软土地层大断面矩形顶管施工诱发既有结构变形特性研究

为研究矩形顶管穿越软土地层诱发既有结构变形特性,进一步弄清软土地层中顶管施工引起的变形规律,依托南京某出入口顶管工程,首先开展了矩形顶管施工现场试验,分析了矩形顶管下穿桥基和管线引起的地表及结构变形规律。在此基础上,考虑地层损失对结构变形的影响,构建了矩形顶管动态顶进数值分析模型,分析了土体收缩率、箱涵与顶管间距和掌子面压力对既有结构变形的影响规律。研究结果表明:随着顶管管节逐级推进,地表横截面与管线呈现中间沉降大、两侧轻微隆起的变形特征,桥基变形特征主要表现为背离管节方向发生偏移;相较于箱涵与顶管间距和掌子面压力,土体收缩率变化对既有结构变形的影响最大。     

基于土体损失模型软弱地层超大直径钢顶管施工土体变形分析

针对顶管施工引起的土体变形问题,结合深圳市超大直径钢顶管施工项目,基于非等量径向土体损失模型,对Peck公式进行修正,计算得到该地区土体损失率为1.34%,并依托工程实例分析了软弱地层钢顶管施工土体变形规律。分析结果表明：土体损失是引起土体变形的主要因素,顶管顶推力次之,摩阻力对土体变形不敏感;从纵向分析,土体变形具有衰减性,受扰动区域在掌子面前方5 m范围内;从横向分析,土体变形具有扩散性,受扰动区域主要集中在顶管左右两侧6 m及软弱地层内;数值模拟结果与修正Peck曲线、现场实测拟合曲线吻合性良好。通过以上分析认为对软弱地层超大直径钢顶管施工土体易产生变形的区域,应采取一定措施减少其扰动程度。     

倾斜煤系地层大断面客专隧道大变形原因分析及处置

针对沪昆铁路刘家庄隧道穿越煤系地层施工中发生的大变形现象,基于理论分析、数值模拟和现场监测方法,分析隧道发生大变形的原因,推导并验证了产生大变形的起始位置,得到了掌子面上方煤层单元体沿倾斜面方向的应力状态与隧道进入含倾斜煤系地层水平距离之间的变化规律,对倾斜煤层单元体与初期支护结构的应力与变形进行了分析。结果表明：掌子面上方煤体单元应力状态变化随掌子面进入倾斜煤层下方水平距离的增加,围岩经历挤压、压剪和剪切滑移3个变形阶段。围岩大变形与初期支护结构破坏均发生在剪切滑移阶段的初期,应在压剪变形阶段结合现场监测数据对掌子面进行喷射混凝土封闭、注浆加固掌子面上方松散煤层和加强初期支护结构刚度等措施以预防隧道产生大变形。     

顶管施工对地铁轨道变形影响的数值分析

在市政管道下穿地铁地面线路时,顶管施工会对土体产生不可避免的扰动,导致轨道发生变形,从而影响地铁的安全运营.因此,顶管下穿地铁线路受到了土木工程师的关注.依托某污水管线下穿地铁13号线地面线工程,着重讨论了顶管正面推力、地层损失、掘进机和后续管道与土体之间的摩擦力对轨道变形的影响.并使用MIDAS/GTS数值模拟软件对上述主要因素进行模拟.研究表明,顶管施工推进到距离轨道上行左线约3D(D为顶管管壁直径)到下行右线约2D范围内为施工关键期,轨道变形随着正面推力和地层损失的增大而增大,摩擦力对短距离顶管影响较小.最后,比较了同一地层未注浆与注浆加固后,顶管施工对既有轨道线路变形的影响.结果表明注浆加固可以有效控制土体的沉降变形.     

超浅层顶管施工引起路基地层移动数值模拟

覆盖土层薄的超浅层顶管穿越路基施工引起管道周围土体移动会对路面结构造成破坏。结合实际工程,运用有限元模拟超浅层顶管穿越路基引起的地层移动和现场地表变形监测,研究了管道摩擦力、注浆率、顶推力、路面交通荷载等因素对覆盖土层变形的影响。研究表明:地层移动是先隆起后沉降,覆盖土层下部的移动速度比表层的大;地表变形的有限元计算结果和现场实测数据基本吻合;超浅层顶管施工对浅埋覆盖路基土层移动,横断面地表沉降变形在工具管纵向通过2倍顶管外径后基本趋于稳定,横向地表沉降沿侧向分布近似为正态分布,主要影响范围在顶管轴线左右两侧各1.5倍顶管外径的范围内;变形要求严格的地面下进行超浅层顶管施工,可以通过有限元分析对周围环境影响程度的评价。     

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．     

考虑基坑降水开挖影响的运营隧道变形分析

以上海大型深基坑在建工程为依托,采用有限元数值模拟方法,研究了基坑降水及加固等施工措施对基坑开挖过程中地下连续墙水平侧移、坑外地层以及隧道变形的影响规律,计算结果与现场实测数据有较好的一致性.研究表明:地下连续墙两侧SMW工法加固以及坑内土体加固可有效控制周边地层以及临近隧道的扰动变形,在采取加固措施后上行线仰拱测点的沉降量降低43.2%;相对于跨层降水,采取逐层降水方案时,坑外地表沉降、地下墙水平侧移以及运营隧道水平和竖向变形的最大值分别减小4.8%,4.2%,12.3%和12.7%,通过优化降水方案控制临近隧道变形的效果较为明显.     

