考虑隧道反复施工停工时地层变形的时空统一计算方法

目前,隧道施工地层变形的计算很少考虑变形的时间发展过程,更难以考虑施工过程对变形的影响。基于随机介质理论,从单元开挖引起的地层下沉出发,考虑隧道上部地层变形随隧道施工的时间发展过程,通过理论推导,建立了能考虑隧道反复施工停工的地层变形时空统一计算公式。工程算例分析表明,计算方法具有较好的可靠性。进一步通过工程实例计算,对隧道施工地层变形的时空变化过程进行了研究,隧道长时间停工时,其工作面附近的地层变形会有较大程度的增大,对地表建筑设施不利。     

盾构法施工隧道纵向地层移动与变形预计

将盾构法施工隧道开挖引起的地表下沉以及盾构挤压引起的地表隆起均视为随机过程,应用随机介质理论,对隧道施工所引起的纵向地层移动与变形进行了分析,推导了相应的计算公式。工程实例分析表明,该方法效果良好。     

考虑时空效应的隧道开挖及降水引起的地层变形计算

隧道降水及开挖引起的地层变形在时间上和空间上是不断发展变化的,目前国内外针对这一问题的研究大多只考虑最终的地表沉降。本文采用随机介质理论和岩土固结压密理论,考虑隧道开挖前降水以及隧道开挖施工引起的地层变形随时间的变化过程,对隧道开挖及降水引起的地层沉降和变形进行分析,推导相应的计算公式。工程算例分析表明,推导的计算方法具有较好的可靠性。进一步的计算分析表明,隧道降水引起的地层沉降较大,对隧道周边建筑设施不利,当降水井距隧道较近时,降水及开挖引起的地层变形在最大值处相互叠加,使得最终的地层变形值很大。因此,为保护隧道周边的建筑设施,降水井应距离隧道有一定的距离。     

分析地铁隧道施工对地层变形的影响--浅埋暗挖法对地层变形的影响

随着社会经济快速发展,地铁建设逐渐步入了新的发展阶段。地铁隧道施工是地铁建设中的重要环节,在具体的施工过程中,对地铁隧道的施工很容易引起底层的变形。因此,要选择合理的施工方法,确保地铁施工的质量和安全。     

富水地层盾构施工隧道变形控制技术研究

针对人工智能法、人工神经网络法沉降控制精准度低的问题,研究基于数值模拟法的富水地层盾构施工隧道变形控制技术.分析隧道横向、纵向沉降规律,依据该规律从加固隧道钢圈、设置监测节点来调整试验段施工参数,由此确定下穿指导施工参数.通过下穿施工、同步注浆和二次补压浆步骤实现隧道变形控制.试验结果表明该技术隧道沉降深度低且控制效率高,具有良好控制效果,有利于保证隧道施工人员安全.     

北京地铁隧道暗挖法施工地层变形规律研究

以北京地铁5号线18标暗挖区间隧道施工为背景,介绍了该工程采用的现场监测试验方法,对试验方案进行了说明,并重点对地层变形及受力监测数据进行了分析,为后续施工提供了直接帮助。     

