输水洞侵蚀破坏机理分析及防护措施研究

在实际工程调查的基础上,针对低速输水洞中比较突出的侵蚀破坏病害,从混凝土的化学成分与环境水间进行的溶蚀和碳酸水侵蚀的角度出发,研究了输水隧洞混凝土衬砌侵蚀破坏机理,分析了表层侵蚀和穿壁渗漏侵蚀破坏成因和过程,并提出了相应的工程处理措施,对日前众多的输水洞除险加固具有实际指导意义.     

土体加固范围对既有盾构隧道轨道的影响分析

为分析不同拱顶、拱底和不同横向土体加固范围对既有盾构隧道轨道及轨道高差的影响规律,运用Midas-gts有限元软件结合现场施工,并基于已有盾构隧道施工扰动范围的影响机理,对广州市某盾构隧道斜穿11号线工程进行研究。结果表明:既有轨道的沉降值曲线呈V型,轨道高差曲线呈W型;在一定范围内,相比其他土体加固,横向土体加固对控制既有隧道轨道和轨道高差效果显著,且当横向加固为1倍盾构直径时,既有隧道轨道和轨道高差的控制效果最明显;既有隧道轨道的最大沉降值与拱顶、拱顶+拱底以及横向加固范围呈对数线性关系,与拱底加固范围呈线性关系;盾构隧道扰动范围大致为距既有隧道两侧1倍盾构直径范围,故对盾构隧道两侧土体加固1倍盾构直径,防止隧道结构产生较大变形。     

顶管法工作井土体加固对围护结构的影响研究

顶管法工作井的坑内、坑外土体加固对控制地表沉降和围护结构的侧向位移有显著作用。以天津地区某人行地道为背景,首先研究了坑底土体加固深度和加固程度对围护结构的影响,确定了合理的加固深度和加固程度。然后结合盾构法进出洞口土体加固的工程经验,给出了较为合理的顶管法进出洞口土体加固的范围,并结合相关规范及工程经验提出了一种将进出洞口加固后的土体计入围护结构计算的方法。本文的研究成果和计算方法为顶管法工作井土体加固的设计提供了参考。     

盾构隧道的近接施工对已建隧道产生的影响

为了研究天津市软土地区新建盾构隧道近接施工对已建隧道产生的影响, 以天津地铁某区间最小净距为0.98 m的双线盾构隧道开挖工程为背景, 采用有限元软件刚度迁移法, 分析了在土体局部加固的情况下新建隧道掘进过程对已建隧道周围土体位移及衬砌内力与变形的影响, 并将地表变形计算结果与实测数据进行了对比分析.结果表明:在注浆加固条件下, 已建隧道的位移及内力都有较大程度的降低, 但在加固区与未加固区交界附近可产生一定的突变, 在现场施工时该段范围应重点监控.     

冻结法加固土层技术在盾构出洞中的应用

针对盾构出洞难的问题,利用人工地层冻结加固技术,采用垂直局部冻结方案,所加固的土体强度高、均匀性好、隔水性好,取得了理想的施工效果.     

冻结法加固土层技术在盾构出洞中的应用

针对盾构出洞难的问题,利用人工地层冻结加固技术,采用垂直局部冻结方案,所加固的土体强度高、均匀性好、隔水性好,取得了理想的施工效果.     

基于Internet的地铁盾构始发与到达工程信息系统开发

由于端头地层地质与施工空间条件的复杂性,始发与到达成为地铁盾构工程施工过程中的主要风险点.既有工程案例数据库系统的建立与有效利用能够为新的类似工程设计提供科学决策辅助,从而降低盾构始发与到达的工程风险.为实现工程案例数据库的网络共享和高效利用,本文基于对工程案例资料的收集、整理和分析,采用Java+SQL Server开发工具,研发了基于Internet的地铁盾构始发与到达工程信息系统.获得的主要成果有：基于理论计算公式和JavaWeb方法,编程实现了地铁盾构始发与到达端头地层稳定性判别以及加固范围计算功能;对盾构始发与到达的工程信息进行了分类并设计了数据库结构,建立了含有100多个不同区域及地层条件的地铁盾构始发与到达工程案例数据库;研制了基于Internet的盾构始发与到达工程信息系统,实现了工程案例数据库及标准知识库的查询统计、加固方案推理、加固范围计算分析和风险评估等应用功能.     

天生桥水库输水隧洞安全复核及除险加固设计

针对天生桥水库输水隧洞存在的建设质量差,边坡稳定性差、易形成高陡边坡等安全质量问题,经现场踏勘结合原设计资料及现行规范标准,对进水口和隧洞体结构强度进行了安全复核.经水力计算、衬砌支护结构配筋及裂缝开展宽度计算等论证分析,结果表明隧洞过流能力和结构强度能够满足规范要求.设计采用边坡锚固支护、拆除重建、回填固结灌浆等方案,输水隧洞整体性、完善性得到有效加固修复.     

