近距平行双线盾构隧道地表沉降曲线分析

由于盾构隧道的修建过程极易造成周边土体变形,因此,准确预测盾构施工引起的地表沉降是盾构工程亟待解决的难点问题之一。依托西安地铁某区间双线平行隧道工程,采用数值模拟与现场监测的方法,分析了双线平行盾构隧道开挖对地表沉降造成的影响。研究的结果表明:在隧道埋深一定时,随着两隧道间距的增大,沉降曲线的最大沉降值逐渐减小,沉降曲线逐渐地由单峰状态演变为双峰状态;在隧道间距一定时,随着两隧道埋深的增加,沉降曲线逐渐由双峰状态变为平缓曲线最终变为单峰状态。通过计算结果得到了地表沉降曲线单、双峰分界函数,并讨论了不同土层参数对沉降曲线规律的影响,为以后盾构隧道施工引起的地表沉降预测提供了参考。     

特定沉降阶段的盾构隧道地表沉降研究

以某电力盾构隧道土压平衡盾构掘进施工为背景,提出了特定阶段的地表沉降预测公式。考虑注浆压力、盾构机与土体摩擦力、开挖面推力等因素,利用数值仿真软件进行模拟盾构开挖数值试验。综合现场实测数据、公式计算结果、数值模拟结果对土体横向变形和纵向变形规律进行了研究。结果表明:土体横向沉降变形呈现“Ｕ”形分布,随着土体深度的增加,向“Ｖ”形分布。土体纵向变形呈现倒“Ｓ”形分布,且盾构机与土体摩擦力相比于开挖面推力是使得开挖面前方土体隆起主要因素,计算结果表明距离开挖面前方０．６ｈ处出现最大隆起值。注浆压力主要影响盾尾脱出后土体沉降变形,增大注浆压力和持续时间可以有效控制土体竖向变形。     

暗挖地铁区间施工对周边环境的影响研究

以哈尔滨地铁某区间为依托，利用有限元软件ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ建立隧道开挖的数值分析模型，将实 际监测结果与模拟结果进行拟合，验证完模型合理性后基于此模型分析隧道开挖对土体水平位移及不 同施工工况下单、双线隧道的变形情况。分析结果表明:双线隧道施工时，隧道纵向1．5倍洞径外几乎 不受掌子面开挖影响且上部土体沉降影响范围处于4倍洞径范围内；双线隧道的最大水平位移出现在 隧道外侧拱腰处；开挖台阶长度增加，引起的地表沉降越大，且双轴隧道的最大沉降位置偏向于较先施 工的隧道。     

隧道施工参数对地表沉降的影响研究

隧道施工选取的敏感性参数对地表沉降的影响尤为重要,以哈尔滨地铁某区间隧道为依托,利 用大型通用岩土工程分析软件ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ建立隧道开挖的数值分析模型,对不同施工工况下的隧道开 挖过程进行模拟并对相应的地表沉降计算结果进行分析。分析结果表明:双线隧道施工时土体扰动范 围相对较大;隧道错距带来的土层变形的影响并不显著;随着隧道埋深的增大,双隧道开挖引起的土层 变形也随之增大。     

地铁区间极小间距下穿高铁盾构隧道施工方法分析

以北京１２号线地铁区间极小间距下穿京张高铁盾构隧道为工程背景，数值模拟了台阶法、临时仰拱台阶法、ＣＤ法以及ＣＲＤ法施工过程，揭示了下穿工程地层变形、地表沉降、盾构管片变形以及支护结构受力特征等规律。研究结果表明:地铁区间施工拱顶和仰拱围岩变形最大。地表最大沉降位于地铁双区间隧道中心截面，越靠近中心地层变形叠加效应越明显，距离超过２０ｍ的地层主要受单线隧道施工影响，且变形大幅降低；地铁施工引起盾构管片最大变形在双区间中心截面±１５ｍ范围内，为减小盾构隧道变形，可局部加固距地铁区间较近３０ｍ段管片；在台阶法基础上设置临时仰拱后，不仅减小了初支因弯矩产生的应力，还能充分利用锚管的锁脚作用，临时仰拱台阶法有效控制了地层变形。     

超大直径盾构施工地表沉降分析

结合工程实例对超大直径泥水平衡盾构地铁隧道施工引起地表沉降的实测数据进行了分析。得出了隧道中心线上方地表在盾构推进过程中变形的一般规律及地层损失引起的地表横断面沉降的形态。用Peck公式对横向沉降槽实测数据进行拟合,得出了地表沉降槽宽度系数及地层损失率等特征参数的一般范围。对盾构推进过程中的停机情况对地表沉降的影响进行了分析,并提出了一些建议。分析成果对于城市超大直径泥水盾构工程有较好的参考价值。     

