盾构下穿施工对既有隧道变形影响模拟研究

随着城市地下空间的不断开发利用,地铁隧道线路网不断完善,新旧隧道交错而过的现象愈发增多。近距离盾构下穿施工可能会对既有隧道造成一系列不利影响。因此,为研究近距离隧道下穿施工对既有隧道的影响,以南宁某工程为例,通过数值模拟研究了新建隧道盾构下穿施工过程对既有隧道的变形规律影响。模拟结果表明：盾构下穿隧道施工引起既有隧道的变形以沉降变形为主,扭转变形为辅;随着新建隧道的不断推进,临近既有隧道6 m范围内沉降变化率最大,此时既有隧道最为危险,风险系数最大;新建隧道盾构施工穿越既有隧道后,由于时空效应既有隧道沉降会继续发育,直至达到最大沉降值13.0 mm;穿越过程中既有隧道扭转变形量先增大后减小,最后趋于稳定。     

盾构隧道施工过程地表变形的数值模拟计算

为研究盾构隧道在掘进过程中地表不同点的位移变化,建立盾构隧道掘进的有限元模型,对盾构隧道的开挖进行了有限元数值模拟．结果表明：盾构隧道在掘进过程中,会导致地下土体应力释放,使地表土发生相应沉降,并且隧道纵向轴线正上方地表点的沉降变形最大．当掘进距离超过一定深度后,其后方较远地表点的沉降变形趋于稳定．盾构的顶推力会导致其前方一定范围的地表土发生向上隆起．在注浆层硬化前、后过程中,不论是拱脚、拱顶及对应地表点的沉降位移均会比注浆层硬化前要大．     

浅埋软岩段隧道进洞施工变形特征与失稳分析

为研究隧道开挖过程中浅埋软岩段塌方变形特征,对隧道地质情况进行有效辨识,结合隧道施工过程围岩监测数据,并依据地质雷达探测结果建立三维数值模型并进行数值分析。研究结果表明:在隧道开挖阶段,拱底与拱顶位置均出现明显塑性区,伴随掌子面逐渐靠近围岩破碎区域,塑性区范围逐渐扩大并向拱顶右上方及围岩内部转移,破碎区域应力水平较低且位移显著增大,围岩完整性大大降低;不良地质构造是隧道发生塌方大变形的主要原因,降雨和地表水的入渗劣化围岩力学性质加速了隧道灾害的发生。对于隧道五级围岩浅埋段施工,应加强监控量测分析并及时做出预警,对关键部位开展超前地质预报工作。研究结果可以指导隧道塌方灾害的防治,对于实现隧道信息化施工具有借鉴意义。     

地铁车站基坑施工对既有盾构隧道的变形影响

针对北京地铁五号线既有盾构隧道和北新桥地铁车站基坑的相互作用问题,运用AN-SYS有限元软件的基本理论知识,结合场地的水文地质和工程地质条件,并按照不同的工况,建立了三维数值模型,并在此基础上进行了施工过程的模拟,通过对结果的对比和分析,可以清楚地了解到在不同施工状态下,基坑周围土体、支护结构及既有盾构隧道之间相互作用的过程和机理,以及由此引起的隧道变形的分布与变化规律.     

软岩浅埋连拱隧道施工围岩变形特征分析

为研究软弱破碎围岩浅埋连拱隧道施工过程中围岩变形特性,依托陕北某连拱隧道实际工程,通过现场布设监测仪器系统开展了拱顶沉降、围岩变形长期测试,获得了随施工过程拱顶沉降及围岩径向变形规律。结果表明：地表沉降近似于Peck沉降曲线,越靠近隧道中心地表沉降越大,最大沉降值产生于左线隧道开挖落底后,约为12.1 mm;拱顶沉降沿隧道纵向变化规律为：中导洞>正洞>左右侧导洞,中导洞表现为拱顶下沉,侧导洞则是水平收敛,上台阶施工因未临时仰拱封底而其收敛变形显著大于下台阶施工;随距隧道壁面距离增加,测点累计变形量逐渐减小,K21+970测试断面围岩松动区约2 m,因测线布置限制,K21+970测试断面松动区超过4 m。     

