地铁荷载作用下隧道土体变形的数值模拟

天津市区地铁隧道一般埋设于第一海相软土层中,目前针对这一海相软土层在地铁荷载下隧道周围土体变形的研究较少.本文利用ABAQUS有限元软件,模拟地铁运行荷载,对比分析隧道周围土体在竖向和水平方向上距隧道不同距离处土体的变形,结果表明:土体变形较大的区域主要集中在以隧道轴线为中心的10,m范围内,工程建设时对此区域土体要重点关注;而在30,m以外区域土体变形较小.分析结果为以后在现有地铁隧道沿线建设地下构筑物时提供了有价值的参考.     

临近基坑施工对地铁隧道影响的数值模拟分析

基坑开挖卸荷必然对临近软土地铁隧道产生影响,因此如何预测隧道变形并提出相应预防和保护措施显得尤为重要。结合上海地区一个临近地铁隧道的基坑工程,运用整体有限元分析方法对地铁隧道在基坑施工过程中所产生的影响进行弹塑性分析。分析结果与工程实测数据比较吻合,表明整体有限元方法可以较好地模拟此类工程问题,从而为实际工程的设计施工提供一定的理论和计算依据。     

地铁隧道暗挖施工地表沉降模拟分析

浅埋暗挖法施工往往会引起不同程度的地表沉降,如何正确预测沉降值对地铁施工安全具有重要意义。本文以北京地铁６号线某区间工程为例,通过现场实际量测数据和ＦＬＡＣ^３Ｄ的数值模拟对浅埋暗挖隧道施工引起的地表沉降进行详细分析。结果表明：ＦＬＡＣ^３Ｄ的数值模拟结果与地表沉降实测值相近,地表沉降会经历微小变形、急剧变形、缓慢变形至稳定３个阶段,其中,沉降主要发生在开挖面通过阶段,合理的数值模拟计算能够大致预测施工引起的沉降,并以数值模拟结果为类似工程提供指导和建议。     

地铁隧道开挖引起地表沉降的数值模拟研究

大中型城市修建地铁是未来城市建设的一个重要方向,但是城市中环境复杂,地表沉降控制要求严格。因此,研究隧道开挖地表沉降变化规律,对沉降控制具有重要的实践意义。文章运用有限元数值模拟方法对青岛某标段地铁隧道工程进行分析,结合数值计算结果与现场实测数据,研究隧道在由断面开挖对地面沉降变化规律的影响,对比实际隧道开挖的监控数据,模拟结果表明,地表沉降仍在安全范围内,可以为类似工程沉降控制提供参考。     

黄土地区暗挖段隧道中洞施工地层变形特性分析

以西安地铁隧道为工程背景,在现场实测和数值模拟的基础上,研究了浅埋暗挖地铁隧道穿越黄土区时围岩的位移变形规律.结果表明,采用台阶法施工,上导引起的沉降量远小于下导引起的沉降量,下导开挖后应在最短时间内进行初期衬砌支护;上台阶开挖所引起的拱顶沉降量大于下台阶引起的沉降量,其沉降值在下导掌子面通过2D(D为隧洞洞径)距离后逐渐趋于稳定.     

降雨入渗对浅埋黄土隧道稳定性的影响

为了研究降雨入渗作用下黄土力学性质劣化对浅埋黄土隧道稳定性的影响,对隧道围岩中的黄土进行了不同含水率和不同围压的剪切、等压三轴试验,结果表明,含水率对黄土力学性质和破坏形态有较大影响。根据试验结果建立了黄土不同含水率的塑性本构关系,对比了计算结果和试验结果,证明了该本构关系能较好地描述黄土的应力-应变规律。对不同降雨强度、不同深度的黄土在雨水入渗影响下的含水率分布规律进行分析,并在数值模拟软件中调用建立的不同含水率的黄土塑性本构关系,计算不同降雨强度下隧道结构的受力和变形,结果表明：考虑降雨入渗后隧道结构变形和受力增加明显,其中,拱顶沉降增幅达到46%,隧道初期支护应力增加20%~27%。将浅埋黄土隧道结构变形监测数据与数值模拟结果对比,验证了黄土本构关系的正确性,所模拟的降雨入渗对隧道结构稳定性的影响符合实际工程。     

