下穿施工时盾构-卵石地层-既有隧道相互作用模型试验研究

以实际工程为背景,设计了具有单一卵石层和2个既有隧道的试验模型.基于自主研发的土压平衡盾构试验平台,开展了卵石地层盾构下穿既有马蹄形隧道和矩形隧道的模型试验.在试验过程中,记录了盾构机的施工动力和排土量,同时监测了试验模型的地表沉降,以及既有隧道的应变和作用在其上的土压力.通过盾构机施工动力和排土量的变化,分析了既有隧道对盾构施工状态的影响.利用盾构下穿过程中盾构排土量的变化,解释了既有隧道周围卵石土体发生塌落破坏的原因.基于实测的地表沉降和作用在既有隧道上土压力的变化规律,揭示了盾构下穿过程中既有隧道与卵石土体的相互作用机理.     

非对称基坑开挖对邻近地铁隧道变形性分析

以沈阳市金廊深基坑工程为例,利用MIDAS/GTS有限元软件建立三维数值分析模型,对基坑开挖引起的隧道区间和地铁车站位移情况进行分析,并通过现场实测进行验证。结果表明：基坑开挖深度与地铁隧道埋深相近时,随着基坑开挖卸荷隧道区间结构整体上浮,越靠近基坑中心,上浮变形趋势越明显,但水平和竖向位移不大。基坑开挖会造成车站出入口朝基坑处发生水平位移和整体下沉,出入口扶梯位置上下端位移不明显。     

深基坑开挖及渗流对邻近隧道的影响分析

为明确基坑开挖过程中邻近隧道的力学响应特征,利用有限元数值模拟软件,对隧道管片的变形和内力进行分析,通过控制开挖过程中水头和水压力的变化,分析基坑开挖过程中地下水渗流对邻近隧道的影响。结果表明:基坑开挖会导致邻近隧道的变形和内力变化,考虑地下水渗流作用时隧道的变形和内力会显著增加,并且随着基坑开挖深度的增加,隧道管片的变形和内力也随之增大。     

复合地层中隧道开挖面支护压力对地层变形的影响

建筑物密集区域对变形控制相当严格,隧道开挖面合理支护压力往往不由极限支护压力确定,而是由地层变形控制标准来确定,因此有必要探讨开挖面支护压力与地层变形之间的内在关系.针对广州地区典型的上软下硬复合地层条件,考虑盾构的实际掘进过程,研究了欠压状态下开挖面前方土体的位移模式,并分析了不同条件下开挖面支护压力与地层变形之间的内在关系.结果表明,当土体性质不同时,欠压状态下开挖面前方土体表现出不同的位移模式;不同埋深情况下开挖面极限支护压力比基本相同;土体内摩擦角及黏聚力对开挖面所需的合理支护压力大小的影响显著.     

隧道开挖对邻近土体位移影响的数值分析

在城市修建地铁的过程中,隧道洞口开挖会不可避免地对隧道洞口周围的土体产生影响。采用有限差分软件FLAC3D来分析由于隧道开挖而引起的土体位移。在数值模型中,假设衬砌为线弹性材料;而土体则是由Mohr--Coulomb破坏准则控制的弹塑性材料。将采用有限差分软件计算得到的土体位移结果同采用解析法以及经验法得到的位移结果进行对比。并结合不同土层刚度以及衬砌刚度的情况,来分析以上两个因素对土体位移的影响。经过分析得到的结果表明：（1）通过有限差分软件计算得到的地表土体沉降曲线能够与采用解析法以及经验法得到的沉降曲线很好的吻合,但是采用数值方法得到的沉降曲线相对较宽并且较浅。（2）在上软下硬土层中,地表土体的最大沉降值将变大而沉降曲线将变窄;而在上硬下软土层中,地表土体的最大沉降值将变小而沉降曲线将变宽。（3）随着衬砌刚度的增大,土体的位移将会减小。     

地铁深基坑施工扰动下邻近管线影响区域划分及迁改保护措施

为研究不同类型管线具体的迁改保护原则,以常州地铁1、2号线车站基坑工程为依托,基于土体小应变本构模型,建立三维有限元数值计算模型,并将围护结构侧移及地表沉降的监测值与计算值进行对比,验证了计算模型及参数取值的合理性。在此基础上,研究常州城区深基坑施工影响下邻近管线的变形规律及影响区域的划分。研究表明：管线在距基坑不同距离上的变形曲线与基坑的开挖深度和基坑围护结构深度存在一定的比例关系。同时,根据常州市政管线现状,按照管线重要性来细化管线的划分,并对不同类型管线提出迁改保护建议。     