中老铁路勐远隧道软岩大变形特征及控制措施

为解决顺层偏压软弱围岩地层下隧道大变形问题,以中老铁路勐远隧道为工程背景,通过数值模拟与现场监测相结合的方法,对隧道围岩大变形特征进行分析,提出以小导管注浆加固为主,增设临时仰拱、锁脚锚杆等为辅的综合控制措施。结果表明：应用综合控制措施后,隧道大变形得到有效控制,围岩变形速率下降显著,拱顶沉降量降低92.9%,衬砌水平收敛降低86.5%。现场试验段监测结果表明,综合控制措施能够有效控制围岩变形,降低变形速率且缩短变形持续时间,使施工安全和进度得到有效保障。     

黄土地区暗挖段隧道中洞施工地层变形特性分析

以西安地铁隧道为工程背景,在现场实测和数值模拟的基础上,研究了浅埋暗挖地铁隧道穿越黄土区时围岩的位移变形规律.结果表明,采用台阶法施工,上导引起的沉降量远小于下导引起的沉降量,下导开挖后应在最短时间内进行初期衬砌支护;上台阶开挖所引起的拱顶沉降量大于下台阶引起的沉降量,其沉降值在下导掌子面通过2D(D为隧洞洞径)距离后逐渐趋于稳定.     

深埋软岩隧道大变形非线性力学特征

分析隧道断面形状、初始地应力状态和岩体强度之间的关系,并利用ABAQUS有限元软件比较分析了围岩及初期支护在大变形条件下的非线性力学特性.研究结果表明:(1)围岩的非线性主要是材料非线性和接触的非线性,破坏模式表现为小应变大位移;(2)初期支护受几何非线性影响显著,力学分析应采用大变形理论;(3)初期支护应采取降低几何非线性影响的结构,改变弯曲变形模式,提高支护能力.     

考虑超大断面顶管施工过程的地层变形数值分析

大断面顶管施工不可避免地会对相邻土体产生扰动,如果控制不周,会引起周围地层的过大变形和建筑物以及相邻管线的损伤。因此,研究大断面顶管施工对周围地层的影响有着十分重要的意义。结合郑州市某超大断面矩形顶管施工工程,结合现场实测数据和数值模拟方法对顶管施工过程进行分析,揭示顶管施工过程中地层土体的位移变化规律。研究发现:土体竖直方向的沉降主要集中在(-2~2)D(D为矩形顶管截面长边的边长,m)的范围内;土体的侧向位移曲线呈弓形,隧道上、下两部分的土体向着顶管轴线方向移动,而中间部分的土体向着背离顶管轴线方向移动;土体的纵向位移曲线也呈弓形,顶管周围的土体向着顶进方向移动,而顶管上部和下部的土体向着背离顶进方向移动。     

岩巷掘进机械化作业线配套优化

本文用动态规划的方法研究了岩巷掘进机械化作业线配套优化的问题,文章叙述了目标函数的建立,机械化作业线配套的状态描述及优化方法,编制了优化软件并进行了实例分析。     

膨胀特性对软岩巷道围岩变形规律的影响研究

针对软岩巷道的特点，利用泥灰岩三轴试验结果，分析了膨胀特性对深井软岩巷道围岩稳定性的影响；利用最新的弹塑性理论研究成果。推导出了膨胀角与围岩变形的直接关系式；采用数值力学的研究方法，分析了软岩巷道周围体积膨胀与扩容现象．数值模拟结果表明：软岩巷道表面变形和巷道周边体积应变随膨胀角的变化均成非线性递增，膨胀角愈大，软岩巷道的围岩条件愈差，巷道周边围压越大，所需要的支护力就越大。这些重要结论为深井条件下软岩巷道工程提供参考．     

膨胀特性对软岩巷道围岩变形规律的影响研究

针对软岩巷道的特点,利用泥灰岩三轴试验结果,分析了膨胀特性对深井软岩巷道围岩稳定性的影响;利用最新的弹塑性理论研究成果,推导出了膨胀角与围岩变形的直接关系式;采用数值力学的研究方法,分析了软岩巷道周围体积膨胀与扩容现象.数值模拟结果表明:软岩巷道表面变形和巷道周边体积应变随膨胀角的变化均成非线性递增,膨胀角愈大,软岩巷道的围岩条件愈差,巷道周边围压越大,所需要的支护力就越大,这些重要结论为深井条件下软岩巷道工程提供参考.     

