膨胀土地层浅埋暗挖法施工方案比选分析

本文以合肥市轨道交通二号线过渡段浅埋暗挖工程为背景,对CRD法、CD法及台阶法三种施工方案进行了数值模拟。对比分析了横向地表沉降和拱顶沉降以及开挖对掌子面附近隧道变形的时空效应。并结合三种施工的现场施工方案,对三种施工方法的技术难度以及经济成本进行简要分析。研究结果表明,合肥轨道交通二号线过渡段暗挖工程采用台阶法施工技术可行,经济合理。     

复杂环境下超浅埋地下通道施工技术研究

结合合肥市府广场地下通道工程,详细介绍了在饱和淤泥质地层条件下采用长管棚结合注浆小导管超前支护、短开挖和强支护等综合浅埋暗挖施工技术。工程结果表明,在复杂环境下采用暗挖法施工是可行的,并可实现洞内施工安全和地面沉降控制要求,避免了明挖施工对城市交通的干扰。所得施工经验对合肥地区类似地下工程具有一定的指导意义。     

地铁隧道暗挖施工地表沉降模拟分析

浅埋暗挖法施工往往会引起不同程度的地表沉降,如何正确预测沉降值对地铁施工安全具有重要意义。本文以北京地铁６号线某区间工程为例,通过现场实际量测数据和ＦＬＡＣ^３Ｄ的数值模拟对浅埋暗挖隧道施工引起的地表沉降进行详细分析。结果表明：ＦＬＡＣ^３Ｄ的数值模拟结果与地表沉降实测值相近,地表沉降会经历微小变形、急剧变形、缓慢变形至稳定３个阶段,其中,沉降主要发生在开挖面通过阶段,合理的数值模拟计算能够大致预测施工引起的沉降,并以数值模拟结果为类似工程提供指导和建议。     

超浅埋地下通道暗挖法施工地表沉降监测分析

以合肥市府广场地下通道工程为实例,对施工过程中地表沉降监控量测技术进行了详细介绍,并通过对施工阶段监测数据的分析,总结在浅埋暗挖法施工过程中沉降规律。所得监测数据和监测经验对合肥地区类似地下工程具有一定的指导意义。     

浅埋暗挖法地铁施工地表沉降的分析与研究

本文以在建的浅埋暗挖法施工的北京地铁五号线某标段的双线隧道为例,通过现场各实验断面实测数据的分析研究,得到在第四纪覆盖层,主要为粉质粘土的地质条件下隧道开挖过程中地表沉降、速率和拱顶沉降变化趋势。并指出在掌子面0．5D～0．75D范围内,地表沉降速率增长较大,施工中应在该范围内及时进行初期衬砌的支护。通过监测数据的统计分析,地表累计沉降主要发生在掌子面2D范围内,在此区域内地表变形速率较大,超出3D后,地表变形速率趋于平缓;沿隧道纵向地表沉降最大值超前发生于主断面。其影响最大的范围是在4D～4．5D的范围内。在施工中适时用小导管注浆法加固土体效果显著。分析结果对北京地铁后期建设和同类地层地铁施工环境控制具有重要借鉴和参考价值。     

深圳地铁浅埋暗挖隧道地层变形分析

地铁隧道施工扰动地层，必然造成相应的地层变形，并且在不同条件下变形量表现出较大的差异．通过对深圳地铁Ⅰ期工程3A标国老区间隧道砂质地层深部位移的现场实测和分析，得出了深圳富水软弱含砂地层中浅埋暗挖法施工地层运动的基本规律．该类地层具有变形量大的显特点，并且地表沉陷具有突发性，地层损失率高达9．2％，远大于普通地层．结合地质及工程条件对地层大变形机理及其主要影响因素进行了分析．在此基础上提出了控制地层大变形的技术措施，在Ⅰ期工程的后期施工中得到充分利用且取得较好的指导施工效果．     

浅埋暗挖地铁车站管棚的数值模拟及其加固效果分析

以北京地铁十号线黄庄站126 m超前大管棚一次性施作作为研究背景,在对管棚作用效果和作用机理分析的基础上,比较了现有管棚计算模型的优劣,提出了在数值计算中采用桩单元模拟管棚的思路;对车站导洞施工过程中管棚变形的动态过程以及管棚注浆和管棚直径对地表沉降的控制效果进行了分析研究.监测数据表明:北京地铁十号线黄庄站管棚施作后,四导洞开挖完成后地表沉降控制在30 mm左右,与四号线黄庄站四导洞完成后地表80 mm的沉降值相比大大减小,起到了良好的控制作用.     

