软土地层中的圆形隧道载荷模式研究

对圆形隧道作用荷载的影响因素，如隧道埋深、施工工艺以及计算方法等作了系统分析。通过对作用在上海软土地层中的3条隧道上的土压力实测值的分析表明，作用在隧道上的土压力值及其分布规律不仅由于隧道的施工方法（挤压盾构或者EPB盾构）有较大差异，而且在隧道的施工阶段和正常使用阶段也不同。在隧道施工阶段，挤压盾构法隧道衬砌呈现“竖鸭蛋”变形，而EPB盾构隧道衬砌则呈现“横鸭蛋”变形。根据经典的主动土压力理论和静止土压力理论计算出的隧道侧压力小于现场的实测值，且二者的偏差较大。根据本文提出的圆形隧道土压力的余弦变化规律理论对3条隧道的荷载进行计算，计算结果与实测值吻合得很好。     

相对刚度对圆形隧道结构地震反应影响规律的研究

隧道结构与周围地层的相对刚度是两者之间相互作用的根本,本文针对圆形隧道,采用动力有限元方法分别讨论了土质条件(剪切波速)、衬砌厚度、衬砌直径等参数对结构地震反应的影响规律。然后引入柔度比的概念来综合考虑上述因素的影响。计算结果显示:柔度比越大,隧道结构的地震内力反应越小,并且对计算结果进行拟合得到衬砌内力与柔度比的函数关系,可以作为隧道结构抗震分析、设计的参考。     

盾构管片接头非线性转动刚度研究

以一类采用斜直螺栓、不设传力衬垫构造形式的盾构管片接头作为研究对象,对接头非线性转动刚度变化特征以及主要影响因素进行研究。研究表明:①在特定接头轴力作用下,当弯矩超过张开临界弯矩后,接头转动刚度随着弯矩迅速衰减,接头相对柔度值仅与相对荷载(弯矩)有关,而与接头抗压刚度、截面尺寸、材料特性等无关;②高荷载水平下,接头的非线性转动特征与其有效高度的变化密切相关;③在管片接头尺寸和材料特性一定时,接头的张开临界弯矩、屈服临界弯矩以及极限弯矩等三个指标均受管片接头实际承受的轴力控制。在一定范围内,管片轴力增大,可以提高接头的极限承载力。     

软土地铁隧道沉降分析

应用力学和渗漏耦合的方法,从隧道渗漏角度,计算并分析了隧道相对周围软土不同渗透系数比条件下的隧道沉降,分析了渗漏沉降稳定时间。计算结果表明,隧道渗漏所导致的软土地铁沉降可达20cm以上,与目前上海软土地铁隧道沉降量相当。     

地铁工程圆形隧道断面测量的一种新方法

提出了地铁工程圆形隧道断面测量的一种新方法。本文论述了地铁工程圆形隧道断面常规方法的测量过程,然后详细论述了采用新方法进行断面测量的过程,并推导了相关计算公式。最后以武汉市轨道交通四号线二期工程永安堂站~孟家铺站右线盾构区间为例,对两种方法求得的断面数据进行对比,表明在一般情况下采用新方法能满足规范要求。     

饱和软土地层中管幕法隧道施工风险分析

上海市中环线虹许路一北虹路下立交工程设计采用管幕结合箱涵顶进——有中继间的推进工法施工，是我国第一次引进管幕工法施工，也是世界上在饱和软土地层中施工的最大、最长的管幕法工程，其工程规模大，工艺新颖，工程地质条件差，存在很大的施工风险。运用风险分析方法，分析了饱和软土地层中施工管幕法隧道时在管幕顶进精度、管幕顶进阻力、地表沉降（隆起）、管幕损坏、管幕水密性、管幕锁口连接以及箱涵开挖面稳定、箱涵损坏、箱涵方向控制、管幕下沉、箱涵安全出洞、地面变形控制等方面存在的风险，得出了工程的总体风险水平，并提出了相应的防范措施。     