建筑地基中人防洞的受力分析与加固

分析了人防洞卸荷压力拱存在的条件及其承载力的大小,给出了人防洞荷载的计算方法,并结合工程实践提出建筑地基中人防洞的几种加固处理方案。     

真空井点降水联合加固软土地基的试验

为了在实际工程中有效应用加固软土地基,在松花江漫滩地区进行了真空井点降水联合方法试验研究.采用太沙基有效应力原理并结合观测得到的数据,对真空井点降水联合预压加固软土地基的机理及加固有效深度、有效应力的变化问题进行了理论分析.试验结果表明:砂井中的孔隙水压力下降速度较快,土体中的孔隙水压力下降则缓慢.地下水位的降低程度对真空降水预压方法加固效果有很大影响,"水封"作用不利于土体固结.通过真空预压和降水预压,不仅提高地基的固结速度和固结程度,且能提高边坡和地基的稳定性.在松花江沿岸地区或类似工程场地条件下应用真空降水预压方法加固地基是合理有效的.     

盾构隧道已开裂管片的受力变形特性

结合广州地铁某已运营的盾构区间隧道现状,通过采用三维Goodman单元来模拟管片已存在的裂缝,对盾构区间隧道已开裂管片的裂缝深度变化对管片结构造成的影响进行了分析,同时也对侧向土压力、地基弹簧系数以及地下水位等几种重要因素对管片受力变形特性的影响进行了评估.研究表明,随着裂缝深度的增加,管片砼的拉应力、压应力虽然达到最大值,但变化幅度并不大.但当裂缝接近径向贯通的时候,钢筋的拉应力值会大大增加,有可能超过允许值.同时,在盾构管片存在既有裂缝的情况下,盾构管片的最大拉应力值、水平和竖向收敛值、竖向沉降值均随侧向土压力系数、地基弹簧系数的减少而增大,同时随地下水位埋深的增大而增大.根据研究结果,对该区间隧道盾构隧道的裂缝等病害采取了针对性修复措施,目前无新的裂缝出现,总体处于稳定及安全的状态.     

泥水盾构施工引起的地面固结沉降实例研究

通过对杭州钱塘江隧道泥水盾构施工的分析,研究了泥水盾构施工引起的地面固结沉降的特点,提出划分地层损失沉降和固结沉降的实用方法,总结了盾构施工引起扰动土体固结沉降的机理、影响因素及控制措施.分析表明：无论是地层损失沉降还是长期沉降,均可用Peck公式较好地拟合;横向地面固结沉降曲线不符合高斯曲线形式,一般隧道轴线或附近地面固结沉降最大,向两侧递减;扰动土体固结使得横向沉降槽不断拓宽;软土地区盾构隧道施工,可取地面沉降曲线或沉降速度曲线的转折点作为地层损失沉降和固结沉降的界限;通过优化泥水盾构掘进参数,可减少施工扰动,从而降低固结沉降量和固结沉降时间.     

盾构施工固结沉降有限元分析

当盾构在软土地区开挖时,在由施工扰动引起的地面沉降中,固结沉降占到很大比例,所以盾构施工时产生的超孔隙水压的分布规律必须加以研究和认识.利用比奥固结方程和热传导方程的相似性,采用有限元计算软件ANSYS的热分析模块来分析固结,得到了盾构施工时周边土体超孔隙水压的分布和消散规律,在此基础上,应用ANSYS应力分析模块,进...     

盾构隧道在不同施工工况中地表变形的模拟研究

为研究盾构隧道在不同施工工况中地表及自身的变形规律,本文建立了盾构隧道的有限元模型,对盾构隧道在不同施工工况下的开挖进行了模拟计算,即采用不同掘进顶推力施工时的地表沉降、隧道不同埋深情况下施工时地表沉降、开挖完成后地表作用大面积荷载情况下的地表沉降,以及隧道修建完成后地下水位变化后对盾构隧道变形等不同工况的模拟计算．结果表明：盾构的顶推力会导致其前方一定范围的地表土发生向上的隆起,并且顶推力越大,隆起变形和范围均较大．在相同顶推力作用下,埋深较大的隧道地表点的隆起变形和范围较小．地下水位上升会导致地表浅层土体发生回弹变形,并且下方有盾构隧道的地表的回弹值要比下方没有盾构隧道的地表的回弹值小;当地下水位从盾构隧道拱底逐渐升高到中心处和拱顶时,盾构隧道结构会出现竖向和侧向变形,并且水位越高,变形量也越大．     

