暗挖隧道掌子面稳定条件分析
软弱地层TBM隧道的工作面稳定性评估和地层变形分析

软弱地层TBM隧道的工作面稳定性评估和地层变形分析S. Konstantis(1)(1)施工管理, Marsh 有限公司, 伦敦, 英国 (原: 英国奥雅纳工程顾问公司, 伦敦)摘要:在收敛约束(C-C)法应用的基础上,本文旨在讨论使用封闭断面隧道掘进机时,隧道的稳定性评估。
掌子面失效机制建立在Anagnostou和Kovari法以及三维楔在推进核心的基础上,并受地面负载、抗性以及施加的压力的影响。
根据Bouygues TP开发修正的收敛约束(C-C)法,作用于楔形冠的地面压力应包括由隧道掘进和工作面压力造成的松弛地应力。
针对隧道几何特征的故障几何的灵敏度和地面设计参数的研究,使用了蒙特卡罗模拟的风险分析软件@RISK,通过均布随机变量的抽样技术进行概率分析。
在任何情况下,液压平衡条件都没有影响作用于隧道表面渗流压力的稳定性。
根据概率分析的结果,设计用列线图的开发是为了弹性条件下,同质软地面浅层城市隧道开挖的典型案例。
现已提出建议方法的应用,并对结果进行了讨论,同时与工作实践进行了对比。
1.引言掌子面稳定性是隧道挖掘工作得以完成的关键因素,尤其是在困难条件下浅层城市隧道的开挖,其在许多情况下还会受到严格的环境限制。
隧道掌子面的不稳定可能导致超前核心土过度松弛(Lunardi 2000),进一步引起地面变形并对第三方财产和基础设施造成影响。
在极端条件下,该状况还有可能导致部分或整个掌子面的失效,并对上覆结构和隧道运营造成恶劣影响、产生严重后果。
在城市地下项目的施工期间,封闭式(泥水或土压力平衡(EPB))隧道掘进机(TBM)采用主动压力的方法,大大降低了隧道掘进的风险。
支撑密封面所需的最低压力必须确保隧道的稳定,并满足可承受的地面变形标准。
这是一个三维问题,详细解决方案的提出需要借助于基本的三维数值分析。
然而,此类分析存在明显的缺陷,主要由于复杂的输入准备、输出演示、计算工作量的增加、多重仿真阶段以及精确度的提高和地面情况认识水平之间的不协调。
隧道施工中的岩层掌子面稳定性分析
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隧道施工中的岩层掌子面稳定性分析随着城市建设和交通网络的发展,隧道的建设已经成为一种常见现象。
在隧道施工的过程中,岩层掌子面的稳定性是一个重要的问题。
本文将对隧道施工中岩层掌子面的稳定性进行分析,以帮助工程师和施工人员更好地排除隧道施工中的安全隐患。
1. 引言隧道施工中的岩层掌子面稳定性是指在施工过程中,岩层或土壤的断裂、滑动、坍塌等不稳定现象。
在进行隧道施工前,必须进行岩土力学测试和分析,以评估岩层掌子面的稳定性,确保施工过程中的安全。
2. 岩土力学测试和分析在进行隧道施工前,岩土力学测试是必不可少的。
通过采集岩层样本并进行实验,可以得到岩层的物理力学性质,如抗压强度、抗剪强度等。
此外,还可以进行地质勘察,了解岩层的结构、岩性、断裂裂隙等情况。
通过这些数据,可以进行岩土力学分析,评估岩层的稳定性。
3. 岩层掌子面的稳定性分析岩层掌子面的稳定性是指岩层在施工过程中是否有倾倒、滑动或坍塌等情况。
在分析岩层掌子面的稳定性时,需要考虑到以下因素:3.1 岩层的物理力学性质:岩层的抗压强度和抗剪强度是评估岩层稳定性的重要指标。
当岩层的抗剪强度较低时,容易发生滑动和倾倒现象;当岩层的抗压强度较低时,容易发生坍塌现象。
3.2 岩层的结构和岩层面的倾角:岩层的结构和岩层面的倾角也是影响岩层掌子面稳定性的因素。
结构复杂、岩层面倾斜较大的岩层更容易发生滑动和倾倒现象。
3.3 岩层周围的地应力:地应力是指施工场地附近的地下压力。
当地应力较大时,岩层掌子面的稳定性较差,容易出现滑动和倾倒现象。
4. 隧道施工中的岩层掌子面稳定性分析方法为了预防隧道施工过程中的岩层掌子面稳定性问题,可以采用以下方法进行分析和控制:4.1 前期地质勘察和岩土力学测试:在进行隧道施工前,必须进行详细的地质勘察和岩土力学测试,以了解岩层的结构、性质和稳定性。
这将为后续的施工过程提供重要的参考依据。
4.2 施工支护结构的设计和改进:根据岩层的稳定性分析结果,设计合适的施工支护结构,如锚杆、喷射混凝土和钢筋网等。
隧道超前小导管对掌子面稳定性影响分析_张蓓
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0. 4 2 105 30 0. 2 0. 3
3 超前小导管对掌子面竖向影响分析
根据建立的有限元模型计算结果, 取每次开 挖后掌子面周围节点作为研究对象, 通过对比无 超前小导管与有超前小导管两种工况下掌子面拱 顶、拱腰、起拱线的荷载和应力的变化情况, 分析 超前小导管对掌子面稳定性的影响.
设开挖从 K0+ 00处开始, 每次开挖 1 m, 总 共开挖 12 m. 下面分别从掌子面的竖向节点荷载 和竖向应力分析掌子面的受力情况.
( 074200510006) 作者简介: 张 蓓 ( 1968 - ), 女, 河 南南阳人, 郑州 大学教授, 博士, 主要从 事基础工 程反演理论 与无损检测 技术研
究, E-m ai:l be izhang@ 126. com.
第 4期
张 蓓等 隧道超前小导管 对掌子面稳定性影响分析
31
进行现场注浆试验, 注浆参数通过现场试验按实 际情况修改设计参数, 以利于施工.
