浅埋双连拱隧道地质灾害成因分析与整治对策

某浅埋双连拱隧道在右侧正洞开挖过程中,掌子面前方突发地质灾害,给隧道工程的正常开挖施工以及隧道上方地表建筑物的安全与稳定造成重大影响.针对该隧道的工程实际情况,采用有限元分析方法模拟了隧道施工力学性态,通过对隧道开挖面附近围岩位移及地表沉降等进行分析,探讨了隧道施工过程中地质灾害发生的原因,并结合工程实际提出了有效的整治对策.     

盾构地铁隧道施工引起地表沉降预测研究综述

在众多隧道施工方法中,盾构法以施工速度快点、安全性高的优点,迅速成为国内外地铁隧道施工建设的常用方法之一。但在采用盾构法进行隧道的施工开挖过程中,会对工程区域附近土体和建筑物等造成扰动,导致地表发生沉降。文中在查阅国内外大量文献的基础上,对盾构法施工及地表沉降规律进行简要介绍,分别从理论解析法、经验公式法、数值模拟法、机器学习法四个方面梳理总结了国内外对盾构施工引起地表沉降预测的研究成果,并对不同方法的优缺点进行了分析,机器学习法配合其他方法共同使用将为隧道工程中地表沉降问题预测提供更为准确的依据。     

隧道开挖诱发地表沉降的三维预测模型构建及应用分析

基于地层损失原理,对隧道开挖诱发地表沉降三维理论解进行了修正。以重庆市某在建隧道工程为背景,综合应用了室内相似模型试验和三维扫描技术,分析了隧道埋深和开挖进尺对地表沉降变化的影响规律,验证了三维地表沉降修正理论解的可行性。结果表明：随着隧道埋深增加,沉降槽区域也随之增大,地表最大沉降值逐渐减小;隧道开挖进尺的增加对沉降槽和地表最大沉降值的影响并不显著。     

隧道不同直径管幕支护施工地表沉降影响

管幕法施工易造成地层非线性扰动,最终导致地层变形及地表不均匀沉降.但是对于管幕群管研究及其地表最大沉降影响的研究规律尚有欠缺.因此,结合福州工业北路延伸线工程隧道段贯穿文林山项目,数值软件Midas对多根管幕顶进过程地层应力分布情况及地表最大沉降位移情况进行分析.可得出文林山主线隧道北侧出口段管幕施工中直径增大对于地表...     

纵向叠交双线地铁隧道施工相互影响数值分析

依托城市轨道交通叠交隧道工程,通过数值模拟的方法研究了双线叠交隧道施工对地表沉降的影响及隧道间的相互影响。结果表明,隧道的施工次序对地表沉降有一定的影响,先施工浅埋隧道引起的地表沉降值略大。通过合理安排施工顺序可以在一定程度上减少施工对周边环境影响。     

砂性土层大直径浅埋隧道掘进试验及离散元模拟

隧道断面的增大致使盾构施工的风险增大,尤其是高水压砂性土层,大直径浅埋隧道盾构对周边岩土体的扰动以及土层变形的影响是目前需要研究的新课题。本文以武汉地铁7号线大直径越江隧道段为工程背景,建立了大直径浅埋隧道盾构掘进室内缩尺试验模型,采用螺旋出土盾构设备(包含螺旋杆、螺旋出土器及套筒),以恒定的推进速率进行了隧道掘进,并且对地表沉降进行了监控。同时,本文建立了同尺寸的浅埋隧道盾构掘进离散元模型,对盾构掘进过程中地表沉降、开挖面前方土层中颗粒配位数以及黏结破裂区域进行了分析研究,并与室内试验结果进行了对比分析。结果表明:地表竖向位移与室内试验结果吻合度较高,盾构掘进地表各点处的沉降均随着掘进距离的增大而增大;盾构掘进影响区域主要分布在隧道顶部至地表、一定范围内的周边土体以及开挖面前方一定范围内的盾构区域;颗粒接触点处的黏结破裂区域主要分布在盾构区域和隧道顶部区域。     

浅埋平行隧道下穿铁路施工工序及方案研究

结合重庆白市驿隧道项目,采用有限元软件MIDAS GTS,建立浅埋三孔平行隧道下穿既有铁路的有限元数值模型,分别得出不同施工时序及施工方案条件下,隧道开挖引起的洞周围岩变形及地表沉降规律,并根据计算结果提出了合理的施工时序及施工方案.结果表明,合理的施工时序及施工方案可减小隧道施工风险及施工对铁路运营的影响,为类似工程提供借鉴.     

