隧道洞口施工对边坡稳定性影响的预测分析

结合隧道洞口边坡的位移监测数据,采用有限元弹塑性位移反分析方法,对隧道洞口土层参数进行了反演;并采用洞口土层的反演结果,对隧道后续施工扰动对围岩变形的影响进行了预测分析,预测结果与后期现场监测数据基本吻合。隧道洞口施工对边坡的影响非常大,采用有限元反演、预测的数值计算方法,能够有效地对施工造成的变形破坏进行预测预报。     

某地铁车站深基坑开挖监测及数值模拟分析

基于南昌市地铁1号线珠江路车站深基坑开挖时的时空效应以及土体非线性本构关系,按照基坑开挖与支护顺序,分析监测数据及选取能够正确反映土层与支护结构特性的本构模型和参数,采用FLAC3D软件对基坑开挖与支护全过程进行数值模拟.分析结果表明,数值模拟与信息化施工监测数据吻合较好,其土体计算参数选择合理,数值模拟方法正确.     

大连地铁隧道监测数据分析及参数智能反演

差异进化算法(Differential Evolution)是一种新型的智能优化算法,对初始值无要求,收敛速度快,对非线性函数适应性强,具有并行运算特性,尤其适应于多变量复杂问题的寻优,将该算法与有限元理论相结合编制智能位移反分析程序。针对大连地铁隧道实际工程,对地表沉降、拱顶沉降和收敛位移进行监控量测,并对数据进行拟合和回归分析;利用智能位移反分析程序和监测数据完成参数反演,以解决围岩力学参数不准确的瓶颈,反演的参数与实际勘测的十分接近;根据反演参数进行有限元数值模拟的正分析,将数值模拟的结果与实际监测数据进行对比分析,对施工过程中围岩是否安全稳定具有重要的理论意义和实用价值。     

基于粒子群优化-高斯过程回归的智能岩土体参数快速反演方法

针对盾构隧道结构设计中勘察报告提供各土层c、φ值不准确或缺失,岩土勘察结论不明确等问题,提出了一种粒子群优化(PSO)与高斯过程回归(GPR)机器学习方法的协同优化算法(PSO-GPR)方法。该方法采用GPR模型来建立自变量与计算函数值之间的映射关系,并作为函数计算工具替代岩土力学计算中的高耗时的问题,实现PSO寻优加速。通过对南京地铁轨道交通1号线(七桥翁站到小天堂站区间)下穿宁铜铁路工程实例验证了反演方法的可行性,研究结果表明,对比基本PSO算法,该方法显著的减少了参数反演过程中的有限差分计算次数,计算效率明显较高,其对于复杂的岩土体参数反演问题具有良好的应用能力。     

软岩浅埋段大断面输水隧洞围岩参数反分析

本文针对位移反分析法在隧道设计与施工过程中的实际应用进行可行性研究,以浙江临海市大田平原排涝隧洞工程为研究背景,对所选反演参数进行了黄金分割优化迭代计算,结合现场监测数据和FLAC~(3D)有限元软件,对围岩松动区进行了位移反演分析和隧道数值模拟计算。研究结果表明,利用该类反分析方法得到的围岩反演参数组合较为可靠。对同一隧道断面的拱顶进行锚杆应力数值模拟,与对应点的监测数据比较吻合,进一步验证了反分析参数的可靠性。     

太湖明挖隧道围护结构变形监测与参数智能反演

获得准确的土体参数对软土工程的施工安全和工程质量意义重大,然而,软土具有特殊的工程性质,采用室内或原位试验都不可避免会对土体造成不同程度的扰动,从而影响土体参数的准确获取。反分析方法则可以通过现场大量监测数据的反向挖掘,能够有效的优化和补充原位测试和室内试验测得的参数。依托太湖明挖隧道临时大堤段深基坑工程,分析了基坑围护桩位移的监测数据,采用BP神经网络对该深基坑工程施工参数进行了动态反演,并论证了反演结果的合理性。结果表明,基于反演参数建立的计算模型,能够有效的模拟围护桩的变形位移,较好地吻合了实际监测结果,从而验证了参数反演分析方法的合理性。     

