珠藏洞隧道施工安全监测与评价

为了保证谷城至竹溪高速公路珠藏洞隧道开挖过程中的施工安全,在优化围岩变形的监测方案与预警方法的基础上,对典型监测断面位移量测数据进行了回归分析。分析结果表明,隧道监测断面拱顶沉降和边墙收敛位移累积值均明显小于警戒值,隧道开挖后围岩稳定性较好;隧道围岩变形量和稳定时间与隧道埋深和地质条件密切相关,埋深越大或岩体质量越差,变形越大。     

大断面矩形小净距顶管隧道群施工地层变形规律研究

超浅埋小净距大断面顶管隧道群工程顶推施工的背土效应会加剧周边地层变形,而采用减阻泥浆可有效缓解顶推施工对地层的扰动影响。为了研究超浅埋、小净距大断面矩形顶管隧道群工程顶推施工过程中减阻泥浆对地层土体变形规律的影响,采用三维有限元数值模拟方法,对隧道顶推施工过程中地层变形规律进行了研究,并将模拟结果与现场实测数据进行对比,得到如下结论:群洞隧道由于先后施工的影响,背土效应补充前方地层产生地表隆起变形;背土效应和土层应力共同影响下,在隧道高度范围和上覆土层范围,单洞隧道深层水平位移分别呈现偏离隧道和指向隧道的规律;地层位移影响分区决定了群洞隧道深层土体水平位移变形规律,后续开挖的隧道使得先行开挖隧道外边线以外土体全部产生背离隧道方向的水平位移。研究成果可用于帮助大断面矩形顶管等类似工程的设计施工,具有一定的推广意义。     

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。     

考虑施工顺序的邻近平行隧道地表变形计算方法

邻近平行隧道施工顺序的差异会导致其最终地表变形出现偏移现象,为此,建立了考虑先后施工顺序影响的邻近平行隧道地表变形计算方法。首先,基于平行隧道施工叠加扰动机理,对平行隧道进行分类;其次,根据地层扰动特征和变形叠加原理,确立平行隧道地表变形计算流程;然后,通过对后施工隧道开挖引起的地面沉降实测数据进行分析,建立后施工隧道地面沉降曲线修正系数拟合公式;最后,对计算方法进行算例验证。研究结果表明:后施工隧道的地面沉降曲线修正系数k与两隧道轴线的相对水平距离系数z呈线性递减关系;后施工隧道地表变形曲线修正系数拟合公式适用性较好;采用考虑施工顺序影响的平行隧道地表变形计算方法获得的地表变形曲线与实测结果吻合。研究成果是对传统Peck公式的有效补充,对分析邻近平行隧道施工引起的地表变形特征具有参考价值。     

双线浅埋隧道远近距离界定及地表沉降机理研究

利用Peck公式计算双线隧道开挖引起的地表沉降时,有多个参数会影响到计算结果的大小与沉降曲线的形状。从数学角度对隧道轴线埋深h和两隧道间距L的比率及沉降槽宽度参数K对地表沉降曲线的影响进行研究,得到以下结论在h/L比率逐渐增大的过程中,地表沉降曲线变化过程为较陡峭的W型—较平缓的W型—∪型—U型—V型;相同比率下的地表沉降曲线都呈现相同的型式,与隧道埋深无关;在K=0.600的情况下,沉降曲线由W型向U型转变,h/L的临界值为0.825,而后发现在不同K值下,存在h/L临界值使得不同埋深下的沉降曲线都呈现U型,得到了沉降槽宽度参数K与其对应h/L临界值的最优拟合方程。基于h/L临界值的分析结果,提出了双线隧道远近界线的判别公式,并与现有方法及规范进行对比,结果表明判别公式能较好地界定双线隧道远近距离。同时,对Peck公式预测隧道开挖引起地表沉降的机理进行了推测,并利用颗粒流软件对隧道开挖进行模拟,结果表明压力拱曲线符合高斯曲线。研究成果可为双线浅埋隧道设计、施工提供依据。     