2009年 12月 第 30卷 第 4期
郑 州大学 学报 (工 学版 ) Journa l of Zhengzhou U n ive rsity ( Eng ineer ing Sc ience)
文章编号: 1671- 6833( 2009) 04- 0030- 05
D ec 2009 Vol 30 No 4
5. 1 超前小导管环向分布范围的影响分析 以开挖第四步时掌子面为研究对象, 在小导
管管径 ( 取 42 mm )、初支弹性模量 (取 25 GPa )、 地层弹性模量 (取 0. 8 GP a) 等物理参数一定的情 况下, 分别以环向的圆心角为 35 、40 、45 、50 、 55 、60 、65 、70 时, 对模型模 拟计算, 通 过分析 不同开挖步长时的模拟计算结果, 讨论在有超前 小导管预支护情况下不同的小导管布置范围对隧 道掌子面稳定性的影响.
隧道掌子面稳定性控制理论研究(文献综述)
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隧道掌子面稳定性控制理论研究摘要:随着现代交通的快速发展,地下工程建设项目越来越多,深埋、长大及偏压隧道的需求也日益增大。
隧道在施工过程中频繁地遇到各种复杂的地质情况,而其隧道在穿越各种地层时也将遇到各种地质灾害。
面对这种情况,隧道掌子面稳定性控制的研究显得十分重要。
本文通过查阅国内外学者的研究成果,对掌子面周围土体及围岩、支护技术、信息处理技术和预测检测技术进行粗略地总结,对掌子面稳定性研究现状进行探讨,从中总结出掌子面稳定性研究的进步与不足之处。
关键词:隧道掌子面稳定性支护技术预测与检测信息处理1前言中国是一个多山的国家,其60%的全国面积属于山区和高原地区。
在修建山区铁路时,隧道工程是必不可少的。
随着科技水平的进步,隧道工程的技术水平也跟着提升了。
尤其是在隧道现代化设计理念的提出,以及现代化机械设备和施工新技术的不断创新,实现了隧道工程的跨越式进步,其集中体现在城市地铁、长大深埋隧道、过江过海隧道等各类用途的地下工程及隧道工程。
20世纪将成为人类向地下方向发展的世纪。
而隧道工程的技术也将不断发展创新,同时也面临着各种新技术的挑战。
隧道工程的发展正面临着开挖技术、支护技术和施工组织等方面的技术性问题。
但是隧道工程实际上还是一个地质工程,在隧道的建设过程中,会遇到各种各样的地质环境,同时在施工过程中也就产生了各种地质难题。
比如,隧道在软弱破碎带时,其围岩具有稳定性差、受力复杂等特点,常常会形成软弱围岩大变形等地质灾害。
而且围岩受力普遍复杂,围岩的应力分布及变化情况复杂,在隧道施工中都存在很多困难,常常造成塌方等安全事故。
因此针对隧道施工的特点及地层围岩变形特性可知,隧道开挖面的稳定性是十分重要的。
而一直以来,国内外的隧道工程因为掌子面失稳而发生的事故也屡见不鲜。
国内的如2011年4月20日,兰新铁路第二双线甘青段小平羌隧道在进行初期支护施工时,发生拱部局部坍塌,掌子面发生坍塌事故,坍塌部位距隧道洞口约300米,塌陷纵深长约13米,塌方土石约200-300立方米,造成12名现场作业人员被困;雅泸高速的泥巴山隧道,在隧道施工时,由于地下水的软化和腐蚀使得围岩强度下降且围岩内应力不断加大,致使钢拱架扭曲严重,甚至断裂,最后造成了长达20m的大塌方;国外的如日本惠那山隧道发生掌子面坍塌的事故。
隧道施工中掌子面后方塌方的预防和处理
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隧道施工中掌子面后方塌方的预防和处理摘要:在隧道施工过程中,受到地形因素和施工方法的影响,隧道施工中的掌子面后方容易发生塌方的事故,一旦出现塌方,会对施工进度和施工安全造成严重的影响,同时也会对施工人员造成不必要的伤害。
因此,我们应当认识到隧道施工中掌子面后方塌方的危害,认真分析后方塌方的特点,以及容易发生塌方的地段,在实际的隧道施工中制定具体的预防对策,保证隧道施工中掌子面后方塌方能够得到有效的预防和处理,提高隧道施工掌子面的施工质量和施工稳定性。
关键词:隧道施工;掌子面;后方塌方;预防和处理一、前言基于对隧道施工的了解,在隧道施工过程中,掌子面后方塌方是一种重要的事故,一旦发生掌子面后方塌方,将会对施工进度造成巨大影响,对施工人员也会造成较大的伤害。
为了有效地做好掌子面施工,应当在隧道施工中认真分析掌子面后方塌方的特点,并且对容易发生掌子面后方塌方的地段进行有效的分析,制定完善的预防和处理措施,保证隧道施工中掌子面后方塌方能够得到有效的预防,提高隧道施工的整体质量,避免掌子面后方塌方对隧道施工造成不利的影响。
二、隧道施工中掌子面后方塌方的特点1、掌子面后方塌方具有一定的突然性从现有掌握的数据来看,掌子面后方塌方具有一定的突然性,掌子面后方塌方在发生之前没有任何的预兆,一旦发生塌方就会成为突发事件,严重时会导致施工设备和施工人员被掩埋。
同时,对隧道施工进度也会造成不利的影响。
因此,在掌子面后方塌方预防过程中,应当认识到其突然性的特点,应当通过有效的观察和细致的安全措施,避免掌子面后方塌方的发生。
一旦发生掌子面后方塌方,就应当立即开始相关的救援工作,避免后方塌方部位持续蔓延。
2、掌子面后方塌方通常规模会比较大经过了解发现,在隧道施工中掌子面后方塌方发生时,通常塌方的规模会比较大,因为隧道施工具有一定的连续性,一旦发生掌子面面后方塌方,将会对周边的土壤以及隧道开挖部位造成严重的影响,出现连带性和持续性的塌方,如果不采取有效的措施予以控制,那么掌子面后方塌方所波及的范围将非常之大,对隧道施工的整体质量也会造成不利的影响。
预切槽法开挖黄土隧道掌子面稳定方式研究
