土岩复合地层深基坑开挖数值模拟及变形分析

为研究土岩复合地层条件下深基坑开挖过程中支撑结构的变形机理,以内支撑为支护形式的某基坑工程为依托,建立该基坑的三维有限元模型,分析该基坑在开挖过程中各方面位移、内力的变化规律及规律形成原因,为类似基坑工程设计提供借鉴。结果表明：随着基坑开挖,围护结构水平位移呈现中间向坑内凹陷、两头小的形态,围护结构位移最大值在靠近约小于1/2基坑深度处;水平支撑主要因两侧围护桩变形而受压,为了限制支撑的位移,支撑之间的连梁多表现为受拉;立柱竖向位移是中间柱大,边柱小,有明显的空间效应。     

土岩二元地层逆作法施工基坑变形数值分析

随着城市地下空间开发和高层建筑的建设,受到城市空间有限的限制,深基坑工程逐渐增多,且其规模和深度不断增加。在这种情况下,可以减小对邻近建筑物地下结构破坏、造价低、施工工期短的逆作法基坑施工应用越来越广泛。本文就青岛土岩二元组合条件下某大型基坑逆作法施工为例,运用有限元方法进行了数值分析。结果表明,逆作法施工的基坑桩体位移、周边建筑物沉降等参数均符合基坑规范要求,可以为以后土岩二元组合条件下的基坑施工提供借鉴。     

土岩组合地层矿山法隧道下穿建筑群施工技术

以青岛地铁3号线五四广场车站—江西路车站区间段为例,解决隧道下穿建筑群施工难度大的问题.采用矿山法施工,根据不同围岩情况,分别采用大直径中空孔减震爆破技术控制爆破振速、全断面深孔超前注浆止水预加固技术控制地表沉降等技术措施,解决了复杂地质条件下矿山法隧道下穿建筑群的施工安全问题.研究结果可为类似地铁、城市隧道等穿越工程提供有益借鉴和参考.     

特大型岩溶地段隧道爆破数值模拟研究

为研究特大型岩溶地段爆破施工对隧道及溶洞结构稳定性产生的影响,提高隧道爆破施工的安全性,结合那丘隧道特大型溶洞地段工程,运用MIDAS软件对爆破动荷载作用下隧道的稳定性进行数值模拟研究。从应力、位移、速度三个方面分析得出:(1)在爆破荷作用下,隧道拱顶、拱脚及溶洞顶壁发生应力集中现象;(2)隧道拱顶竖向峰值位移为7.51 mm,溶洞顶壁峰值位移为2.46 mm;(3)隧道围岩质点峰值速度出现在拱顶为17.45 cm/s,溶洞围岩质点速度从顶壁峰值9.81 cm/s向左逐步衰减,左侧岩壁影响很小;(4)依据以上特征提出重点支护区域,同时将现场监测与岩石动力学理论研究相结合,提出那丘隧道爆破施工安全振速标准。     

暗挖隧道穿越杂填土地层数值模拟研究

以西安市地铁8号线某标段暗挖隧道为背景,采用FLAC3D软件建立暗挖隧道穿越杂填土地层三维数值计算模型,并分析了围岩应力和变形、衬砌结构应力和变形以及地表变形特性。研究结果表明,围岩应力呈层状分布,埋深越大应力越大,在隧道洞径约1倍范围内区域为隧道开挖扰动区;暗挖隧道开挖时,围岩影响范围和变形逐渐增大并趋于稳定;衬砌结构两侧壁以及拱顶有应力集中和扩散现象,表现为压应力和拉应力。隧道侧壁水平变形最大,竖向变形拱顶表现为沉降,拱底表现为隆起;隧道中轴线处地表水平变形为零,呈中心对称分布;隧道中轴线处地表竖向变形最大,呈轴对称分布。相关结论可为类似暗挖隧道施工提供参考。     