盾构下穿施工对既有隧道变形影响模拟研究

随着城市地下空间的不断开发利用,地铁隧道线路网不断完善,新旧隧道交错而过的现象愈发增多。近距离盾构下穿施工可能会对既有隧道造成一系列不利影响。因此,为研究近距离隧道下穿施工对既有隧道的影响,以南宁某工程为例,通过数值模拟研究了新建隧道盾构下穿施工过程对既有隧道的变形规律影响。模拟结果表明：盾构下穿隧道施工引起既有隧道的变形以沉降变形为主,扭转变形为辅;随着新建隧道的不断推进,临近既有隧道6 m范围内沉降变化率最大,此时既有隧道最为危险,风险系数最大;新建隧道盾构施工穿越既有隧道后,由于时空效应既有隧道沉降会继续发育,直至达到最大沉降值13.0 mm;穿越过程中既有隧道扭转变形量先增大后减小,最后趋于稳定。     

地震对隧道围岩稳定性影响的数值模拟分析

利用ANSYS软件的谱分析，研究了地震对隧道围岩稳定性的影响规律，得出在不同岩性、跨度、地震波的类型情况下地震作用对隧道围岩产生拉应力和位移的特征，指出围岩的位移差异是破坏衬砌的主要原因，提出隧道支护应注意的问题，定量解释了大量调查资料中地震破坏隧道现象的成因。     

城市地铁TBM隧道掘进诱发既有建筑物变形的空间属性效应

针对城市地铁全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)隧道掘进诱发既有建筑物沉降变形的问题,考虑隧道下穿城市建筑物群实际工况的复杂性,以青岛地铁1号线小北区间段硬岩地层TBM隧道掘进下穿既有建筑物群为实际工程背景,采用数值计算分析方法,建立TBM隧道掘进连续下穿多座既有建筑物的三维力学计...     

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。     

软土地区地铁车站与隧道接头结构的地震响应分析

以天津市和平路地铁站为例,建立三维计算模型,对软土地区地铁车站与隧道接头结构进行动力时程分析,找出接头部位的应力集中关键点,分析隧道与车站之间的相互作用影响。研究表明：水平方向和竖直方向地震波都会改变车站与隧道接头结构的主应力大小;在接头截面上,水平方向变形主要由水平地震作用控制,竖直方向变形主要由竖直地震作用控制,地震导致的竖向变形大于横向变形。     

软土地区地铁车站与隧道接头结构的地震响应分析

利用ANSYS有限元分析软件,研究天津软土地区地铁车站与隧道接头结构的地震响应。以和平路地铁站为例建立了三维计算模型,对其进行动力时程分析,找出接头部位的应力集中关键点,从而分析了隧道与车站之间的相互作用影响。研究表明:水平方向和竖直方向地震波都会改变车站与隧道接头结构的主应力大小;在接头截面上,水平方向变形主要由水平地震作用控制,竖直方向变形主要由竖直地震作用控制,地震导致的竖向变形大于横向变形。     

山岭隧洞群施工通风设计

良好的隧洞作业环境是保证隧洞工程质量、提高施工效率、维护施工者身心健康的重要条件。锦屏二级水电站引水隧洞群水文地质条件复杂,具有高埋深、大洞径、洞线长的特点。独特的施工环境决定了引水隧洞采取钻爆法施工,无轨运输。为改善洞内施工环境,提供引水隧洞的正常施工作业环境,采取压入式通风方案,并通过Fluent软件进行数值模拟,结果显示通风效果良好,为实际工程提供了科学依据。     

黄土隧道加宽段初期支护的安全性分析

在黄土隧道工程施工中,支护的安全性是一个不容忽视的问题.针对隧道加宽段初期喷射混凝土支护结构表面突然出现裂缝的实际情况,考虑隧道开挖工况,通过数值分析验算初期支护参数选取的合理性,并结合监控量测得到的数据进行分析与评价.通过对裂缝出现的原因的综合分析,提出了相应的施工指导措施,研究成果对同类黄土隧道的设计和施工初期支护结构参数选取具有借鉴作用.     

