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。     

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。     

地铁隧道施工引起地层变形的反分析预测系统

地铁施工诱发地层环境损伤的众多问题中，地层沉降的预测与控制是急待深入研究的重要课题。为此，研究开发出了地铁隧道沉降预测(STSP)系统；给出了随机介质理论预测隧道施工诱发地表横向和纵向变形的计算公式；基于最优化理论的共轭方向加速法，研究了地铁隧道施工引起地面沉降的Peck法与随机介质法各自的多参数反分析方法；并将理论公式与反分析法编程实现；实例分析证明了理论方法与程序系统的科学性和可靠性．     

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.     

考虑渗流与蠕变耦合作用的水库滑坡变形数值分析

水库滑坡土体的变形主要是流固耦合作用的结果,但是变形并不是立刻发生的,大都经历了一个时间发展的过程,具有典型的流变特性。本文基于某滑坡土体的蠕变试验结果,推导了扩展的Burgers蠕变模型（M-2K）,并将其推广至三维形式,应用蠕变试验数据对推导的M-2K蠕变模型进行拟合,求得了蠕变模型参数。在传统的流固耦合分析中引入了时间变量关系,构建了渗流与蠕变耦合作用的数学模型,对其进行有限元求解,并应用matlab软件编写了有限元程序。以三峡库区白家包滑坡为例,应用该程序分别对滑坡体进行了考虑蠕变及不考虑蠕变的流固耦合计算。研究结果表明：三维形式的M-2K蠕变模型拟合程度较高,能反映土体的蠕变性质;有限元计算结果说明考虑渗流与蠕变耦合作用下孔压减少值大于不考虑耦合作用下时;选取关键点的耦合及非耦合条件位移计算结果与实际的GPS位移进行比较,两种计算值与实际监测值变形趋势基本一致,考虑渗流与蠕变耦合条件下两个监测点的位移值比不考虑耦合时大,而且与实际值比较接近。研究结论表明：所建立的渗流与蠕变耦合数学模型是合理的,有限元数值求解程序是正确的,该成果为水库滑坡的预测与预报提供了更加合理和更加精确的新途径。     

深埋顶管长距离穿越无水砂层三维数值模拟

基于大口径深埋顶管长距离穿越无水砂层现场试验,采用FLAC3D建立三维精细化数值模型,分析顶管顶进及管节与周围砂层相互作用,研究结果表明:顶管施工引起工作井处顶部土层沉降,接收井处土层隆起;注浆能有效降低施工引起的土层变形,且优化浆液较未注浆工况降低土层变形约为80%,较常规浆液工况降低土层变形约为68%;顶管隧道轴力在管节工作井位置最大,接收井位置最小,沿顶管轴向呈近似线性分布;注浆能有效降低施工顶力,优化浆液最大顶力较未注浆工况降低约为83%,较常规浆液工况降低约为43%。     

大断面软岩隧道施工监测分析与应用

为保证隧道施工期间围岩稳定和支护结构体系安全,本文结合超前地质预报与洞内、外地质观察,通过对某大断面软弱围岩公路隧道进行施工监控量测,分析处理地表下沉、拱顶下沉及周边收敛监测数据,研究其分布特征和变化规律。研究结果表明:该隧道施工工法和支护参数设计合理,围岩变形大都呈现“急剧增大—增速放缓—趋于稳定”趋势。当掌子面通过地表下沉监测断面10倍B时(B为隧道开挖宽度),地表下沉趋近最终稳定值。当掌子面通过洞内监测断面3倍B时,拱顶下沉和周边收敛变化量可达最终值的80%左右;6倍B时,变化基本趋于稳定,且上台阶收敛变化量明显大于下台阶。当后行左洞与先行右洞掌子面之间的间距大于5倍B时,能有效减小后行洞施工对先行洞的影响。本文研究结果可为类似条件下隧道工程的设计、施工和监测等提供参考。