悬臂式基坑开挖对邻近地下管线的影响分析

通过有限元软件ABAQUS,分别考虑软土地区基坑的不同围护结构和管线的不同下卧层土质等因素,对悬臂式基坑工程中临近的地下管线位移进行了三维有限元模拟分析,结果表明：围护结构刚度和下卧层土质均对临近管线位移有较大影响;距基坑越近,管线变形越大;出现了地表及管线的沉降,但在基坑端角附近有管线上浮现象;基坑端角部以外2/3的基坑开挖深度范围内,管线水平和竖向位移较大,但在1.2倍的基坑开挖深度之外,开挖对管线位移影响较小.     

基坑开挖对邻近既有下卧隧道的影响分析

随着城市化的发展,骑跨于邻近地铁隧道之上的基坑开挖工程越来越多,在基坑开挖过程中如何更好的控制对既有隧道变形的影响是一个亟待解决的问题。本文运用ABAQUS有限元软件,对下卧地铁上、下行线隧道顶、侧、底面的水平和竖向位移进行了三维数值模拟计算和对比分析,结果表明：基坑开挖对邻近既有下卧隧道的变形影响明显,位于基坑中部位置以下的隧道竖向位移相对较大,靠近基坑边缘位置的隧道水平位移相对较大;同一隧道顶部位置的竖向位移大于侧面和底部的位移,隧道侧面的水平位移大于顶、底部的位移;受基坑开挖卸荷的影响,隧道的自身变形表现为竖向直径增大,水平向直径减小。对位于既有隧道上方的基坑开挖要引起关注。     

基坑开挖对邻近既有下卧隧道的影响分析

运用ABAQUS有限元软件,对下卧地铁上、下行线隧道顶、侧、底面的水平和竖向位移进行了三维数值模拟计算和对比分析,结果表明：基坑开挖对邻近既有下卧隧道的变形影响明显,位于基坑中部位置以下的隧道竖向位移相对较大,靠近基坑边缘位置的隧道水平位移相对较大;同一隧道顶部位置的竖向位移大于侧面和底部的位移,隧道侧面的水平位移大于顶、底部的位移;受基坑开挖卸荷的影响,隧道的自身变形表现为竖向直径增大,水平向直径减小。对位于既有隧道上方的基坑开挖要引起关注。     

隧道施工对邻近桩体轴向变形和受力的影响

运用Midas-GTS有限元软件进行三维数值分析,研究地表在隧道开挖作用下位移的变化规律,分析隧道施工对桩体位移及受力的影响.     

武汉地铁盾构施工对邻近管线影响的变形控制简化分析方法

将几种i值计算方法与武汉地铁施工中的实测数据进行了比较并选择较为近似的公式。将地表沉降的Peck经验公式引入纵向土体自由位移场,结合位移控制两阶段分析方法,讨论了武汉地铁盾构施工对邻近地埋管线的影响。最后,通过计算分析了管线附加变形与地表沉降最大值之间的关系,为地铁施工环境影响分析提供一个简化分析方法。     

土石混合体地层中基坑开挖对邻近既有隧道影响

为解决土石混合体地层中基坑开挖引起的隧道响应问题,基于离散单元法采用数值模拟手段进行研究。采用颗粒流数值计算软件PFC2D对土石混合体微观结构、隧道管片结构及基坑围护结构进行精细化建模及施工过程模拟,并针对隧道位于基坑开挖引起的主动土压力区及被动土压力区两类位置条件下,地层含石率w对基坑开挖引起的隧道结构响应影响规律进行系统性研究。结果表明:隧道位于基坑开挖主动土压力区时,量值大于60%前提下的含石率提升导致隧道周围逐渐形成具备较好抗剪性能的连续块石骨架体,从而抑制侧面开挖引起的隧道结构响应。隧道位于基坑开挖被动土压力区时,量值小于75%前提下的含石率的提升对上方开挖引起的隧道结构响应起到抑制作用;含石率大于75%时,含石率的提升无法为上方开挖引起的隧道结构响应提供抑制作用。     

基坑开挖对邻近地铁区间隧道结构安全的影响分析

为研究基坑开挖卸荷对邻近地铁区间隧道所带来的附加变形及附加应力的变化规律,以青岛某邻近地铁基坑施工项目为例,对基坑开挖和主体结构施工工况进行模拟分析,得到不同施工步骤下地铁隧道的位移变化情况和受力状况.研究结果表明：既有区间隧道结构各向位移随基坑开挖深度的增加而增大,最大达2.14 mm,为水平侧向位移;主体结构施工后,由于外部荷载的及时补充,隧道结构各向变形得到抑制,减小至1.91 mm,满足规范控制要求.该基坑开挖期间施工工况不影响地铁的正常运营,但施工过程中应注意各施工步骤间的衔接.     