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预切槽法开挖黄土隧道掌子面稳定方式研究孙兵【摘要】本文介绍了软弱围岩隧道的变形特点及控制措施,对软弱围岩隧道的掌子面稳定性进行分析,包括失稳形式、破坏机理,并提出掌子面加固措施.此外,结合预切槽法黄土隧道试验段实例,利用有限差分软件FLAC3D建立模型,研究三种不同的掌子面加固方法对围岩变形以及预衬砌受力的影响.结果表明:全断面预加固可有效控制围岩变形且减小预衬砌所受的拉应力,与预加固且留核心土方式相比,预衬砌的拉应力值相差不大且都在允许的范围内.在实际工程中考虑预切槽法结合大断面机械施工,建议采用全断面预加固的方式.【期刊名称】《铁道建筑技术》【年(卷),期】2017(000)010【总页数】6页(P11-16)【关键词】软弱围岩;预切槽;新意法;掌子面预加固;数值模拟【作者】孙兵【作者单位】中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043【正文语种】中文【中图分类】U455.4目前,国内外对于软弱围岩并没有统一的定义,通常是指整体强度较低、节理裂隙发育、结构破碎的岩体,在高地应力作用下容易产生较大变形导致失稳破坏。
软弱围岩隧道的变形控制,是当前隧道施工亟需解决的重要难题[1-3]。
由于软弱围岩自身的工程特征,在隧道开挖后表现出“自稳能力差、易坍塌”的特征。
从新意法的基本概念出发,软弱围岩的变形由三部分组成:预收敛变形、掌子面挤出变形以及收敛变形。
其中,预收敛变形是指隧道洞周围岩在掌子面前方发生向洞内的变形,由于掌子面的向前推进而逐渐发生,因而预收敛变形的最大值就位于掌子面处。
抑制预收敛变形需要了解掌子面前方发生预收敛的范围以及在掌子面处的预收敛值大小,软弱围岩发生预收敛的范围和掌子面处的预收敛值都比较大;掌子面挤出变形在软弱围岩隧道中较为显著,且与围岩地质倾向与隧道轴线间的夹角有一定的关系[4],挤出变形超过某一允许值将导致掌子面失稳,这也是采取掌子面加固的原因所在;收敛变形是隧道洞周在掌子面后方发生向洞内的变形,初期变形速度比较大,主要依靠初期支护抑制收敛变形的发展。
深埋软岩隧道掌子面变形控制研究
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深埋软岩隧道掌子面变形控制研究以陕西汉中新茨沟隧道工程为背景,研究不同支护参数、不同台阶长度、不同台阶高度 3 种情况下隧道掌子面变形规律。
通过三维数值模拟和现场监测数据分析得出以下结论:对于深埋软岩隧道,掌子面挤出变形量大,变形速度快;掌子面挤出变形受初期支护参数和上台阶断面开挖高度影响显著,实际施工过程中应通过加强初期支护参数和减小上台阶高度控制掌子面变形,确保隧道整体稳定。
标签:深埋软岩隧道;掌子面变形;控制0 引言软弱围岩的显著特征就是质软、结构松散、岩体稳定性差,软岩隧道在施工过程中经常遇到围岩变形量过大、初期支护严重变形而导致侵限严重、掌子面变形过大而导致局部坍塌、频繁设计变更等问题。
因此,软岩隧道的变形特征和稳定性控制一直是当前隧道工程界研究的热点问题之一。
目前,国内专家学者主要采用理论分析、数值模拟、室内实验以及现场监测等手段,研究软岩隧道的施工力学行为。
受目前监测技术和认识水平的限制,对于深埋软岩隧道的研究重点主要集中在隧道开挖后的洞周变形上,而对于掌子面变形的研究相对较少。
工程实践中对于深埋软弱围岩来说,有效控制掌子面的变形才是保证隧道整体稳定的关键。
本文以新茨沟隧道为工程背景,通过对不同支护参数、不同台阶长度、不同台阶高度 3 种工况进行三维数值模拟,得出隧道掌子面变形规律,将三维数值模拟结果用于指导现场施工。
1 工程概况新茨沟隧道位于汉江右侧中、低山区,隧道起止里程为DZK219+840~DZK220+737,全长897 m,隧道最大埋深215 m,隧道洞身穿越地层主要为第四系坡积层、志留系下统片岩,为深埋软岩隧道。
本隧道在施工过程中遇到的主要地质问题为炭质片岩,炭质片岩为软弱围岩,片状构造发育,地层产状多变,褶曲发育,受构造挤压作用明显,岩体从破碎至极破碎,开挖中容易产生坍塌。
DZK220+525~DZK220+669 段原设计为Ⅴ级一般围岩,采用1 榀/m 的格栅钢架支护,初期支护厚度为22 cm,现场实际施工过程中,掌子面变形过大而导致局部坍塌,初期支护严重受损破坏并侵限。
浅析暗挖法隧道掌子面注浆技术
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浅析暗挖法隧道掌子面注浆技术【摘要】随着我国公路、铁路建设的飞速发展,长大隧道修建数量不断增加,隧道突涌水地质灾害频繁发生,特别是在岩溶地区修建的隧道更为突出,突涌水地质灾害已成为影响隧道施工及安全的主要因素。
因此在长大隧道的修建过程中如何有效的预防涌水、突泥、坍方、变形等地质灾害一直是施工的难点和风险,成为制约工程顺利推进和工程风险控制的关键因素。
而针对暗挖法隧道掌子面注浆技术在近年来得到广泛应用,效果显著。
关键词:暗挖法;注浆;技术前言近些年来,轨道交通飞速发展,极大的便利了人民的生活条件,施工技术也在不断提高,但是面临的施工环境也越来越复杂,地形地质条件极为恶劣,水下隧道的施工难度也越来越高,特别是采用矿山法施工的水下浅埋软岩隧道,在修建中面临着许多复杂的工程技术问题,其中最突出的便是开挖过程中的掌子面稳定性问题。
而注浆技术就是面临该类问题逐渐发展和应用起来的一项核心技术。
一、注浆技术介绍1.注浆技术应用注浆工程应用范围广泛,主要包括软岩加固,注浆堵水,回填防沉,竖井下沉控制,房屋沉降控制,滑坡防治,变形控制,塌方处理,基坑截水帷幕,渗漏水治理等。
2.注浆扩散机理注浆施工中,浆液在地层中的作用方式主要表现为4种:渗透扩散、劈裂扩散、裂隙填充及挤压填充。
(1)渗透扩散:浆液在压力条件下,在不改变土体结构和颗粒排列的原则下,挤走颗粒间的游离水和空气,达到填充土体孔隙的目的,浆液凝结后,起到加固土体和堵水的作用。
对于粒状材料,如果想取得渗透扩散,应对材料粒径进行计算选择。
计算采用J. C. King判式确定:式中:N注浆比;D15、D10为土的粒径累计曲线的15%、10%的直径(μm);G85、G90为注浆材料的粒径累计曲线的85%、95%的直径(μm)。
(2)劈裂扩散:在对于弱透水性地层中,当注浆压力超过劈裂压力时土体产生水力劈裂,使得土体内突然出现裂缝,地层吸浆量突然增加,浆液呈脉状进行渗透。
隧道围岩掌子面稳定性分析及支护设计
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隧道围岩掌子面稳定性分析及支护设计隧道是建设中的重要工程,在穿越一些复杂地质条件时,往往需要对围岩进行支护。
隧道围岩掌子面稳定性分析和支护设计是隧道建设过程中必不可少的环节。
