基于随机场理论的双线盾构隧道地层变形分析

准确预测隧道开挖引起的地层变形对保障施工安全非常关键。依托厦门地区典型风化花岗岩地层的盾构隧道工程,以土性参数的空间变异性为切入点,针对多层土双线盾构隧道施工地层变形问题,基于随机场理论,采用蒙特卡洛策略和有限差分模拟计算相结合的方法,开展地层变形随机分析。以土体弹性模量E的空间变异性效应为研究重点,系统研究土体弹性模量的竖向、水平波动距离(zθ,xθ)及其变异系数(COV)对双线盾构隧道施工地层变形的影响。结果表明:弹性模量变异系数对变形的影响明显强于波动距离的影响;各向异性系数(/)x zξθθ取值小于32时,地层变形对ξ的敏感性较大;地表沉降变形曲线的特征与隧道上方土体模量的随机分布密切相关。在此基础上,综合考虑低刚度占优效应和模量概率分布形式的影响,提出厦门地区盾构隧道工程设计计算的土体弹性模量等效特征建议值。     

基于随机介质理论的盾构隧道地表沉降研究

介绍了随机介质理论的方法原理及反分析数值算法,并使用MATLAB编制了反分析程序,结合具体实例使用编制的程序对数据进行了反分析参数统计,给出了该工程的监测范围建议值,并指出了地层损失率较高的若干断面,并建议及时进行二次注浆保证安全。     

盾构隧道地表沉降模糊随机可靠度分析

盾构隧道施工引起地表沉降的传统计算方法已较为成熟,但为了合理描述盾构隧道施工引起地表沉降的多种不确定性,应同时考虑随机和模糊两种因素所带来的影响。基于Peck算式,并考虑影响地表沉降因素的随机性和模糊性,利用一次二阶矩法建立隧道施工引起地表沉降的可靠度算式,并针对工程实例,对盾构隧道地表沉降模糊随机可靠度进行计算分析。计算结果表明:对于同一允许最大沉降量,在不考虑变量随机性和模糊性的情况下,中心点法计算得到的可靠指标较验算点法偏大;随着允许沉降量的递增,中心点法和验算点法计算所得的可靠指标均呈现增大趋势,这与工程实际是一致的;而考虑随机性和模糊性因素影响的验算点法所得可靠指标呈下降趋势。通过与传统随机可靠度计算结果进行对比,得到了更为合理的结果。     

盾构隧道同步注浆引起的地表变形分析

壁后注浆是盾构隧道施工的关键环节,对控制地表变形影响显著。为建立同步注浆引起的地表变形计算理论,在分析同步注浆对隧道周围土体的作用机理的基础上,将同步注浆对地层的压力效应概化为半无限弹性体中的柱形孔扩张问题,采用镜像法导出了同步注浆引起地表变形的计算式。通过一具体实例,分析了影响同步注浆引起地表变形的因素,结果表明：同步注浆引起的地表变形值受注浆压力、隧道埋深、隧道开挖半径、初始水土压力、土体弹性模量、泊松比等因素影响。     

基于隧道不均匀变形的地表沉降随机介质理论预测模型

随机介质理论法是地表沉降预测的一种实用方法,经典的计算模型中一般假定隧道开挖断面是均匀收敛的,提出一种3种变形模式叠加的参数化的不均匀收敛变形模式,将其引入随机介质理论,建立考虑隧道不均匀收敛变形的地表沉降预测模型,并推导用相对隧道变形参数表示的地表沉降、倾斜和曲率的预测公式,研究隧道变形参数对沉降槽的影响。以北京地铁八号线大红门桥站~和义站区间盾构隧道工程为背景,进行反分析研究。结果表明:(1)考虑隧道不均匀收敛变形时的沉降槽比只考虑均匀收敛变形时的沉降槽要窄而深;(2)采用本文的隧道变形模式求得的预测沉降曲线优于另外2种模式的计算结果;(3)该案例中各个参数的经验取值分别为地层主要影响角β=34.65°~37.61°,相对收敛?=0.81%~0.97%,相对椭圆化δ=0.41%~0.53%,相对下沉λ=0.26%~0.38%。通过案例分析,证明本模型的科学性与实用性,可为类似地铁施工的地表沉降预测提供参考。     

