综合管廊暗挖施工对地铁隧道影响的数值分析

以北京市通州综合管廊上穿地铁6号线暗挖施工为工程背景,采用ABAQUS软件对暗挖施工过程进行有限元建模,分析管廊开挖过程对隧道结构及周边土体的影响。数值模拟结果表明:在开挖过程中,由于隧道上覆土体的移除,隧道周围土体应力释放,隧道中段受到两侧和底部不平衡的土体压力作用,发生向上的竖向位移;同时,由于施工开挖导致土体拱效应破坏,上覆土体自重施加在管廊顶部,导致管廊与两条隧道相交正上方的土体变形较大,管廊顶板处变形较大。     

超大型深基坑开挖过程三维有限元分析

建立三维有限元模型对软土地区某中心岛顺作、周边逆作的超大型深基坑进行分析,计算中假定土体为横观各向同性体,考虑土与结构的共同作用以及土体分层、分区开挖和支护结构分区施工.将计算结果与实测值进行比较,表明考虑土体为横观各向同性体的三维有限元分析方法可以较好地模拟开挖过程基坑的变形特性.分析了分层分区开挖和支护结构分区施工对基坑维护结构变形特征的影响,结果表明分层分区开挖对基坑变形有较大影响.     

用有限元法分析基坑的稳定性

采取弹塑性有限元程序,考虑基坑分步开挖的影响,对基坑开挖施工进行了模拟。通过分析开挖过程中土体的变形和应力状态及破坏状态,对开挖阶段基坑的整体情况进行了评价。     

房屋刚度对隧道开挖引起的土体变形的影响

 隧道开挖对地面房屋影响的预测方法通常忽略房屋的刚度,假设房屋随原地面土体的变形而变形。对武汉地铁2号线某标段区间左线盾构隧道施工过程中数个地表沉降监测断面和多栋房屋的沉降情况进行系统的现场监测,揭示出房屋刚度对房屋自身变形有很大影响,不考虑房屋刚度得到的沉降预测结果可能与实际情况相差较大。同时,采用能够考虑土体小应变刚度特性的数值模拟,进一步揭示隧道开挖过程中房屋刚度对地表下方深层土体变形的影响,并讨论这种复杂的隧道开挖–土体–房屋相互作用的机制。研究结果表明,在分析隧道开挖对房屋自身及其下方桩基等结构物的影响时,有必要考虑房屋刚度的影响。     

桩基施工对近邻地铁隧道的影响分析

结合南大路立交桥匝道桩基施工,采用现场监测和数值模拟手段,分析了桩基施工过程中深层水平位移、地表沉降以及近邻隧道结构变形的变化。结果表明:桩基施工对周边土体产生挤压,地表发生隆起,而后隆起量降低并趋于稳定;桩基邻近匝道路基边坡施工,开挖卸载引起土体应力释放,地表产生较大隆起变形,约占最大变形量的50%;桩基施工将对隧道结构产生一定的影响:距隧道结构越近,其影响越大;桩基成孔及灌注对近邻隧道结构影响最大。     

污水管线改造工程对既有盾构隧道变形影响

污水管线改造过程中可能存在土体开挖,土体开挖可能对邻近盾构隧道的变形产生不利影响,文中以某市污水管线改造工程对既有盾构隧道的变形影响为例,采用数值模拟分析法,通过对邻近盾构隧道的不同污水管线开挖施工方案的仿真分析,得到土体总开挖量与盾构隧道最大变形的相互关系,并且利用其规律提出污水管线改造的优化方案,为类似污水管线改造工程提供便捷的设计与施工指导。     

下卧运营地铁隧道基坑开挖方案优选

采用Midas GTS有限元软件动态模拟施工风险最大位置处的基坑开挖过程,分析深圳前海交易广场项目基坑开挖对区间隧道结构的影响规律。研究结果表明:采用施工方案二"竖井分块开挖方案"可有效控制基坑开挖过程中下卧区间隧道的变形;采用竖井分块开挖方案应重点控制隧道上方竖井开挖过程;采用竖井分块开挖方案,每个竖井中土体开挖完成后应及时施作1.5 m厚混凝土板,同时可考虑增大基底混凝土板厚度、混凝土板与围护桩连接等措施进一步有效控制施工对区间隧道的影响。     

