采用灌浆或者防水涂料等材料进行衬砌。
灌浆技术是将灌浆材料注入到隧道墙体空隙中，形成一个连续的衬砌体。
防水涂料则是将涂料涂刷在隧道墙面上，起到防水和保护作用。
软质衬砌适用于需要保护隧道结构和防水的情况。
三、应用案例隧道施工工艺的开挖支护与衬砌技术在实际工程中得到了广泛的应用。
以下是一个具体案例：某城市地铁隧道的施工过程中，采用了土压平衡法进行开挖支护。
在进行开挖时，利用土压平衡和预制支护结构相结合的方式，确保了施工的安全性和稳定性。
隧洞钢衬抗外压能力三维有限元计算方法及应用
隧洞钢衬抗外压能力三维有限元计算方法及应用隧道是现代交通建设的重要组成部分，为了保证隧道的安全和稳定，隧道衬砌的设计和施工显得尤为重要。
钢衬隧道是一种新型的隧道结构，它具有高强度、耐腐蚀、耐久性好等特点，已经在国内外得到广泛应用。
本文将介绍隧洞钢衬抗外压能力三维有限元计算方法及应用，以期为隧道工程的设计和施工提供参考。
一、钢衬隧道的抗外压能力钢衬隧道的抗外压能力是指在隧道内部压力不断增大的情况下，钢衬结构能够承受外部地层的压力，保证隧道的稳定和安全。
隧道的抗外压能力与地层的性质、隧道的尺寸和形状、钢衬的材料和厚度等因素有关。
因此，为了保证钢衬隧道的抗外压能力，需要进行精确的计算和分析。
二、钢衬隧道抗外压能力的三维有限元计算方法三维有限元计算方法是一种常用的结构分析方法，它可以模拟结构在外部荷载作用下的变形和应力分布，从而评估结构的稳定性和安全性。
钢衬隧道的抗外压能力三维有限元计算方法主要包括以下步骤：1. 建立三维有限元模型首先，需要根据隧道的实际尺寸和形状建立三维有限元模型。
在建模过程中，需要考虑隧道的几何形态、地层的特性、钢衬的材料和厚度等因素，以确保模型的准确性和可靠性。
2. 设定边界条件和荷载在建立有限元模型后，需要设定边界条件和荷载。
边界条件包括支承条件、约束条件和位移条件等，荷载包括内部压力和外部地层压力等。
在设定荷载时，需要考虑地层的变形特性和隧道的变形情况，以确保模型的真实性和可靠性。
3. 进行数值计算和分析在设定边界条件和荷载后，可以进行数值计算和分析。
计算过程中，需要考虑材料的非线性特性、接触面的摩擦效应、地层的非均匀性等因素，以确保计算结果的准确性和可靠性。
4. 分析计算结果和评估结构的稳定性最后，需要分析计算结果并评估钢衬隧道的抗外压能力。
分析过程中，需要考虑结构的变形和应力分布情况，以确定结构的稳定性和安全性。
如果计算结果不满足要求，需要进行结构的调整和优化，以提高结构的稳定性和安全性。
三维应力状态超宽隧道结构开洞力学行为研究
doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2023.06.014三维应力状态超宽隧道结构开洞力学行为研究谭海星，刘 罡，韩嘉玮，关少钰（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075）摘要：城市明挖隧道采用框架式结构，隧道应城市功能需求，需在边墙侧开设预留洞口，如泵房、设备区、逃生通道口等，这些预留洞口的存在势必对隧道结构自身的应力状态产生影响。
本文以石家庄白佛双十超宽隧道为例，在土压、水压以及周边环境所形成的三维应力状态条件下，选取两种不同开洞位置作为研究对象，在洞口尺寸条件一定的情况下，对隧道侧墙结构受力特性的改变做了分析研究，得出不同结构开洞环境下隧道的受力状态及变化情况，并在竖向和水平两种不同变化条件下得出结构的较大和较小应力集中区域，从而在设计和施工针对应力集中或荷载较大位置进行精细化处理，以保证结构的使用年限和使用功能。
关键词：隧道工程；超宽；开洞；结构；力学影响分析 中图分类号：U455.4 文献标识码：A文章编号：1673-6478（2023）06-0076-08Study on Mechanical Behavior of Super Wide Tunnel Structure underThree-dimensional Stress StateTAN Haixing, LIU Gang, HAN Jiawei, GUAN Shaoyu(CCCC First Highway Consultants Co., Ltd., Xi'an Shaanxi 710075, China)Abstract: Urban open-cut tunnel adopts frame structure, and the tunnel need to be set up on the side wall with reserved openings, such as pump room, equipment area, escape passageway, etc. The existence of these reserved openings is bound to affect the stress state of the tunnel structure itself. Taking the Baifo Double-ten ultra-wide tunnel in Shijiazhuang as an example, under the condition of three-dimensional stress state formed by soil pressure, water pressure and surrounding environment, this paper selects two different opening positions as research objects, analyzes and studies the changes of stress characteristics of the tunnel side wall structure under certain opening size conditions, and obtains the stress state and changes of the tunnel under different opening conditions. The large and small stress concentration areas of the structure are obtained under the different conditions of vertical and horizontal changes, so that the design and construction of the stress concentration or load are refined to ensure the service life and function of the structure.Key words: tunnel engineering; super width; opening holes; structure; mechanical influence analysis0 引 言随着城市骨架高速扩展，大城市面积不断扩大，作为城区交通枢纽的骨干，城市快速路是城区发展收稿日期：2023-09-26基金项目：科技创新基金项目（KCJJ2020-19） 作者简介：谭海星（1990-），男，陕西西安人，硕士，工程师，研究方向为隧道与地下结构工程．（****************）的重要动力和表现。
开挖过程中衬砌支护对隧道稳定性的分析
道 中心 为２ ｍ 。 ５ 隧道 高为１ ｍ， ０ 隧道跨度为２ ｍ， １ 模型沿 隧道 的ｙ 向长 为９ ｍ。计算 的隧道开挖长为９ 其 方 ０ ０ｍ，
支 护 喷Ｃ０ 凝 土衬２ｅ ２混 ０ ｍ，二 衬 喷 Ｃ ５ 凝 土 衬 ２混
岩 体 在原 始 应 力 状 态下 会 处 于 平 衡状 态 ， 是 但
隧 道开 挖会 使 围岩 发生 卸荷 回弹和 应力 重分 布 。 当 围岩应 力状 态变 化 较大 ， 因岩 体强 度较 低 ， 或 以致 围 岩 适应 不 了 回弹应 力 和 重分 布 应 力 的作 用 而失 稳 ，
此 时若 不加 固或加 固但 未保 证 质 量 ， 均会 引 起 隧 道 的破坏 ． 隧道 施工 和 营运 都造 成危 害 。 对 我 们 以承秦 高 速 公 路某 隧道 为 背 景 ， 过 收 集 通 现 场 隧道 的监控 数 据 ， 行 数值模 拟 ， 析在 围岩 应 进 分 力 变 化较 大 或 者岩 体 强 度较 低 时 ， 衬砌 支 护 对 隧 道