城市隧道施工地层变形时空统一预测理论及应用研究

随着中国城市建设的快速发展,城市地铁、市政道路隧道、各种市政地下隧道在城市中也得到了很大的发展.由于城市中建筑物和地下管线密布,隧道施工将不可避免的引起周边地层的移动和变形,并可能对已有建筑管线设施产生不利影响.在前人研究的基础上,从隧道施工引起的地层移动与变形的机制出发,以随机介质理论为基础,并结合土体固结压密理论以及Mindlin弹性理论等,考虑隧道开挖地层移动与变形的时间-空间发展过程,系统的对城市隧道矿山法及盾构法施工引起的地层移动与变形的相关问题进行了研究,推导了相应的计算公式,并从理论角度探讨了隧道施工地层变形的影响因素及其影响程度.最后结合概率理论探讨了地层变形计算的可靠性,主要完成了以下研究内容:博士学位论文(1) 以随机介质理论为基础,从单元开挖引起的地层变形出发,建立了能考虑隧道反复施工停工、隧道掘进速度变化、隧道地质条件变化、单隧道多分部开挖、多隧道平行或交叠施工及半无限开挖等多种不同施工条件下地层变形的时间-空间统一计算公式,真正实现了对地层变形时空过程的实时预测.(2) 研究了隧道施工地层变形计算参数的确定方法,分析了隧道洞内收敛变形的时间过程,提出了因隧道洞内监测滞后所造成的数据缺失问题的处理方法,确定了隧道洞内地层损失的具体计算方法,进一步研究了地层变形计算参数的动态反分析方法.(3) 针对不同的隧道开挖横断面形状,推导了圆形隧道、椭圆形隧道、马蹄形隧道以及其他任意形状隧道施工引起的地层变形的具体计算公式,并从满足工程应用的角度出发,提出了隧道施工地层变形计算的简化方法.(4) 探讨了岩土降水引起的地层有效应力的时空变化过程,从单元有效应力变化引起的单元体积变化出发,推导了单元土体疏水压缩引起的地层变形计算公式,并进一步讨论了在隧道开挖的同时导致土层部分疏水情况下地层变形时空过程的具体计算方法,解决了疏水引起的地层变形时空过程的计算问题.(5) 从经典的Mindlin弹性理论公式出发,考虑盾构施工推进过程中盾构机位置不断变化的实际情况,建立了盾构施工推进过程的力学计算模型,由此推导了盾构推进工作面附加压力以及盾构机外壁与土层摩擦力作用下隧道周边地层变形的计算公式,解决了盾构法施工隧道工作面附近地层变形在时间和空间上的准确计算问题.(6) 考虑隧道施工过程中地层参数、施工参数等对隧道周边地层变形的随机性影响.将可靠度理论、随机介质理论以及其他相关理论相结合,研究了隧道施工地层变形计算的可靠性;同时针对目前相关计算参数的统计资料还比较欠缺的实际情况,利用蒙特卡罗(Monte Carlo)理论通过计算机对随机变量进行取样,实现了按可靠度理论对地层变形进行具体计算.(7) 根据理论研究成果,采用VC 6.0和MATLAB联合编程的方法,编制开发了地层变形时空统一计算软件.该软件能实现矿山法隧道、盾构法隧道多分部施工以及施工降水等引起的地层变形的确定性计算、可靠性计算和多维图形显示,并具有计算参数反分析和存储功能,多个工程实例的计算验证了程序的可靠性.(8) 讨论了隧道纵向施工分部前后间距,对向(背)向施工、横断面施工分块、施工掘进速度、地下水位降深和降水井距隧道距离进行研究,盾构隧道工作面附加压力、壳壁与土层摩擦力等施工因素影响下地层变形的时空变化规律,为隧道施工中采取工程措施控制地层变形,保护隧道周边建筑管线设施的安全提供了依据.     

公路隧道台阶法施工地层变形分析

以山西某高速公路隧道为工程背景,运用ANSYS大型有限元软件对台阶法施工过程进行了三维数值模拟分析,探究了该工法开挖隧道时引起的地层变形规律,得出了地层最大沉降主要发生在上台阶开挖后,约占70%,台阶法施工应减少分布开挖,上下台阶错开一定距离,预留核心土等有益结论,为以后类似工程施工提供参考。     

不同隧道埋深对地层变形的影响研究

以哈尔滨地铁某区间隧道为工程背景,采用Midas-NX建立三维有限元模型,研究不同隧道埋深对地层变形的影响。指出随着隧道埋深的增大,双隧道开挖引起的土层变形也随之增大,主要是由于双隧道开挖将引起更大面积的土体扰动,难以形成上覆土拱效应。上覆土压力随隧道埋深的增加而增大,进而造成地表沉降的增大。     

