盾构隧道下穿既有城市隧道施工力学分析

针对合肥地铁1号线盾构下穿南一环下穿隧道工程存在的安全风险,运用 FLAC3D实现了隧道盾构开挖的模拟,分析了盾构推进过程中下穿隧道结构以及在建隧道应力应变分布规律。研究表明：盾构机在监测断面前后20m范围内掘进对下穿结构竖向位移和拱顶沉降影响最大,处于盾构隧道上方及中心线上的监测点沉降变形较大;下穿隧道的底板南北侧出现拉应力,拉应力最大值达到1.088MPa。开挖结束,盾构隧洞周围土体最大隆起位移为6.22mm,最大沉降为4.96mm;最终两个隧洞周围土体位移分布规律基本一致。拱顶沉降随开挖的变化规律与监测点相似。根据模拟结果提出的施工防护措施有效,沉降实测值均在预警值以下,模拟结果与实测结果规律基本一致,模拟效果较好。     

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。     

隧道盾构施工对既有桥梁影响的数值分析

本文以合肥地铁2号线下穿五里墩立交桥工程为背景,通过有限元分析软件FLAC3D来模拟双线隧道先后盾构滞后距离的远近对侧穿桥墩桩基的影响,并结合实时监测数据进行对比分析桩基竖向沉降和水平侧移。综合分析表明,在先后隧道开挖面滞后距离60 m时,桩基竖向最大沉降为2.97 mm,水平最大侧移是0.75 mm;双线隧道掌子面滞后距离在0~60 m内,对桩基的横向变形影响不大,最大侧向变形为0.76 mm。     

新建盾构隧道下穿施工对既有矿山法隧道的影响

考虑时空效应的新建盾构隧道下穿既有矿山法隧道的特征计算,对相关工程风险控制研究有着重要意义.以郑州地铁1号线二期区间新建盾构隧道下穿既有出、入段线矿山法隧道为例,应用有限差分软件,对盾构施工所引起的土体沉降和既有矿山法隧道内力变化进行数值模拟分析.结果表明:新建盾构隧道施工完成后,隧道围岩产生非均匀分布的位移,既有出、入段线矿山法隧道上、下土体的最大沉降量为11.51 mm,既有矿山法隧道衬砌结构内力变化不大.     

盾构隧道下穿高铁路基变形分析及影响因素研究

为研究地铁盾构隧道下穿高铁路基时的变形规律及其影响因素,以西安市实际工程为背景,建立三维数值模型,分析地铁盾构隧道下穿既有高铁路基时高铁路基位移、道床位移等因素的变化规律。同时,利用正交试验研究隧道开挖间距、隧道下穿角度等因素对高铁路基的影响。结果表明：盾构隧道施工完成后,路基和道床的最大竖向位移分别为9.18、7.43 mm;路基土体横向最大位移不同方向分别为0.24、-0.29 mm;道床最大位移不同方向分别为0.17、-0.13 mm。此外,竖向净距对既有高铁路基与高铁路基道床竖向变形影响最大;下穿角度对既有高铁路基道床横向变形影响最大。     

卵石地层中盾构下穿盾构隧道的设备改造及施工控制

依托北京地铁16 号线双线盾构下穿既有地铁4 号线盾构隧道工程, 探讨了卵石地层中地铁盾构施工穿越既有盾构隧道工况下的盾构设计改造, 结合既有隧道沉降监测数据分析了盾构施工参数的调控经验。研究表明: 针对地层特点进行的盾构关键结构设计改造, 可提升盾构掘进、 耐磨、 脱困和防水性能; 既有隧道变形受双线盾构先后穿越施工的二次影响显著, 通过顶推力、 土仓压力等盾构施工参数的及时调整,配合有效的注浆和补浆措施, 可减小穿越施工对既有隧道的影响。     

不同人工冻结方向条件下土的冻胀试验研究

为了解决人工冻结施工中的冻胀问题,从工程实际出发,进行不同人工冻结方向以及不同冻结温度模式(恒温和正弦变温)的冻胀试验研究,并对试样的温度场、冻胀量、含水率及干密度等进行对比分析.试验结果表明:在相同试验条件下,正弦变温冻结试样的冻胀量值最小,自下而上恒温冻结试样的冻胀量最大;自上而下恒温冻结、正弦变温冻结和自下而上恒温冻结试样的含水率和干密度变化趋势相同,可知在相同试验条件下,冷端输出的冷能一定时,人工冻结试样内部水分迁移规律将相同.     

