土体杨氏模量对开挖卸荷引起隧道变形影响

采用基于摩尔库伦准则的理性弹塑性模型开展有限元分析,研究土体的杨氏模量对基坑开挖卸荷引起隧道变形影响,分析隧道纵向隆起、衬砌直径变形以及弯曲应变的变化规律和趋势。研究表明,基坑开挖卸荷引起坑底下方的隧道隆起,隧道衬砌横截面竖向压缩、水平拉伸,隧道横向和纵向弯曲应变分别沿隧道横截面和纵轴线呈对称分布。随着土体杨氏模量增大,隧道顶部最大隆起,隧道衬砌直径以及隧道横向和纵向弯曲应变都呈对数减少,并给出了拟合方程,便于应用。     

平行双孔隧道开挖变形三维数值分析

基于Gibson土建立平行双孔隧道的三维实体结构计算模型,考虑衬砌与周围土体的共同作用,并在盾构开挖面处施加表面力以模拟切削刀盘的推进力效应,分析平行双孔隧道同步开挖及不同滞后距离异步开挖时隧道相互作用所引起的周边土体变形及收敛形式。研究表明,平行双孔隧道异步开挖时,滞后距离对超前开挖隧道周围的竖直沉降影响微小,而对后挖隧道断面竖直沉降以及左右隧道水平位移的影响较大;随两隧道间距的增加,开挖时相互的影响会随之减小。     

复变函数法计算圆形盾构隧道周边土体位移

盾构隧道开挖引起隧道周围土体应力及位移的改变,是工程界长期关注的重要课题.将半无限空间弹性单圆孔洞问题,映射为复平面上定值圆环问题,并利用隧道孔洞边界土体与衬砌之间空间位置及协调变形关系,给出了圆形盾构隧道周边土体位移的复变函数解,采用Matlab软件实现算法.结果表明:复变函数解析法计算得到的隧道地表沉降曲线与实测曲线较一致;隧道埋置深度、隧道半径、土体泊松比对土体变形影响较大;土体模量、衬砌模量、衬砌泊松比对土体变形计算结果影响微小.     

海底隧道穿越风化深槽施工方案

根据厦门翔安海底隧道的设计要求和岩土条件,对该隧道的施工风险进行预测,针对海域风化深槽地段,加强地质超前探测、采用全断面帷幕注浆和辅助注浆、超前注浆小导管预支护、双侧壁导坑开挖方法、安装钻孔防突装置、钻孔快速注浆堵水和裂隙快速堵漏、浇注混凝土墙注浆防水,制定了较为详细的施工方案,为该类隧道安全施工提供一定技术支持．     

基于双参数地基的隧道预支护拱棚壳体力学模型

隧道预支护技术作为重要施工辅助方法,除有效加固围岩外,还具有良好的承载、抑制变形作用。为了更好地模拟隧道预支护拱棚真实受力,基于注浆管棚、水平旋喷拱棚所呈现出的壳体特性,首先,建立正交曲线坐标系,通过位移函数求解控制方程,然后,引入Pasternak地基模型,建立了Pasternak双参数地基的拱棚壳体力学模型,最后,推导出拱棚挠度、内力、地基反力的解析解表达式。将所提模型进行案例计算和数值验证,再对预支护拱棚的变形、横纵向受力以及地基接触反力进行分析,探讨了拱棚设计参数对旋喷拱棚变形的影响。与既有文献的分析方法对比,所提模型考虑了岩土体的连续性和注浆加固区整体性影响,相比传统方法理论上更贴近拱棚预支护真实受力状态;解析法和数值法得出的整体挠度曲线均呈“勺形”分布,结果吻合程度较好。力学分析表明：纵向上,拱棚能很好地调整压力分布,一定程度上使内部围岩处于免压状态;以开挖面为界,拱棚纵向弯矩、剪力的影响范围约5倍开挖进尺;横向上,拱脚处剪应力起主导作用,拱顶处主要由正应力主导且容易发生材料破坏;不同参数对拱棚结构变形影响程度不同,总体表现出：初始挠度>开挖进尺>桩径>埋深>开挖高度。     