中 的变 化 规 律 ， 究 在 开 挖 过 程 中 衬 砌 对 隧 道沉 降及 应 力作 用 的影 响 。 研 关 键 词 ： 值 模 拟 ； 定 性 ； 埋 隧 道 数 稳 深 中 图分 类 号 ：Ｄ ５ Ｔ ３３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３ １ ８ （０ １０ — １５ ０ １７ — ９ ０ ２ １ ）４ ０ ２ — ３
数 值模 拟 ， 段 隧道埋 深约２ — ８ 围岩主要 为侏 罗 该 ５ ２ ｍ，
系安 山岩 、 山岩质火 山集块岩 ， 面岩 、 灰岩 ， 安 粗 凝 节理
裂 隙发育 ， 原设计 时围岩划分为Ⅳ级 围岩 。
隧道二次衬砌的合理支护时机研究
隧道二次衬砌的合理支护时机研究摘要：新奥法由于能有效地利用围岩本身支承能力，使围岩和支护结构共同作用，能有效地克服冒顶和局部塌方等事故，并且由于支护结构包括初次支护和二次衬砌，大大提高了隧道防水效果和安全储备，因此在隧道修建中得到了广泛应用。
而隧道二次衬砌的施工则是隧道施工中的重中之重，确定合理的二衬施作时间对充分发挥围岩的自承能力、隧道洞室开挖的经济和安全性具有重要意义。
关键词：隧道二衬：支护时机：监控量测：隧道开挖：三维模拟1 前言隧道二次衬砌的支护时机研究一直是隧道施工中的一个重点及难点。
随着软岩工程力学的发展和完善，隧道施工中支护时机的确定，得到更多学者和工程界人士的关注。
二次衬砌施作时机始终是隧道界讨论的热点问题，目前提出了大量的方法，来判断二衬的合理支护时机，其中有通过弹塑性理论来对隧道二衬支护时机进行分析，有通过隧道围岩蠕变特性来对其进行分析，还有通过隧道的各种开挖方法来对二衬支护时机进行分析，以及通过非线性弹塑性以及对软弱围岩进行三维有限元分析来进行二衬合理支护时机的分析等等。
2 支护时机的确定（1）二衬支护时机确定的原则与标准①影响隧道周边最终位移量的因素1）岩体的物理力学性质；2）原始地应力大小；3）开挖方式；4）掘进速度；5）支护时机；6）支护方式。
②隧道周边容许位移量的确定原则1）城市地下隧道的下沉量尽量小，一般不能超过5～10毫米；2）浅埋山岭隧道容许位移量可以大些，一般小于30毫米；3）深埋隧道洞周的位移不致引起有害松动为原则，一般30毫米左右；③二次衬砌支护时间选择原则：1）各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；2）已产生的各项位移已达预计总位移量的80%～90%；3）周边位移速率小于0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.15mm/d。
（2）二衬支护时机的确定方法黏弹塑性介质中隧道衬砌的位移计算式：（3）最佳支护时间的物理意义确定最佳支护时间进行二次支护，主要是为了满足隧道支护系统的条件，可以充分发挥围岩自承能力，并尽可能地释放能量，降低支护结构受到的压力。
隧道开挖中的应力旋转和裂隙塑性变形问题研究
2 基本原理
传统的研究中一般假设应力主轴不发生偏转，
但是在隧道的三维开挖模拟过程中确实观察到应力
旋转的现象；并且由理论可知[5]，由于应 力导致的各
向异性，应力主轴方向会发生偏转，并同时引起塑性
变形， 主应力旋转的实质是在应力增量中存在剪切
分量。
郑 颖 人 等[5]利 用 矩 阵 理 论 ，将 一 般 应 力 增 量 分 解
现代隧道技术
MODERN TU NNELLING TECHNOLOGY
隧道开挖中的应力旋转和裂隙塑性变形问题研究
文 章 编 号 ：1009-6582（2011）01-0006-06
隧道开挖中的应力旋转和裂隙塑性变形问题研究
孙常新 1 ，2 韩立新 1 高 峰 2
（1 华北水利水电学院，郑州 450011； 2 重庆交通大学，重庆 400074）
修 改 稿 返 回 日 期 ：2010-10-20 基金项目：华北水院 2009 年度青年科研基金项目（HSQJ2009013）；国家自然科学基金资助项目（50678077）；重庆市自然科学基金项目（CSTC,
2008BB6066 ）；重 庆 市 教 委 科 学 技 术 研 究 项 目 （KJ090403 ）. 作者简介： 孙常新（1980-），男，讲师，重庆交通大学在读博士，从事教学和岩土工程研究工作， E-mail:schx80@.