盾构隧道施工引起地层位移的复变函数修正解

为了获得盾构隧道施工引起的地层位移变化,利用复变函数求解了基于位移控制边界条件下盾构隧道开挖后的解析解。在计算分析过程中,引入位移释放系数,充分考虑了衬砌滞后于开挖面的位移过程,并通过设置位移约束点对理论计算解进行了修正,获得了更为准确的地表相对位移。选取4例实际盾构隧道工程实例,分别考虑4种典型洞室位移边界条件,将该理论计算得到的地表位移初始解和修正解与现场实测数据进行对比,结果表明：在各种洞室位移边界条件下,修正后得到的地表位移值与实测值的吻合度均比初始解显著提高,其中以采用第4种位移边界条件计算得到的地表位移修正解吻合度最高。最后以第4种洞室变形为位移边界条件,分析了不同位移释放系数、隧道埋深以及隧道半径对地表位移的影响。结果表明：地表沉降与影响范围随着位移释放系数的增大而减小;地表沉降随着埋深的增加而减小,沉降槽宽度却随之增加;隧道半径越大,则地表沉降越大且影响范围越宽。     

双线平行地铁隧道盾构同向推进纵向安全间距研究

为加快双线地铁隧道施工,采用2台盾构机同时开挖,盾构横向间距不变情况下,纵向间距过近会加剧对土体的扰动,影响地表建(构)筑物安全。以武汉地铁三号线为工程背景,选取双线平行隧道盾构同向推进为研究对象,采用现场监测和数值模拟计算方法,综合分析盾构开挖时隧道横向、纵向地表变形特征,揭示双线平行隧道盾构同向推进时的纵向相互影响规律。结果表明:数值计算结果与现场监测数据相吻合;盾构通过后地表形成沉陷槽,隧道拱顶上方地表变形最大,距离隧道轴线越远,地表变形越小;开挖过程中盾首上方隆起值达到最大,盾构穿过后沉降迅速增加,最终趋于稳定;双线地铁隧道盾构同向推进中,盾构的二次扰动加剧了地表最终变形量,盾构纵向间距对地表最终变形量没有影响,随着盾构纵向间距增加,地表总体沉降速率减缓,当盾构纵向距离大于50 m时较为安全可靠。研究成果旨在为今后的地铁隧道安全快速的施工提供依据。     

盾构隧道施工对邻近建筑物破坏风险初步评估

隧道开挖会引起地表和深层土体沉降,研究地层移动规律对于确定建筑物风险等级和保护邻近建筑物具有重要意义。首先,基于Peck公式并考虑深层土体横向沉降槽引起建筑物的沉降和倾斜,得到了建筑物风险区计算模型;然后,通过改变参数,分析了隧道直径D、基础埋深d以及地层损失率V_L等对建筑物风险区大小的影响规律,推导得到了风险区的边界值(C/D)₀和(x/D)₀。最后,根据不同风险控制等级,提出了隧道开挖对邻近建筑物风险的初步评估方法,并将风险区划分为4个部分。研究结果表明:所提风险区划分方法仅需隧道直径D、地层损失率值V_L、隧道埋深Z以及沉降槽宽度系数i即可实现,具有简单、高效等特点,且能够反映不同参数对风险区变化的影响。研究结果可为隧道开挖对邻近建筑物安全影响初步判断和风险预估提供参考。     