考虑土体卸荷力学特性的基坑变形分析

基坑开挖过程中侧壁土体和坑底土体受到一定程度的卸载扰动,强度及模量均有一定程度的降低,采用常规三轴试验所确定的土体参数进行基坑变形计算将会产生一定误差。为了寻找在土体开挖卸荷作用下更适合于基坑变形计算的土体参数,对郑州某深基坑工程坑壁主要土层进行了常规三轴试验、轴向应力减小及侧向应力减小的 UU-1 卸载试验、轴向应力不变及侧向应力减小的 IU-1.5 卸载试验、轴向应力增大及侧向应力减小的LU-2卸载试验4种不同应力路径试验,得到适用于基坑变形计算的土体参数。通过数值模拟结果与现场监测数据的对比分析,发现不同应力路径对基坑侧壁土体水平位移和土体沉降影响很大,考虑轴向卸荷参数的数值模拟得到的曲线和实际监测得到的曲线比较接近,说明采用轴向卸荷实验参数对工程施工设计更具有参考价值。     

基于FLAC2D的基坑全断面分析及预警方法研究

结合工程实例和实测资料,利用FLAC2D数值计算软件研究了全断面基坑分析方法。利用已建立的FLAC2D数值计算模型分析对比了不同土体参数的位移云图,并根据工程实测数据和影响参数分析结果,进行FLAC2D反演计算土体的等效弹性模量,利用数值反演计算所得的土体参数,对下一阶段基坑开挖的变形情况进行预警分析,预测结果表明基坑开挖导致的土体变形均满足规范要求,基坑变形处于安全状态。最后提出了以"FLAC2D数值建模、土体参数反演计算和基坑变形预警分析"为核心的FLAC2D全断面基坑分析方法。     

复杂条件下盾构施工对地层的影响分析

盾构法是目前地铁施工中常用的工法,准确地掌握盾构掘进对土体的扰动特点,对于把对周围环境的影响减少到最低限度具有重要的工程意义,尤其是在面临周围复杂施工环境的情况下。本文以上海地铁7号线某侧穿地下连续墙的区间隧道工程为背景,对隧道周围的土体地表沉降、土体侧向位移现场监测数据进行了分析,得出了盾构推进对周围土层的影响规律,可为今后类似工程施工提供重要的技术参考与借鉴。     

地下洞室围岩力学参数分区反演方法

地下工程开挖后,受开挖卸荷、爆破振动及其它施工影响,在围岩中形成一定范围的扰动区。在对其围岩力学参数进行反演时,有必要考虑不同区域的差异。依据损伤程度不同可以将围岩划分为若干力学参数不同的区域,提出了地下洞室围岩分区反演方法。并结合工程实际,利用功果桥水电站地下厂房某断面位移监测数据,对其围岩力学参数进行了分区反演,对反演所得参数进行有限元正算,所得监测点的位移与实测值误差在7%以内,证明了围岩分区方法的可行性与工程适用性。     

大直径泥水盾构下穿机场的施工控制

 上海仙霞西路隧道穿越虹桥机场绕滑道工程采用直径?11.58 m泥水盾构施工。通过分析盾构穿越的风险,给出相应的控制措施。在盾构正式穿越前,通过现场推进试验研究盾构施工参数的调控规律,指导盾构穿越的施工参数设置,最终沉降达到了机场滑道的控制要求。为解决穿越飞行禁区对地表沉降监测范围和频率的限制,采用非开挖技术设置地层水平测斜监测断面,该方法可以及时、准确地了解盾构推进对上方土体的扰动情况。监测数据分析表明非开挖水平测斜监测方法可以在飞机不停航条件下反映盾构穿越机场的土体变形规律,通过该方法可避免监测对机场运营的干扰,对类似工程有重要借鉴意义。     