盾构法隧道施工数值模拟

盾构法隧道施工在城市地下工程建设中有着广泛的应用前景。分别采用可以考虑土体小应变特性的本构模型与修正剑桥模型对盾构隧道施工进行了数值分析。这两种模型的计算结果的规律性是相似的;采用修正剑桥模型计算的沉降量、开挖影响范围受盾构施工质量的影响不大;采用土体小应变本构模型计算结果对盾构施工质量很敏感。盾构开挖过程中土体的有代表性的应力路径大都在修正剑桥模型屈服面之内,判断为卸载,即使有部分加载路径,根据剑桥模型计算的变形也不大,小应变本构模型合理地定义了加卸载,可以反映土体小应变时的高刚度,随应变增大土体刚度的迅速减小过程,因而较好地反映了施工质量对地表沉降的影响。分析表明小应变本构模型计算结果是合理的,也证明了考虑土体小应变特性的必要性。     

土岩复合地层中盾构施工引起的地表位移预测

盾构穿越上软下硬土岩复合地层时极易引起地表沉降。为探究其规律,分析了盾构开挖面在复合地层中的收敛模式,考虑了层状地层对地表位移的影响,对传统的随机介质理论进行了简化,推导了复合地层中盾构施工引起的地表位移计算公式,依托杭州环城北路—天目山路盾构隧道工程进行了地表沉降的计算和可靠性验证,搜集并分析了26组地表沉降实测数据,反分析计算得到了对应的土体损失率,并进一步分析了土体损失率的分布及取值规律。结果表明：简化方法与传统随机介质理论计算结果相近,计算曲线与实测数据相吻合;复合地层中的土体损失率分布在0.09%～2.2%,与黏性土中类似;同一工程（区段）中土体损失率随硬岩比的增大而减小,且大致呈线性相关。     

隧道动态施工数值模拟分析研究

以新建南广铁路项目中的北岭山隧道为工程背景,选用大型有限元软件ANSYS建立软弱围岩段深埋宽长隧道施工模型,对该隧道D3K393+080段进行了数值模拟分析,得出隧道循环施工的应变规律,通过与现场监控量测数据对比,得出与工程实际数据接近的结果。分析表明,本次模拟选用的模型及参数基本合理,可为山岭隧道中类似软弱围岩段的设计和施工提拱一定的参考。     

大跨度隧道施工方法数值模拟研究

利用有限元程序模拟了Ⅴ级围岩深埋地质条件下大跨度隧道的动态施工过程,以隧道施工后周边围岩稳定性和初期支护及临时支护安全性为指标比较了CD法和CRD法的开挖效果。结果表明,CRD法是该级围岩条件下的合理工法,同时给出了二次衬砌应滞后掌子面的合理距离。     

地铁区间隧道施工对近邻管线影响的三维数值模拟

给出了管线安全性的评价标准,阐述了有限变形弹塑性有限元基本原理并给出了有限元方程式,基于ANSYS软件平台,结合深圳地铁大剧院-科学馆隧道非降水施工对管线的影响这一实际课题,建立了隧道支护结构-土体-地下管线耦合作用的三维有限元分析模型,对施工过程进行了仿真分析,并对地下管线的安全性进行了预测,得出的结论和建议对设计与施工具有重要的指导作用.     

西安地铁区间隧道开挖过程中的数值模拟研究

利用数值模拟方法进行隧道开挖过程模拟分析。通过计算,分析不同开挖步骤中隧道围岩应力的变化以及进行加固施工前后围岩的应力和位移的变化比较,得出暗挖隧道在开挖过程中的应力变化规律,为施工提供一些参考和依据。     

深圳地铁区间隧道富水地层非降水施工技术研究

针对深圳大—科区间隧道软弱富水的地质条件、设计断面变化多样以及复杂而严格的边界限制等特点 ,全面地阐述了大—科区间非降水施工的关键技术以及在现场试验、监测、离心模型试验和数值模拟分析指导下所采取的对策措施 ,并反映了实际工程所取得的良好施工效果。     