地铁车站与下穿桥结构一体化施工数值分析

典型施工工艺条件下,地铁车站与下穿桥结构一体化施工的相关研究较少。本文采用有限元软件MIDAS/GTS对合肥地铁一号线某地铁站的深基坑工程的施工过程采用分段明挖顺作法进行数值模拟分析,并将地表沉降模拟结果与监测数据进行比较。研究表明:长条形地铁车站明挖+局部盖挖+分段分层对称的复合开挖方式对地表沉降的影响较小,且开挖面的转移会使地表沉降产生突变。该结论可为今后合肥类似的地铁车站建设提供参考。     

隧道下穿地铁车站监测方法研究

阐述了新建隧道时为保证施工和附近既有设施及其运营安全所应采取的监测方法,分析了人工监测和远程自动化监测各自的优缺点和适用条件.并结合北京铁路直径线盾构下穿宣武门站工程实例,介绍了人工监测与远程自动化监测相结合的方法.对今后隧道下穿地铁车站施工时的监测工作有重要指导意义.     

地铁车站大体积混凝土结构温度效应

以成都地铁19号线华兴街站车站底板施工过程为工程背景,采用温度和应变现场监测方法,分析与总结地铁车站底板大体积混凝土结构内部由水化热引起的温度升降变化特征,研究车站底板混凝土中心与表面、表面与大气温度间的温度转换规律;利用ABAQUS有限元软件,建立地铁车站大体积混凝土结构浇筑过程的三维应力场-温度场耦合力学模型,通过...     

隧道联络通道冻结位移场模型试验研究

上海市大连路越江隧道的联络通道是一个处在黄浦江底的长联络通道．通过基于相似理论的模拟试验，对此联络通道冻结的冻胀和融沉进行了研究，得到了有荷载情况下土的竖向冻胀和受模拟隧道衬砌约束下的水平冻胀的变化规律，为解决该工程中的冻胀融沉问题提供了保障，同时也对类似工程的施工起到了指导作用．实践表明，运用模拟试验解决大型复杂的地下工程中的施工问题是相当有效的。     

人工冻土冻胀及其抑制研究述评

人工冻结法施工技术是岩土工程尤其是特殊地质和工程条件下地下工程施工的重要方法之一,但冻胀现象制约了该方法的推广应用。从人工冻土冻胀的影响因素、物理模拟概况、数值模拟现状及冻胀抑制等方面总结归纳了国内外在冻胀及其抑制上的研究成果。     

间歇冻结控制人工冻土冻胀的试验研究

土体冻胀容易引起地表产生不均匀变形，因此控制冻胀的产生和发展始终是人工冻结技术的重要课题．通过试验比较了人工冻土在连续冻结模式、控制时间的间歇冻结模式和控制深度的间歇冻结模式下，土体冻胀的发展变化规律及冻胀控制与冻结模式之间的关系．结果表明：与连续冻结和控制时间的试验相比，在冻结锋面趋于稳定和温度梯度趋于恒定前，采用控制冻深的间歇冻结模式能够有效地抑制人工冻土冻胀的发展，冻胀量仅为连续冻结模式的19．8％；不同的变温起始时间对冻土冻胀控制的效果不同，在冻结过程刚刚进入拟稳定阶段时，迅速改变冷端温度，将使土样内的温度场不能达到稳定状态，从而推迟起始冻胀的时间，抑制冻胀的产生．     

