摘要：结合西安地层特点,依托5座在建洞桩法地铁车站实体工程,分析了不同基础型式的结构承载特性和最不利工况,选取地基承载力、水平抗剪切、抗倾覆、基底抗隆起、结构允许水平位移作为评价基础结构强度及刚度安全性的基本准则,构建了洞桩法基础结构的力学模型,推导了不同破坏模式下结构的安全系数计算公式,提出了适用于西安地区洞桩法基础结构选型理论体系中各项安全系数取值建议,给出了不同地层及埋深条件下单排长桩基础和柱下条形基础的适用范围。研究结果表明:西安地区洞桩法基础结构按地基承载力、水平抗剪切、抗倾覆、基底抗隆起及结构允许水平位移等基本准则计算时,安全系数应分别不小于1.2、1.3、1.3、1.6、1.4;洞桩法的中柱基础结构选型主要受地基竖向承载力准则的影响,采用相同柱跨型式时,柱下条形基础在砂土地层中的适用性优于其在粉质黏土-砂互层和粉质黏土地层中的适用性,而单排长桩基础可通过增加桩长等方式提高结构承载力,理论上在各类地层条件下的适用性均优于柱下条形基础;边桩基础结构需要采用复合准则综合分析其适用性,柱下条形基础结构的适用性受地层条件影响较大,在粉质黏土和粉质黏土-砂互层条件下结构抗倾覆安全性难以满足要求,而单排长桩基础在各项准则下主要受自身结构强度和刚度的影响,在各类地层中的适用埋深无明显差异;西安地区洞桩法地铁车站采用单排长桩基础型式的适用性较好,而柱下条形基础可通过扩大基础宽度等方式来满足结构安全性要求。

摘要：结合某隧道工程项目,采用FLAC3D有限差分软件,建立相应的数值模型,分析由于地震引发的逆断层错动作用对正交穿越断层隧道的影响,并揭示其影响机理。结果表明断层错动对主动盘内隧道的影响范围远大于被动盘,断层两侧隧道衬砌竖向相对位移随着错距量的增加而发生线性增长,且断层对衬砌影响范围不受错距大小的影响。在断层上盘与下盘之间挤压力的作用下,衬砌边墙处最容易发生拉裂破坏和剪切破坏,为最不利位置,拱顶次之,仰拱所受影响最小。在逆断层倾角一定的情况下,随着错动距离的增大,衬砌不同部位受到的最大主应力、最小主应力、剪应力均整体呈增大趋势。对依托工程隧道的安全性和可靠性进行评价,同时对类似特殊修建条件下隧道的设计和施工具有一定的指导作用。

摘要：西安地裂缝是一种几乎覆盖整个市域范围的黄土地区典型地质灾害,其蠕变活动严重危害地铁隧道安全,是地铁建设面临的一个重大技术难题。结合西安地铁十几年的地裂缝防治经验,从地裂缝分布及活动特征、地铁面临的危害、设防理念与措施、设防参数、设防结构营运情况等方面进行了系统性梳理,着重分析了常规“暗挖+盾构空推”工法存在的问题,并提出了一种“先盾后扩”新型建造技术。主要结论如下:(1)地铁隧道穿地裂缝段的常规建造工法涉及竖井及横通道开挖、CRD法人工作业、盾构空推等一系列复杂流程,设防必要性及现有建造技术复杂性之间的矛盾严重制约了西安地铁建设进程;(2)给出了“先盾后扩”新工法的建造流程、需解决的问题及工程应用前景;(3)“先盾后扩”法通过结构及工法优化,确保了盾构作业的连续性,避免盾构洞内始发及接收,进而在同等设防参数条件下减小设防断面,是实现地铁隧道便捷、低成本穿地裂缝段的一次重要探索与尝试。

摘要：基于双极坐标系和Mohr-Coulomb准则,考虑剪胀特性,在Jeffery和Massinas半无限空间圆形隧道围岩应力解的基础上联立平衡方程,推导了浅埋隧道施工拱顶方向的地层位移弹塑性解,并通过Peck公式、Park公式、Loganathan-Poulos公式和实测数据进行验证,揭示了地层变形机理和既有研究之间的联系,给出了考虑地层参数和施工因素影响的经验参数(地层损失率和间隙参数)定量取值方法。研究结果表明:弹塑性解的假定条件更少,与Peck公式、Park公式的差值在2%以内,与Loganathan-Poulos公式的差值为9.5%;双极坐标求解法从弹塑性分析的角度进一步解释了地层变形机理、Peck公式和各类修正弹性公式,即浅埋隧道开挖也会引起地层弹性和塑性变形,以Peck公式为代表的经验公式法在计算地层变形时,地层损失率在不同地区和施工控制条件下的取值分别对应着不同地层参数(黏聚力、内摩擦角、泊松比、重度和弹性模量)和施工边界条件(埋深、开挖半径、支护力)下的地层弹塑性变形;以Park公式、Loganathan-Poulos公式为代表的各类修正弹性解也可近似看作通过断面椭圆化和下沉等手段的修正来抵消理想弹性解与弹塑性解之间的差值。可见,弹塑性解与既有公式结合能更好地指导现场施工。