盾构隧道施工地表横纵向沉降变形分析

以广州地铁4号线工程实例为背景,结合盾构法施工地层变形机理以及隧道施工的地表横纵向沉降监测结果,分析总结了盾构隧道施工地表变形规律,为今后类似近距离下穿越既有线路或建(构)筑物的盾构隧道工程的地表沉降控制提供技术参考和指导。     

地铁隧道盾构施工地表变形影响因素分析

地铁盾构由于其高机械化、高自动化、对周边建(构)筑物影响小等优点在地铁隧道中广泛应用。但隧道施工过程中产生的地层沉降易导致地表建构筑物倾斜,甚至开裂、倒塌,施工中存在很多风险隐患,事故频发。本文以武汉地铁二号线某区间隧道为背景,通过现场实际监测数据系统分析盾构掘进过程中地表沉降的时空效应及影响因素,并探讨隧道设计参数、地质情况和施工参数三个因素对地表沉降的影响,总结地表沉降规律,指导盾构掘进参数的优化调整,从而降低和控制工程安全风险,并为类似工程提供有益参考。     

考虑多层土的盾构隧道地表变形分析

盾构隧道施工诱发的地表变形是现代化城市建设中遇到的典型地质问题之一,准确地预测地表的变形有利于确保地表结构的安全性。盾构隧道的施工常会遇到多层土的情形,因此本文基于有限差分软件FLAC3D建立的隧道模型,研究了在多层土中隧道开挖所引起的地表变形,系统讨论了不同土层的厚度以及弹性模量的改变对地表变形的影响。结果表明:在双层土条件下,当刚度比e取固定值0.13时,随着厚度比的增加,即低刚度区的厚度不断增大,地表的水平向位移和竖直向位移均呈增大趋势。当刚度比e取固定值8.00时,所得规律相反。土体厚度比与弹性模量的改变本质上是有效弹性模量和影响区的变化,即使是在三层土的情形下,若刚度比较小,土体弹性模量较为接近,地表位移变化的幅度也会减小。然而无论是双层土还三层土都不影响地表位移的曲线形态服从高斯分布。     

既有盾构隧道在桩基沉降场中的变形分析

文章基于推广后的剪切位移法和双参数弹性地基梁模型,对地铁周边桩基础承受竖向荷载时隧道的纵向沉降曲线进行了推导,并采用Midas有限元软件对理论结果进行数值模拟验证,结果表明理论结果具有一定的合理性。此外,还研究了单桩、群桩情况下盾构隧道纵向沉降曲线的影响因素,包括桩径、桩隧净间距及群桩桩间间距等,为桩基础近接盾构隧道施工提供了理论支持。     

地表超卸载对高压电缆盾构隧道变形影响数值分析

由于周边土体的扰动,高压电缆盾构隧道在运营阶段出现了变形、开裂和漏水等病害。以广州地区内径为5.4 m的高压电缆盾构隧道为依托,通过建立三维精细化单环电缆隧道有限元模型,研究地表单调超载和超载再卸载情况下的隧道整体变形、椭圆度、接头张开量和螺栓应力的变化情况。结果表明,当单调超载不大于92 kPa时,隧道处于安全状态;当超载大于146 kPa时,裂缝在拱顶位置出现贯穿,螺栓应力逼近屈服强度,认为隧道已经损坏;多次超载再卸载过程中,第一次卸载时的残余变形最大,且接头的残余变形较整环更显著。     

地表堆载对既有盾构隧道纵向变形影响

临时基坑开挖弃土和建筑垃圾引起的地表堆载将对盾构隧道产生不利影响,威胁盾构隧道运营安全,因此有必要评估地表堆载作用下盾构隧道的变形。利用非线性Pasternak地基模型,考虑地基非线性变形特点,通过接头非连续盾构隧道计算模型反映盾构隧道环间接头的影响,利用两阶段法,推导得到地表堆载作用下盾构隧道纵向变形简化计算方法。首先,通过Boussineq解求得地表堆载下盾构隧道所受附加荷载; 其次,将附加荷载作用于盾构隧道,结合接头非连续盾构隧道模型推导得到盾构隧道在地表堆载作用下的纵向变形方程,并使用有限差分法对方程进行求解,最后结合2个工程案例验证了所提方法的合理性。结果表明:增加盾构隧道环间接头的转动刚度对减小隧道沉降的作用较小,但可以有效减小接头张开量; 增加堆载长度会同时增大盾构隧道沉降量和沉降范围,而增加堆载宽度只会导致隧道沉降量缓慢增加,但不会引起隧道沉降范围增大; 增大堆载边界线到隧道轴线的距离会有效减少堆载引起的沉降量。     