浅埋暗挖隧道衬砌受力实验研究

本文以合肥市府广场地下通道为依托,以原位测试为手段,对围岩与初期支护接触压力,初期衬砌和二次衬砌结构压力进行分析研究。结果表明:初期衬砌和二次衬砌均对土体变形产生约束,二衬浇筑后,土体变形逐渐趋于稳定,土压力也趋于稳定;初衬钢拱架受力规律性较明显,拱顶到拱腰的上半部分区域受压,下部受拉;二衬轴力和弯矩较小,反映了浅埋暗挖法中初期支护承担全部基本荷载,二次衬砌作为安全储备和初期支护共同承担特殊荷载的设计原理。     

浅埋暗挖隧道地面沉降槽宽度系数取值的研究

浅埋暗挖法隧道施工引起的沉降槽宽度系数ｉ值与隧道的半径Ｒ、隧道的埋深ｚ 和土质有 关．采用Ａｔｔｗｅｌｌ分析公式,通过有限元数值模拟得到不同埋深ｚ下的ｉ值,从而求解出公式中的待 定系数Ｋ 与Ｎ,得出新的ｉ值计算公式．在进行待定系数求解时,发现ｌｎｉ与ｌｎｚ的关系存在线性分 段性,对ｉ值的公式进行了分段讨论,结论如下：隧道埋深较浅时,半径Ｒ 变化对ｉ 值影响大,对应 ｚ／Ｄ 为１．２４～１．８０时,Ｋ＝１．７３,Ｎ＝０．１７,ｉ／Ｒ＝１．７３×［ｚ／（２Ｒ）］０．１７;隧道埋深较深时,埋深ｚ变 化对ｉ值影响大,对应ｚ／Ｄ 为１．８０～３．２８时,Ｋ＝１．３５,Ｎ＝０．５５,ｉ／Ｒ＝１．３５×［ｚ／（２Ｒ）］０．５５．通过 实测数据分析并与前人公式对比,结果表明上述公式在杭州软土地区浅埋隧道沉降槽宽度系数的 取值更加精确．     

小导管注浆预支护技术在城市浅埋暗挖隧道的应用

结合深圳市向西北人行地道超前小导管注浆预支护的工程实践，介绍了小导管注浆预支护技术在城市浅埋隧道中的应用．     

浅埋偏压隧道进洞施工围岩稳定分析

针对破碎岩体浅埋偏压隧道围岩稳定性问题和进洞工法的取选,选用ABAQUS有限元软件对广西岭顶隧道分别采用三层台阶法、中隔墙法和双侧壁导坑法施工进行数值模拟研究,分析不同施工方法下围岩及支护结构的应力、应变及塑性区分布变化等情况.结果表明:由于隧道存在明显的浅埋和偏压作用,进洞适宜采用中隔墙法和双侧壁导坑法施工作业,能较...     

盾构法施工对地层位移影响的数值模拟

隧道地层的初始应力、开挖形成的空间效应和开挖支护过程等都会对地层沉降和水平位移产生影响。文章通过建立反映工程特性的有限元模型,以隧道围岩中过横断面圆心的竖线和不过圆心的竖线为代表,用ELAC3D软件计算了各点的沉降和水平位移随开挖面前进的变化规律。结果表明:盾构法施工过程使开挖面前后的横断面都发生竖直方向和水平方向位移,隧道横断面变成横向长、竖向短的椭圆形,开挖过的断面距开挖面越远,椭圆变形越明显,同时向后的水平位移越大,未开挖面距开挖面越近,椭圆变形越大,同时向前的水平位移越大。     

海底隧道施工设计及其数值优化研究

某海底隧道地质条件异常复杂,覆岩被多处断层破碎带相割呈区域性林状分布,高外水压处断层及破碎带施工是隧道安全控制的关键所在.依据该海底隧道的初步设计方案,采用大型数值计算软件FLAC3D系统研究了水下岩石完整带和破碎带隧道开挖的稳定性及最优施工方案,分析了不同施工工法及支护参数对岩体变形、破坏特性的影响,并确定了海底隧道主、辅洞开挖相互影响效应,以便为海底隧道工程的施工决策提供量化资料和技术支持.     

考虑隧底隆起斜坡段浅埋隧道稳定性上限分析

采用极限分析上限法,基于内外能耗守恒原理,通过构建考虑隧底隆起的斜坡地段浅埋隧道破坏模式,推导出围岩压力的计算式,并通过典型算例重点分析了典型因素对隧道围岩稳定性的影响。研究结果表明:基于泰沙基极限平衡法进行隧道围岩支护设计较为保守,不考虑隧底隆起的极限分析方法次之考虑隧底隆起极限分析方法的风险最大;斜坡地表倾角增大对浅埋隧道稳定性有着不可忽视的不利影响;围岩压力随岩土侧压力系数减小、埋深增大、断面尺寸加大而增大;岩土黏聚力增大、内摩擦角增大对提高浅埋隧道围岩稳定性有积极作用。     