地铁双线盾构区间地表横向沉降槽参数分析

城市地铁盾构隧道的横向变形特点是确定工程影响区域和影响范围的重要依据。对我国22个建设城市的58条地铁线路、126个区间、964个地表横向沉降槽资料进行分析,研究了地铁双线盾构区间隧道的地表横向变形特点。根据地层条件的不同,对不同地层区域的沉降槽Peck公式拟合参数进行统计分析,得出了地层损失率和宽度参数的分布形态、相关统计值以及与隧道相对埋深的相关性。研究结果表明:(1)地层损失率和宽度参数的数理统计结果可以很好地指导不同地层区域地铁双线盾构隧道工程的影响区划分和影响范围的确定;(2)建议各地结合地层条件特点,对地表沉降槽进行深入研究,以提出更为适宜的地表横向沉降槽预测参数。     

上软下硬地层隧道开挖三维有限元分析

上软下硬地层大断面隧道受力结构复杂,分步开挖对围岩扰动大、风险高。为分析大断面隧道开挖受力特性,探寻分步开挖变形规律,利用MIDAS/GTS NX岩土分析软件建立三维有限元模型,对隧道开挖过程中地表沉降、隧道收敛、锚杆轴力、初支应力受力特性进行研究。通过分析得出,上软下硬地层大断面隧道开挖地表沉降主要发生在上台阶施工阶段,上台阶开挖引起的地表沉降占总体沉降量的97%;硬岩地层大断面开挖台阶间距对地表沉降、隧道收敛、初支结构受力影响不大。研究成果可为上软下硬地层大断面隧道开挖提供借鉴和参考。     

硬岩地层TBM掘进引起地表变形的计算分析

以重庆轨道交通环线凤鸣山站—上桥站区间隧道工程为依托,以现场监测数据为基础,采用数据拟合的方式比较经典Peck公式、Sagaseta公式及Loganathan公式在砂岩与砂质泥岩地层的城市地铁TBM隧道地表施工沉降计算中的精准性。研究表明经典Peck公式拟合的砂岩与砂质泥岩地层TBM施工地表沉降更为精准,最后采用ANSYS数值模拟进一步验证了Peck公式用于砂岩与砂质泥岩地层TBM双线隧道地表施工沉降计算的可靠性。     

砂卵石地层重叠盾构隧道掘进相互影响及控制措施研究

在重叠盾构隧道的掘进过程中,后掘进隧道施工会对先掘进隧道产生一定的影响,导致先掘进隧道结构发生变形,甚者影响结构安全,有必要对砂卵石地层重叠隧道掘进进行研究。以成都地铁6号线某区间重叠隧道为工程背景,首先对砂卵石地层重叠盾构隧道不同掘进模式进行分析,从地表沉降的角度分析选择先下后上为最优开挖方式,分析重叠隧道施工后导致地表沉降存在一定程度的叠加效应。为保证砂卵石地层重叠盾构隧道掘进过程的安全稳定,对隧道重叠区域注浆加固,增强隧道间土体的抗压、抗剪能力,最后通过实测数据与数值模拟结果相对比,误差均在5%以内;先掘进隧道地表沉降横向变化近似U形,后施工隧道掘进时地表沉降变化整体增加但趋于平缓,有着明显的“滞后性”,注浆加固后土体变形得到控制。     

盾构隧道上穿既有隧道的三维数值模拟

文中对上海某轨道交通以斜交形式上穿大直径隧道工程建立三维数值模型.通过模拟上穿过程,得出右线掘进时,地表沉降槽宽4D(在建隧道外径),中心位于推进轴线;右线扰动造成已建隧道沉降占总沉降的80%,侧移占总侧移的45%;两线上穿完毕后,沉降槽中心位于两隧道中心,槽宽约6D,且已建隧道受影响区域为整个沉降槽区域;右线掘进使已...     

地质灾害对高速公路隧道工程长度及埋深激增的响应研究

在交通基础工程的快速发展过程中,隧道工程的建设呈现出"长、深、大"的发展趋势。研究表明,隧道的长大深埋化会极大的加剧地质灾害的发生,尤其是增大了发生硬岩岩爆、高压突(涌)水、高地温和软岩大变形等特殊且更大影响地质灾害的风险。针对上述地质灾害的特点,指出了各类地质灾害的应对策略和处理措施。建议系统总结地质条件相似区域的隧道工程建设经验,形成针对性的长大深埋隧道成套建设技术和地方技术标准。     