双线盾构隧道地表沉降及管片圆周应力分析——以昆明地铁迎滇区段为例

为了解软弱地层双线隧道盾构施工过程中地表沉降及管片圆周应力的变化规律,以昆明地铁迎滇区间段为研究对象,采用数值模拟方法建立双线隧道盾构施工三维有限元模型,并对盾构施工过程进行模拟分析。结果表明:隧道盾构施工过程中不同介质交界处是诱发工程灾害的关键位置,施工过程中应加强监测;监测断面距开挖面越远,地表沉降量越小。隧道右线开挖至12环时,左线12环管片圆周的大、小主应力值最大,最大值分别为2.5 MPa和2.4 MPa,且左线管片的大主应力与小主应力均随管片环数的增加呈逐步减小趋势;右线施工过程中,左线和右线管片圆周大主应力的最值随盾构环数的增加基本呈逐步减小趋势。     

地铁盾构隧道穿越高架桥梁基的力学行为分析

以兰州地铁盾构隧道穿越高架桥基础的实际工程为分析对象,通过数值方法模拟盾构开挖、衬砌施工过程,建立了地层结构及土性条件、高架桥及其基础的三维数值计算模型,开展了盾构隧道单向开挖及双向开挖完成的数值分析,得到了隧道上覆围岩地层沉降变形、衬砌结构应力、桥梁结构应力、桥基应力和变形变化规律。表明隧道上覆土层形成了沉降槽,其沉降曲线呈正态分布;开挖后桩身倾斜变形,桩身下部向洞内方向收敛变形,桩顶保持不变位;桩身的水平应力及轴力影响自上而下逐渐增大。为保证施工安全,对盾构开挖进行超前喷浆加固,对比结果表明注浆加固方法对减小不均匀沉降及盾构施工扰动具有明显效果。更多还原     

盾构隧道穿越水工渠道安全影响模拟分析

针对TBM盾构隧道下穿水工渠道实际工况,考虑渠道、隧道、地层等影响因素,建立三维有限元数值模型进行分析。结果表明,隧道左线开挖时渠道的最大沉降变形为3.19 mm,地表竖向沉降量最大值为8.76 mm;隧道右线开挖时渠道的最大沉降变形为4.54 mm,地表竖向沉降量最大值为8.26 mm;隧道施工所致渠道结构的最大拉应力变化为0.20 MPa,根据相关技术要求中的沉降限值,得出分析结论。     

地铁盾构区间下穿有轨电车道床沉降分析

了解地铁盾构区间下穿施工对既有运营有轨电车道床的影响对工程安全开展至关重要。以沈阳 地铁新建高全盾构区间下穿有轨电车 1号线为工程依托,采用 Ｐｅｃｋ理论计算公式和数值模拟相结合的方 法预测道床沉降变形,给出地层变形控制措施和施工监测方案,并根据现场实测数据,进一步验证了设计 方案的合理性和安全性。研究结果表明:采用 Ｐｅｃｋ沉降曲线预测道床的最大沉降值略微偏大;对于双线 盾构区间,左线、右线盾构先后穿越道床期间引起的道床沉降约占最终累计沉降值的 60％ ～70％,且先行 掘进区间上方道床沉降值偏大。建议类似地铁下穿工程采取 Ｐｅｃｋ公式和数值模拟结合的方式预测沉降 变形、提前制定地层变形控制措施及应急处理方案、加强监控量测、实时反馈施工动态保证安全。     

新建隧洞下穿既有隧道离心模型试验研究

针对某市输水隧洞下穿既有地铁隧道沿线,采用离心模型试验技术研究了新建隧洞以不同间距下穿既有隧道,对既有隧道产生的影响以及上覆土层的沉降变形。通过分阶段排出固定体积的溶液模拟盾构掘进过程中的地层损失,辅以激光位移计以及应变片对既有隧道和地表变形进行监测。试验结果表明:隧道深埋时,新建隧洞与既有隧道净距为一倍隧道直径时,既有隧洞不均匀沉降愈显著;净距两倍以上隧洞直径时既有隧道不均匀沉降趋势渐弱;深埋隧洞开挖对地表沉降影响较小。离心模型试验成果为隧道模型试验以及类似隧洞开挖施工提供参考依据。     

极浅埋特大断面饱和黄土隧洞施工

邙山隧洞为南水北调中线一期工程穿黄隧洞盾构机接收洞,具有浅埋、开挖断面大、饱和黄土围岩等特点,合同中规定采用矿山法开挖,安全风险突出。施工中,采取双侧壁导坑法与分层降水、分层开挖相结合的混合工法,实施效果显著。     