图 4 主应力矢量（距离目标断面 25 m） Fig.4 Principal stress vector-25 meters before objective section
由图 4 可知： 当 开挖距离 目 标 断 面 较 远 时(25 m)，目 标 断 面 上 的 最 大 主 应 力 方 向 仍 为 向 下 ，基 本 不 受开挖的影响。
隧洞开挖过程中锚固支护施加时与掌子面距离的确定
隧洞开挖过程中锚固支护施加时与掌子面距离的确定白琦;肖明【摘要】Based on 3D elasto-plastic damage finite element analysis software,a three-dimensional finite element model of a diversion tunnel is established to determining the distance from tunnel face to anchor supporting working face during tunnel excavation.Firstly,the excavation load releasing rate at the time of anchor supporting isdetermined.Secondly,the deformation values of surrounding rock are studied respectively with the increase of excavation load releasing rate and the advancing process of tunnel face.Thirdly,based on the relationship between excavation load releasing rate and displacement releasing rate and the relationship between displacement releasing rate and the distance between tunnel face and monitoring section,the correlativity between excavation load releasing rate and the distance between tunnel face and monitoring section is built,thus the anchor supporting time by using the distance from tunnel face to anchor supporting working face as a parameter can be determined.%基于三维弹塑性损伤有限元分析软件,建立了某引水隧洞工程的三维有限元模型,首先确定了施加锚固支护时的开挖荷载释放率;然后分别研究了随开挖荷载释放率增大和掌子面推进时围岩的变形规律,并基于开挖荷载释放率与位移释放率之间的关系及位移释放率与监测断面至掌子面距离之间的关系,建立了开挖荷载释放率与监测断面至掌子面距离的关系,确定了以施加支护时与掌子面的距离为参数的锚固支护时机.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2017(043)006【总页数】5页(P65-69)【关键词】隧洞;开挖荷载释放率;位移释放率;锚固支护时机【作者】白琦;肖明【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TU45隧洞开挖过程中受围岩材料、地应力及施工扰动等因素的影响,合理地选择锚固支护时机是个十分重要的问题,支护过早,则不能充分发挥围岩的承载能力,使得锚杆受力过大,支护太晚,则围岩变形太大,可能引起围岩失稳。
公路隧道二次衬砌合理支护时机研究
公路隧道二次衬砌合理支护时机研究随着我国交通运输事业的发展,基础建设工程也取得了较大的进步,尤其在山岭和公路隧道方面较为突出。
由于隧道工程的建设大多都在野外进行,其复杂的地形地貌给工程施工带来较大的难度,特别是对于软弱围岩或地质情况较差的隧道,支护不当容易造成隧道的坍塌失稳,所以明确二次衬砌的合理支护时机对于能够及时反馈隧道围岩与支护结构的受力状态,保证隧道开挖的安全稳定性尤为重要。