曲线隧道盾构引起地表沉降分析

以某市地铁工程双曲线隧道区间为研究背景,建立了三维有限差分数值模型.通过数值分析得出盾构引起地表沉降的范围、地层水平移动规律以及双线隧道之间的相互影响.曲线隧道施工不仅在地表内侧引起的沉降范围较大,还影响了隧道周围土体的水平移动趋势.随着曲线半径的减小,隧道两侧沉降范围的差别逐渐增大,外侧土体的水平移动趋势向内侧扩展;随着隧道埋深的增加,沉降范围也逐渐增大,沉降值却不断减小.     

盾构隧道下穿立交桥地表沉降分析

以深圳地铁5号线下穿广深立交桥段盾构法施工（DK7＋149）为研究背景,通过现场监测和数据处理,对盾构法施工引起的地表沉降规律进行了较深入的研究。     

壁后注浆对盾构隧道管片及地表变形的影响分析

地下工程质量不仅包括成型构建空间尺寸、结构强度、连接节点质量等常规质量问题,还包括施工对环境的影响问题。地下工程质量事故很难像地面结构进行施工过程控制、事后处理,必须在施工前分析、确定施工工艺参数,施工中控制、调整工艺参数,最大程度降低对环境影响,确保工程质量。本文以合肥地铁长江西路段某区间隧道施工工程为背景,建立了模拟隧道开挖的三维力学模型,通过软件进行数值模拟,分析盾构施工中注浆对地表及管片变形的影响,并依据地表沉降和管片变形调整注浆压力。     

盾构隧道下穿地表建筑物的影响分析

在地铁施工中,盾构法应用非常广泛,盾构法虽然稳定但也会产生地表沉降等问题,地表沉降会对既有建筑物产生影响,对于盾构隧道下穿既有建筑物的工程实例与经验都相对比较少。论文以盾构隧道下穿城市内建筑物为工程实例,通过检测、数值模拟计算等方法,分析研究盾构施工对地表既有建筑物的影响,并根据分析结果提出既有建筑物变形控制指标。     

火灾下盾构隧道衬砌管片结构变形理论分析

火灾高温会使盾构隧道管片衬砌的力学性能产生劣化,其受力变形也较常态下更为复杂。考虑到火灾下衬砌截面温度场的真实分布情况以及管片材料高温下力学性能的非线性,建立了高温下圆形衬砌变形的理论计算模型;针对盾构隧道管片衬砌,基于自由变形理论,得到了其高温下变形的解析解;根据具体算例得到了发生火灾时管片变形规律,为管片火灾下的防火设计提供了理论依据,并将计算结果与设计规范相对比,对灾后隧道内人员财产救援进行的时机给出了建议。     

盾构隧道下穿既有隧道地面变形分析

以郑州地铁工程为背景,研究盾构隧道下穿既有隧道引起的地表变形。基于地层沉降经验公式——Peck公式的预测结果,结合施工现场监测数据分析结果,将两者进行对比,从而得到地表沉降监测断面的累计沉降曲线,与Peck经验公式计算得到的沉降槽曲线变化规律相同,符合地表沉降变形规律,即微小沉降阶段、急剧沉降阶段、缓慢沉降阶段、沉降稳定阶段。可以通过该理论预测更好地控制隧道沉降和收敛变形,保持均衡、连续的盾构推进,减少因盾构停顿造成的地面、隧道沉降。     

基于随机过程的盾构施工地表沉降仿真

通过研究已有盾构施工参数数据,提出了基于随机过程生成盾构隧道施工仿真参数的方法,并建立了施工地表沉降的仿真系统,可以得到比基于随机参数仿真更准确的沉降预测数据,为实际工程提供参考。