北京地铁五号线盾构法隧道施工的三维有限元数值模拟

应用非线性弹塑模型，以北京地铁五号线为背景，结合盾构技术的实际应用，在全面分析评价工程段地质条件的基础上，对盾构施工段进行了三维动态有限元数值计算，计算并分析了隧道周围土体中的应力、应变、塑性区分布及地表沉降等情况；同时通过对现场实测数据进行整理，初步揭示盾构施工对地层的整个扰动形变过程、主控因素和机理。并将计算结果与实测结果进行了比较和分析，证实了有限元数值模拟已成为研究盾构法的一种快捷且有效手段。     

软土地区盾构法隧道施工三维数值模拟

本文采用三维有限元方法,考虑软土的固结作用和隧道开挖与周边建筑物变形的相互作用,对隧道施工的全过程进行数值模拟,分析盾构法隧道施工对周边建筑物的影响。数值计算结果表明:在考虑流固耦合的条件下,盾构法隧道开挖时3~4倍洞径范围内的土体变形可能会超过土体位移的规范规定值,施工中应加强该距离范围内的土体和周边建筑物的监测;盾构法仅对开挖掌子面处附近局部区域的孔隙水压力有影响,说明软土地区盾构法隧道施工对地下水的扰动很小;通过监测数据与计算值的对比分析可以得出,典型监测点的变形规律与监测规律相同,说明在工程条件相似的软土地区采用数值模拟对盾构法隧道施工进行预测和仿真分析是可行的,具有一定的工程参考价值。     

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。     

地铁隧道盾构法施工过程中地层变位的三维有限元模拟

在全面分析土压平衡式盾构施工过程中影响周围土体变形各主要因素的基础上，提出一种能够综合考虑各种因素的盾构施工三维非线性有限元模拟方法，通过对某地铁隧道盾构施工过程的模拟，分析了盾构推进过程中隧道周围及地表处土体的位移和变形以及横断面不同深度上的沉降分布规律，计算得到的隧道纵向地面沉降分布曲线与实测数据非常接近，计算结果表明所提出的盾构施工模拟方法是有效可行的。     

盾构法施工过程的有限元模拟

在综合考虑了现有的有限元模拟方法的基础上,对部分仿真模拟细节进行了改进,改进了水平荷载的施加方法,用"等代层"来模拟盾尾建筑空隙,用预设单元的刚度迁移来模拟盾构的推进过程。通过对某地铁隧道盾构施工过程的模拟,分析了盾构推进过程中地表土体的位移与变形,计算得到的隧道横断面和隧道纵向地面沉降分布曲线与实测数据比较接近,结果证明了模拟方法是可行的。     

软土地区隧道盾构法施工下穿既有隧道影响数值模拟

通过岩土专业有限元PLAXIS3D软件,选取能够反映软土真实力学特性的小应变土体本构模型,采用精细化建模方式,模拟盾构法施工中盾构机重力,土仓压力、盾尾注浆压力及盾构机推进产生的摩阻力等因素影响下,被穿越隧道的变形发展过程。     

高速公路隧道施工动态监测与有限元数值模拟分析

以广贺高速公路某隧道工程为背景,在现有隧道动态监测与数值模拟的基本理论方法的基础上,建立有限元模型,研究了隧道施工过程中围岩的位移变化规律。通过数值成果与隧道围岩位移实测值的比较,认为数值模拟分析中得到的施工过程中隧道围岩位移场变化规律基本与实际相符合,从而便于更好地开展施工监控和施工指导工作。     

盾构法隧道施工经济分析

以南京地铁1号线TA-15标段为例,从设备选购、机械配备、施工管理等方面详细阐述了加泥式土压平衡法盾构的施工方法,分析了盾构掘进4个阶段的主要消耗指标,并通过与现行的市政定额相关项目进行对比分析,总结了目前投标过程和施工过程中的费用问题,提出了相应的改进意见。     