本文以茶镇隧道工程实例为背景,运用MATLAB软件对茶镇隧道现场监控量测数据进行回归分析,并将其与数值模拟结果进行对比,以此来研究软弱围岩隧道的二次衬砌施做时机,对类似工程具有一定的参考价值。
本文主要展开的工作与研究结果如下:(1)查阅国内外关于隧道围岩稳定性和支护结构作用机理的相关资料,并总结了软弱围岩隧道二次衬砌合理支护时机的发展历程,影响因素及判定的标准与方法。
(2)本文依据汉中西乡县茶镇隧道,详细介绍了监测的主要项目内容以及测点布置方案,运用MATLAB软件对茶镇隧道监控量测数据进行回归分析,研究不同断面情况下隧道拱顶沉降、洞身收敛、衬砌应力的变化规律,并获得位移回归方程。
结果表明三个测量断面总体呈现的趋势为先迅速递增随后逐步减缓直至最终趋于相对稳定。
分别依据二衬支护时机的判别方法与原则进行比对分析,确定二衬进场施做的合理时机在开挖至24～26天左右,距离掌子面48～52m。
(3)确定计算范围及其边界条件,建立与实际工程相对应的模型,运用MDASGTS对隧道模型进行数值模拟计算,分析隧道拱顶沉降、洞身收敛、衬砌应力的变化规律,并将模拟结果与监控量测数据进行比对分析,结果表明监测数据与计算结果误差在合理范围内,受力分布与茶镇隧道测线布置位置基本相符,计算模型具有可靠性,隧道在开挖至第26天时,可以开始施做二衬。
(4)采用添加不同围岩荷载释放系数的方法,选取多种不同工况,研究初次衬砌与二次衬砌在承担不同比例荷载的情况下对隧道拱顶沉降与洞身收敛值、围岩与支护结构的应力变化规律的影响,通过对不同荷载释放系数及二衬分配比例的工况进行分析,确定了荷载释放系数为60%、二衬承担15%荷载比例时为合理的支护时机。
隧道新奥法开挖及支护时机选择探讨
隧道新奥法开挖及支护时机选择探讨发表时间：2016-05-27T16:30:39.927Z 来源：《工程建设标准化》2016年2月供稿作者：李强[导读] （中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，陕西，西安，710065）新奥法是隧道及地下工程普遍推广应用的一种工程方法，在地下工程施工中如何运用好这一原理非常关键。
（中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，陕西，西安，710065）【摘要】新奥法是隧道及地下工程普遍推广应用的一种工程方法，在地下工程施工中如何运用好这一原理非常关键。
本文介绍了新奥法的基本原理、特点与方法，并针对软弱岩体、中硬岩、高强度应力比条件下的围岩支护强度与支护时机进行了详细的阐述，并介绍了几种常见的支护型式及施工时机。
【关键词】新奥法；围岩；支护；时间一、新奥法的基本原理与特点新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，是奥地利拉布西维兹教授等在长期隧道施工实践中，从岩石力学观点出发而提出的一种施工方法。
它是以喷锚支护作为主要支护手段，将经验、量测和理论相结合，形成的一种隧道工程新概念和方法，是目前国内外广泛采用的动态监测设计施工方法。
新奥法适用范围很广，从铁路隧道、公路隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房直至水电站输水隧洞、矿山巷道等，都可用新奥法构筑。
它以其快速、节省、安全和具有很高的灵活性与优越性越来越受到学者和工程人员的青睐。
新奥法提出了与传统的隧道厚层砼结构支护松动岩体理论完全不同的新概念和新观点。
新奥法的基本观点是把岩体视为连续介质，在粘、弹、塑性理论指导下，根据在围岩体中开挖隧道后，从围岩产生变形到破坏有一个时间效应，通过适时构筑柔性、薄层且能与围岩紧贴的初期支护结构来保护围岩的天然承载力，变围岩体本身为支护结构的主要组成部分，使围岩与支护结构共同形成坚固的承载圈，从而形成长期稳定的支护结构。
其核心可归结为一点：运用各种手段（开挖方法、支护、测量及地层预处理等）控制围岩，最大限度地保护和调动围岩的自身能力。
隧道衬砌支护施作时机研究综述
隧道衬砌支护施作时机研究综述
王华山;党立平;周远强