坑外搅拌桩加固对基坑变形的影响分析

在软土基坑施工过程中,由于地铁盾构进出洞以及为了保护基坑周围建筑物等原因,常常会进行坑外加固。坑外加固会提高土体强度,也会对基坑变形产生影响。本文结合上海地铁某车站端头井加固的工程实例,分析了坑外搅拌桩加固对基坑变形造成的不利影响,并在此基础上提出了一些减少坑外加固影响的控制措施,希望对以后的类似工程提供借鉴。     

双孔平行隧道施工地表沉降

分别采用Peck公式和随机介质理论计算双孔平行隧道施工引起的地表沉降,并结合具体工程实例确定影响地表沉降的参数取值,并对随机介质理论和Peck公式的参数进行了对比说明,从而指导现场施工。     

大面积搅拌桩加固对隧道变形影响的施工控制技术

针对大面积三轴搅拌桩加固施工影响下的紧邻运营地铁隧道变形控制问题,结合背景工程研究了优化的施工工艺和控制技术。分析提出了通过控制施工顺序、浆液配比和施工速率等参数来优化搅拌桩施工工艺,并根据单桩施工和群桩施工的现场试验结果得到合理的施工参数。大面积施工的工程实践结果表明,地铁隧道结构的隆起量小于传统施工方法的影响,确保了运营地铁隧道的安全,可作为今后工程借鉴。     

考虑隧道剪切效应的基坑开挖对邻近隧道纵向变形分析

 基坑施工将打破周围地层已平衡的应力场,引起应力释放,对既有下卧地铁隧道产生不利的影响。针对既有研究的不足,提出考虑隧道剪切效应的基坑开挖对下卧隧道影响的解析解。既有隧道简化为搁置于Winkler地基上的Timoshenko梁。通过两阶段分析法,考虑基坑卸荷作用下已建隧道的响应。首先基于Timoshenko梁理论,建立考虑隧道剪切效应的隧道纵向变形微分方程,然后将由Mindlin弹性解计算得到附加荷载施加于既有隧道上,最后通过有限差分法得到在附加荷载作用下隧道的纵向变形解答。收集3个已发表工程实例的实测数据,并与本文方法及Euler-Bernoulli梁法的计算结果进行对比分析,发现实测结果与2种方法得计算结果有较好的一致性。然而,在内力分析上,相对比于本文方法,Euler-Bernoulli梁法明显高估基坑卸荷引起的隧道弯矩与剪力。由于本文方法可有效模拟既有隧道剪切效应,因而可进一步给出1在卸荷作用下隧道管片间错台量。研究成果可为合理预测邻近基坑施工对既有隧道的影响提供一定的理论支持。     

北京地铁苏州街站细砂地层暗挖施工超前支护

结合具体工程实例,介绍了地铁车站细砂地层中暗挖施工的超前支护方法,即对开挖拱部的不稳定的细砂地层进行打管注浆加固,选用改性水玻璃作为浆液材料,处理结果表明该施工工艺完全达到了加固地层的预期效果。     

广州地铁某暗挖隧道段基坑监测变形分析

针对广州市地铁某暗挖隧道段基坑的地质情况和施工要求,制定了车站基坑监控量测方案,并对地表下沉,地表建筑物下沉及倾斜,暗挖隧道拱顶下沉,暗挖隧道净空水平收敛,钢拱架钢筋应力及爆破震动效应进行了监测分析,以便及时掌握开挖支护期间结构的稳定性及施工期间对周围环境的影响。     

胶州湾隧道青岛接线端开挖区地表移动与变形

运用基于概率积分法的沉陷预计软件对隧道开挖区的地表移动与变形进行了详细研究,结果表明运用基于概率积分法的沉陷预计软件计算隧道开挖区地表移动与变形的方法是有效可行的,同时得出地表移动与变形沿隧道横向的一些分布特点及规律,以期为以后城市隧道工程的设计与施工提供指导。