软土地区盾构隧道弯曲刚度有效率取值研究

修正惯用法以其概念明确、理论成熟和计算便捷的特点在盾构隧道设计中被广泛应用。弯曲刚度有效率η是修正惯用法中的重要参数,其取值对于隧道结构的计算结果具有至关重要的影响。研究基于荷载结构法,利用有限元计算软件ABAQUS建立了匀质圆环模型和梁-弹簧模型,研究了盾构隧道在软土地区通错缝拼装、基床系数和接头相对刚度对弯曲刚度有效率η的影响。通过对数值模拟计算结果进行整理,得到了弯曲刚度有效率η的拟合公式和通错缝拼装弯曲刚度有效率η的转化公式,为确定修正惯用法中的弯曲刚度有效率η提供了计算方法和参考依据。     

软土地铁运营隧道病害现状及成因分析

地铁列车运营安全很大程度上取决于隧道结构的稳定性,为了对上海软土地铁运营隧道结构稳定状态进行评估,为及时进行病害治理提供依据,地铁运营管理部门通过日常巡查、长期监测等手段对地铁隧道结构状况实时监控.根据历年监护经验与成果,文章总结了目前隧道病害的主要形式,初步分析了病害产生的原因,并提出预防病害的相关建议,以期为类似地区运营地铁安全保护提供参考价值.     

盾构隧道软土震陷有限元分析

软土地区震陷是造成工程结构震害的原因之一,其计算问题一直是目前国内外十分关注的问题。为了研究地铁隧道在软土地区中的震陷计算问题,以天津Z2线地铁隧道一期工程为例,结合地质勘察报告和地震安全评价性报告,采用《软土地区岩土工程勘察规程》（JGJ 83—2011）推荐的有限元分析计算方法并结合软化模量理论,进行地铁隧道软土震陷的分析计算,将计算结果与自由场情况下的计算结果进行对比分析。结果表明,地铁隧道位置处的震陷值大于相同位置处自由场情况下的震陷值,但二者数值相差不大,隧道的震陷值在一定程度上可以通过自由场的震陷值来进行估算;隧道震陷处理措施的范围可限制在隧道中心轴线左右两个隧道直径范围内。研究以期对于软土地区盾构隧道震陷问题具有一定参考价值。     

圆形截面混凝土围护桩的刚度分析

为便于分析,通过等截面面积、等刚度换算,将圆形截面换算为矩形截面,并推导出刚度的计算公式。然后分别对桩径、混凝土强度和纵向受拉钢筋配筋率对桩体刚度的影响进行分析,为工程实践提供参考意见。     

盾构法隧道管片接头转动刚度的理论研究

以上海地铁隧道为工程背景，通过建立能够完整描述接头在任一组合力(弯矩、轴力以及联结螺栓预应力——作用下的受力及变形性状的接头力学模型，分析了管片接头转动刚度的一股变化规律。研究认为，对于给定的管片尺寸，管片接头转动刚度是接头承受载荷水平的函数，减小管片厚度将导致管片接头的正、负弯矩转动刚度的降低，同时，使得二者之间的差值更大，这对于管片接头的受力性能是不利的，而通过改变管片接头中联结螺栓的位置则可以改善这种情形。同时，调整管片厚度以及联结螺栓位置可以实现在不影响甚至提高管片接头受力性能的前提下降低管片厚度以降低工程造价的目的。     

软岩隧道施工特性及其动态力学行为研究

采用三维快速有限差分软件，以软岩小净距隧道在不同施工方式下达到稳定后围岩和复合衬砌的力学效应为对象，重点分析不同施工方式下锚杆、喷射混凝土层的受力特点，以及洞周围岩特征点的变形和府力。对推荐的施工方式，分析了锚杆轴力、喷射混凝土层弯矩随开挖顺序的变化过程。计算结果表明：施工小净距隧道应慎重选择后继施工隧道的开挖方式，后继施工隧道的开挖方式直接对先行既有隧道锚杆、喷射混凝土层的应力状态产生很大影响。提出了复合衬砌应重点关注的薄弱部位和可能采取的工程措施。     

管棚法应用于软土地层的稳定性分析

在软土地区采用管棚法施工浅埋隧道,管棚间以及掌子面土体的稳定是影响“棚架体系”能否发挥的决定性因素。首先分析影响管棚间土体形成微拱的因素,根据莫尔-库仑抗剪强度理论,推导管棚间土体形成微拱的判定方法,即拱顶和拱脚同时处于稳定状态。其次将掌子面稳定假定为上覆荷载作用下的三维边坡稳定问题,推导管棚法隧道掌子面稳定的判定方法。最后以杭州市一过街通道为例,应用上述判定方法,对管棚间土体以及掌子面稳定进行计算分析,并提出合理建议,保证隧道的安全。     

