midas GTS公路隧道整体解决方案(影响分析_检测加固_方案优选).pptx

midasGTS在公路隧道工程上的应用 地表沉降评估围岩稳定性影响评估相邻结构影响评估断层影响评估溶洞影响评估采空区影响评估山塘影响评估渗流影响评估爆破影响评估地震影响评估 5 影响评估案例 1 营盘路湘江隧道分岔大跨段地表沉降分析 长沙理工大学土木建筑学院 1 营盘路湘江隧道分岔大跨段地表沉降分析 长沙理工大学土木建筑学院 1 营盘路湘江隧道分岔大跨段地表沉降分析 长沙理工大学土木建筑学院 结论 得到的地表沉降数值均小于我国公路隧道施工技术控制标准规定的30mm 由此说明该隧道大跨段采用双侧壁导坑法能够有效的控制地表沉降 通过各模拟工况与现场实测数据的比较分析 得出模拟工况一能够更好的反映现场实际施工情况 也说明计算所选取的土层参数较好的反映了实际土体的性质 从地表沉降变化的数值和曲线来看 第一 临时支护的拆除对地表沉降影响较大 所以实际施工过程中 建议紧密结合现场监控量测数据来确定拆除临时支撑的时机 第二 复杂条件下大跨度隧道施工时 采取先施作导坑部分二衬再进行中部土体的开挖支护及二衬施工的方法能够有效的控制地表沉降 2 顺层岩质边坡隧道开挖稳定性数值模拟 重庆市高新工程勘察设计院有限公司 2 顺层岩质边坡隧道开挖稳定性数值模拟 重庆市高新工程勘察设计院有限公司 2 顺层岩质边坡隧道开挖稳定性数值模拟 重庆市高新工程勘察设计院有限公司 2 顺层岩质边坡隧道开挖稳定性数值模拟 重庆市高新工程勘察设计院有限公司 结论 随着隧道的开挖 边坡稳定性一定会受到一些或多或少的影响 因此需要对此进行重点关注 以免引起人员以及财产的损失 在天然条件下岩质边坡是一般是稳定的 但一旦处于饱水状态 边坡将处于极限状态并失稳下滑 说明在其它条件相同或相近情况下 边坡含水状态是影响其稳定性的主要因素 所以必须高度重视水对顺层边坡稳定性的影响 滑体和抗滑桩是一个相互作用且十分复杂的系统 但是抗滑桩是被动防护系统 虽然它能有效的防止滑坡 但是成本比靠自稳要高的多 还是希望用边坡自稳来防止边坡变形 从而达到一个稳定状态 通过对隧道开挖过程的三维数值模拟 得出以下结论 隧道洞口段差不多处于受地表水侵蚀严重 风化程度高 裂隙比较发育的斜坡面上 再由于在洞口段隧道埋深几乎都是较浅 结构上部分的岩土体几乎不能形成承载面 因此洞口仰坡地表坡面容易受拉裂开 如果有地表水沿裂隙侵入 其稳定性必然受到一定影响 且很难得到保证 所以 隧道洞口段通常是引起崩塌 裂缝破坏的最主要地段之一 故洞口段边坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真考虑和对待的问题 3 隧道原位扩建对邻近建筑物影响评估的研究 重庆大学土木工程学院 3 隧道原位扩建对邻近建筑物影响评估的研究 重庆大学土木工程学院 3 隧道原位扩建对邻近建筑物影响评估的研究 重庆大学土木工程学院 3 隧道原位扩建对邻近建筑物影响评估的研究 重庆大学土木工程学院 3 隧道原位扩建对邻近建筑物影响评估的研究 重庆大学土木工程学院 3 隧道原位扩建对邻近建筑物影响评估的研究 重庆大学土木工程学院 3 隧道原位扩建对邻近建筑物影响评估的研究 重庆大学土木工程学院 3 隧道原位扩建对邻近建筑物影响评估的研究 重庆大学土木工程学院 结论 隧道原位扩建有单侧扩建 两侧扩建和周围扩建3种形式 