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。     

盾构隧道下穿既有隧道施工影响的数值模拟

为了研究在盾构下穿对既有隧道结构以及地表产生的影响,以南大干线电力隧道下穿广州地 铁２号线工程为研究对象。基于ＡＢＡＱＵＳ有限元软件建立了隧道下穿地铁线路的三维模型,考虑在盾 构支护力以及注浆压力的影响下,探究了新建隧道施工对地表沉降以及既有地铁线路的位移、应力的影 响。结果表明:正交下穿施工过程中既有地铁线路位移主要以纵向沉降为主,对隧道管片轴向应力影响 较大;地表沉降槽并没有因既有结构的存在而发生变化,沉降曲线基本符合正态分布;随着支护应力以 及注浆的增大,既有线路的沉降量会减小,但是地表沉降量并不是单一递减。因此,在盾构施工过程中, 设置合理的掌子面支护力以及注浆压力是保证施工开挖以及既有线路安全的关键,要引起最够的重视。     

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。     

横通道爆破施工条件下水平耦联隧道动力响应研究

为研究横通道施工爆破荷载作用下大跨小净距耦联隧道的动力响应规律，依托广州市黄埔区一新建隧道与既有隧道间车行横通道的爆破掘进施工，建立了等效爆破荷载作用下既有隧道动力响应分析的三维有限元计算模型，分析了既有隧道的动力响应规律并进一步确定了当前施工参数下横通道爆破作业面距既有隧道的安全距离阈值。研究结果表明：既有隧道迎爆侧下拱腰区域为主要的振动响应区，衬砌最大振速与最大拉应力均位于该区域内，且衬砌振速主要以水平径向(沿横通道轴线方向)振速为主，施工时可以该位置的水平振速监测值作为横通道爆破施工影响的评价指标；横通道爆破荷载下既有隧道衬砌动应力分布规律及其发展趋势与振速基本一致，且两者具有良好的线性正相关性；既有隧道衬砌峰值振速与开挖面距该隧道距离呈良好的负幂指数关系，基于其拟合关系，建议在横通道掌子面距既有隧道衬砌10 m左右时就应对爆破施工参数进行优化与降级，避免影响既有衬砌的结构安全。     

小净距黄土隧道错距施工对既有隧道影响的数值模拟分析

近接工程中,新建隧道施工必然会引起既有隧道拱顶应力场和位移场的改变,合理选择并优化小净距双线隧道的施工方式及施工错距等参数,对既有隧道的安全稳定具有重要意义。以新桥双线公路隧道上穿蒙华铁路隧道为工程背景,采用ABAQUS有限元数值模拟方法,分析了新建隧道双线错距开挖施工对既有铁路隧道衬砌结构受力及变形的影响,对既有隧道拱顶沉降、横向位移、拱顶应力变化进行分析,并结合现场监测数据进行对比验证。结果表明,新建隧道采用同步开挖对既有隧道衬砌结构的拱顶沉降和应力增量影响最大,建议增大错距施工。     

固镇船闸三角闸门的静力数值分析

针对三角闸门空间计算一直比较复杂的现状,以固镇船闸三角闸门为研究背景,采用有限元分 析软件ＡＮＳＹＳ对三角闸门空间效应进行了模拟研究。计算出各构件的内力、应力及变形,分析了不同 工况条件下闸门整体应力应变情况,校核了闸门的静力特性,评估出闸门的安全性。研究成果可为设置 浮箱的三角闸门设计、安装、运行提供理论参考。     

基坑工程桩降水对邻近双线隧道影响的数值模拟分析

基坑大面积降水会引起周边土体产生沉降,从而对邻近隧道的运营产生影响,在基坑降水过程 中,邻近既有隧道的应力变形特性仍有待了解。基于深圳某基坑坑底工程桩降水工程,采用有限元软件 ＰＬＡＸＩＳ,探讨了基坑开挖后工程桩降水对临近双向水平隧道的应力及变形的影响。结果表明:坑底工程 桩降水会引起基坑周边土体水位大幅度下降,靠近基坑开挖侧的隧道其水位下降程度要显著大于远侧 的隧道;邻近双线隧道竖向沉降受降水影响显著,左、右线隧道其最大变形值分别增长了91．5％、 144．6％;双线隧道其内力值均由于坑底工程桩降水施工而有所增大,远离基坑开挖侧隧道内力增长更 为显著。     

浅埋暗挖隧道施工过程数值模拟分析

为了分析浅埋暗挖隧道施工过程中围岩稳定性,以贵阳地铁１号线８标段浅埋隧道暗挖区间为 工程背景,运用ＡＤＩＮＡ有限元软件建立二维分析模型,对隧道中隔墙法施工过程进行动态模拟。结合 数值模拟结果与现场监测数据分析了施工过程中围岩应力、位移的变化情况,偏压作用及软弱夹层对隧 道施工的影响。研究表明,中隔墙法施工能够很好地控制地层变形,但该法中④部开挖对拱顶、地表变 形影响较大,施工时应引起重视。     