西安地铁盾构隧道穿越地裂缝带的适应性与应对措施

盾构能否通过地裂缝是西安地铁建设中的难题,结构的适应性与应对措施是关键。以西安市唯一的市域环线——地铁8号线为工程背景,基于现场调查、资料收集、InSAR监测及有限元数值模拟,讨论了西安地裂缝活动趋势与地铁沿线地裂缝的活动性分级,分析了不同管片拼装方式和断面尺寸的盾构隧道在地裂缝场地的适应性,提出了盾构隧道穿越地裂缝带的二次衬砌与暗梁、钢管片、注浆加固、手孔局部加固等应对措施,并验证了其有效性。结果表明:在地裂缝活动性弱的Ⅳ级场地可采用盾构隧道,错缝拼装优于通缝拼装,且盾构最优直径D=6.2 m; 盾构隧道的纵向设防长度为距地裂缝带0.75D～1.50D的范围,并与隧道穿越地裂缝带的角度有关。研究结果可为地铁盾构隧道穿越地裂缝带结构设计与病害防治提供科学指导。     

曲线盾构隧道掘进地表沉降计算模型研究

盾构隧道掘进过程中产生的地层损失和施工荷载是引起地表沉降的主要因素,曲线盾构隧道的非对称性使得掘进引起地表沉降规律更加复杂。基于直线盾构隧道掘进引起地表沉降的研究成果,考虑实际工程中隧道会由于自重而沉降到土体边界底部和曲线盾构隧道地层损失的非对称特征,建立了曲线盾构隧道掘进引起地表沉降的地层损失模型,同时将建立的模型与已有曲线隧道地层损失模型进行对比研究。结果表明:本文建立的地层损失模型引起的地表沉降变形值更大,受转弯半径的大小影响,当隧道转弯半径大于1000米后,曲线隧道与直线隧道地层损失引起地表沉降值变化较小,而当隧道转弯半径小于300米时,此时地表沉降值对隧道转弯半径的敏感性较高,文章建立的计算模型可以很好的体现出小转弯半径隧道引起的地表沉降值的影响程度更大;通过将两种不同地层损失模型引起的地表变形与实际工程进行比较分析,验证了文章建立的计算模型与实际数据更接近,误差更小,显示该模型能够较好地反映实际情况,研究成果为曲线盾构隧道掘进引起地表沉降分析和预测提供参考。     

高速公路连拱隧道开挖三维变形及沉降分析

通过对金丽温高速公路垟湾连拱隧道工程区的地质特征进行详细的分析和现场调查,系统研究了金丽温高速公路垟湾隧道开挖及加固全过程的围岩变形场及其变化特征,得出围岩在加固后变形值最大减少近30%的结论.对在不同开挖步中的地表沉降(Y向位移)进行分析,研究连拱隧道地表最大沉降部位横断面及纵断面的沉降规律,并分别建立对应的沉降预测模型,为破碎岩体中浅埋连拱隧道开挖地表沉降预测提供一定的理论依据.     

泥水盾构隧道施工引起的地面沉降分析及预测

通过对杭州庆春路过江隧道泥水盾构施工地面沉降监测数据的分析,总结了地面沉降的特点及影响因素,并结合实测数据给出了地面沉降的修正双曲线预测公式。分析表明：Peck公式适用于杭州软土地层中泥水盾构施工引起的地面沉降预测,其中地面沉降槽宽度参数K取值0.25～0.32,地层损失率V1取值0.04%～0.33%。地面沉降主要为盾构脱离0～5d或6d内的盾尾沉降以及扰动土体长期固结沉降,分别约占总沉降量的57.27%和41.08%。适当提高切口泥水及同步注浆压力使地面微隆,可以抵消部分地层损失,减少地面沉降。由地层损失引起的横断面地面沉降曲线较规则,基本呈现高斯曲线分布;而地面隆起变形较无规则,会使沉降曲线偏离高斯曲线分布。引入新参数C后的修正双曲线模型可用于泥水盾构软土地层中施工引起的地面沉降的预测。     

盾构施工对临近桩基影响的数值模拟及参数分析

采用数值模拟软件对盾构隧道施工近距离下穿桩基进行三维仿真模拟,研究双线盾构动态掘进时桩基位移的变化。数值模拟实现了盾构施工时的步步掘进,考虑了土仓压力、注浆压力、盾构与土体摩擦力等施工参数的影响;利用PLAXIS 3D的固结计算,考虑盾构机自重对土体的固结作用引起的地层沉降,并由此考虑开挖速度对桩基位移的影响。计算结果表明:隧道开挖将导致桩基发生沉降、侧移以及倾斜,桩基的整体位移以及倾斜都随盾构施工的进行不断增加。施工参数敏感性分析表明:增大开挖速度可以有效控制桩基位移,但当开挖速度增大至一定程度时,开挖速度对桩基的影响逐渐减小;双线隧道同步开挖时对桩基的影响比双线分别开挖时小。     

厦门海底隧道明洞回填前后结构安全性分析

为分析评价厦门海底隧道明洞修筑后地基承载力不足引起的结构安全性问题,建立荷载-结构模型,采用ANSYS结构分析软件对回填前后明洞结构变形、受力和安全性进行分析和评估,给出了结构安全系数.明洞结构在回填前是安全的;回填之后,在回填土自重荷载作用下结构安全性不够,回填前应进行地基加固.