从施工力学的角度考虑 单侧扩建的形式最优 渝州隧道地表最大沉降曲线与小净距隧道类似 地表沉降槽曲线的影响半径在40m左右 即扩挖后隧道轴线40m以外是安全区 渝州隧道最大地表沉降差距离中线10m和30m 实测临近建筑物沉降最大值达到4 7mm 沉降差达到3 7mm 满足规范要求 建筑物安全 临近隧道和建筑物的振动特征均远低于规范限制值 说明既有隧道形成的临空面对于吸收和释放爆破振动能量的作用很大 消能作用很好 在这一点上与传统的小净距隧道有很大差别 4 黑石岭公路隧道不良地质施工稳定性分析 张石高速公路张家口管理处 4 黑石岭公路隧道不良地质施工稳定性分析 张石高速公路张家口管理处 4 黑石岭公路隧道不良地质施工稳定性分析 张石高速公路张家口管理处 4 黑石岭公路隧道不良地质施工稳定性分析 张石高速公路张家口管理处 结论 GTS数值模拟用于黑石岭隧道不良地质稳定性分析是非常有效的 且为隧道支护设计合理性提供了数据依据 通过隧道围岩施工模拟分析 拱顶点的位移是洞周最大点也是最不稳定点 施工时应给予重视 建议施工时辅助于监控量测手段 以判断围岩是否稳定 同时进一步验证GTS数值模拟隧道稳定性分析的可靠性 支护的施加与否 直接影响隧道整体发展趋势 通过支护有效控制及约束了掌子面产生的位移和塑性影响区域 提高了前方未开挖围岩段自稳能力 从而达到改善围岩性质的目的 提高了施工安全度 5 溶洞的存在对隧道开挖影响的数值分析 广东华路交通科技有限公司 5 溶洞的存在对隧道开挖影响的数值分析 广东华路交通科技有限公司 5 溶洞的存在对隧道开挖影响的数值分析 广东华路交通科技有限公司 5 溶洞的存在对隧道开挖影响的数值分析 广东华路交通科技有限公司 结论 溶洞顶板的沉降最大 为10mm 比实测支撑墙顶附近的溶洞顶板沉降大 而实测支撑墙顶的数值压力比数值计算结果小 说明了该溶洞自承能力较好 支撑墙抑制了一部分松动变形 实测的支撑墙底部和隧道侧壁的收敛与数值计算结果相反 主要是由于在K2178 085断面附近存在粘土夹层 隧道开挖后支撑墙受偏压小 主要表现为隧道右侧壁的位移回弹 由于支撑墙同时充当了隧道左侧的支护 为避免隧道左右衬砌的不均匀位移造成开裂破坏 在支撑墙底部承台右侧加设联系梁可加强隧道衬砌的整体完整性 初衬在连接处出现应力集中的现象 在施工中要加强对连接处钢拱架的焊接 6 下伏采空区高速公路隧道变形特征数值分析 燕山大学建筑工程与力学学院 6 下伏采空区高速公路隧道变形特征数值分析 燕山大学建筑工程与力学学院 6 下伏采空区高速公路隧道变形特征数值分析 燕山大学建筑工程与力学学院 6 下伏采空区高速公路隧道变形特征数值分析 燕山大学建筑工程与力学学院 结论 根据现场调研 工程地质钻探和物探资料 并考虑地形 地貌及工程特征 应用MIDAS GTS有限元分析程序 构建了大雨亮隧道下伏采空区三维工程地质模型和数值计算模型 在数值模型特定剖面设置历史监测点 绘制了采空区上覆岩体受青龙煤矿分期采动影响 注浆处治过程和隧道开挖施工扰动的变形响应曲线 揭示了采空区上覆岩体时 空四维结构 以及随不同工况地表以及隧道结构表现出的复杂位移和非线性变形特征 由数值分析结果 预测分析了桥隧下伏采空区地表产生沉陷盆地的特征和关键部位 对指导注 补 浆孔设计有重要指导意义 圈定了地表沉陷变形的预警边界 在工程实践中 宜建立健全警戒边界线圈定区域内观测点的位移及变形速度动态观测体系 