钢骨超高强混凝土框架结构恢复力模型研究

鉴于目前缺乏钢骨超高强混凝土（ＳＲＵＨＳＣ）框架结构的恢复力计算模型,基于ＳＲＵＨＳＣ框架结构低周反复加载试验结果,提出了考虑加载循环退化效应的ＳＲＵＨＳＣ框架结构恢复力模型,运用ＭＡＴ- ＬＡＢ编写了相应的计算程序。通过对比Ｐ－Δ滞回环以及等效黏滞阻尼系数ｈｅｑ、耗能比ζ、功比指数Ｉｗ三个抗震耗能参数的模拟值与试验值,结果表明,滞回环及各参数的吻合度均较好,该恢复力模型可较为准确地反映ＳＲＵＨＳＣ框架结构的主要受力特征,可为ＳＲＵＨＳＣ框架结构的抗震性能研究提供一定的理论依据。     

钻爆法施工对既有连拱隧道的影响分析及施工措施

新建隧道的施工容易造成邻近既有隧道衬砌开裂、剥落等容易危及行车安全的现象。为了减小钻爆法施工的新建隧道对邻近既有隧道的影响,以交叉中隔壁法(CRD法)为例,利用ANSYS有限元软件对爆破荷载作用下的既有连拱隧道的内力进行分析,从而确定合理的隧道开挖进尺。结果表明:在V级围岩条件下,将隧道开挖进尺控制在不超过0.8 m为宜,可以减小施工过程中对既有连拱隧道的影响,为隧道结构的设计和施工提供参考依据。更多还原     

盾构隧道下穿既有通道诱发沉降数值分析及现场监测

以南昌地铁2号线盾构隧道下穿某既有通道为研究背景,采用数值计算方法对盾构施工引起的地表和邻近结构沉降进行研究。首先分析不同施工阶段下盾构施工引起的地表及既有通道沉降,得出盾构施工引起的主要沉降范围及沉降规律;然后通过对加固前后既有通道底部沉降进行分析,研究加固措施的有效性;最后将数值计算与现场监测的数据对比,结果表明两者基本相符。研究结果可为类似工程提供一定的参考。     

盾构穿越多条既有隧道施工环境扰动分析

新建盾构穿越多条既有隧道施工是近年不断出现的新型地下空间布置形式。穿越邻近既有隧道过程除了会使地表发生隆沉,还会对已有隧道产生扰动变形影响。建立了针对新建盾构垂直上、下穿现有隧道穿越施工形式的三维弹塑性有限元动力学模型,并进行了全过程仿真分析。并根据一些结果,提出了预测多线盾构隧道施工地表沉降的Peck修正公式。研究表明:当各隧道间的净距处于扰动影响范围内时,盾构掘进对地层产生二次扰动,将对既有隧道产生较大影响。盾构上穿现有隧道时,地面将发生较大变形,且均呈隆起趋势;而下穿现有隧道时,地面将发生较小的变形,现有隧道均呈下沉趋势。研究成果可为工程实际施工建设提供理论支持。     

ＴＢＭ隧道下穿市政桥梁施工变形规律研究

针对ＴＢＭ不同角度下穿既有结构,对既有结构产生的扰动问题,依托青岛地铁１号线海泊桥站到小村庄站区间ＴＢＭ隧道下穿市政桥梁工程,利用ＦＬＡＣ３Ｄ数值模拟分析软件与现场施工监测相结合的方法,建立相应的三维地质力学模型,研究双线ＴＢＭ隧道施工对既有桥梁结构的受力特征与变形规律,揭示ＴＢＭ隧道下穿市政桥梁施工变形规律。计算结果表明:ＴＢＭ下穿会导致既有桥面板向上隆起,左线隧道开挖引起的桥面板隆起值要远远大于右线开挖;当左线隧道开挖到桥梁跨中时,桥头与桥尾隆起量最大,最大值约４．６３ｍｍ;新建隧道下穿既有结构尽量采用小角度下穿,避免既有结构发生大变形。     

锚杆对隧道衬砌工后应力及位移的影响研究

为了研究流变后锚杆对衬砌的应力、位移的控制,采用Ｂｕｒｇｅｒｓ模型的松弛剪切模量Ｐｒｏｎｙ级数 形式,确定其在ＡＢＡＱＵＳ中粘弹性本构输入参数,使用ＡＢＡＱＵＳ对某五心圆隧道进行了不同锚杆支护下 围岩流变后衬砌应力及位移的数值模拟及系统分析。结果表明锚杆支护对衬砌应力增长有明显的控 制,可使衬砌应力比无锚杆支护时减小２４．３１％,但是对位移增长控制并不明显,仅减小１．３０％。在Ｖ级 围岩中,锚杆长度在４ｍ以内时,增大锚杆长度可以有效地改善锚固效果,为考虑岩石流变情况下的围 岩锚固研究提供了参考。     