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2018(044)032
【摘要】综述了近年来隧道工程衬砌最佳支护时机的研究现状,总结了支护时机的影响因素、支护时机对围岩稳定性影响以及特殊地质环境支护时机等.提出因隧道支护工程隐蔽性和复杂性,隧道衬砌施作时机还有待深入研究.
【总页数】2页(P168-169)
【作者】王华山;党立平;周远强
【作者单位】中国机械设备工程股份有限公司,北京 100055;机械工业勘察设计研究院有限公司,陕西西安 710043;机械工业勘察设计研究院有限公司,陕西西安710043
【正文语种】中文
【中图分类】U451.4
【相关文献】
1.基于收敛-约束法的隧道衬砌施作时机探讨 [J], 沙鹏;赵逸文;练浩;张恺
2.高地应力软岩隧道衬砌裂损重新施作段结构安全性分析 [J], 马召林;焦雷;赵爽;黄明利
3.深埋高地应力软岩公路隧道衬砌支护时机研究 [J], 郑少华
4.高地应力软岩隧道衬砌裂损重新施作段结构安全性分析 [J], 马召林;焦雷;赵爽;
黄明利
5.高地应力软岩公路隧道衬砌支护时机研究 [J], 周峰;蔡厚强
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软岩大变形隧道施工衬砌施作时机研究
软岩大变形隧道施工衬砌施作时机研究发表时间：2018-10-25T10:11:45.380Z 来源：《防护工程》2018年第15期作者：李天贵[导读] 阐述了单线铁路隧道高地应力下引发的软岩大变形在恰当确定衬砌施作时机后，既能起到有效控制变形的作用，又能保证衬砌混凝土后期不开裂，且没有留下运营后的安全隐患，大量节约成本，为类似工程提供很好的借鉴。
李天贵中国铁路昆明局集团有限公司质监站云南省昆明 650011摘要：本文以新建丽香铁路中义隧道软岩大变形施工控制为例；阐述了单线铁路隧道高地应力下引发的软岩大变形在恰当确定衬砌施作时机后，既能起到有效控制变形的作用，又能保证衬砌混凝土后期不开裂，且没有留下运营后的安全隐患，大量节约成本，为类似工程提供很好的借鉴。
关键词：单线铁路隧道大变形衬砌施作时间0 引言本文主要根据现场实测分析的经验、隧道收敛变形情况及结构内力监测结果等，对软岩大变形段的衬砌施作时机进行探索。
1 工程概况新建丽江至香格里拉铁路是滇藏铁路云南段的一部分，为Ⅰ级单线铁路，其中中义隧道为全线控制性工程，全长14745米，隧道受玉龙雪山西麓断裂带的影响，在高烈度构造带高地应力下均引发软岩大变形；由于隧道大变形造成初期支护混凝土开裂、剥落，拱架发生严重的扭曲变形，大面积换拱，提前施工衬砌对抑制变形能起极大作用；但根据新奥法原理，衬砌施工必须在规范要求的速率下进行，否则会后衬砌混凝土开裂风险，造成极大经济损失，严重困扰施工安全，并导致工期滞后，为此项目展开结构受力测试，以确定衬砌合理的施作时机。
2 隧道结构受力分析2.1 衬砌前变形情况分析为了解初支及二衬结构受力情况，根据受力测试结果评估支护结构的合理性及二衬结构的安全性，选取典型断面DK41+845进行初支及二衬结构受力测试。
该段施工采取大变形衬砌断面，三台阶法施工，施工约40天后，变形基本稳定，衬砌离掌子面距离73米，断面二衬施作前一周的初支变形情况拱顶变形速率为-1.58mm/d，收敛变形-2~-4mm/d。
隧道衬砌结构力学性态模拟及其应用研究的开题报告
隧道衬砌结构力学性态模拟及其应用研究的开题报告一、研究背景及意义隧道工程是一个涉及地质、土力、水利、结构等多学科交叉的领域，其工程实践需要进行大量的地下结构的设计和施工，隧道结构的安全性和耐久性具有极高的要求。
由于隧道结构是一个复杂的三维结构，其力学特性与土体、地质条件、水文条件等因素是密切相关的，如何精准地预测其结构的力学性态，对提高隧道结构的安全性和可靠性具有重要的意义。
为了解决上述问题，本课题从结构力学的角度出发，对隧道衬砌结构进行力学性态模拟和分析，探讨其在应用中的可行性和应用价值。
二、研究内容与方法（一）研究内容1. 隧道衬砌结构的力学特性分析：分析隧道衬砌结构的力学特性，如受力情况、应力分布等，并进行数值模拟和分析。
2. 结构参数优化设计：针对不同的条件和要求，优化衬砌结构的设计方案，探讨结构参数对衬砌结构力学性态的影响。