本文将从围岩掌子面稳定性分析和支护设计两个方面进行探讨。
一、围岩掌子面稳定性分析1.1 围岩分类围岩是指隧道开挖所接触到的地质层。
根据其性质和组成,围岩可分为岩石类、弱结构岩和土层类。
其中岩石类围岩的稳定性相对较好,其次是弱结构岩,土层类围岩则稳定性最差。
1.2 围岩支撑方式围岩支撑方式通常分为自稳支撑、锚杆网支撑和衬砌支撑。
自稳支撑适用于较稳定的岩石围岩,锚杆网支撑适用于中等稳定性的岩石和弱结构岩围岩,衬砌支撑则适用于稳定性较差的土层和软岩围岩。
1.3 掌子面稳定分析方法在分析掌子面稳定性时,需要考虑地质条件、地应力状态和围岩摩擦角等因素。
常用的分析方法包括理论分析法、数值模拟法和实际采样测试法等。
二、支护设计在进行支护设计时,需要结合围岩的稳定性分析结果,选取适当的支护方式和支护措施。
2.1 支护方式根据掌子面稳定情况和围岩性质选择合适的支护方式。
自稳支护方式多采用短杆、锚短杆、锚索等方式;锚杆网支护方式多采用锚索网、网壳、锚索墙等方式;衬砌支护方式多采用钢筋混凝土衬砌或机械衬砌等方式。
2.2 支护措施根据围岩性质、地下水和地震等因素,选择合适的支护措施。
一些常用的措施包括喷射混凝土、爆破充填、拱形截面等。
三、结论在进行隧道建设时,围岩掌子面稳定性分析和支护设计是非常重要的环节。
通过合理的围岩支撑方式和支护措施,可以使隧道建设过程更加安全、顺利。
在未来的工程实践中,还需要不断地进行技术改进和优化,以更好的满足隧道建设的需求。
哈尔滨地铁工程掌子面及隧道洞身稳定性研究
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工程技术哈尔滨地铁工程掌子面及隧道洞身稳定性研究全强1郭文静2史培贺2(1.哈尔滨地铁集团有限公司黑龙江哈尔滨150080;2.山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061)摘要:本文依托哈尔滨地铁粉质黏土隧道工程,基于超前小导管的支护作用,并根据围岩亚级划分的标准,建立了双参数下超前小导管支护的弹性地基梁受力模型,开展了超前小导管支护下的隧道掌子面稳定性评估,并基于收敛约束法进行了隧道开挖过程中不用支护情况的弹塑性二次应力状态分析,开展了隧道洞身稳定性及衬砌结构稳定性评价。
关键词:超前小导管掌子面稳定性收敛约束法隧道洞身稳定性中图分类号:U231.3文献标识码:A文章编号:1674-098X(2021)10(b)-0029-05Research on Excavation Face and Tunnel Stability ofHarbin Metro EngineeringQUAN Qiang1GUO Wenjing2SHI Peihe2(1.Harbin Metro Group Co.,Ltd.,Harbin,Heilongjiang Province,150080China;2.Geotechnical andStructural Engineering Research Center,Shandong University,Jinan,Shandong Province,250061China)Abstract:Based on the silty clay tunnel project of Harbin metro,based on the support effect of advance small conduit and the standard of sub grade classification of surrounding rock,the mechanical model of the double-parameter elastic foundation beam supported by the leading ductile was established,and the stability evaluation of the excavation face under the action of the leading ductile was carried out.Based on the convergence constraint method,the elastic-plastic secondary stress state without support during tunnel excavation is analyzed as well,and the stability of tunnel body and lining structure are evaluated.Key Words:Leading ductile;Stability of the excavation face;Convergence constraint method;Stability of the surrounding rock隧道掘进过程中,掌子面和围岩的变形是影响隧道开挖过程中围岩稳定性的重要因素,所以保证掌子面及围岩的稳定性对施工安全至关重要。
地铁隧道掌子面支护稳定性分析与安全评价研究

地铁隧道掌子面支护稳定性分析与安全评价研究随着城市的不断发展,地铁系统已然成为了城市公共交通的主要组成部分。
伴随着地铁系统的各项建设,地铁隧道的建设更是成为了整个系统中不可或缺的一部分。
地铁隧道的建设不仅可以有效地解决城市交通的拥堵问题,同时也有效地改善了城市运输的效率和人们的出行质量。
而地铁隧道建设中的一个重要问题便是如何保证隧道的掌子面支护稳定性。
本文将对地铁隧道掌子面支护稳定性进行分析研究并进行安全评价。
一、隧道掌子面支护形式地铁隧道中的掌子面支护主要有两种形式,分别是钢撑和玻璃钢带。
其中钢撑是使用较为广泛的掌子面支护方式,但钢撑在施工过程中需要不断加强长杆靠架的支撑,在施工过程中施工效率较慢,同时在后期维护中也会增加一定的难度。
相比之下,玻璃钢带掌子面支护更为轻便、便于施工和维护,且具有较好的防腐和节能效果,成为地铁隧道掌子面支护的主要发展方向。
二、掌子面支护稳定性影响因素地铁隧道掌子面支护稳定性受众多因素的共同影响,主要包括岩层性质、施工方式、围岩地应力状态、支护形式和支护结构等。