巷道组过断层围岩控制技术研究

以深井巷道组过特大型断层（落差大于100m）破碎带为工程背景,采用数值模拟的办法对比分析了正常地层和断层破碎带中巷道组围岩的力学特征以及相互影响;结合断层破碎带围岩的实际情况,建立了＂早预测、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测、防突水＂的断层带施工技术和综合保障体系,形成超前物探、超前加固、微震开挖、分步动态支护等综合配套技术,保证了巷道的施工安全。     

隧洞破碎带围岩失稳破坏模式及控制措施研究

为了解决在隧洞开挖过程中遇到节理带、断层等软弱破碎岩带时,发生大变形、塌方等围岩失稳破坏等问题,需提前或及时做好围岩支护措施,以确保洞室围岩的稳定及施工安全。本文以长河坝水电站泄洪洞工程为研究对象,通过对现场勘测资料、隧洞开挖施工方案及工程地质条件等的综合分析,确定了软弱破碎带围岩稳定的主要影响因素,提出了隧洞破碎带围岩的典型失稳破坏模式。针对隧洞破碎带处围岩的潜在失稳问题,综合采用超前支护、开挖后及时进行喷锚+钢支撑+锚筋束联合支护,并通过有限元手段对隧洞围岩支护方案的加固效果进行了分析。有限元计算结果表明,隧洞破碎带处经及时加强支护后,围岩变形得到有效地控制,避免了洞室围岩失稳破坏现象的发生;现场监测数据及实施效果也表明及时加强支护措施对围岩稳定控制的有效性。     

支护-围岩接触关系与软岩硐室失稳破坏的研究

基于由注浆量统计结果得出的支护－围岩接触关系,通过数值计算全面、系统地分析了支护－围岩接触关系对支护－围岩承载体系的影响规律和碹体支护失稳破坏的内在机制,分析了支护体上载荷分布与其破坏形式的关系,为改进现有碹体支护工艺提供了一定的理论基础．     

极软岩巷道的数值模拟技术研究

极软岩巷道具有持续塑性变形破坏工程特征，单一支护方式难以控制．故而通过对围岩变形机理、破坏过程分析研究，采用有限元和RFPA计算软件，进行模拟分析，互相印证，提出二次锚注支护方案，为软岩巷道支护提供了依据．     

深部岩巷快速掘进合理支护参数研究

为提高袁店二矿101采区运输上山及石门岩巷快速掘进速度,本论文通过现场实测围岩表面变形随时间变化以及围岩松动破碎范围,结合数值模拟对目前支护合理性以及存在问题进行了分析;针对该巷道具体工程实际,确定了合理锚杆支护参数,实现岩巷高效优质快速掘进.     

钢厂辊道堆焊修复技术

介绍了35SiMn,60CrMoV辊道的堆焊修复工艺,阐明了堆焊技术在钢厂辊道修复中应用的可行性,其修复的经验应广泛推广.     

Numerical Analysis of Effect of Water on Explosive Wave Propagation in Tunnels and Surrounding Rock

Based on the application of practical engineering, propagation processes of explosive waves in rock with water well and tunnel are simulated by ANSYS/LS-DYNA software. The evolution of damage in rock is presented. The effect of water on the damage of the concrete slab in a tunnel is compared with damage inflicted without water. The numerical simulation illustrates that water plays an important role in the evolution of damage of the concrete slab in a mine tunnel. In the presence of water in the rock the concrete slab is damaged more severely than without water in rock. The effect of water location in the rock is also considered. It is found that the concrete slab in the tunnel shows various degrees of damage as a function of the different locations of water. Attenuation laws of stress waves over time-space in rock with water are also obtained. Numerical results indicate that, under blast loading, there are three zones in the rock： a crushed zone nearby the explosive charge, a damaged zone and an elastic zone. The conclusions of numerical analysis may provide references for blasting designs and structure protection.