3. 应用分析与评价：分析衬砌结构在实际工程中的应用效果以及优劣，评价其安全性和可靠性。
（二）研究方法1. 数值模拟：采用有限元/边界元等数值计算方法对隧道衬砌结构进行数值模拟和分析。
2. 结构参数优化设计：通过数值优化方法，针对不同的条件和要求，优化衬砌结构的设计方案。
3. 应用分析与评价：以实际工程为依托，通过应用实践体现衬砌结构的优劣。
三、预期成果与意义（一）预期成果1. 建立隧道衬砌结构力学性态的数值模拟分析平台。
2. 探讨隧道结构参数对结构力学性态的影响，并优化设计的结构方案。
3. 对隧道衬砌结构在实际工程中的应用效果进行分析评价。
（二）预期意义1. 通过对隧道衬砌结构的力学性态分析，提高隧道结构的安全性和可靠性。
2. 提高隧道衬砌结构的设计和施工效率，降低隧道工程的成本。
3. 推广隧道衬砌结构的应用，并在工程实践中不断完善该领域的理论和方法。
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作者简介天津人博士
考虑三维应力旋转的隧洞衬砌支护时机研究
建筑工程学院天津
摘要随着隧洞挖掘的深入
其顶部岩体的第三主应力方向由竖直向下旋转至沿洞壁的切线方向隧洞边墙岩体的第三主
当掌子面推进至超过计算点顶部计算点岩体的应力旋转趋于稳定
对隧洞
随掌子面地推进逆时针从
关键词隧洞开挖数值模拟应力路径研究背景
隧洞的开挖破坏了岩体应力的原平衡状态应力重新分布区域逐渐扩大充分发挥围岩的自承能力是现代支护在选择二次支护时机时确保二次支护上的力在合理范围之内要满足这两个方面的要求必须对隧洞
多年来辛全山等林勇等主应力的旋转是一个常常被人们忽略的问题土工实验表明会导致土体出现明显的塑性变形
主要对掌子面推进过程基本原理
计算原理有
为为
对于一个具有
是多边形的边长是在
若以速度且和
式中分别为差分网格的对角线两点
由几何方程可求得单元的平均应变增量
式中
因此单元的平均应力增量可表达为
同时若以应力表示应变则其本构关系为
式中为弹性模量
根据不同的塑性屈
由节点的运动方程
式中为总加速度
对单元应力表达式沿积分路径积分得
式中
式中
岩体的力学模型岩体的力学模弹塑性分析采用岩石力学中常用的杜拉克
模型屈服强度随着
在模拟岩体的弹塑性性质
岩体裂隙的扩展机理
主应力的旋转导致岩体裂隙扩展示意
图
当主压应力
顺时针旋转至与竖直方向成裂隙密度
当
进一步旋转至与竖直方向成
工程实例
工程背景
某工程引水隧洞洞长
为计算断
面处埋深约为
初始地应力场为一
均匀地应力场
竖向应力大小为
为
围岩力学参
数见表为减少边界条件的影响
本次计算模型在方向上
均取为
方向为洞
坐标原点位于开始推进时掌子面的
计算模型如图
本次计算选计算
点位置以及推进过程中掌子面与计算点所在剖面的距离如图所
计算结果应力结果图
表示的是掌子面推进过程中隧洞顶部和边墙计算点的主应力大小及方向
由图围岩开始偏离原岩的初始应力状态当推进至计算点后方
顶部和侧墙计算点的随着掌子面继续推进围岩的应力开始释
的方
由最初的与洞轴线垂直的水平方向逐渐
而对于侧墙计算点
方向
由最初的平行洞轴线方向旋转至垂直洞轴线的水平方
图掌子面推进过程中顶部计算点的主应力大小及方向变化曲线
掌子面推进过程中边墙计算点的主应力大小及方向变化曲线
位移结果经过计算可知最大
表示的是掌子面推进过程中顶部计算点的位移大小及方向变化曲线其中曲
由图当掌子面在计算点后方推进时位移
时位移增长趋于缓慢直到掌子面推进至计算点
前方
点后方
时变为
与位移的大小变化规律
掌子面推进过程中顶部计算点的位移大小及方向变化曲线
而对于支护时机的扩展同时也应充分考虑应力旋转导致的围岩裂隙密度的因此为了充分发挥围岩的自承能力在一次支护完
隧洞顶部岩体较易发生破坏所以可根据顶部岩体的稳定
图显示了在掌子面推进过程中
掌子面距计算点不同距离时顶部计算点的主应力方向
的
的方向从竖直方
向旋转至与竖直方向成
当掌子面在计算点后方
从在
平面与
轴夹
角平面与
轴夹角此后随着掌子面的继续推进直至最后
由于本工程中的围岩是属于硬岩因此为了能最
子面推进至计算点前方
这也证明了在掌子面推进至计算点前方
体现在围岩应力大小上
应力大小的变化控制着裂隙的深度坏是这两个因素相互作用的结果
参考文献
于学馥郑颍人
辛全山刘善永赵延峰
林勇王成。