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。     

黏土盾构隧道开挖面被动破坏研究

盾构隧道施工中控制合理的开挖面支护压力是维持开挖面稳定安全的关键。为了研究黏土盾构隧道开挖面被动破坏的机理,通过采用考虑分段掘进和开挖卸荷引起土体强度折减的模拟方法分析黏土隧道开挖面由于支护压力过大引起的前部土体被动破坏模式、塑性区发展及相应地层位移,并探究隧道埋深、直径、土体性质等因素对开挖面被动极限支护压力的影响规律,结合离心模型试验确定开挖面被动极限支护压力合理控制范围。结果表明:①当开挖面支护压力逐步增大时,前部土体受挤压呈现铲形位移破坏模式,同时由于冲切作用在开挖面周围形成环状塑性区,开挖面前部纵向土体位移随着到开挖面距离的增加总体呈现先增大后减小至稳定的趋势,深层断面横向土体位移则近似符合正态分布曲线形式;②埋深和直径增大会不同程度地引起极限支护压力增大,土体性质对被动极限支护压力影响的敏感程度依次为弹性模量、内摩擦角、泊松比和黏聚力,建议被动极限支护压力控制范围为1~1.9倍的静止土压力。研究成果可供黏土盾构隧道施工控制参考。     

小净距深埋平行隧道全断面开挖相互影响数值分析

随着地下空间资源的减少,小净距隧道施工成为了城市地铁建设的必然选择。为研究砂岩地层深埋平行近接隧道全断面施工过程中新建隧道与既有隧道之间的相互影响规律,依托重庆富华路站－歇台子站双线平行隧道工程,采用ＦＬＡＣ3Ｄ分析了4种小净距工况下新建隧道和既有隧道的轮廓变形特征、围岩4个特殊部位的纵向位移及某一监测断面径向位移与开挖步的关系。研究表明:随着净距增大,新建隧道非对称“哑铃”状轮廓线逐渐对称化,新建隧道拱底、右侧拱腰纵向位移减小,左侧拱腰纵向位移先增后减,拱顶基本无变化;既有隧道“黄豆”状轮廓线整体向左偏移减小,既有隧道各部位纵向位移均减小。随着新建隧道的开挖,既有隧道与新建隧道监测断面产生径向位移的开挖步范围不同。4种净距工况该工程支护方案均满足洞周的变形要求。     

土压平衡矩形顶管施工引起的地表沉降探究

顶管施工引起周围土体移动会对路面结构层造成破坏。采用大断面矩形土压平衡顶管顶进工法所引起的地表沉降一直是岩土工程领域技术工作者所关注的热点与难点之一。通过内蒙古科技大学地下过街通道工程,分析了路基变形的实测数据,Peck公式对矩形顶管地表变形预测的适用性,数值模拟不同覆土深度下的顶管施工对地表的变形影响。研究表明:顶进时轴线上的纵向测点变形总趋势是先隆起,后沉降,并趋于稳定状态;横断面上位于轴线10 m左右范围内为主要影响区域,在此范围内沉降槽体积约占总体积的90%;当地层损失率V_l取0.4%,沉降槽宽度参数K取0.4时,实测值与Peck公式法的预测结果曲线拟合较好;当覆土深度增加,地表沉降值逐渐减小,且沉降范围逐渐增大。研究成果为大断面土压平衡矩形顶管与类似工程的施工提供了理论参考及应用借鉴。     

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。     

基于随机介质理论分析盾构隧道开挖引起的地表沉降

有效预测并合理控制隧道开挖引起的土体变形和沉降、减小对周围土体及建筑物的影响对实际生产具有重要的现实意义。应用随机介质理论简化公式,基于上海虹梅南路隧道西线地表沉降监测数据,通过反分析计算的方法得到隧道开挖导致的断面收敛面积ΔA及主要影响角tanβ,并对这两个主要参数与隧道埋深或相对埋深之间的关系进行了研究。结果表明:计算值和实测值较吻合,对于浅埋隧道,ΔA的取值较大且较离散;随着隧道埋深的增加,当隧道埋深大于20m时,ΔA的取值较稳定,且大部分处于0.2~0.4m^2之间。tanβ随着埋深或相对埋深的增加,整体呈现出增加的趋势,tanβ与埋深大致满足tanβ=0.035z-0.098的关系。     