软土地区盾构法隧道施工三维数值模拟

本文采用三维有限元方法,考虑软土的固结作用和隧道开挖与周边建筑物变形的相互作用,对隧道施工的全过程进行数值模拟,分析盾构法隧道施工对周边建筑物的影响。数值计算结果表明:在考虑流固耦合的条件下,盾构法隧道开挖时3~4倍洞径范围内的土体变形可能会超过土体位移的规范规定值,施工中应加强该距离范围内的土体和周边建筑物的监测;盾构法仅对开挖掌子面处附近局部区域的孔隙水压力有影响,说明软土地区盾构法隧道施工对地下水的扰动很小;通过监测数据与计算值的对比分析可以得出,典型监测点的变形规律与监测规律相同,说明在工程条件相似的软土地区采用数值模拟对盾构法隧道施工进行预测和仿真分析是可行的,具有一定的工程参考价值。     

基坑开挖卸荷对既有隧道变形影响的三维有限元分析

采用能够考虑土体小应变特性的亚塑性模型,模拟了离心模型试验,并通过对比试验结果验证了有限元模拟的可靠性,在此基础上分析了隧道三维变形机理。研究结果表明,考虑土体小应变特性的亚塑性模型能够较好地模拟离心模型试验结果;由于应力释放量主要位于基坑开挖区域,土体的模量随应变的增大而减小,因此,隧道变形主要发生于该区域,影响范围约为从基坑中心开始沿着隧道纵向基坑开挖长度的1.2倍。     

坑内降水基坑底不同位置土体变形性状的室内试验研究

在分析坑内降水的基坑开挖中坑底土体的应力变化的基础上,对基坑降水与开挖交替作用下坑内不同位置土体的变形性状进行研究,并与仅考虑基坑开挖作用下土体的变形性状进行比较。试验结果表明,分步降水、开挖交替作用下坑底不同位置土体的变形性状相对于仅考虑开挖时均显著改善,其初始卸荷变形模量均明显提高。对于坑底不同位置的土体,降水均能显著减小基坑回弹总量。但由于降水使每开挖步土单元释放的应力加大,分层每开挖步基坑的回弹变形比没有考虑降水时的回弹变形大。模拟靠近地连墙附近土单元应力路径的试验结果表明,降水开挖交替作用下地连墙附近土单元其开挖步的回弹变形明显大于基坑中心的土单元,并且可能导致考虑降水条件下基坑边部土体单元总的回弹变形大于没有降水时的总回弹变形。最后,坑内降水对基坑内土体变形性状、坑底回弹的影响与降水时间、降水深度、土层渗透系数等密切相关。对地下水位以下的超深开挖,应考虑大深度降水对坑内土体力学性状及回弹变形的影响。     

地应力释放对盾构隧道围岩稳定性和地表沉降变形的影响

针对广州地铁二号线越秀公园—三元里区间隧道,采用弹塑性有限元法分析了地应力释放对盾构隧道围岩强度和变形以及地表沉降变形的影响。计算结果显示:随着地应力释放值增加,隧道开挖面洞周拱顶、拱底、拱腰变形增大,围岩塑性区明显扩大,由稳定状态向不稳定状态转化;地表沉降变形也大大增加。     

盾构施工引起地基变位的神经网络预测

通过分析盾构施工引起地基变位的影响因素,在盾构试掘进基础上,提出应用人工神经网络建立地层条件及施工参数与盾构施工引起周围地基变形之间的关系,并分析了人工神经网络技术应用于盾构隧道地表变形预报中的一些关键技术,为盾构法施工中人工神经网络的应用提出一些意见和建议。并对某一地铁工程中实测资料,应用简单的 BP 神经网络进行地表变形预测。     

考虑盾构隧道埋深影响和岩土特性影响的地表变形计算

盾构施工引起地层变形的众多计算方法中,随机介质理论法和Peck法是我国应用较为广泛的两种实用方法,但这两种方法的计算参数均不太容易确定。根据46例工程实测资料,绘制出地表最大沉降与隧道相对埋深的关系图。结果表明:当盾构隧道相对埋深小于5时,盾构施工引起的地表最大沉降值变化较大;当盾构隧道相对埋深大于5时,其对地表最大沉降的影响较小。对于大部分浅埋城市地铁隧道而言,应该考虑盾构隧道相对埋深对地层变形的影响。基于盾构施工引起地层移动不均匀模型的地表最大沉降计算式,依据随机介质理论法和Peck法,推导出考虑土质软硬、隧道半径和埋深影响的地层变形实用计算方法,并通过对5个工程实例的分析,验证此计算方法的合理性。     