地铁隧道开挖过程三维物理模型动态试验研究

据相似材料大比尺三维概念物理模型理论,高仿真度制作了成型盾构隧道地铁站厅隧道开挖试验物理模型。模拟了双盾构隧道之间开挖站厅隧道的全过程,研究了站厅隧道、横通道开挖过程中模型地表沉降,土体的变形,盾构隧道及站厅隧道洞周特征点的位移。模拟并研究了混凝土加固桩对土体位移的影响,总结出土体的动态力学特征和变形规律,得出一些有益的认识和结论。对指导地铁施工、研究在已建成双隧道间拓展开挖站厅空间具有十分重要的意义。     

隧道施工对上方既有输气管道结构安全的影响分析

采用ABAQUS软件建立拟建隧道和上方既有输气管道的三维有限元模型,利用"生死"单元对拟建隧道分步开挖和支护进行模拟.分析开挖过程中土体的沉降和塑性应变、混凝土支护结构的应力,重点研究既有输气管道的沉降量及应力分布.数值计算表明:开挖结束后混凝土支护的最大拉应力、管道的最大沉降值以及管道最大应力均未超过许用值,拟建隧道开挖后上方输气管道是安全的.     

中国白银山隧道施工技术

白银山隧道全长390m,采用新奥法原理施工。利用光面爆破技术,Ⅲ类围岩全断面一次开挖,Ⅱ类围岩和断层破碎带半断面正台阶开挖。初期支护为锚喷及钢筋混凝土护拱,二次衬砌为模筑混凝土、洞内防排水采用复合式衬砌中间设聚氯乙烯薄膜结合纵向、环向育管及橡胶止水带的综合治理方案。对于特殊地质中的浅理、特浅理进洞的施工,坚持“护拱稳定边仰坡,大管棚注浆加固土体,浅打眼、弱爆破、强支护”的原则,做到安全进洞;对于断层破碎带,则采取了管棚注浆,超前锚杆预先加固围岩并结合钢格栅支撑等有力措施,顺利通过了不良地段。最后分析了浅理段荷载的计算,阐述了新奥法的岩体动态性质的力学概念。     

探地雷达在隧道衬砌结构检测中的应用研究

根据探地雷达在隧道衬砌结构检测中的应用实践,论述了探地雷达工作原理,结合应用实例分别就隧道衬砌结构层、隧道开挖是否存在超欠挖现象、衬砌结构中空洞、隧道初期支护钢支撑、衬砌结构中排水设施、二次衬砌混凝土厚度的检测进行了分析,得出两条经验性总结。     

基坑开挖对下卧盾构隧道的影响风险分析

目的研究基坑开挖对邻近既有下卧盾构隧道结构产生的附加应力及不均匀变形,为施工阶段既有隧道的风险评估及控制措施提供参考.方法以哈大客专沈阳站房改造工程为背景,探讨了基坑开挖卸载对下卧盾构隧道造成的主要风险因素及盾构管片破坏的类型,针对土体力学参数的空间变异性及随机性引入蒙特卡洛模拟与三维有限元相结合的方法对衬砌结构的风险事故发生概率进行定量分析.结果基坑开挖卸载之后,隧道横向位移及管片最大压应力超出规定值的概率均为0;上抬变形量及管片最大拉应力超出规定值概率分别为39.8%、2.29%.多种因素下盾构管片总失效概率为41.18%.结论基坑开挖方法要遵循减少单次卸荷量及隧道穿越跨度的原则,并且开挖后应尽量减少基坑的放置时间.     