实施预警 预报制度 在地表沉陷危险范围内作业时 应加密注浆孔间距等安全防范措施 确保隧道工程质量 施工设备和作业人员的安全 7 罗岭隧道下穿山塘段处理对策研究分析 广东省公路勘察规划设计院股份有限公司 7 罗岭隧道下穿山塘段处理对策研究分析 广东省公路勘察规划设计院股份有限公司 7 罗岭隧道下穿山塘段处理对策研究分析 广东省公路勘察规划设计院股份有限公司 7 罗岭隧道下穿山塘段处理对策研究分析 广东省公路勘察规划设计院股份有限公司 结论 根据实际情况 设计中采用 抽除地表积水 地表注浆加固 洞内支护加强 的措施 保证该段落的顺利通过 数值模拟分析表明 注浆加固后隧道围岩变形远小于注浆加固前 周边位移最大减幅为53 4 注浆加固后 隧道初期支护安全系数有显著提高 最大增幅为214 现场监控量测表明 注浆加固后隧道周边位移均小于预留变形量及规范规定值 8 考虑渗流效应的黄土隧道围岩稳定性分析 山西省交通科学研究院 8 考虑渗流效应的黄土隧道围岩稳定性分析 山西省交通科学研究院 8 考虑渗流效应的黄土隧道围岩稳定性分析 山西省交通科学研究院 8 考虑渗流效应的黄土隧道围岩稳定性分析 山西省交通科学研究院 8 考虑渗流效应的黄土隧道围岩稳定性分析 山西省交通科学研究院 结论 通过工程实例 应用有限元软件 分别针对考虑水的渗流效应和不考虑水的渗流效应两种情况 对某高速公路富水黄土隧道开挖过程的水 力耦合效应进行了研究 对常水位作用下支护结构渗透系数对渗流场及围岩位移的影响进行了分析 支护结构的渗透性能对洞室周边土体的孔隙水压和渗流速度的影响较大 渗流使隧道围岩的位移都有较大的增加 对富水隧道的支护结构的设计应该考虑渗流效应的影响 在考虑渗流效应的条件下 随着支护结构渗透系数的增大 总水头影响范围逐步扩大 孔隙水压力等值线在洞周分布趋势趋于不平行 渗流速度增大 由于孔隙水压力的影响 考虑渗流效应的隧道仰拱隆起小于不考虑渗流效应时的仰拱隆起 拱顶下沉 墙脚水平位移和塑性区大于不考虑渗流作用的拱顶下沉和塑性区 随着支护结构渗透系数的增大 拱顶下沉增大 仰拱隆起减小 水平位移无明显变化 支护结构渗透系数对围岩竖向位移的影响大于水平位移的影响 9 公路隧道爆破振动数值模拟分析 湖南省怀通高速公路建设开发有限公司 9 公路隧道爆破振动数值模拟分析 湖南省怀通高速公路建设开发有限公司 9 公路隧道爆破振动数值模拟分析 湖南省怀通高速公路建设开发有限公司 9 公路隧道爆破振动数值模拟分析 湖南省怀通高速公路建设开发有限公司 9 公路隧道爆破振动数值模拟分析 湖南省怀通高速公路建设开发有限公司 结论 本文以湖南高速公路某隧道为依托工程 建立爆破振动数值模拟模型并进行了分析 得到后行洞爆破对先行洞初期支护产生的一般影响规律 主要为同一断面上 先行洞迎爆面方向初衬的节点振速比背爆面方向初衬的节点振速大得多 并随着与爆源的距离逐渐增加远 先行洞初期支护受到的爆破振动产生的影响也逐渐减小 在后行洞爆破过程中 紧贴掌子面的初期支护容易受到爆破的影响从而被破坏 因此 应加强此处的初期支护参数 或者在爆破完毕后 该处再次进行喷射混凝土支护 以保证隧道初期支护的质量和安全 10 近断层区域公路隧道地震响应分析 重庆交通大学土木建筑学院 10 近断层区域公路隧道地震响应分析 重庆交通大学土木建筑学院 10 近断层区域公路隧道地震响应分析 重庆交通大学土木建筑学院 10 