某高层建筑上下部共同作用数值分析结果探讨

探讨采用不同土体本构模型对高层建筑考虑上下部结构共同作用的受力与变形产生的影响。以一桩筏基础高层建筑为例,采用ＤＩＡＮＡ有限元软件建立了整体三维模型,地基土分别采用传统的Ｍｏ-ｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ模型及硬化土ＨＳ和硬化土小应变刚度ＨＳＳ两种土的高等本构模型进行了基础及上部结构在自重荷载下的共同作用对比分析。结果显示:采用ＨＳ或ＨＳＳ模型相较Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ模型,筏板差异沉降较小,致使上部框架柱底轴力出现“中柱卸荷,边柱加荷”的效应不如后者明显;三种模型下框架梁的弯矩在每跨相交处均发生突变,反映了考虑共同作用后,基础的沉降特别是不均匀沉降对上部结构梁和柱的内力分布的影响;筏板和地表的沉降均呈现中间大外面小的碟形分布;Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ模型因难以准确描述土的应力－应变关系,其数值计算结果与实际会存在较大偏差,而ＨＳＳ和ＨＳ模型具有较高的定量计算精度,在上部结构－基础－地基土共同作用的数值分析中具有良好的应用前景。     

黄土隧道双侧壁导坑法施工围岩力学性状及变形界限值

黄土特殊的工程性质给大断面黄土隧道设计中围岩变形控制量与预留变形量值的确定带来了困难。本研究以大断面马蹄形黄土隧道为对象,采用ＦＬＡＣ3Ｄ数值计算软件,建立三维数值模型,依据黄土物理与力学指标,研究了不同支护强度条件下黄土隧道围岩应力、变形变化规律以及拱顶监测变形极限值。结果表明:开挖扰动作用下黄土隧道地层应力由地面到拱顶距离先增大后减小,地层沉降位移随与地面距离增大而增大。隧道拱顶最大沉降随支护模量的减小先缓慢增长,随后迅速增长,不易控制。因此需要找到拱顶沉降加速增长的临界点,对应的极限值作为拱顶沉降的控制条件。由于隧道拱顶最终沉降由掌子面开挖前拱顶沉降和掌子面开挖后可检测出的拱顶监测沉降组成,可结合位移释放率得出监测沉降极限值,确定拱顶监测沉降控制条件。研究成果为黄土隧道围岩稳定性监测提供理论依据。     

基于有限元法的地铁隧道下穿既有输水隧洞安全影响研究

新建地铁隧道下穿输水隧洞,会引起既有结构的变形及附加应力,可能影响其运行安全。针对某地铁隧道下穿南水北调输水隧洞进行安全影响评价,通过建立三维有限元模型对施工过程进行仿真分析,预测输水隧洞及地表的沉降,分析不同工况下地铁隧道施工对既有输水隧洞的安全影响,提出地铁隧道下穿输水隧洞的变形控制指标,并结合监测数据进行验证。结果表明:地铁隧道下穿输水隧洞施工主要引起既有输水隧洞轴线方向的不均匀沉降,进而引起输水隧洞的轴线方向附加应力,应控制输水隧洞轴线方向应力不超过允许应力,进而间接确定变形控制指标,必要时可根据计算结果进行加固方案的设计。研究成果对类似穿越工程的设计、施工参数及监控量测控制指标的确定等具有参考价值。     

基于应力监测的软岩隧道支护结构稳定性分析

为研究铁路隧道开挖过程中的岩体力学行为，评价隧道稳定性，以西南地区某隧道软岩为研究 对象，对其支护结构进行应力监测。根据现场施工状况与监测结果，分析围岩和支护结构的应力状态等 信息，进而可以修正设计、优化施工方案，从而确保结构稳定性和隧道安全；同时采用二维有限元Ｐｈａｓｅ 进行数值模拟，计算钢拱架及钢筋混凝土的安全系数，判断支护结构的稳定状态。研究的方法、结论可 为类似条件下隧道工程的设计、施工、监测和进一步的理论研究提供参考和借鉴，具有一定的工程应用 价值。     

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。     

浅埋暗挖隧道下穿既有构造物施工技术

在浅埋暗挖隧道下穿既有构造物施工过程中,隧道的开挖极易引起地表及构造物的沉降变形,给隧道施工带来极高的安全隐患。以龙泉山隧道下穿张万沟大桥工程为例,鉴于张万沟大桥桩基础底与龙泉山隧道顶间距较小,在不采用一定的加固技术条件的前提下直接采用常规爆破开挖支护施工将致使建筑物产生附加应力和变形[1],从而影响建筑物的正常使用和安全,因此,隧道在下穿过程前必须采用预先加固措施。介绍了该工程通过地震波反射法超前地质预报,采用超前帷幕注浆、大管棚双重预加固,实施上下台阶光面爆破施工技术有效控制了地表及隧道拱顶沉降的全过程,所取得经验可为类似工程提供参考。