地铁隧道近接下穿城市沉降敏感区影响及优化分析

为研究地铁盾构下穿城市中沉降敏感地区时的沉降特性,基于地铁盾构隧道下穿加油站工程实例,建立三维有限元模型,得到盾构隧道近接加油站过程中地表以及油罐的沉降分布曲线,并进一步通过改变油罐位置,对比分析油罐在不同排列方式下受到隧道开挖的影响。结果表明：在油罐双层布置下,地表沉降随着隧道的掘进而增大,在施工结束后最大沉降达到11.48 mm,靠近左线隧道一侧;油罐在隧道施工的扰动下,其最大沉降达到2.85 mm。油罐单层排列相较于双层布置,油罐的最终沉降减少至2.68 mm;油罐的上下侧的最大沉降差减少了38%,同时油罐表面测点的沉降变化率减少了41%,安全性大幅提升。     

深基坑放坡开挖与下部隧道的相互作用分析

宁芜改线项目基坑工程位于南京地铁某隧道的正上方,坑底距隧道顶的距离仅为7.5 m.基坑开挖对地铁隧道影响的分析与计算成为该工程的关键之一,为此建立了该基坑工程的数值分析模型.计算结果表明,基坑开挖对开挖面以下土体具有显著的垂直方向卸荷作用,不可避免地引起坑底土体发生变位,带动土体中的隧道产生位移,同时隧道管片的应力状态也有所改变.其成果可为优化设计和施工提供有益的参考,为类似工程提供借鉴[1].     

热力隧道上穿既有地铁6号线隧道方案比选

随着城市地下轨道交通的发展,上穿既有线路的情况时有发生.由于新线穿越既有线路不可避免地会引起既有隧道结构产生附加应力和沉降,而地铁运营对变形又有着非常严格的控制标准,所以选择最合适的施工方法十分重要.以热力隧道上穿北京地铁6号线东四站—朝阳门站区间工程为依托,通过三维数值模拟软件FLAC3D分别对从左侧竖井向右侧竖井开挖热力隧道;右侧竖井向左侧竖井开挖热力隧道;从两侧竖井向中间开挖热力隧道三种施工方式进行数值模拟分析.并从三种施工方案中比选出对既有地铁运营区间影响最小的施工方法.通过进行安全分析可以表明:从两侧竖井向中间开挖热力隧道能有效减小地铁6号线运营区间的变形,为更加合理的施工提供了重要依据.     

断层破碎带隧道围岩稳定性分析

为研究断层破碎带隧道开挖过程中围岩稳定性以及拱顶沉降变化规律,对某断层破碎带隧道施工过程实施了监控,并采用回归分析的方法预测了该隧道两个断面的最终沉降.以该隧道为原型,基于有限元原理与岩体的弹塑性本构关系,采用ADINA软件,建立了有限元模型并进行了隧道开挖过程的模拟计算并预测了最终沉降.模拟计算结果表明:隧道开挖过程中最大垂直位移始终位于拱顶,上台阶左侧及上台阶右侧土体开挖后,拱顶下沉及周边收敛速率增大.现场监测结果与有限元模拟结果都证实了在断层破碎带围岩中采用预留核心土的隧道开挖方法能够有效控制拱顶沉降并预防塌方、冒顶等事故的发生等.研究成果可为隧道围岩稳定性研究提供理论依据,为隧道施工提供技术支持.     

复合地层全断面硬岩隧道掘进机下穿立交桥研究

针对全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)在城市中掘进对既有物的变形问题, 依托青岛地铁4号线某区间隧道下穿立交桥的实际工程背景,采用数值计算的方法, 根据实际工程情况建立双隧道下穿立交桥, 综合分析隧道下穿市政桥梁的应变规律, 监测桥梁多点位移, 提出隧道正交下穿桥梁的薄弱点加固措施。结果表明: 右线隧道双向同时开挖与双隧道同时同向开挖对立交桥的影响几乎一致, 左线隧道先开挖后右线隧道开挖, 桥面板部分隆起的部分会随着右线隧道的开挖逐渐发生沉降。先左线隧道开挖后右线隧道开挖对桥面板的影响最大, 容易造成桥梁的不均匀沉降; 隧道开挖导致的桥面板不均匀沉降可对桥墩进行暂时支撑加固, 对桥墩周围环向的土体可进行换填混凝土, 以减小桥墩及桥面板的沉降。     

