暗挖地铁区间施工对周边环境的影响研究

以哈尔滨地铁某区间为依托，利用有限元软件ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ建立隧道开挖的数值分析模型，将实 际监测结果与模拟结果进行拟合，验证完模型合理性后基于此模型分析隧道开挖对土体水平位移及不 同施工工况下单、双线隧道的变形情况。分析结果表明:双线隧道施工时，隧道纵向1．5倍洞径外几乎 不受掌子面开挖影响且上部土体沉降影响范围处于4倍洞径范围内；双线隧道的最大水平位移出现在 隧道外侧拱腰处；开挖台阶长度增加，引起的地表沉降越大，且双轴隧道的最大沉降位置偏向于较先施 工的隧道。     

砂土地区浅埋非对称近接平行隧道施工地层位移分析

基于隧道开挖引起地表沉降经典Peck公式,考虑砂土地区浅埋非对称近接平行隧道不同开挖步序,研究隧道周围土体横向水平位移及工后地表沉降规律。根据沉降叠加原理,建立考虑隧道内径均匀收敛非对称近接平行隧道修正Peck公式,并进行影响因素讨论。结果表明:土体横向水平位移集中在横通道转正洞及大直径断面拱脚处;隧道施工后地表沉降主要发生在小断面区域;地表横向沉降模拟值与计算值二者吻合较好,随着隧道圆心距L的增大,土体横向沉降量逐渐减小并由正态分布转变为马鞍形;隧道埋深H越大,沉降越大;非对称隧道施工时先开挖小断面隧道优于先开挖大断面隧道。     

多线叠交盾构下穿既有隧道数值模拟分析

针对西安地铁15号线某盾构区间隧道近接正交下穿既有地铁2号线区间隧道施工过程中的重难点问题,采用三维非线性有限元分析方法研究四线叠交的复杂工况,考虑盾构不同注浆压力和土仓压力作用下新建隧道的施工对既有隧道变形影响及地表响应规律,对叠交段采取的袖阀管预注浆加固效果进行验证。研究结果表明：距既有隧道中心线2.0～1.6和1.5～3.0倍洞径范围内,隧道沉降量均随注浆压力和土仓压力增大而减小;新建隧道的先左后右顺序施工会造成既有隧道结构产生二次沉降;叠交段地层预加固可使既有隧道和地表沉降最大值分别减小为未加固时的75%和50%,隧道结构变形趋势由未加固时的“W”形变为加固后的“V”形,且沉降量最大位置也发生改变。研究成果可为多线叠交下穿工程的设计和施工提供借鉴。     

富水粉砂地层深基坑底部注浆加固数值模拟分析

以太原某地铁车站试验段的富水粉砂地层深基坑为依托,利用三维数值计算软件FLAC3D对该工程坑底加固、坑内降水及开挖进行模拟,并将数值计算结果与现场实测数据进行对比分析。结果表明:采用高压旋喷注浆联合双液注浆加固富水软弱地层基底,能够有效阻止坑外地下水向坑内渗流,基坑周边的地下水位在整个施工过程中变化很小。基坑开挖过程中,周边地表出现最大沉降的点距离地下连续墙5~10m,而且地表沉降最大影响范围未超过2倍开挖深度;地下连续墙变形在各开挖阶段均呈现中间大两端小的抛物线形式,最终产生的最大侧向位移为22.1mm,位于距离地表开挖深度的1/2~2/3处。提高土体的弹性模量能够显著地抑制坑底隆起变形,然而对坑外的地表沉降及地下连续墙水平位移影响并不大,因此在实际施工过程中,不能盲目增大水泥掺入量,以免造成浪费。     

基坑工程桩降水对邻近双线隧道影响的数值模拟分析

基坑大面积降水会引起周边土体产生沉降,从而对邻近隧道的运营产生影响,在基坑降水过程 中,邻近既有隧道的应力变形特性仍有待了解。基于深圳某基坑坑底工程桩降水工程,采用有限元软件 ＰＬＡＸＩＳ,探讨了基坑开挖后工程桩降水对临近双向水平隧道的应力及变形的影响。结果表明:坑底工程 桩降水会引起基坑周边土体水位大幅度下降,靠近基坑开挖侧的隧道其水位下降程度要显著大于远侧 的隧道;邻近双线隧道竖向沉降受降水影响显著,左、右线隧道其最大变形值分别增长了91．5％、 144．6％;双线隧道其内力值均由于坑底工程桩降水施工而有所增大,远离基坑开挖侧隧道内力增长更 为显著。     