其中,岩层性质直接影响着地铁隧道的掌子面支护稳定性,特别是在软弱围岩的情况下更为明显。
同时在施工过程中,施工方式的合理选择和控制也对隧道掌子面支护稳定性有重要影响,地铁施工中切削方式和施工时间也是影响隧道掌子面支护稳定性的重要因素之一。
三、掌子面支护稳定性评价方法地铁隧道掌子面支护稳定性的评价主要包括人工评估和数值计算方法两种形式。
人工评估方法主要是根据工程施工经验及现场观测,通过判定隧道支护稳定性来进行安全评价,但这种方法缺乏科学性和准确性。
相比之下,数值计算方法更为准确,主要是基于有限元和边界元方法进行的,能够在模拟工程施工过程中出现的各种突发情况时进行定量评估,更为科学准确。
四、掌子面支护稳定性分析针对地铁隧道掌子面支护稳定性分析,本文将以某地铁工程施工过程中的掌子面支护稳定性问题为例进行分析。
过程中使用玻璃钢带作为掌子面支护,针对可能出现的隧道收敛、支护系统承载能力和隧道周围地层的变形等问题进行具体分析,并基于有限元方法进行的安全评价,得到的评价表明该地铁工程的掌子面支护稳定性较为稳定,符合相关要求。
哈尔滨地铁工程掌子面及隧道洞身稳定性研究

哈尔滨地铁工程掌子面及隧道洞身稳定性研究近年来,随着城市化进程的加速推进,越来越多的大中城市开始规划和建设地铁交通系统。
作为我国东北地区的重要经济中心和交通枢纽城市,哈尔滨也开始了地铁建设工程,以提升城市交通效率和改善居民出行条件。
随着哈尔滨地铁建设的展开,掌子面及隧道洞身的稳定性成为了工程施工的重要问题之一、为了确保地铁运营的安全性和可靠性,必须进行科学的研究和分析,以保证隧道洞身的稳定性。
首先,我们需要对掌子面进行研究和探讨。
掌子面是地铁隧道中的一种重要结构形式,其作用是通过两个面板和上部拱顶来支撑和分散地下水平荷载。
对掌子面的稳定性研究旨在确定掌子面设计的合理参数和施工工艺,以确保隧道洞身的力学性能满足工程需求。
具体的研究内容包括:掌子面结构的稳定性分析、掌子面承载力的计算、材料力学性能的测试和分析等。
其次,隧道洞身的稳定性研究是地铁工程中不可忽视的问题。
因为地铁隧道是在地下进行施工的,地下水体、地质构造和地下建筑物等因素都会对隧道洞身的稳定性产生影响。
因此,我们需要从地质勘察、潜水位测量以及地下水压力分析等方面入手,全面了解隧道洞身的地质和水文条件,以制定合理的工程方案。
同时,还需要对隧道洞身的变形性能进行研究,包括荷载-位移关系的分析、地下水渗流对洞身变形的影响分析等。
为了进行以上研究,我们可以采取多种科学手段和方法,包括数值模拟、物理模型试验和现场监测等。
数值模拟可以通过有限元方法对结构进行力学仿真,以分析和评估不同工况下的稳定性。
物理模型试验可以通过缩小比例建立模型,模拟实际工况来验证数值结果。
现场监测可以通过传感器、测量仪器等设备对隧道洞身进行实时监测,以获取实际工况下的数据。
综上所述,哈尔滨地铁工程的掌子面及隧道洞身稳定性研究是地铁建设工程中的重要问题。
通过对掌子面和隧道洞身的深入研究和分析,我们可以提出合理的工程设计和施工方案,以确保地铁的安全运营。
这不仅对于哈尔滨地铁的建设具有重要意义,也对于其他城市地铁建设工程具有一定的参考价值。
隧道围岩掌子面分析与支护

隧道围岩掌子面分析与支护隧道工程是现代交通、能源、水利等基础设施建设中不可或缺的重要组成部分。
随着城市化进程的不断推进,越来越多的隧道被建造出来,因此隧道围岩掌子面的分析与支护显得尤为重要。
首先,我们来了解一下隧道围岩掌子面的概念。
围岩掌子面是指隧道壁面与围岩之间的接触面,也就是隧道周围的岩石体。
围岩掌子面的稳定性直接影响到隧道的工程安全性和使用寿命。
在进行隧道围岩掌子面分析时,我们需要综合考虑地质、水文地质、岩土力学等多个因素。
首先需要对隧道区域的地质条件进行详细调查,获得地质地貌、岩性、构造、断裂等信息。
此外,水文地质因素也需要被充分考虑,例如地下水位、水文动态等。
基于对地质和水文地质的调查资料,我们可以进行隧道围岩掌子面的岩土力学分析。
岩土力学分析可以帮助我们了解围岩的物理力学性质,包括抗压强度、抗剪强度、劈裂倾向等。
通过分析这些数据,我们可以判断围岩的稳定性,以及是否需要进行支护措施。
针对围岩掌子面的支护,目前常见的方法包括预支护与补充支护两种。
预支护是指在隧道开挖前,利用各种支护措施对围岩进行强化。
常见的预支护方法有锚杆支护、喷射混凝土衬砌等。
而补充支护则是在隧道开挖过程中,根据实际情况及时采取的支护措施,如钢架支护、喷射混凝土补强等。
在选择支护方法时,需要考虑多个因素,包括地质条件、围岩稳定性、施工工艺等。
此外,支护材料的选择也非常重要,常见的材料有钢材、混凝土等。
合理选择支护方法和支护材料,可以提高隧道的稳定性和安全性。
另外,隧道围岩掌子面的分析与支护还需要考虑到周边环境的变化。
例如附近的地震活动、水位变化、岩层位移等都会对掌子面产生影响。
因此,在进行分析和支护时,需要对这些变化因素进行科学的预测和评估。
综上所述,隧道围岩掌子面的分析与支护对于隧道工程的安全性和可持续发展至关重要。
通过地质调查、岩土力学分析和合理的支护方法,可以保证隧道的稳定性和安全性。
同时,在进行分析和支护时,也需要不断考虑周边环境的变化因素,以便及时采取相应的措施。
地铁隧道暗挖工程中的问题与防治措施
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地铁隧道暗挖工程中的问题与防治措施发布时间:2021-08-27T14:47:40.743Z 来源:《城镇建设》2021年10期作者:王喜龙[导读] 轨道交通施工包括土木工程施工、隧道施工、爆破技术等施工含量高的危险因素王喜龙佛山市铁路投资建设集团有限公司广东佛山 528000摘要:轨道交通施工包括土木工程施工、隧道施工、爆破技术等施工含量高的危险因素,地下地铁隧道施工往往是区域土壤结构不平衡、自然环境不稳定、地下水渗漏、由于这些因素的影响严重,在地铁隧道工程的后期前期规划和评估中需要引起足够的重视。
目前,地下开挖技术在地铁隧道施工中得到广泛应用。
该技术的应用可以降低地铁隧道施工的难度,提高施工效率,提高地铁隧道施工质量。
关键词:地铁隧道;暗挖工程;问题;防治措施1暗挖隧道施工方法分析目前针对暗挖隧道的施工方法主要有盾构法和暗挖法。