盾构隧道施工引起海堤沉降的预测及控制

以秦山核电公司排水隧道工程为背景,研究穿堤隧道盾构施工引起的海堤堤顶沉降问题。通过Peck经验公式和PLAXIS有限元分别对盾构施工引起的堤顶沉降进行计算,两种方法计算结果较吻合。计算结果表明:堤顶横向沉降呈对称分布,隧道轴线正上方地表沉降最大,最大沉降量在10 mm左右,向左右两侧沉降逐渐减小;在堤顶相同位置,沉降量随着土体损失量的增大而增大。同时提出了堤顶沉降的控制措施,以减小沉降,为盾构隧道的顺利实施提供了依据。更多还原     

软岩大断面浅埋暗挖隧道施工工法比选数值分析

城市地铁隧道开挖必然会对隧道围岩产生扰动,由此引起的围岩变形会对隧道本身及地表建筑物造成损害。浅埋暗挖隧道因受地质条件、断面大小、岩性情况等影响,在施工过程中易发生开挖面失稳、坍塌等工程事故。为了保证施工安全,合理控制隧道围岩变形,运用FLAC3D有限差分软件,对浅埋暗挖隧道施工工法比选进行数值分析。研究表明:全断面法、台阶法、台阶留核心土法、CD工法、CRD工法开挖引起的拱顶下沉、地表沉降、水平收敛值均逐渐减小,但底部回弹量却以全断面工法最小,现场施工应根据实际工程需求,合理选择施工工法。     

软土地层中盾构法开挖三维有限元模拟

以某条软土地层中开挖的地铁隧道为例,根据非线性有限元法的基本原理,利用大型非线性有限元软件ADINA三维动态模拟地铁隧道开挖过程,计算结果揭示了在盾构推进过程中地表沉降分布以及特点,得到盾构法开挖引起的地表沉降曲线,其形态与Peck计算得出的横向地表沉降槽正态分布曲线的形态基本一致,隧道轴线正上方地表沉降最为明显。     

双庆路电力隧道浅埋暗挖法施工地层变形三维数值模拟

结合双庆路电力隧道,通过建立三维弹塑性有限元模型,对浅埋暗挖法采用上下台阶预留核心土法进行隧道的开挖时地层变形进行ANSYS数值模拟。分析隧道开挖引起的水平位移、拱顶沉降、地表沉降以及地层内部位移的变形规律。提出相应的施工建议措施,为该工程设计和施工提供依据,为类似项目的设计和施工提供一定的参考。     

非对称连续施工对已运营车站的变形影响分析

随着城市地铁建设的快速发展,地铁深基坑开挖工程对周围已有地铁车站的相互影响也日益突出。为了研究车站两侧非对称连续施工对已运营车站的影响,保证已运营车站的安全运行,采用三维数值分析方法建立模型,对已运营车站一侧接暗挖通道施工、另一侧2号风亭明挖基坑施工,按先施工暗挖通道后施工明挖风亭进行模拟计算,考虑叠加施工影响,分析已运营车站的位移变化。结果表明:已运营车站两侧非对称施工引起的不均匀沉降,比单侧施工引起的不均匀沉降更小;已运营车站一侧进行暗挖通道施工、另一侧2号风亭明挖基坑施工,明挖风亭开挖对已运营车站的变形影响明显大于暗挖区间,在距已运营车站距离一致时,开挖体积越大,已运营车站变形影响越大,当2号风亭开挖至基底时,已运营车站的不均匀沉降达到最大。     

某盾构施工钱塘江大堤监测成果分析

西气东输二线管道上海支干线穿越钱塘江海宁鱼鳞石塘实体工程,盾构机掘进过程中,在机头距压力盒1～2m时,土体受到的水平应力达到峰值,盾构机掘进过程中土体受到的水平应力要比管片组装时土体受到的水平应力大。实测横向沉降观测断面的沉降曲线基本呈正态分布,隧道轴线两侧20m范围内的堤基土体受到的扰动程度相对较大。在钱塘江北岸的软土中进行盾构掘进施工,工后沉降占总沉降量的比例较大。堤基土体深层水平位移最大值发生在隧道轴线高程附近,盾尾注浆引起的土体深层水平位移量较大。