岩土复合地层盾构隧道对地表变形及应力分析的研究

考虑到岩体与土体力学性质的差异,利用复变函数结合随机介质理论建立岩土复合地层隧道开挖的力学解析模型,将理论计算结果与数值模拟、现场实测结果进行对比。结果表明：解析解、数值解与实测值三者的吻合度相对较高,且数值解与理论解的沉降槽宽度保持一致,说明该理论计算方法具有较高的可信度。随后讨论了作用于岩、土层分界面不同竖向荷载、岩层隧道埋深与其半径之比以及岩体泊松比等参数对地表变形及洞周应力的影响。结果表明：随着岩、土层分界面竖向荷载的增加,地表沉降也不断增大,洞周环向压应力在隧道拱腰附近显著增大而拱顶环向拉应力变化相对缓慢;随着深径比h/r的减小,地表沉降逐渐增大,当h/r≥3时,增大深径比对洞周环向应力的影响相对较小;岩体泊松比越大,则地表沉降越小,洞周环向应力分布越均匀。     

基坑开挖对既有小净距隧道应力变形的影响分析

采用有限元分析方法,对基坑开挖时既有小净距隧道应力变形的演化规律进行研究.结果表明,基坑开挖完成时,不同深度土体均发生侧向变形,邻近基坑侧隧道的侧向位移值最大;隧道A洞顶及左侧边墙为沉降变形,底部及右侧边墙为上浮,隧道B整体产生了向上的上浮,且右侧边墙上浮值最大;随着基坑开挖深度增大,隧道A洞顶沉降量逐渐增大,隧道B洞顶最大竖向位移呈先上升后下降的趋势,小净距隧道的洞身收敛值逐渐增大;隧道的拉应力随开挖深度增大逐渐增大,隧道A压应力增长幅度较小,隧道B压应力先增大后趋于稳定.     

临近地铁站深基坑工程安全评估分析

天津松江东南角二期基坑工程,周围环境复杂,紧邻天津地铁东南角站,因此在其施工作业前应对周边建筑造成的潜在位移影响进行评估,并进行监测。以此为工程背景,结合数值计算分析等手段,预测基坑的开挖对车站的影响程度及可能带来的危害,从而对基坑工程的施工方案、设计、加固及东南角站的运营管理提出指导性的意见,对危险部位事先采取防范措施。结果表明基坑大面积开挖产生的卸荷效应显著,导致坑外土体产生趋向坑内移动的趋势,在土体变形传递效应的影响下地铁车站以及隧道产生一定的沉降和水平位移,基坑降水的影响并不十分显著,一期大基坑开挖对隧道变形影响显著,尤其是对隧道水平位移。建议在大基坑和隧道之间预设注浆纠偏措施并加强变形监测,保证隧道安全。     

某引水隧洞格栅支护体力学特性及应用效果研究

为测试“格栅拱架+锚杆+喷混凝土”的初支形式在某软岩隧道的力学特性及应用效果,针对格栅拱架与锚杆应力分布情况及随着隧洞开挖的变化特征进行了研究。结果表明,格栅拱架顶拱中部受约100 MPa的压应力,拱脚压应力不超过50 MPa,两侧边墙2/3高度以下受低于30 MPa的拉应力,2/3高度以上部位受较小压应力。格栅钢筋受力初期快速增加,开挖2～3倍洞径后增加速率相对较缓。锚杆所受的拉/压应力绝大多数在±10 MPa以内,开挖3倍洞径时压应力达到最大,随后压应力逐渐减小,最后转变为拉应力。收敛监测表明,断面两侧边墙变形值最大为65 mm。格栅支护既充分发挥了支护能力,又实现了控制围岩变形的目的。本试验研究结果可为同类型隧道支护设计提供参考。     

巨型基坑开挖对周围环境空间效应影响分析

大型基坑开挖经常会对周围环境产生不利影响.以南京市某巨形深基坑为例,结合有限元软件进行建模分析,研究不同开挖施工阶段对支护墙自身变形及坑周不同空间位置的变形影响.计算结果表明:坑外土体的位移与支护墙的变形有密切关联,长边方向地表沉降大约是短边方向的两倍;中部处的地表沉降大于角部处的地表沉降,中部处的地表沉降大约是角部处...     