盾构法是一种较先进的机械方法,能够在盾壳的保护下逐步前进进行隧道开挖。
同时,盾构法施工的过程中需要严格的控制结构的变形,对衬砌结构需要实时的监测其各个方向的位移,根据位移的监测结果判断是否需要采取二次注浆或者地面注浆加固等措施对地下结构进行加固。
暗挖法对于地层结构的适应性较大,但是需要前期对地层结构的地质条件、环境条件等进行评估。
同时采用暗挖法施工隧道时需要满足:施工时地下无明显积水;隧道的支撑面需要具备一定的稳定性能。
表1为暗挖法开挖方式的对比。
表1浅埋暗挖法开挖方法对比2 浅埋暗挖地铁隧道施工技术方法2.1 台阶法台阶法是一种比较典型的隧道开挖方法,在当下城市地铁隧道开挖中有着较为广泛的应用。
这种施工方法非常灵活,有着比较强的适用性,一般在采用其他开挖方法前,都会采用这种开挖方法作为“打底”。
但在实际采用这种施工方法时,如果实际制作的台阶比较多,将会对岩层带来更大的扰动,因此要结合实际,做好台阶数量的控制。
一般在上下台阶之间需要以掌子面稳定情况为依据,其间要做好核心土的预留工作,土壤高度需要控制在140~160 cm,长度应控制在100~150 cm,同时土的两侧到边墙的距离应保持在80 cm左右。
浅埋暗挖隧道施工中沉降变形原因分析及控制措施论文
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浅埋暗挖隧道施工中沉降变形原因分析及控制措施摘要:众所周知,地下工程的施工中,不可避免会对岩体土体产生扰动,引起的变形可能会对周围建筑物或地下管线正常使用产生影响,因此施工风险大,尤其是对地面沉降变形的控制相当严格,以免出现严重工程事故。
本文结合北京地铁7号线03标珠市口站的施工方法,详细介绍浅埋暗挖工程中产生沉降原因及控制措施。
关键词:浅埋暗挖施工;地表沉降;沉降分析;沉降控制中图分类号:tf351文献标识码:a 文章编号:1 工程概况1.1 工程概况珠市口站位于珠市口大街与前门大街的交叉路口处,是北京地铁7号线工程第7座车站(含西客站),为北京地铁7号线与规划北京地铁8号线的换乘车站[1]主体结构采用8导洞的pba工法施工.车站主体结构标准段覆土约15.7m,二衬结构总宽度22.9m、总高度16.21m,小导洞标准段除柱下两个净跨度4m外,其余6个导洞净跨度3.5m,净高4.5m,主体初支扣拱厚度0.35m,边桩直径1m,二衬顶拱厚度0.6m~1.12m,边墙厚度0.7m,中板厚度0.4m,底板厚度1.1m,结构跨度7.25-7-7.25m,钢管柱直径0.8m,柱距6m(局部7m)。
车站主体8导洞“pba”工法施工,上、下层各4导洞,分别为a、b、c、d四轴;共8个断面。
1.2 工程水文地质概况根据《珠市口站岩土工程勘察报告》,本段地形由西向东逐渐下降,自然地面标高在42~43 m之间,本段基岩埋置深度相对较大,一般大于50m。
表层以厚度不均的人工堆积的杂填土、素填土为主,人工堆积层以下为新近沉积地层,再往下为第四纪沉积层,据勘察报告,本站场区内赋存三层地下水,分别为潜水(二)、层间潜水(三)、承压水(四)潜水(二);含水层岩性粉细砂⑤2层,水位标高26.7m(借用ⅶ-c4#孔水位)。
层间潜水(三):含水层岩性卵石⑦层,水位标高21.56m(借用c57#孔水位)。
承压水(四):含水层岩性卵石⑨层,水位标高13.26m(借用c57#孔水位)。
铁路凝灰岩隧道掌子面稳定性控制技术研究
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铁路凝灰岩隧道掌子面稳定性控制技术研究发布时间:2021-09-08T06:25:45.649Z 来源:《城镇建设》2021年第4卷4月第12期作者:王林俊[导读] 实际施工中再结合合理调整开挖工法,加强施工组织,使围岩快挖、快支、快封闭,最大限度的保证掌子面稳定。
王林俊 (中铁十七局集团第二工程有限公司,西安 710038) 摘要:大临铁路白石头隧道通过软弱凝灰岩地层,围岩易风化崩解,遇水软化,掌子面开挖后围岩极不稳定,开挖后易出现溜塌现象。
结合围岩松动圈理论对凝灰岩隧道掌子面围岩变形机理进行分析,提出将靠近掌子面一环垂直打设的系统锚杆调整为斜向打设,通过FLAC3D数值计算软件模拟初期支护和施工倾斜系统锚杆措施条件下围岩的受力状态,计算得出倾斜系统锚杆可显著增强初期支护与围岩的耦合性,可以减小围岩所受的剪切应力,进而起到控制围岩失稳的作用,有效控制掌子面稳定。
实际施工中再结合合理调整开挖工法,加强施工组织,使围岩快挖、快支、快封闭,最大限度的保证掌子面稳定。
关键词:凝灰岩掌子面溜塌倾斜系统锚杆 FLAC3D 稳定性中图分类号:文献标识码:Design and application of new positioning fixture for water stop belt of tunnel low side wall Wang linjun (China Railway 17th Bureau Group 2th Engineering Co., Ltd., Xian 710038, China) Abstract: The baishitou tunnel of Dalin railway passes through the weak tuff stratum. The surrounding rock is easy to be weathered and disintegrated and softened when meeting water. The surrounding rock is extremely unstable after excavation, and it is easy to slide after excavation. Combined with the theory of surrounding rock loose circle, the deformation mechanism of surrounding rock on the face of tuff tunnel is analyzed. It is proposed that the system bolt set vertically near the