摘要：为体现围岩塑性区扩展与隧道掘进之间的动态关系,基于空间约束效应等效模型对Mohr-Coulomb准则和广义Hoek-Brown准则下塑性区半径公式进行修正。讨论空间约束效应合理等效函数的选取,给出约束范围的定量求解方法,并结合文献中3种代表性岩体进行算例验证,进一步总结空间约束效应与围岩属性、隧道支护力之间的关系,最终揭示了空间约束效应的本质属性。对比考虑约束效应影响下,2个修正后的塑性区半径公式间的关联性与适用性。研究结果表明,空间约束效应决定了塑性区的发展路径,但不会影响塑性区上限值,不同围岩条件下约束范围各异,而非固定的5倍洞径。为准确预测塑性区扩展规律,应根据围岩情况选取适宜的强度准则,在岩体参数c、φ等效基础上,硬岩条件下,可任意选用Mohr-Coulomb准则或广义Hoek-Brown准则;软岩条件下,采用广义Hoek-Brown准则比Mohr-Coulomb准则计算的塑性区范围大。

摘要：通过室内模型试验,研究了在满足建筑限界、通风等约束条件下3种公路隧道衬砌断面型式(单心圆、尖三心圆、坦三心圆)在不同初始应力场作用下的受力性状。分析了初始应力场及断面型式对衬砌结构受力的影响。经综合比较,给出了较为合理的公路隧道衬砌断面型式。研究结论为今后合理地设计隧道衬砌结构提供了可靠的试验依据。

摘要：根据西安地铁浅埋暗挖区间隧道施工的实际情况,为提高黄土地层的围岩强度,降低围岩的透水性能,采用二重管无收缩注浆预加固技术对地层进行注浆预加固。然后通过现场观察取样、室内试验和数值模拟分析研究地层注浆预加固后的效果。结果表明:掌子面有大量明显的浆脉,且围岩稳定,未发生坍塌、失稳、涌水、涌泥等现象;掌子面土体均比注浆前的土体坚硬、密实,取回的土样也不易破碎;掌子面土体的平均含水率降低,渗透系数显著减小,黏聚力和内摩擦角增大,抗剪强度增强,无侧限抗压强度明显提高;初期支护受力状况得到明显改善,围岩塑性区范围与塑性应变值减小。由此可见注浆预加固措施取得了明显的效果。

摘要：结合依托工程,运用自制的模型试验平台,针对原有隧道不同服役状态系统开展了5组室内模型试验,分析了隧道新旧衬砌结构的受力特点,研究了不同类型隧道扩建的围岩压力分布规律,并将试验结果与有限元计算结果进行了对比验证。结果表明:病害工况下隧道扩建施工中,衬砌与围岩的力学行为变化与无病害情况相类似,其病害主要影响上台阶施工;不同病害工况对衬砌结构受力的影响程度和范围不同;各工况围岩压力分布特征也不同;扩建完成后,新隧道衬砌结构各部位应力为扩建前的1.3倍,围岩压力整体水平为扩建前的1.2倍;病害对隧道扩建施工力学行为的影响程度为仰拱位置出现病害比拱腰位置出现病害影响小,拱腰位置衬砌背后围岩出现空洞比衬砌强度不足影响大,仰拱位置衬砌强度不足比仰拱底部回填不密实影响大。

摘要：现行隧道设计规范未考虑浅埋黄土隧道常见的地表张拉裂缝对围岩压力的影响。文章首先总结了浅埋黄土隧道围岩变形特征和破坏滑移面组成特点,之后基于极限平衡理论构建围岩压力计算模型,推导了张拉裂缝开裂深度和隧道围岩压力计算公式,探讨了计算结果与影响参数之间的关系,最后通过与实测数据和现有理论计算结果对比,证实了计算方法的合理性。研究表明:由于地表张拉裂缝的存在,土体内倾斜剪切面上的正应力和切应力均较不考虑地表张拉裂缝时的大,破裂面分担更多上覆土体产生的荷载,浅埋黄土隧道围岩压力显著降低;新模型的围岩压力计算结果随埋深增加呈抛物线形式变化,其曲线峰值可为隧道深浅埋界定提供参考,与传统方法相比,新模型计算结果更接近实测值。

摘要：为解软岩大变形偏压公路隧道变形与荷载作用特征,以宜巴高速公路卧佛山隧道实体工程为依托,选取2个典型断面开展现场测试工作,对初期支护变形与受荷特征进行研究。研究结果表明:围岩非对称大变形隧道围岩前期变形速度快,稳定持续时间长,水平收敛值大;围岩压力前期增加速率快,变化持续时间长,水平围岩压力大、最大值出现在围岩较差一侧拱肩处;钢拱架在围岩较好一侧拱肩处出现压应力集中,在围岩较差一侧拱肩处出现拉应力集中,钢拱架扭曲变形严重;喷射混凝土在围岩较差一侧承受较大的拉应力,且超过混凝土的抗拉强度,大面积开裂剥落,围岩较好一侧压应力较大,但其值未超过C20喷射混凝土抗压强度;围岩非对称大变形隧道设计时应加大围岩较差一侧超前支护强度,加大预留变形量,加强初期支护,施工时宜采用预留核心土的三台阶开挖方法。