正冻土中的水热耦合模型

根据温度梯度诱导薄膜水迁移的冻胀机理,建立了模拟标准样品无盐土冻胀过程的水热耦合模型。模型需要输入的参数包括：干密度、含水量、孔隙度、未冻水含量（－1℃)、导 热系数、渗透系数及边界温度条件、冻结周期和时间步长等。计算结果包括：冻胀量、冻结深度、冰分凝温度、冻结缘厚度。通过与实际冻胀实验结果比较,模型所预测的冻胀量和浆深与实测值相差分别为1.12%-15.77%和5.38%-10.35%,冻结缘的厚度变化在时间上有三种方式：即持续增大、 增大后逐渐减小、增大后相对稳定。     

人工冻结过程中温度场的试验研究

为了研究人工冻结过程中温度场的变化规律，利用自行研制的人工冻结冻胀融沉模型试验装置，对徐州地区常见的粘土进行了12次大规模的冻融试验，分别模拟了封闭系统和开敞系统下人工冻土中温度场的变化情况，并与现场实测数据进行了分析比较，提出了在冻土体和受冻结影响的土体中的温度与距离分别近似成线性，已冻土体中的温度梯度比未受冻结影响土体中的大等几点结论．     

道面结构不均匀冻胀水热耦合模型试验及现场验证

为更加全面客观地认识机场道面结构的温度场、水分场及其耦合作用的基本规律,为季冻区机场道面结构不均匀冻害的防治提供理论依据和措施建议,设计道面结构不均匀冻胀水热耦合模型试验箱,开展外部水分渗入道肩试验和道面结构不均匀冻胀水热耦合模型试验,并利用现场冻胀量监测结果验证了模型的可靠性和适用性.结果表明:模型试验直观地模拟了跑道与道肩冻胀错台现象,阐明了其产生的原因和机理;揭示了机场道面结构温度场、水分场及其耦合作用的基本规律;外部水分入渗对机场道面结构水分场重分布有较大影响;机场道面结构的不均匀冻害是其内部水热耦合作用的产物,降温速率和温度梯度影响冻结时的水分积聚和迁移,反过来水分的重分布也影响温度的传递.采用室内缩尺物理模型试验和现场监测相结合的研究思路和实施方法不仅为季冻区建筑物不均匀冻胀问题的防治提供了理论基础,也丰富了人们探索水热耦合规律的方法,具有一定的参考价值.     

软黏土三维水-热-力耦合冻融模型及应用

人工地层冻结法是沿海地区软黏土进行地层加固的一种常见绿色工法,地下空间开挖的大型及复杂化使目前冻结法面临更加复杂的渗流环境.为此,通过分凝冻胀理论刚性冰模型的三维化推广,建立能考虑水分迁移的热-水-力耦合作用冻胀融沉模型,以模拟复杂渗流环境下的人工冻结工程.基于模型使用COMSOL有限元进行模拟,与同尺寸室内模型试验数...     

单向冻结条件下扩底桩抗冻拔能力试验研究

采用单向冻结的方法,针对季节冻土区扩底桩的抗冻拔能力,分别选取不同扩角(无扩角直桩、45o、60o、70o)和不同埋深(240、290、340 mm),以及不同扩底直径(74、98、114 mm)的扩底桩开展室内试验研究.根据试验及计算结果,3组试验的最终冻结深度分别为19.51、14.36、14.80 cm.不同扩角...     

桩基础约束条件下季节冻土场地冻胀量的二维数值求解

根据热传导理论建立水热相互迁移模型,利用有限差分方法求解二维季节冻土的时程温度场,由二维土体中水份迁移质量微分方程求解成冰量,进而得到场地的自由冻胀量。由于建筑物基础的侧表面对土体冰胀过程产生约束作用,使土体产生与冻胀相反的约束变形,因而桩基础约束条件下季节冻土场地的最终冻胀量为有限差分方法求解的自由冻胀量与约束冻胀量之差;该理论计算结果与模型试验实测值基本吻合,验证了该数值求解方法的正确性与合理性。     

淮南顾桥矿东风井人工冻土力学性能试验分析

淮南顾桥煤矿东风井采用冻结法施工,为了提供表土层冻结参数以进行矿井设计,本文对风井井筒孔检查孔所取土样进行了人工冻结的单轴抗压强度、冻胀性能以及结冰温度试验研究,得到了其应力-应变、冻胀力和结冰温度等参数,试验结果为淮南类似矿井建设提供了设计基础.