地铁隧道穿越砂-黏地层沉降控制技术研究

依托广州地铁区间隧道下穿条形浅基础密集民居建筑群工程,通过渣土改良试验,明确各改良参数对渣土力学性能的改良效果及其合理范围。利用FLAC3D软件模拟盾构穿越松散富水砾砂、粉质黏土和风化花岗岩复合地层的施工过程,探究可有效控制地层沉降变形的盾构施工参数范围。研究表明:基于室内渣土改良试验用发泡剂浓度为3%的泡沫剂进行渣土改良,控制渣土含水率在16.95%、20.95%左右,泡沫剂掺入比分别为21%~46%、71%~92%,可将渣土塌落度、渗透性等力学性能改良至理想状态;根据盾构实况,应调整土仓压力大于原应力平衡体系静水土仓压力;通过增大注浆压力,最大化密实地层空隙与盾尾脱空间隔,提高加固层弹性模量,控制地层不均匀沉降;对比分析试验段、下穿段和危害建筑物的沉降监测数据,施工过程中采取渣土改良措施与设定优化的盾构参数,可将地层与危害建筑物的变形控制在规定的安全范围内。为类似盾构隧道提供技术指导。     

土压平衡盾构穿越富水砂层施工技术探讨

结合土压平衡盾构机穿越长345m富水砂层段工程实例,基于朗金土压力理论对配置了双螺旋出土输送器的盾构机在渗透系数较高的富水砂层中实现土压平衡模式掘进的性能进行了分析计算。结果表明:在正常状态下设备对富水砂层的适应性良好,然而一旦发生地下水大量渗入,仍有水土突涌的可能,需要采取相应的工程措施,来降低水土突涌的风险。通过室内试验进行了淤泥质砂层的碴土改良技术研究,结果表明气泡剂效果最优,高分子聚合物在喷涌事故发生时应急使用效果较好,现场监测结果表明碴土改良效果良好。最后探讨了气刨剂的掺入量与掘进机工作参数的关系。     

砂卵石地层盾构施工引发的滞后地面塌陷机理

针对砂卵石地层盾构施工地面突发塌陷频发的情况,结合成都地铁1、2号线地面塌陷实例,研究了盾构施工引发的滞后地面塌陷机理;分析了砂卵石地层地质条件,利用大型三轴剪切试验获得其力学特性;选用颗粒离散元法进行数值计算,通过三轴数值试验标定了土体的细观参数;通过数值计算模拟了开挖面失稳和空洞向地表移动.研究结果表明,当开挖面支护压力较小时,位移大于0.1m的颗粒接触力极低,该区域的土体孔隙率变大、力学性质也降低,该区域是开挖面失稳区,掘进过后将在盾构上方形成空洞;砂卵石层开挖面上方土体成拱作用明显,即使土层内部形成空洞,也不会立刻引起地面塌陷,这是地面滞后塌陷的重要原因.     

上海运营地铁盾构隧道收敛变形规律研究

以上海运营地铁盾构隧道为研究背景,建立了包括收敛变形、结构型式、赋存地层、隧道埋深以及运营时间等关键样本元素在内的上海地铁盾构隧道收敛变形数据库,样本总数超过58 000个。分析了不同样本元素对于盾构隧道收敛变形的影响规律,在相同条件下,单圆错缝盾构隧道收敛变形小于单圆通缝隧道,当隧道同样赋存于淤泥质粘性土中时,该特征相对明显。此外,赋存于砂性土单圆通缝盾构隧道的收敛变形相对小于粘性土,2-3地层样本隧道收敛状况明显好于44地层样本,砂性土地层有助于控制盾构隧道收敛变形;根据2011年至2015年长期收敛变形监测数据统计,盾构隧道收敛逐年存在微幅增加的现象。     