被动区土体加固对深基坑变形影响的研究

被动区土体加固能有效地控制基坑开挖引起的变形、保护基坑周边环境,在实际工程中得到广泛的应用。对上海软土地区某地铁车站深基坑工程进行数值模拟,系统地研究了不同土体加固形式对基坑变形的影响。研究结果表明该工程采取的坑底加固措施使得基坑变形满足变形控制标准;增大土体加固的深度能显著地减小围护结构侧向位移、地表沉降和坑底隆起;而过度地增大加固土体的割线模量E₅₀^ref对控制基坑变形的效果甚微;在同等条件下,满堂加固控制基坑变形的能力明显优于裙边加固。     

特定沉降阶段的盾构隧道地表沉降研究

以某电力盾构隧道土压平衡盾构掘进施工为背景,提出了特定阶段的地表沉降预测公式.考虑注浆压力、盾构机与土体摩擦力、开挖面推力等因素,利用数值仿真软件进行模拟盾构开挖数值试验.综合现场实测数据、公式计算结果、数值模拟结果对土体横向变形和纵向变形规律进行了研究.结果表明:土体横向沉降变形呈现"U"形分布,随着土体深度的增加,...     

浅埋小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案研究

为了探究小净距隧道中夹岩柱稳定性及加固方案,以四川德阳白竹山1号隧道为背景,基于普氏平衡拱理论,提出小净距隧道中夹岩柱上覆围岩压力计算公式,研究了小净距隧道上覆围岩压力影响因素。运用有限元软件MIDAS GTS NX建立浅埋小净距隧道三维模型,分析了在不同隧道净距工况下的围岩位移、塑性区分布以及中夹岩柱竖向应力分布情况,确定了合理净距。对中夹岩柱进行区域划分并对不同组合方式进行注浆加固,研究了不同加固方案对围岩变形的控制效果。研究结果表明:小净距隧道开挖方式、中夹岩柱加固措施和隧道净距直接影响平衡拱的形成以及上覆围岩压力的大小;白竹山1号隧道进口小净距段设计净距13.94 m是合理的;对中夹岩柱中岩盘采用小导管注浆加固极大地提高了中夹岩柱整体性和稳定性,限制了围岩变形。研究成果可为类似小净距隧道中夹岩柱最小安全净距及加固设计和施工提供参考。     

深槽地基土加固方法对防渗墙的影响研究

以龙开口水电站坝基防渗墙工程为例,采用精细化有限元法,针对砂卵石层开挖施工工序,建立防渗墙墙后砂卵石地基在直接开挖、灌浆固结及设置旋喷桩加固三种加固方案下的有限元分析模型,研究不同加固方案下防渗墙变形、内力及应力的变化规律,分析不同开挖方案对防渗墙安全性的影响。分析结果表明:直接开挖方案和灌浆固结方案防渗墙最大变形为0.5~3.7 mm,最大正弯矩为300~1 000 kN·m,最大负弯矩为-2 100~-800 kN·m,最大剪力为800~1 300 kN;设置旋喷桩加固方案防渗墙最大变形为0.2~0.3 mm,最大正弯矩为100~150 kN·m,最大负弯矩为-300~-200 kN·m,最大剪力为300~400 kN。三种方案中直接开挖方案变形最大,最大变形不到防渗墙左侧宽13.6 m的万分之三;加固砂卵石层地基可显著降低防渗墙的变形、内力及应力,显著提高防渗墙的安全性。研究结果为龙开口水电站坝基深槽砂卵石层的开挖加固方案提供了理论基础,在保证防渗墙安全可靠的前提下优化了地基土加固方案的设计。     