隧道全断面施工数值模拟

根据新奥法原理并结合工程地质条件,采用全断面开挖施工,对隧道施工进行了数值模拟,就其模拟结果进行了详细分析,从而找出隧道施工中围岩及支护结构的应力应变发展变化规律。     

土岩复合地层条件下基坑开挖变形规律研究

为研究土岩复合地层条件下基坑开挖阶段围护墙体变形、地表沉降及支撑轴力的变化规律,以某在建工程为例,结合现场监测数据进行统计分析,结果表明：围护墙体变形、地表沉降和支撑轴力之间的变化存在密切联系。由于支撑的作用,在浅层土体开挖阶段,不会导致围护结构及地表产生较大的变形,随着基坑向下开挖,围护墙体向内的水平位移最大值也在逐步下移,最大位移点基本产生于底板附近,墙体变形的同时支撑轴力与地表沉降值也在逐渐增大;基坑土体开挖后及时架设支撑及浇筑底板,尽量避免基坑暴露时间过长,能够有效控制墙体变形及轴力的增加,对于较复杂的复合地层基坑开挖,需协调好土方开挖、架设支撑和底板浇筑之间的关系。     

北京地铁十号线某近接区间隧道的施工数值模拟

对北京地铁10号线知学区间近距离侧穿国管局宿舍楼3种不同工法的施工过程进行了数值模拟.通过对计算结果与实测数据的比较分析,论证了施工中采取袖阀管掌子面注浆和"后CRD法"等技术措施及工法对控制地表沉降的有效作用,得到了一些有益的结论,可供类似工程参考.     

地铁区间隧道火灾通风模式的数值模拟

针对列车中部着火且停靠在区间隧道中部的地铁隧道火灾情况,提出了一种改进的纵向通风模式,即疏散平台下先送风、再采用传统的纵向通风,并进行了数值模拟.模拟结果表明,时单线矩形区间隧道,在10 MW的火源强度下,当疏散平台下送风风口组间距为10m且隧道风机风量为50 m3/s时(或风口组间距不超过30 m且隧道风机风量为70m3/s时),可以满足安全消防的温度指标、能见度指标和CO浓度指标.同时模拟得出区间隧道两端纵向通风的临界风速在2.4～2.8 m/s之间.     

隧道爆破施工合理毫秒延期时间的数值研究

毫秒延期爆破作为降低爆破震动效应的主要措施,已广泛应用于实际工程。但毫秒延期间隔时间多以经验或现场爆破试验给出,数值模拟方面所做研究较少。基于ANSYS/LS-DANY有限元软件的动力分析功能,建立了隧道三维爆破模型。简要分析了最大段药量对爆破震动效应的控制作用,在此基础上首次定量研究了不同的毫秒延期时间对隧道衬砌动力响应的影响;并结合质点震动速度安全判据,给出了合理的毫秒延期爆破时间。本文定量研究毫秒延期爆破间隔时间的方法及所采用的模型,可结合不同隧道的具体爆破条件修正后推广应用。     

富水砾砂岩溶地层地铁区间隧道暗挖施工技术研究

以广州地铁3号线北延段机场南站—机场北站区间隧道为工程背景,从施工风险、工期、管线及交通疏通、沉降等方面对比分析CRD工法和单洞双线顶管法,对比有限元模拟计算数据和实际施工监测数据。结果表明:单洞双线顶管法引起地表沉降值、隧道结构拱顶沉降值远小于CRD工法;实际施工过程中,单洞双线顶管法产生的地表位移和土层位移变化趋势与数值模拟一致;单洞双线顶管法与CRD工法相比,缩短了支护时间,降低了带水作业风险,工期可控。实践表明,单洞双线顶管法适用于富水砾砂岩溶地层暗挖地下工程,效果较显著。