基于循环神经网络的盾构隧道#br# 引发地面最大沉降预测

伴随着计算机技术的快速发展,机器学习等新兴算法正在被越来越多地运用于预测隧道掘进引发的地面最大沉降。在隧道施工过程中,由盾构机和地面监测点位采集的数据具有很强的序列化特征,而传统的机器学习算法对序列数据的处理存在一定的局限性。循环神经网络(RNN)具有极强的对时序型数据的处理能力,在视频识别、语音翻译等领域有着广泛的应用。采用两种RNN模型(LSTM、GRU)和传统的BP神经网络模型,以地质参数、几何参数和盾构机参数作为输入,对隧道施工过程中引发的地面最大沉降进行预测分析。结果显示,RNN对隧道沉降的预测结果优于传统的BP神经网络模型,并且RNN在连续未知区段的预测结果比BPNN更加稳定。     

双圆盾构泡沫剂砂性土改良施工地面沉降分析

通过对上海轨道10号线邮电新村路站—大连路站区间隧道地面沉降监测数据的分析,与经验解析公式计算结果对比,总结得出了添加泡沫剂对双圆盾构施工引起的地面沉降的改善规律。     

地铁联络通道冻结法施工中涌水成因及防治

以某富水砂卵石地层联络通道人工冻结法施工为依托,就地层热力学参数、冻结参数和施工工艺等对冻结壁的厚度、交圈时间及平均温度等影响进行了研究,分析表明:AGF冻结效果关于热传导系数的敏感度最大,关于比热容和含水率的敏感度次之;冷冻管间距对冻结效果的影响非常显著,冻结法施工时,应加强冻结管开孔位置及倾斜度的控制;冷冻管直径变大,盐水与地层间对流系数减小,会抵消冻结管直径增大的影响;保温层设置不当以及冻结管远端定位缺陷直接影响联络通道与盾构隧道交叉区域的冻结效果,甚至出现冻结壁厚度不足和冻结壁交圈困难等问题,易导致管片开挖时涌水事故的发生。     

砂卵石地层地铁盾构盘形滚刀磨蚀性研究

刀具磨损一直是影响盾构法施工质量及进度的关键问题,其在砂卵石地层中表现得尤为明显。为了研究砂卵石地层地铁盾构滚刀磨蚀性的规律,本文依托成都地铁1、7号线,首先分析了掘进机掘进参数和砂卵石地层不均一性对滚刀磨损的影响,总结了影响滚刀磨损量的各种因素|然后模拟现场情况制备室内岩箱模型,借助滚刀岩机作用实验台进行了不同刀具布置位置的磨损试验,通过3D扫描仪测得滚刀的磨损量,根据磨损量预测模型计算磨损系数,得到了砂卵石地层刀具的磨蚀规律|最后跟现场实测结果进行对比分析,试验结果与实测结果相吻合,通过室内试验测得的磨损系数,将其应用到现场实测中,推测出最长掘进距离,能够做到较为准确预测刀具磨损严重时盾构机掘进的距离,不需开舱检查即可判断滚刀磨损轻重,节约了施工时间。研究成果可为砂卵石地层盾构掘进提供一定的借鉴和指导作用。     

盾构开挖面极限支护力的简化计算公式

盾构开挖面极限支护力的确定是盾构法施工中一个需要解决的重要问题,基于楔形体模型对盾构开挖面极限支护力的简化计算研究,提出了极限支护力可以通过线性拟合得到。该方法将极限支护力简化为砂土内摩擦角φ的线性公式。通过对地面附加应力P₀=0,砂土的重度γ=18 kN/m³,开挖面直径D=6 m,埋深H=10 m时的lnσ_T与φ的关系曲线的线性拟合得到该条件下的盾构开挖面的极限支护力的简化计算的线性公式,又通过引入砂土的重度影响系数a、盾构的开挖面直径影响系数b和埋深的影响系数c,得出了在一定范围内适用的考虑砂土的重度、盾构的开挖面直径和埋深等影响因素的盾构开挖面的极限支护力的简化计算的线性公式,简化了盾构开挖面极限支护力的求解过程。