上软下硬地层盾构斜穿建筑群“仓-注”联合控制技术下的地表变形规律研究

为研究盾构在上软下硬地层工况下盾构斜穿建筑群的安全稳定性,以深圳地铁14号线四坳区间为工程依托,建立盾构穿越建筑群实际工况的1∶1模型,研究在盾构下穿建筑物过程中在不同土仓压力和注浆加固联合作用下地表沉降的变形规律。通过研究不同土仓压力下的地表变形,对土仓压力进行变量分析,提出在此工况下最佳的土仓压力控制值;并基于施工建议土仓压力值对盾构下穿建筑物的不同加固深度进行研究,得出了保证建筑物稳定的7ｍ最小加固深度,确保建筑物稳定,为同类工程提供施工建议。     

关山特长隧道高地应力下硬岩大变形规律研究

高地应力下隧道的围岩变形是岩体力学的关键问题之一,甘肃关山隧道埋深较大,在穿越高地应力区域时极易出现围岩失稳、塌方及支护结构大变形等现象。选取隧道典型试验段,通过数值计算及数据监测,对其大变形规律和防控技术进行了研究,进而得到了隧道围岩的变形和应力分布规律。根据分析结果,建议隧道衬砌施工时采用柔性支护的理念进行设计,优化边墙曲率,加大预留变形量,采取径向注浆加固及降低扰动。实践表明,一系列防控措施有效控制了围岩变形,降低了隧道施工风险,可为以后类似工程的设计和施工提供实践借鉴。     

黄土地区非对称小净距隧道的合理错距研究

西安轨道交通工程修建于我国黄土地区,地铁停车线区间具有埋深浅、净距小、断面型式分布不对称等特点,开挖时为了避免左右线之间扰动过大,需要确定一个合理的掌子面错开距离。以西安地铁8号线工程的存车线区间为研究背景,通过FLAC^3D有限差分软件对不同方案下的开挖进行动态模拟,对模拟结果进行整理分析,并结合现场实际监测数据来验证模拟的正确性。研究发现：不同方案对围岩变形及应力的最终值几乎无影响,但需要控制变形速率与过程中的极值影响;隧道掌子面对已开挖土体的纵向影响范围约为3倍跨度,当掌子面错距为2～3倍的跨度时可以有效地控制围岩的变形速率,而当隧道错距较大时,开挖过程中围岩的最大剪应力显著增加,同时中间土柱部位产生了较大的相对位移差,不利于围岩稳定。基于研究结果,可以将掌子面的错距缩减至约30 m,以保证施工安全,提高施工效率。     

深基坑三维应力场和渗流场耦合分析与模拟

为研究深基坑开挖施工过程中渗流场和应力场耦合情况,建立基于非饱和土的渗流-应力全耦合模型,采用非饱和土渗流-应力全耦合模型进行深基坑三维应力场和渗流场的耦合分析,预测在基坑不同的施工阶段中基坑挡土结构的侧向变形和基坑周围地面的沉降的变化,并将理论分析结果与实际监测数据进行对比分析。分析成果表明在需要降水施工的基坑分析中,采用渗流-应力耦合模型来进行基坑的分析与计算更合理,更有效。     

某水电站导流洞出口侧面边坡变形及防护措施

某水电站导流洞出口侧面边坡在开挖期间曾出现量值超过0.5 m的大范围持续变形。为分析并解决该问题,首先对变形监测资料进行分析,圈定变形范围,了解边坡变形过程及主要特征;综合采用工程地质分析、极限平衡分析、数值模拟等手段,研究边坡在不同阶段和不同条件下的稳定特征,重点分析不同类型支护措施对限制边坡变形、维护边坡稳定的作用机制及效果。结果表明:边坡开挖过程中,如不及时有效支护,表层第四系土层会发生滑移;现有支护手段能维持边坡在正常工况下的稳定,但边坡安全储备不够;现有支护措施里面,存在过量支护,部分已施工锚索及锚筋桩对提高边坡稳定性系数意义不大。建议通过在边坡后缘增加抗滑桩、对潜在滑移体进行固结灌浆、加强疏排地下水等措施,提高边坡整体稳定性。