降雨入渗对浅埋黄土隧道稳定性的影响

为了研究降雨入渗作用下黄土力学性质劣化对浅埋黄土隧道稳定性的影响,对隧道围岩中的黄土进行了不同含水率和不同围压的剪切、等压三轴试验,结果表明,含水率对黄土力学性质和破坏形态有较大影响。根据试验结果建立了黄土不同含水率的塑性本构关系,对比了计算结果和试验结果,证明了该本构关系能较好地描述黄土的应力-应变规律。对不同降雨强度、不同深度的黄土在雨水入渗影响下的含水率分布规律进行分析,并在数值模拟软件中调用建立的不同含水率的黄土塑性本构关系,计算不同降雨强度下隧道结构的受力和变形,结果表明：考虑降雨入渗后隧道结构变形和受力增加明显,其中,拱顶沉降增幅达到46%,隧道初期支护应力增加20%~27%。将浅埋黄土隧道结构变形监测数据与数值模拟结果对比,验证了黄土本构关系的正确性,所模拟的降雨入渗对隧道结构稳定性的影响符合实际工程。     

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．     

土压平衡盾构隧道施工引起的地层损失及影响因素

收集中国已有地表沉降监测数据及土体损失率统计分析数据,结合长株潭城际高铁Ⅱ标树木岭盾构隧道进口树木林车站区间16个监测断面数据及其详细地层信息,分析土压平衡盾构隧道施工引起的地层损失规律影响因素。分析表明,土压平衡盾构隧道施工引起的土体损失率的累积概率较好的服从对数正态分布;土体损失率随着埋深或深径比的增大,呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势,且两者关系可近似采用幂函数拟合;当H大于20 m或H/D大于3.25时,土体损失率基本稳定在0.75%附近,且对应地层信息表明盾构隧道施工时其上覆岩层呈现拱效应,说明盾构隧道施工中其顶部土层成拱效应可较好的控制土体损失;土体损失率或名义土体损失率随着盾构开挖通过时间的增加而逐渐增大,且趋于稳定,说明固结变形对名义土体损失率的影响较大,最大可达瞬时沉降所引起土体损失率的4.58倍。     

含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性试验

针对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性问题,设计制作了主要由模型箱、水循环系统、盾构隧道与开挖面模型、饱和地层模型和量测系统组成的试验装置。通过模型试验,量测开挖面逐渐失稳过程中的地层沉降和开挖面饱和土压力以及前方地层孔隙水压力。结果表明:渗流条件下,开挖面前方地层孔隙水压力,会因地层黏-砂比的增大而增大,且会随开挖面体积损失的增大而增大;渗流会使开挖面极限有效土压力明显增大,开挖面极限有效土压力与地层黏-砂比基本上呈线性增加关系;地层极限失稳范围主要取决于开挖面前方和后方以及横向的破裂角,其中,后方破裂角受地层黏土含量和渗流的影响不大;无渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而增大,而有渗流时,地层极限失稳范围会因黏-砂比的增大而减小。研究成果改进了对含黏粒砂土地层浅埋盾构隧道开挖渗流稳定性的认识,可以为实际工程以及有关的稳定性极限分析提供参考。     

平行双孔隧道开挖变形三维数值分析

基于Gibson土建立平行双孔隧道的三维实体结构计算模型,考虑衬砌与周围土体的共同作用,并在盾构开挖面处施加表面力以模拟切削刀盘的推进力效应,分析平行双孔隧道同步开挖及不同滞后距离异步开挖时隧道相互作用所引起的周边土体变形及收敛形式。研究表明,平行双孔隧道异步开挖时,滞后距离对超前开挖隧道周围的竖直沉降影响微小,而对后挖隧道断面竖直沉降以及左右隧道水平位移的影响较大;随两隧道间距的增加,开挖时相互的影响会随之减小。     

基于时空关系的盾构开挖地表沉降规律

基于武汉地铁四号线某区间隧道盾构开挖引起的地表沉降数据分析,考虑地表沉降的时空关系,将地表沉降划分为无影响阶段、前期沉降阶段、通过阶段、盾尾空隙沉降阶段、工后沉降阶段,并给出了各个阶段的大致范围及其地表沉降占总沉降的比值。通过对Mindlin解引入时间参数,针对不同阶段地表沉降影响因素进行分析,在前影响距离范围内,盾构机与土体的摩擦力和地层损失对地表沉降的影响占优,在后影响距离范围内,地层损失对地表沉降起到了绝对的控制作用,前期沉降阶段的土层隆起与正面附加推力、摩擦力有关,而正面附加推力、摩擦力和注浆压力导致了工后沉降阶段的土体回弹,由此获得了实时地表沉降预测的理论公式。研究结果表明：理论预测值与实测值能较好的吻合,该公式能够较为准确地实时预测地表沉降。