隧道渗流三维有限元模拟

以双洞八车道特大型隧道为例,利用三维有限元模型,分析了隧道面透水和不透水两种工况下隧道总水头、流量及流速的分布规律,为隧道设计及衬砌施工提供一定的参考价值。     

盾构隧道各施工阶段沉降三维数值模拟分析

盾构法施工中土体位移特征随施工阶段而变化,准确预测各施工阶段所引起的土体竖向位移对地铁周边管线及建筑安全至关重要。文章基于法国里昂地铁隧道D号线延线工程,对盾构施工过程进行了阶段划分,分析了各阶段土体竖向位移的规律,并使用有限差分软件FLAC 3D对隧道开挖进行三维数值模拟。三维数值模拟中使用了精细化建模的方法,考虑了隧道埋深、土体分层、地下水位、目标掌子面施加梯形支撑力、盾构机锥形形状、盾尾梯形注浆压力、注浆体的凝固和衬砌的及时施加等因素对地表位移和隧道拱顶位移的影响。三维精细化模拟结果和实测值对比,验证了三维精细化模拟的适用性。     

大连地铁明挖车站施工过程三维有限元数值模拟

采用三维数值模拟软件PLAXIS Foundation对大连地铁某基坑明挖施工顺序进行了三维数值模拟,分析了开挖过程中开挖面位移、土体内部围护墙体位移和塑性区分布范围。模拟结果表明,塑性区主要出现在基坑顶部部分区域以及基坑上部较浅区域,范围不大。     

盾构隧道临近施工影响的数值模拟分析

结合杭州地铁5号线创意路站—蒋村站区间盾构法隧道投标方案,分析了斜交隧道施工过程中,上下侧隧道施工先后顺序对隧道结构受力的影响,阐述了斜交隧道施工过程中地表土体沉降的规律,论述了隧道间净距变化对隧道衬砌受力状态的影响,并通过对隧道周边加固体的数值模拟论证了注浆加固对隧道施工的效果。     

电缆隧道盾构极小半径曲线顶进施工的有限元分析

以深圳北环电缆隧道工程为依托,基于Midas/GTS有限元软件,建立极小半径盾构隧道转弯段施工的三维有限元数值模型,分析千斤顶力对管片受力和变形的影响,以及盾构隧道施工过程中地表沉降的变形规律,并建立盾构超挖的数值模型进行对比,最后与盾构掘进数据进行对比,为实际工程的开展提供有效参考。     

排水隧洞盾构施工对高压铁塔影响的数值模拟分析

为解决不断增长的能源需求,近年来我国新建了不少火电、核电机组,电厂内的取、排水隧洞一般采用盾构法施工,由于盾构施工会引起不同程度的地面沉降和地层移动,引起地上或地下建筑物的开裂、变形甚至破坏等问题。某电厂盾构排水隧洞紧邻高压铁塔,通过PLAXIS 3D三维有限元软件,建立了隧道和高压铁塔基础的三维模型,分析并预测了盾构隧道施工对高压铁塔基础的影响,给盾构施工提供了依据,并与实际监测数据进行了对比。     

采矿巷道MATLAB有限元仿真及ANSYS对比分析

结合采矿巷道进行MATLAB有限元仿真,并通过ANSYS进行对比,两者计算数值相差不足1%,故程序可应用于实际计算,分析了巷道应力变形情况,得出了具体的结论,并针对拱顶至围岩上表面、拱腰至右侧外表面的水平围岩得出了规律曲线.     

盾构施工下穿既有地铁区间隧道分析

采用Midas／GTS软件建立三维模型，预测分析了新建隧道施工对既有线隧道的影响，计算结果表明，由于地层条件较好，新建隧道施工对既有线影响较小，可不预先采取加固措施，但仍需加强监控量测，优化施工控制参数。     

三维Biot固结理论的一种张量形式有限元算法

基于Biot的假定,从连续介质力学的弹性方程开始,利用张量推导三维Biot本构方程,再根据Darcy定律推导出了控制方程,并对三维Biot问题控制方程进行空间离散和时间离散,给出空间有限元格式以及时间差分格式,便于后续计算机求解。     

管廊隧道开挖对上覆在建深基坑影响的三维有限元分析

以沈阳某盾构法综合管廊隧道下穿在建盖挖顺做法基坑为工程实例,在对工程实测数据进行分析基础上,利用小应变硬化本构模型进行三维有限元数值模拟研究,分析了盾构隧道下穿在建基坑引发的围护结构位移、水平支撑变形和基坑内既有结构变形。研究表明,利用小应变硬化本构模型可对盾构隧道下穿在建基坑问题进行较好的模拟;盾构隧道下穿基坑将引发围护结构顶部产生差异沉降;基坑内已施工完成的结构和水平支撑将发生"两边沉降大,中间沉降小"的上凸型变形;合理设计的立柱可有效控制盾构下穿引发的水平支撑沉降。