地铁浅埋暗挖施工对地表沉降及邻近桥基的影响

针对地铁隧道开挖诱发地表下沉,致使已有桥基变位的问题,采取经验法的叠加原理预测双线隧道开挖对地表沉降曲线的影响。以西安地铁3#线某区间为工程背景,采用三维有限差分数值(FLAC3D)软件模拟浅埋暗挖不同工况对地表和邻近桩基沉降的影响。理论分析及数值模拟结果均表明:双线隧道引发的地表沉降呈"U"型曲线分布,且沉降槽宽度影响范围和地表沉降均较单线隧道大。环形开挖预留核心土法可作为该区间隧道的主要施工工法。现场监测分析表明:该施工工法能有效地降低地表沉降和桩基变形,对黄土地区该类隧道工程具有一定的指导意义和借鉴价值。     

武汉地铁虎泉-名都区间隧道开挖引起的地表沉降研究

深入研究、合理控制由隧道开挖引起的地表沉降具有十分重要的实际意义。以武汉地铁虎泉-名都区间隧道开挖工程为背景,运用简化随机介质理论公式,以典型地表沉降和隧道断面收敛监测位移为基础,对区间各典型断面进行位移反分析,得到隧道断面收敛面积 和 ( 为影响角),并总结类似研究区域施工和地层情况的隧道开挖引起地表沉降的计算参数取值,研究结果可为武汉地区后续大规模地铁建设提供参考和依据。     

基于时序InSAR技术的地表形变监测技术研究

InSAR技术能够全天时、全天候、大范围获取地表高精度形变信息,可为地面沉降监测提供技术支持。某铁路隧道周边为煤矿采空区,已有资料表明该区域地表每年均有沉降,为了获取该区域沉降变形情况,本文利用研究区存档39景Sentinel-1降轨数据,采用SBAS-InSAR技术获取隧道周边地表变形速率图,提取了地表变形发展过程。结果表明,SBAS-InSAR技术获能够获得毫米级沉降结果。     

某盾构隧道工程开挖数值模拟分析

隧道工程是我国公共交通线的重要组成部分,盾构法由于施工速度快、对周边扰动小、安全性较高等原因被广泛应用于隧道工程。通过有限元建模,模拟了盾构隧道开挖全过程的变形情况并通过现场的实测数据对数值模拟的结果进行进一步的验证。研究发现在盾构机掘进完成后,隧道中部管片和地表土体发生沉降,而隧道两端的管片发生上抬,且地表亦产生隆起现象。而将实测数据与数值模拟结果进行对比后发现,在开挖中部,管片变形与地表沉降实测值与数值模拟的结果较为接近,但在开挖隧道两端,管片变形与地表沉降实测值与数值模拟的结果存在一些偏差。     

基于时序InSAR技术的天津郊区地面沉降监测应用

城市区域大多实施了严格有效的沉降防控措施,地表沉降逐渐由城市向郊区发展,监测城市周边郊区的地表沉降十分有必要。基于时序InSAR技术,利用28景Envisat ASAR影像获取了天津市西郊的地表沉降速率以及沉降的历史演化信息。实验结果显示,在2007年~2010年间,天津市城区的地表沉降较为缓慢,而郊区则出现了3个大的沉降漏斗,并且以最大沉降速率超过100 mm/a的速度快速发展,有与河北沉降漏斗连通的趋势。     

大间距双线地铁隧道矿山法施工引发地表沉降的规律

目前绝大多数地铁区间隧道中,常常在同一埋深地层平行修建两条隧道。在两隧道开挖影响交叉区内,将导致较大的叠加地表沉降,沉降预测更加困难。文章利用数值模拟方法,结合实测数据及peck修正公式对大间距双线地铁隧道矿山法施工引起的地表沉降进行研究,得到一些规律：在两隧道开挖影响范围交叉区域内,地表沉降会相互叠加;大间距条件下隧道施工的先后顺序对地表最大沉降的影响很小,可以用peck公式来预测地表最大沉降,但预测地表沉降时,需对公式作出修正。     

挤压性软岩隧道大变形灾害及控制措施研究

软岩大变形隧道修建时,由于围岩自稳能力弱,隧道时常发生较大收敛问题。根据云南省云临高速公路大亮山隧道地质勘察报告,对ZK20+160～ZK20+320段初期支护大范围开裂、仰拱隆起严重等问题采用有限差分数值方法进行模拟研究。通过对数值模拟结果的分析得出软岩大变形隧道变化规律,并由此提出相应的设计施工优化措施。研究表明：隧道拱顶沉降与仰拱隆起大,隧道围岩塑性区半径大,符合高地应力下软岩大变形隧道开挖的物理力学变化特征;将数值模拟二次衬砌拱顶沉降曲线与现场实测拱顶沉降曲线对比分析,结果表明两者变化规律一致;针对现场初期支护开裂、仰拱隆起与钢拱架扭曲变形等工程问题并结合数值模拟结果,建议采用双层支护、增设锁脚锚杆和仰拱尽早封闭等优化措施控制隧道变形开裂问题。