face should be adjusted to the oblique direction. The stress state of surrounding rock under the conditions of initial support and construction inclined system bolt measures is simulated by FLAC3D numerical calculation software, The results show that the inclined system bolt can significantly enhance the coupling between the initial support and surrounding rock, reduce the shear stress of surrounding rock, and then control the instability of surrounding rock, and effectively control the stability of tunnel face. In the actual construction, the excavation method should be adjusted reasonably, and the construction organization should be strengthened, make the surrounding rock fast excavation, fast support, fast closureso, as to ensure the stability of the tunnel face to the maximum extent. Key Word: Tuff tunnel face collapse inclined system anchor FLAC3D stability引言随着铁路建设的快速发展,逐渐向偏远地质条件复杂的山区延伸,遇到的复杂地质情况越来越多,因此施工中由不良地质引起的工程难题也越来越多。
浅埋暗挖法隧道施工技术的控制要点措施分析

浅埋暗挖法隧道施工技术的控制要点措施分析摘要:近年来,随着隧道施工量的迅速增长,浅埋暗挖施工技术已成为隧道工程施工的代表性技术,对保证施工质量及速度具有重要意义。
本文在简述浅埋暗挖法的基础上,对浅埋暗挖法隧道施工技术控制要点进行了详细分析,并对浅埋暗挖法常见的地面沉降问题提出了处理措施。
关键词:浅埋暗挖法;隧道施工;地面沉降控制1浅埋深挖法1.1 浅埋法浅埋隧道是一种埋深浅的施工方法,在具体施工过程中易造成地面位移。
浅埋法具体包括明挖法、盾构法及浅埋暗挖法,具体方法对比如下:1.2 浅埋深挖法原理隧道工程浅埋暗挖施工技术是在新奥法的基础上结合复合衬砌结构进行的创新,其全部荷载由初期支护承担,二衬起到安全准备的作用,复合衬砌可对工程特殊荷载进行共同承担。
在具体施工过程中,围岩具备较高的自承能力,然其能力的发挥需要支护施工的支撑,因此仍需要对围堰进行一定的加固。
在地质条件硬度小的区域,围岩自承能力相对较低,此时需要对初期支护刚度进行一定的提升,以保证施工进度及质量,同时需严格控制地面沉降。
1.3 浅埋暗挖法施工基本原则第一,在具体施工之前对施工区域附近环境进行深入调查,具体包括水文条件、地质条件等,为后续施工方案的制定奠定数据基础;第二,依据“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则进行具体施工;第三,在开挖隧道工程洞身时,可借助环形开挖法,需预留核心土;第四,在具体开挖前,确保施工区域呈无水状态,在发现有水时,需提前根据现场环境状态进行堵水或降水操作;第五,在进行开挖与衬砌时,为防止施工影响隧道稳定性,应进行相关的辅助加固,提高施工安全性;第六利用复合式衬砌结构进行隧道支护,同时进行防水层设置;第七,进行全过程安全质量监理及现场监管。
2浅埋暗挖法隧道施工技术控制要点2.1 开设马头门完善的施工方案是工程顺利进行的基础,在进行具体施工之前,必须加强对施工准备的重视,详细勘察施工区域地下水层分布、土壤成分、地理条件及自然气候等状况,根据具体地质进行计划的制定。
穿越断层破碎带时隧道掌子面稳定性分析
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穿越断层破碎带时隧道掌子面稳定性分析苏先锋;骆阳【摘要】对于穿越断层破碎带段的隧道,其施工难度大,风险高,在施工中会遇到各种复杂的问题,其中最突出的问题是掌子面的稳定性问题.针对这一现状,文章基于3DEC数值模拟,对穿越断层破碎带掌子面的稳定性进行系统分析,分析不同位置处隧道掌子面的稳定情况,对保证隧道断层破碎带段的施工安全意义重大.【期刊名称】《四川建筑》【年(卷),期】2018(038)005【总页数】3页(P84-86)【关键词】隧道;断层破碎带;掌子面;3DEC数值模拟【作者】苏先锋;骆阳【作者单位】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;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】U456.3+1随着我国高等级公路建设的迅猛发展,出于隧道工程线型的要求,越来越多的隧道需穿越断层破碎带。
断层破碎带内岩体一般松散破碎、自稳能力差,容易发生塌方事故。
因此,研究断层破碎带对隧道施工塌方的影响及工程对策有重要的理论和实际意义。
本文通过3DEC数值模拟方法,对隧道穿越断层破碎带进行了三维离散元分析,得出了隧道穿越断层破碎带过程中的各个位置掌子面位移变化特征。
1 掌子面稳定性研究现状围岩稳定性问题是隧道施工安全的重要前提,在地形、地貌及地质条件复杂的西部地区修建长大隧道工程将会遇到更多的不良地质条件,施工中极易引发塌方、突涌水等灾害事故。
在各种不良地质条件中,断层破碎带是重要的地质灾害源[1]。