基坑降水造成地面变形的机理探讨

随着地下工程的蓬勃发展,由地面沉降引发的建筑物开裂等灾害也日益增多,降水是引发地面沉降的主要原因已得到大家的共识,然而其中的机理却依然复杂,因此,本文从地下水动力学降水涉及变形的理论公式的角度对降水引发地面变形机理进行探讨,考虑了时间因素的影响,最后对一个工程实例进行了应用。     

隧道盾构法开挖对地表沉降变形的影响

以盾构隧道开挖对地表的影响,借助abaqus有限元分析软件、实际测量数据、Peck经验公式相对比方法,综合分析了隧道开挖后地表的沉降变形规律。通过隧道盾构施工开展的数值模拟分析研究,可为优化设计和施工提供具有指导意义的研究成果和宝贵的工程实践经验。     

盾构法隧道施工引起的土体变形预测

 理论分析表明,不同土质条件下盾构法隧道施工引起的土体移动模型有区别。基于盾构法隧道统一土体移动模型,假定土体不排水,采用N. Loganathan等提出的研究方法,通过对Verriujt计算公式进行修正,推导得到盾构施工过程中由于土体损失引起的土体变形二维解,该方法适用于施工阶段。算例分析表明：所给出方法的计算结果与实测值较吻合,适用于从流塑～坚硬状态的所有黏性土。Loganathan公式只适用于流塑状态的黏性土,当土质较硬时,计算所得到的土体沉降要比实测值小;盾构施工引起的隧道上方土体沉降从地面向下呈非线性增大,在隧道顶部达到最大,离隧道越近,增长越快;隧道周围土体产生向隧道侧的水平位移,从地面向下逐渐增大,在略高于隧道轴线附近达到最大值,再逐渐减小直到0。离隧道越近,土体水平位移越大。     

地铁隧道盾构法施工引起的地表沉降分析

以广州地铁二号线某区间隧道为背景，介绍了盾构法施工引起的地表沉降的分析方法，结合现场监测结果的对比分析，总结了地表沉降规律，对后续工程施工具有指导意义。     

基于3DFLAC的盾构隧道支护结构作用机理研究

针对北京地铁五号线区间隧道,采用弹塑性有限元法,通过3DFLAC 程序分析盾构施工对隧道围岩变形的作用机理;同时考虑了盾构施工期间,地下水位的变化对支护结构受力和变形的影响以及注浆压力对结构和围岩的影响,为设计和工程施工提供参考。     

冻融引起黄土隧道洞口段应力变形分析

通过试验获得了原状黄土冻融后的强度参数,并利用有限元方法分析了冻融对黄土隧道洞口段应力及变形的影响。分析结果表明,在冻融作用下,覆土厚度和冻融次数均会对拱顶位移和拱顶上部土体水平压应力产生影响。覆土厚度越大,隧道在开挖和经历冻融后,拱顶沉降也越大;且冻融第1次后对拱顶沉降影响最大。拱顶上部土体水平压应力最大值随覆土厚度的增加而增大;距拱顶较近土体的水平压应力随冻融次数增加逐渐减小,距拱顶较远土体的水平压应力值随冻融次数增加逐渐增大。     

富水地层盾构下穿施工引起的管线变形分析

隧道开挖导致的地层的沉降变形会通过外荷载的形式作用于邻近地下管线,使其受力性状发生变化,管线弯曲变形达到一定程度时,刚性管线可能出现裂缝甚至发生断裂。针对这一工程问题,文中以杭州地铁8号线浙江工商大学站-桥头堡站为工程背景,通过控制变量法,分析了盾构下穿埋深为1~6m的Q235钢管、铸铁管、C30混凝土管以及PVC管等多种工况下的管线引起的管线沉降变形规律,并根据分析结果对现有的通过地表沉降曲线最大斜率直接估算管线沉降变形情况及其安全性这一方法对各类管线的适用性进行了评价。然后,通过统计分析,提出了上述四种不同材质管线的管线最大沉降斜率与地表最大沉降斜率比值r随埋深h变化的线性拟合关系式,可以为通过观测地表最大沉降斜率估算地下管线最大沉降斜率提供参考。