黄土地区非对称小净距隧道的合理错距研究

西安轨道交通工程修建于我国黄土地区,地铁停车线区间具有埋深浅、净距小、断面型式分布不对称等特点,开挖时为了避免左右线之间扰动过大,需要确定一个合理的掌子面错开距离。以西安地铁8号线工程的存车线区间为研究背景,通过FLAC^3D有限差分软件对不同方案下的开挖进行动态模拟,对模拟结果进行整理分析,并结合现场实际监测数据来验证模拟的正确性。研究发现:不同方案对围岩变形及应力的最终值几乎无影响,但需要控制变形速率与过程中的极值影响;隧道掌子面对已开挖土体的纵向影响范围约为3倍跨度,当掌子面错距为2~3倍的跨度时可以有效地控制围岩的变形速率,而当隧道错距较大时,开挖过程中围岩的最大剪应力显著增加,同时中间土柱部位产生了较大的相对位移差,不利于围岩稳定。基于研究结果,可以将掌子面的错距缩减至约30 m,以保证施工安全,提高施工效率。     

基于双面弹性地基梁的隧道纵向变形研究

城市地铁隧道周边施工会造成地面大面积堆载,从而引起隧道结构的纵向变形。首先把深埋盾构隧道等效为双面弹性地基梁,其次利用布辛奈斯克解求出隧道上部的附加应力,最后采用有限差分法和Matlab编程求出隧道的纵向位移和内力,并与温克尔弹性地基梁模型的计算值进行对比。结果表明:双面弹性地基梁的内力和变形的值明显小于弹性地基梁理论的内力和变形值。其结果可为深埋盾构隧道合理设计提供一定的依据。     

盾构隧道接头渗水对其变形及内力的长期影响

以上海地铁盾构隧道为工程实例,采用有限元软件建立了盾构隧道接头局部渗水模型,计算分析了不同边界条件下盾构隧道接头渗水对隧道变形及内力的影响。计算结果表明:若渗流程度和边界条件不同,则渗流达到稳定状态的时间不同,且进一步导致隧道周围土体孔压的消散程度、地表沉降、隧道变形和管片内力均存在明显差异;地表沉降、隧道直径变化量和管片内力随孔压的发展规律几乎一致;接头渗流会导致管片接缝处孔压明显低于周围土体的孔压,且渗流越严重孔压相差越大。研究表明,在接头渗水严重且没有外部水源补给的极端情况下,孔压、地表沉降、隧道椭圆化变形及管片内力会持续改变且变化幅度较大,尤其是弯矩的改变量非常显著,此种情况下,隧道长期渗水带来的危害最为显著。     

地铁盾构区间下穿机场跑道的影响控制

为适应城市的发展需要和满足城市居民日益增长的出行需求,城市地铁甚至需要下穿机场飞行区。通过对某市区间盾构下穿机场跑道进行研究,建立MIDAS三维计算模型,分析并进行计算盾构施工后引起的地面沉降,从而确保区间盾构施工期机场跑道的安全运行。在中风化石灰岩等较好岩层中,且隧道埋深较深(大于等于18 m)时,区间盾构施工对地表沉降影响较小。     

偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律

为研究偏压小间距隧道施工力学行为及围岩破坏规律。在CD法施工下,通过建立偏压小间距隧道有限元模型,利用ABAQUS有限元软件在不同开挖顺序及不同隧道间距下对偏压小间距隧道施工过程进行了动态模拟与分析,基于强度折减法基本原理,探讨了不同隧道间距下围岩塑性破坏规律,确定了合理隧道间距。研究结果表明:①在不同开挖顺序下,先行左洞开挖方式要优于先行右洞:②随着隧道间距的增加,左洞围岩位移不断减小,右洞围岩位移先减小后增加;③随着隧道间距的增加,沿中间岩柱竖向中心线的水平位移逐渐减小;竖向应力则表现为先减小后增大的规律;④右洞开挖完成后,两洞初期支护中右拱腰处的弯矩明显大于拱顶处,而轴力则反之;⑤随着隧道间距的增加,中间岩柱塑性贯通程度逐渐弱化,安全系数不断提高,等效塑性应变逐渐减小。研究结果可为偏压小间距隧道的设计与施工提供依据。     

上软下硬地层隧洞开挖面极限支护力及变形规律

确定隧洞开挖面极限支护力最值在隧洞开挖中极为重要。当盾构机通过上软下硬复杂地层时,若隧洞开挖面支护压力控制不当,极易引起隧洞开挖面失稳,对施工安全构成巨大威胁。针对上述状况,采用引入孔隙水压力修正后的计算模式对某盾构隧洞开挖面极限支护力进行了理论计算,并利用数值模拟方法对上述计算结果进行了验证。对复杂地质条件下盾构施工引起的开挖面变形及开挖面前方地表沉降、隆起规律进行了分析。相关成果可为复杂地质条件盾构隧洞开挖面极限支护力最值的确定及安全施工提供依据。