周森[2]等人利用Matlab编制计算程序进行优化求解,通过算例得到了不同边界条件下维持浅埋隧道掌子面稳定所需支护反力系数,解释了浅埋隧道掌子面失稳机理;常乔磊[3]采用3DEC计算模拟了不同断层参数,如断层倾角、倾向、宽度对围岩变形的影响;刘健[4]采用ABAQUS分析了不同埋深情况下掌子面的稳定情况。
研究所用软件为Matlab、ABAQUS和FLAC3D,数值模拟没有考虑岩体的节理、裂隙对围岩变形的影响,而采用3DEC计算的例子中几乎很少有涉及到掌子面和断层同时研究的情况,所以本次采用离散元软件3DEC,进行隧道穿越断层破碎带过程中的各个位置掌子面位移变化特征分析。
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土层 、粘性土层隧道核心土作用和不同性质土层 ,确定隧道最大开挖高度 。
关键词 :浅埋暗挖 ;纵 向土拱 ;掌子面高度 ;核心土作用
中图分 类 号 :T U9 4 文 献标 志 码 :B 文 章 编 号 :1 0 0 0 — 4 7 2 6 ( 2 0 1 7 ) 0 6 — 0 5 8 3 — 0 4
Abs t r a c t : Fa c e s t a b i l i t y o f s h a l l o w. b u r i e d c o v e r e d e x c a v a t i o n t u n n e l i s t h e p r e c o nd i t i o n f o r t u n ne l
c o n s t r u c t i o n .S o i l s t r a t u m d e f o r ma t i o n m a V b e c a u s e d a t t h e c o v e r e d e x c a v a t i o n t un n e l f a c e a r c h d u e t o
收 稿 日期 :2 O l 7 加4 _ 2 l
作者简 介 :王利民 ( 1 9 7 O 一 ),男 ,天津人 ,教授级 高级工程师 ,技
术总监 ,e - ma i l :1 1 0 1 7 3 9 8 4 0 @q q . c o n. r
采用 浅埋 暗挖 法施 工隧 道时 ,在 一定 时间 内保 持 隧 道开 挖尺 寸 、隧道 开挖 方法 等 。决定在 某地 区修 建
掌子面稳定是安全施工的前提条件 ,影响掌子面稳定 隧 道时 其土 层参数 就 已确 定 ,设计和 施 工人 员可根 据 的因素有土层抗剪特征参数 ( 粘聚力、内摩擦角 )、 土 层特 征确 定隧 道开 挖尺 寸和开 挖 方案 ,由于 地层 的 复杂睦,目前多采用工程类比法进行隧道开挖断面的
e x t r u s i o n a n d mo ve me n t o f e x c a v a t i o n s o i l t o wa r d s t u n n e 1 .a n d l o ng i t u d i n a l s o i 1 a r c h c o u l d b e f o r me d a f t e r s t r e s s r e d i s t r i b u t i o n i n s o i l s t r a t um a n d c o u l d s u p p o r t t he l o a d o f u p p e r s o i l a nd k e e p t h e f a c e s t a bi l i t y .U n e x c a v a t e d s o i 1 a t t u n n e 1 f a c e u n d e r l o n g i ud t i n a l l o a d a n d h o i f z o n al t f o r c e a t d e e p s o i l s t r a t u m f o r me d s l i p c r a c k s u r f a c e . wh i c h i s a n o b l i q u e s l i p p l a n e . Co r e s o i 1 a c t i o n o f c o h e s i v e a n d n o n - c o h e s i v e s o i 1 s t r a t u m a nd d i fe r e n t s t r a t a we r e s t u d i e d t o d e t e r mi n e t he m a x i mu m e x c a v a t i o n h e i g h t o f t u n n e 1 . Ke y wo r ds :s h a l l o w- b u r i e d c o v e r e d e x c a v a i f o n ;l o n g i t u d i n a l s o i l a r c h ;t t mn e l f a c e h e i g h t ;c o r e s o i l a c t i o n
( 北京建工土木工程有限公 司,1 0 0 0 1 5 ,北京 )
摘要 :浅埋暗挖隧道掌子面稳定是隧道施工的前提 ,暗挖隧道掌子面拱部因开挖 土体会 向隧道 内挤压
移动造成土层变形 ,土层 中应力重新分布而形成纵向土拱可承担上部土体的荷载 ,保持顶部掌子面稳定。隧 道掌子面未开挖土体 受竖向力及土层深处水平 力作用形成滑裂面的基本特征是倾斜的滑动平面。研究非粘性
第4 8卷 第 6期 2 0 1 7年 6月
Ⅵ) 1 . 4 8 No . 6 J u n . 2 0l 7
Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y
建 筑
ห้องสมุดไป่ตู้
技
术
・ 5 8 3・
暗挖 隧道 掌子 面稳定条 件分析
王 利 民
ANALYS i S ON FACE S TABI LI TY CoNDI TI oNS oF CoVERED
EXCA~ - TI oN TUNNEL
W ANG Li . mi n
( B C E G C i v i l E n g i n e e r i n g C o . , L t d . , 1 0 0 0 1 5 , B e i j i n g , C h i n a )