近断层区域公路隧道地震响应分析 重庆交通大学土木建筑学院 结论 在近场地震作用下 隧道衬砌后方的应力都要比在远场地震作用下的应力更大 拱顶位移相比远场地震作用下的位移增加了30 以上 拱顶弯矩与远场地震作用下的弯矩相比较也有少量的增加 衬砌厚度越大 衬砌结构的刚度就更大 在相同的荷载条件下 其承担的荷载将更多 因此 在同一地震动的作用下 拱顶后方的应力及拱顶的弯矩会随着衬砌厚度的增加而增大 由于衬砌厚度越大 衬砌的抗变形能力越大 所以拱顶位移随着衬砌厚度的增大有减小的趋势 施工检测塌方分析衬砌脱空欠厚病害分析基础托换隧道扩建 6 监测与加固分析案例 1 隧道监控量测信息化施工技术在大断面浅埋的牛狼峪隧道施工中的应用研究 河北道桥工程检测有限公司 1 隧道监控量测信息化施工技术在大断面浅埋的牛狼峪隧道施工中的应用研究 河北道桥工程检测有限公司 1 隧道监控量测信息化施工技术在大断面浅埋的牛狼峪隧道施工中的应用研究 河北道桥工程检测有限公司 1 隧道监控量测信息化施工技术在大断面浅埋的牛狼峪隧道施工中的应用研究 河北道桥工程检测有限公司 结论 收集隧道工程地质资料 以对隧道不利的特殊情况为重点 对其进行分析整理 为超前地质预报及隧道开挖提供更好的理论依据 隧道仰拱以下有相当深度的塑性区 拱部的塑性区范围较小 说明台阶开挖方法能够满足隧道开挖稳定性要求 通过超前地质预报及监控量测的结果 提出相应的支护与开挖方法 级围岩采用上下台阶开挖方法 并验证了此种施工方法的可行性 运用有限元分析软件MIDAS GTS对牛狼峪隧道V级围岩段进行施工阶段的仿真模拟分析 经过计算和现场试验对比分析 验证了隧道施工中洞周围岩塑性区分布情况以及围岩和衬砌的受力特点 对隧道的施工具有指导意义 2 某公路隧道塌方原因分析及处治方案研究 中交路桥技术有限公司 2 某公路隧道塌方原因分析及处治方案研究 中交路桥技术有限公司 2 某公路隧道塌方原因分析及处治方案研究 中交路桥技术有限公司 2 某公路隧道塌方原因分析及处治方案研究 中交路桥技术有限公司 2 某公路隧道塌方原因分析及处治方案研究 中交路桥技术有限公司 结论 隧道塌方源于多因素的共同作用 具有外因诱发 适时突发等特点 浅埋隧道如围岩条件较差 塌方一般会波及地表 对施工安全及周围环境影响较大 若采用台阶法施工浅埋隧道应根据围岩条件合理选择台阶长度 及时施作支护 防止塌方发生 软弱围岩隧道台阶法施工中台阶长度对边墙收敛 拱脚收敛影响显著 是软弱围岩隧道大变形控制的关键之一 软弱围岩隧道台阶法施工宜采用短台阶法施工 上下台阶距离不易过长 及时构筑仰拱及二衬 早日形成封闭式支承体系 加快围岩变形稳定过程 有效地抑制围岩过度变形及塌方事故 软弱围岩隧道台阶法施工中下台阶落底过程容易引起隧道坍塌 上台阶支护时机一定 下台阶初期支护施作越早对控制围岩变形越有利 围岩塑性区范围越小 上台阶支护结构受力越有利 随着下台阶支护时机延迟 围岩变形增大 上台阶支护结构受力趋于不利 若围岩变形持续增大 塑性区持续扩展 严重时可导致失稳 崩塌 管棚注浆法是一种行之有效的辅助工法 特别在隧道塌方处理过程中 处理较大范围塌方时 可采用多循环管棚注浆方案 3 重庆龙家湾隧道病害整治设计 中煤国际工程集团重庆设计研究院 3 重庆龙家湾隧道病害整治设计 中煤国际工程集团重庆设计研究院 3 重庆龙家湾隧道病害整治设计 中煤国际工程集团重庆设计研究院 3 