隧道开挖引起地表位移的数值模拟研究

隧道开挖扰动隧道上覆岩土层,原有的应力平衡状态发生破坏,导致地表发生移动和变形从而对周边建筑物产生影响.以某地铁隧道为例,应用ANSYS计算隧道开挖这一动态过程引起的地表沉降,分析地表沉降对周围环境尤其是建筑物的影响,并提出相应的防御解决措施,以此来减少隧道开挖对建筑物的影响.     

地表沉降的双洞体叠加peck公式及数值分析

为解决地下隧道开挖引起地表沉降,结合广州某采用盾构推进形式地铁隧道实例,运用常规理论计算法与数值模拟方法计算地表沉降,研究地表变形特性。结果表明：双孔平行隧道开挖中地层损失是引起的地表沉降的主要因素;土体位移的叠加原理适用,地表沉降槽以两隧道中间位置为轴线基本对称分布在其两侧;地层损失率控制在1．5％～2％时,理论值较为接近模拟计算值。     

盾构下穿合肥高铁南站对路基的影响分析

本文以合肥市轨道交通1号、5号线下穿合肥高铁南站为依托,采用MIDAS/GTS有限元软件对盾构隧道施工过程模拟,分析了桩基群上部铁路路基沉降变化。通过模拟可知,既有桩基群能有效控制盾构施工过程中路基的沉降。先开挖的隧道引起的高铁路基沉降值大于后开挖的隧道引起的高铁路基沉降值,且在全线贯通时先开挖隧道引起的路基沉降与后开挖隧道引起的沉降产生明显的叠加。     

软土地层浅埋盾构施工的精细化数值模拟

为研究盾构隧道浅埋施工过程中多种因素对地层的扰动影响,基于有限差分平台建立模拟盾构动态开挖的精细化数值模型,考虑刀盘摩擦力、开挖面支护力、盾尾注浆压力和盾壳摩擦力对周围土层的综合作用,并将盾尾注浆时压力消散和浆液凝固的对应关系分阶段、分区域赋值,实现了对施工过程的精细模拟。利用厦门地铁1.0D埋深盾构隧道工程现场监测结果对数值模型进行验证,计算并总结了浅埋开挖引起软土地层的扰动变形规律,进而研究了各施工因素对扰动效果的影响。结果表明：软土地层盾构施工过程中,以刀盘顶推作用为主的机械开挖使前方土体径向扩张,开挖空间上方土体隆起,两侧土体外移;盾尾注浆阶段,在开挖空间两侧各1.0D范围内形成沉降槽,且随注浆压力消散逐步加深,隧道侧面土体水平位移在注浆层凝固期间,出现近场回弹和远场扩张现象;刀盘驶过目标断面3.0D后地层变形趋于稳定。刀盘摩擦力和盾壳摩擦力的增大会进一步加剧地层扰动变形,而开挖面支护力及盾尾注浆压力增大时,地表沉降有所减缓,侧面水平位移显著增加。因此,施工参数的选取应考虑对隧道周边地层扰动程度的均衡。     

毗邻地铁隧道深基坑支护方案研究

摘要：北京市某深基坑工程毗邻正在运营的地铁10号线,距离地铁隧道衬砌管片最近距离5.0 m,为保证地铁的运营安全,要求由于基坑的开挖引起的轨道位移不超过3 mm。针对这些问题并根据拟建基坑工程本身特点和周围的环境及水文地质情况,深基坑支护选用上部为复合土钉墙,下部为地下连续墙支护。运用理正深基坑软件对地下连续墙的内力、位移、地表沉降计算,并对其进行了整体稳定性、抗倾覆和抗管涌验算。现场监测结果表明边坡位移量较小,地铁轨道位移控制在了3 mm以内,总方案经济合理、技术可行。