基坑开挖对临近软土地铁隧道的影响

通过对某基坑周围土体位移场的理论分析及其临近的地铁隧道由基坑开挖引发的变形的监测结果的分析 ,从隧道的垂直沉降、水平移动以及隧道的横向变形等角度探讨了基坑开挖对临近地铁隧道的影响。研究认为 ,一方面基坑临近隧道由于自身刚度会对基坑开挖引发的位移在一定程度上产生抵抗作用 ,另一方面这种作用使得隧道自身的横向变形进一步加剧 ,这一结论是通过隧道的收敛量测结果以及接缝的张开值量测结果得出的     

浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

 防控地表塌陷特别是海床塌陷是浅埋暗挖海底隧道施工的关键问题之一,一旦发生海床塌陷,海水可能大量涌入隧道,将造成灾难性后果。因此,明确地表塌陷的发生机制、诱发因素和相应的控制措施是浅埋暗挖隧道包括海底隧道安全施工的重要保证。以深圳地铁一隧道施工引起的两次地表塌陷事故为工程背景,根据普氏平衡拱理论,对浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷进行深入的分析,明确地表塌陷的发生机制,并结合地层条件和施工情况给出了诱发地表塌陷的原因,在此基础上提出相应的控制技术,并在隧道后续施工中得到应用,取得了理想的控制效果。研究结果表明,严格按照浅埋暗挖法的基本原理和技术要点进行隧道施工,可以有效地避免地表塌陷事故的发生。研究成果对浅埋暗挖城市地铁隧道和海底隧道等类似工程施工预防地表塌陷具有一定的指导意义。     

浃底隧道明涧桩筏基础设计及有限元分析

浃底隧道作为城市景观大道——瓯海大道上的重要构筑物，在洞口设计中采用了有利于环保及景观的拉长明洞。针对于浃底隧道出洞口段的软弱地基，结合出洞口明洞设计的特点，采用了桩筏基础的设计方案以避免过大沉降带来的不利影响。应用有限元方法，建立了明洞、桩筏基础与土共同作用的三维有限元模型，对桩筏基础应用于隧道洞口软弱地基处理这一方法进行了初步的研究。通过研究表明，隧道洞口在软弱地基条件下，采用的桩筏基础能充分发挥桩基承载能力，能有效的控制明洞填土所引起的不均匀沉降。     

隧道衬砌结构可靠度分析的二次二阶矩法

隧道衬砌多为曲墙式，且所受荷载复杂，不易用解析的方法求得衬砌各个截面的荷载效应，一般情况下都要用数值法求解。在隧道衬砌结构可靠度分析中，常用较为简单的一次二阶矩法，并结合随机有限元法进行分析，但精度较低。虽然有很多高精度的结构可靠度分析方法，但大多太复杂或计算时间长，不适用于隧道结构的可靠度计算。经过对算法的比较分析，提出一种简单、实用的二次二阶矩法，与随机有限元法相结合，进行隧道衬砌结构的可靠度分析，并给出了具体步骤和算例，结果表明该法具有较高的精度。     

圆形隧道开挖卸荷效应的动静态解析方法及结果分析

针对地下圆形隧道的开挖卸荷效应,基于岩石动力学和弹塑性理论,在求解其动、静态显式解析解方面进行新的尝试。首先,探讨非均匀应力场中圆形隧洞开挖卸荷的力学模型,研究初始应力的分布规律以及卸荷过程的处理方法。基于Laplace变换和留数定理,给出一种计算隧道开挖时围岩响应规律动态解析解的方法,得到线性卸荷条件下围岩应力和位移的解析表达式。其次,考虑岩体的非线性硬化和软化特性,运用弹塑性解析法,推导出围岩应力和位移的静态解析表达式。对比分析动静态解析结果的差异,结果表明：(1) 卸载阶段,惯性力的存在能减少开挖卸荷对围岩的破坏,保持围岩的完整性,故而在动态解析结果中,围岩的扰动范围小,位移小,应力集中系数低,但应力梯度较高。(2) 动态解中,径向应力一直处于压缩状态,而切向应力先拉后压,有利于径向拉裂纹及层板结构的形成。(3) 卸荷速率存在临界值,当卸荷速率达到临界值时,质点的振幅及频率都达到最大值。