渗流作用对基坑支护结构稳定性的影响分析

分析了基坑开挖过程中产生渗流的重要条件及地下水渗流对作用在支护结构上水土压力的影响.结果表明:基坑支护结构上水土压力的大小是关系基坑稳定的重要因素,对在基坑周围存在稳定渗流时支护结构上水土压力的变化进行了分析与对比计算,得出支护结构的稳定渗流减小了主动侧的水压力,但总的水平压力变化不大;被动侧的水压力有所增加,但总的水平压力减小较多.结合算例讨论了渗流作用对基坑支护结构稳定性的影响.     

土压平衡盾构隧道施工引起的地层损失及影响因素

收集中国已有地表沉降监测数据及土体损失率统计分析数据,结合长株潭城际高铁Ⅱ标树木岭盾构隧道进口树木林车站区间16个监测断面数据及其详细地层信息,分析土压平衡盾构隧道施工引起的地层损失规律影响因素。分析表明,土压平衡盾构隧道施工引起的土体损失率的累积概率较好的服从对数正态分布;土体损失率随着埋深或深径比的增大,呈现逐渐减小并趋于稳定的趋势,且两者关系可近似采用幂函数拟合;当H大于20 m或H/D大于3.25时,土体损失率基本稳定在0.75%附近,且对应地层信息表明盾构隧道施工时其上覆岩层呈现拱效应,说明盾构隧道施工中其顶部土层成拱效应可较好的控制土体损失;土体损失率或名义土体损失率随着盾构开挖通过时间的增加而逐渐增大,且趋于稳定,说明固结变形对名义土体损失率的影响较大,最大可达瞬时沉降所引起土体损失率的4.58倍。     

合肥地区深基坑开挖对邻近管线影响分析

为了研究合肥地区深基坑开挖对邻近管线的影响规律,选取合肥市某地铁车站深基坑作为研究载体,运用FLAC~(3D)有限差分软件对实际工程进行数值模拟。根据计算结果研究管线整体变形规律和管线应力分布状况,重点分析开挖工序、管线材料、管线直径、管线位置对管线内力变形的影响。研究结果表明:在基坑开挖过程中,管线出现向基坑侧变形的趋势。基坑端部区域的管线变形最小,基坑中部区域的管线变形最大。在相同的开挖支护条件下,管线材质、直径和位置对管线应力变形影响较大。管线材料的刚度越大,管线整体变形越小而应力越大;管线直径越大,管线整体变形越小,应力值也越小;管线与基坑的间距越大,管线变形越小,应力值也越小;管线水平位移和应力值随着管线埋置深度的增加而逐渐增大,当增大到最大值后又逐渐减小;管线的竖向位移随着管线埋置深度的增加则逐渐减小。     

基坑开挖对邻近隧道纵向位移影响的计算方法

基坑开挖卸荷会对邻近隧道产生影响,因此有必要对隧道的变形进行预测,确保隧道正常运行。针对目前计算模型的分析方法未考虑基坑壁应力卸荷对隧道位移的影响,以及有限元分析过程较为复杂繁琐,提出采用Mindlin解计算基坑壁与坑底卸荷的附加应力。然后将隧道结构视为弹性地基无限长梁,将开挖引起的附加应力施加于隧道结构上,建立隧道结构纵向变形方程,从而得到隧道位移及内力的计算公式。最后,将计算方法与数值模拟算例、工程实测进行对比分析,计算结果与其较为吻合。     

地铁隧道施工对管线的影响研究

利用三维弹塑性有限元法模拟了隧道施工过程中,管线的动态响应,通过数值模拟分析、现场量测的地表沉降值的对比分析可知,二者的数据基本吻合,论证了文中分析结果的合理性和可靠性,并对施工期间管线的安全性做出了评价,为该工程顺利实施提供了理论依据和指导作用.     

地铁隧道施工对管线的影响研究

利用三维弹塑性有限元法模拟了隧道施工过程中,管线的动态响应,通过数值模拟分析、现场量测的地表沉降值的对比分析可知,二者的数据基本吻合,论证了文中分析结果的合理性和可靠性,并对施工期间管线的安全性做出了评价,为该工程顺利实施提供了理论依据和指导作用。