地铁车站深基坑动态施工过程变形规律与数值仿真分析

以南京地铁虹桥站深基坑工程为依托,结合土体开挖过程中基坑各项监控量测数据,利用FLAC 3D软件建立车站深基坑的三维数值仿真模型,对基坑的开挖和支护动态施工过程进行模拟,对比研究数值仿真的变形计算结果与监控量测数据,研究结果表明:(1)地连墙水平位移在墙身范围内,大致呈\"弓\"形,随着基坑的开挖而呈非线性增加,位移峰值出现在基坑开挖工作面附近。(2)地表土体受基坑开挖的影响范围主要在基坑边1H(H为基坑深度)范围内,不同工况下沉降曲线大致呈抛物线形,且沉降峰值呈线性增加,峰值沉降发生在0. 5H附近;在同一工况条件下,随着时间的推移,不同距离位置处的土体位移呈现不断重分布的过程,但整体曲线仍呈\"凹\"形。(3)基坑隆起量也与基坑开挖过程有关,土体的最大隆起量发生在基坑中轴线附近,随着开挖深度的增加隆起量呈非线性增加。(4)支撑的架设对围护结构的变形和土体的沉降控制能起到良好的正面作用,延迟支撑架设对变形的发展极为不利。     

管线偏转对GRP顶管接头影响的数值分析

采用三维有限元方法研究了管线偏转对GRP顶管接头的影响,得到了GRP顶管接头在管线发生偏转时的受力状况,对管道接头处的接触压力、Mises应力及其分布情况进行了分析,并对在不同偏转角情况下的最大应力进行了比较。说明了管线偏转对GRP顶管的影响非常大,由于管线偏转,管道往往会在远小于实际所能承受的顶力的情况下发生破坏,必须对最大允许偏转角度进行限定。     

铁路下的顶管设计与施工

通过国际竞标承建的某国供水工程，其主要内容是在市内铺设长38公里管径不同的球墨铸铁管，管道沿线有六处需穿越铁路，今结合工程实际，介绍顶管施工的方法。     

人工掘进法短距离混凝土管顶管施工技术

结合兰西县应急水源配水管线施工实践,介绍了人工掘进短距离混凝土管顶管适用条件及施工方法.     

静力触探工作特性的大变形弹塑性数值分析

以有限元软件ABAQUS为分析工具,考虑土体剪胀性质和大变形特性,数值模拟静力触探探入后周围土体内的响应,探讨了探头的尺寸效应,并对比分析了分别基于大小应变定义的各响应分析结果.结果表明:在其他条件相同的情况了,锥体面积的增加会导致锥头阻力的降低;大应变理论在锥尖处周围土体内的各应力响应有骤增现象明显,且径向位移分布与基于小应变的解答差异明显.     

考虑裂缝变形的地下储气库数值模拟研究

在Warren-Root双孔模型的基础上,考虑了枯竭裂缝性油藏型储气库运行过程中,压力反复升降使介质发生不完全可逆变形对储气库孔隙度和渗透率的影响,建立考虑介质变形的枯竭裂缝性油藏型地下储气库的数学模型,应用该模型进行了实例计算.算例分析表明:随储气库运行时间的增加,考虑变形的储气库压力和注气井井底流压逐渐升高、孔隙度和渗透率逐渐降低;而未考虑变形的储气库压力在一定范围内波动,注气末井底流压基本保持不变;在模拟储气库运行4年后,考虑变形计算的储气库压力比未考虑变形储气库压力高1.2 MPa,注气井井底流压高2.96 MPa,孔隙度是原始孔隙度的0.96,渗透率是原始渗透率的0.87,由此可见裂缝性油气藏型地下储气库的地层变形不能忽略,建议在天然气地下储气库矿场应用和理论研究时考虑裂缝变形对储气库的影响.     

翻边变形过程的有限元分析模拟

利用有限元分析软件ABAQUS,对圆孔翻边成形过程进行了数值模拟,获得了翻边变形可以分为4个阶段的细观认识及其动态过程、翻边预加工小孔孔径的分析计算方法、变形区料厚变化情况以及等效应力分布与特点等。用普通冷轧钢板SPCC在一般实验条件下进行了翻边工艺试验。通过同试验和现有文献资料有关数据的比较,既探究出了新的规律,又深化了传统的认识。表明这种研究对翻边工艺理论和实践的发展具有指导意义。     

高层建筑考虑施工过程徐变分析的实用方法

高层建设考虑施工过程徐变分析较准确的方法是参照桥梁结构中的徐变系数分析法,但该法需要记录整个加载过程中的应力变化,费时较多,本文引入水工结构中徐变度的指数函数表达形式,阐明了利用徐变度对高建筑进行考虑施工过程的徐变增量分析的初应变法原理和基本步骤,编制了相应程序对框架和框支剪力墙结构算例分别进行对比分析,指出该简化方法避免了记录应力时程,效率较高,适于初步设计阶段估算徐变影响时使用。     

保护层开采远距离煤岩破裂变形数值模拟

基于岩石破裂损伤理论和有限元计算方法,利用RFPA应用软件系统模拟保护层开采远距离动态发展过程;得出了覆岩破裂移动规律,及随保护层工作面推进,被保护层煤体应力和变形分布特征;进而分析了它对合理布置卸压抽放钻孔和消除被保护层突出危险性的作用,     

过渡段路基在冻胀条件下变形数值模拟分析

以哈大线为依托,根据实测的断面数据,采用流变力学模型,利用有限元软件ANSYS对未经防冻胀处理的路基在冻胀条件下的沉降变形进行分析计算.结果表明:路基未经冻胀处理时,在ZK静载作用下,冻胀状态下路基顶面的最大竖向位移超过了客运专线对路基工后沉降的要求.为确保列车平稳、安全运行,必须采取一定的防冻胀处理措施.