重庆龙家湾隧道病害整治设计 中煤国际工程集团重庆设计研究院 3 重庆龙家湾隧道病害整治设计 中煤国际工程集团重庆设计研究院 3 重庆龙家湾隧道病害整治设计 中煤国际工程集团重庆设计研究院 结论 本文针对重庆市主城区龙家湾隧道衬砌结构严重脱空欠厚并伴有较为严重渗漏水的区段进行了加固整治设计 并对结构加固前与加固后进行了安全性评价 计算结果表明 所采用的隧道病害整治措施是切实可行的 可有效提高隧道结构的安全系数 达到了隧道病害整治的预期效果 4 大跨隧道穿越高层建筑物桩基托换设计及优化 西安理工大学土木建筑工程学院 4 大跨隧道穿越高层建筑物桩基托换设计及优化 西安理工大学土木建筑工程学院 4 大跨隧道穿越高层建筑物桩基托换设计及优化 西安理工大学土木建筑工程学院 4 大跨隧道穿越高层建筑物桩基托换设计及优化 西安理工大学土木建筑工程学院 4 大跨隧道穿越高层建筑物桩基托换设计及优化 西安理工大学土木建筑工程学院 结论 针对广州某市政公路隧道下穿9层Z大厦引起的桩基托换为例 进行了桩基转换层 托换主次梁 托换方式及新设桩基的初步设计 然后利用有限元软件MIDAS GTS 对托换结构 主次梁 桩基 进行了整体计算 并依据计算结果 对初步设计方案进一步进行调整 优化 对大跨度桩基托换结构设计进行了有益的探索 可供相关工程或研究参考 5 2车道隧道扩建成4车道隧道扩建形式研究 招商局重庆交通科研设计院有限公司 5 2车道隧道扩建成4车道隧道扩建形式研究 招商局重庆交通科研设计院有限公司 5 2车道隧道扩建成4车道隧道扩建形式研究 招商局重庆交通科研设计院有限公司 5 2车道隧道扩建成4车道隧道扩建形式研究 招商局重庆交通科研设计院有限公司 5 2车道隧道扩建成4车道隧道扩建形式研究 招商局重庆交通科研设计院有限公司 结论 隧道原位扩建有单侧扩建 两侧扩建和周围扩建3种形式 3种形式扩建对围岩的影响是不同的 其施工方案也不同 3种扩建方案围岩的位移 应力 屈服接近度对比见表3 V IV级围岩隧道原位扩建型式优化的数值模拟得到的围岩位移 应力和屈服接近度特征 表3 表明 方案1拱顶位移最大 但分布范围最小 拉应力和屈服接近度均是方案1要小 因此 从围岩稳定性角度出发 方案1扩建形式较合理 从施工方案看 方案1施工步序较少 施工相对简单 因此 综合考虑 隧道原位扩建宜选择方案1 即单侧扩建 隧道原位扩建由于要拆除原有的结构 包括2次衬砌和初期支护 结构的拆除将对围岩产生新的多次扰动 因此应严格控制拆除的施工工艺 尽量减少对围岩的干扰 确保围岩的稳定和结构的安全 三维可视化方案比选参数化分析 7 方案优化分析案例 1 基于MidasGTS的隧道3维变形建模与可视化研究 西南交通大学地球科学与环境工程学院 结论 通过实践可知 基于MidasGTS进行隧道3维建模与变形可视化 比传统只有隧道体模型更真实 美观 而根据周期性监测得到的隧道体特征点及其内部监测点空间数据构建的变形可视化模型 也能直观地显示出特征点与监测点的位移变化趋势 有利于工程技术人员得出科学合理的变形分析结论 2 基于数值模拟的隧道开挖及支护方法选择 中铁第四勘察设计院集团有限公司 2 基于数值模拟的隧道开挖及支护方法选择 中铁第四勘察设计院集团有限公司 2 基于数值模拟的隧道开挖及支护方法选择 中铁第四勘察设计院集团有限公司 2 基于数值模拟的隧道开挖及支护方法选择 中铁第四勘察设计院集