黄土铁路隧道衬砌结构可靠性分析与研究

运营阶段的隧道,随着时间流失其结构是否依然安全可靠?这一直以来都受到了人们关注.而传统的安全系数法在这个阶段已不能发挥它的作用,那么对于施工后衬砌结构可靠性的检验方法也只能运用数理统计知识了.但就其在现役隧道衬砌结构可靠性方面的应用成果来说,目前还比较少,这主要归咎于地下结构有太多的不确定性.而且黄土隧道与其他地层的隧道在结构可靠性的研究成果存在着一定的不通用性.因此,找到一个合理评价黄土隧道衬砌结构可靠性的方法是现阶段最主要的任务之一.为此,本研究提出以SIR-3000地质雷达探测为手段,从实际衬砌厚度入手,应用概率统计知识对运营中的黄土隧道衬砌结构可靠性做出评价,同时,提出在保证必要的结构可靠概率条件下,通过减少施工时的衬砌厚度来降低施工成本的思路.     

采空区剩余变形对运煤隧道稳定性数值模拟

运煤隧道经过采空区受到剩余变形而产生附加应力的影响,而附加应力的大小又与剩余变形的量值有关.通过理论分析与计算,得出了采空区产生的剩余变形量,并把剩余变形量按边界条件加载到三维数值模型上,按照隧道稳定验算的弹性梁理论,计算隧道的稳定性;得出了在剩余变形作用下,运煤隧道经过采空区稳定的结论.     

沈阳地铁冬季隧道的温度特性实验研究

对沈阳地铁1号线列车运行时出、入段线隧道,典型区间隧道及典型车站进行了现场测试,并通过自记仪器记录列车运行时的相关参数。通过分析结果表明,隧道入口段空气温度与室外温度同步性较高,合理使用大功率热风幕可以在短时间内有效提高隧道温度,并保证自端点车站起的隧道温度全天高于0°。在冬季活塞竖井关闭的情况下,列车运行热量及站台空气通过活塞效应对区间隧道产生了间歇性的影响,使其空气温度在1摄氏度范围内波动。但隧道空气温度始终低于采暖车站的温度,热量不能有效被车站公共区利用。     

某越江隧道超深联络通道冻结工程的数值模拟分析

武汉地铁二号线越江隧道3#联络通道和排水泵房并建,采用水平冻结法和矿山法施工。3#联络通道位于长江下,最大埋深达50 m,地压达0.4 MPa,施工难度大,风险高。为保证施工安全,应用ANSYS数值模拟软件,对3#联络通道冻结设计加固方案形成的帷幕进行可靠性验算。结果表明：冻结壁的强度和刚度以及变形都满足设计要求,为冻结设计和施工提供了定量依据。     

浅埋暗挖地铁隧道施工地表沉降规律分析

为了研究大连地铁202标段促进路站—春光街站暗挖区间人工素填土地段单双线隧道施工地表沉降规律,通过现场实测和数据分析整理的方法,在地铁隧道开挖期间建立了地表沉降监控量测测站,运用精密水准仪进行3个月的监测,监测结果表明浅埋暗挖隧道在开挖期间地表沉降最大位置处于隧道中心线的正上方,沉降量约为25.66～31.82 mm.提出了距跨比β的概念,距跨比β的有效工程取值范围-4＜β＜4,地表沉降与距跨比β密切相关,其中-2＜β＜2地表沉降剧烈阶段,约占整体变形的67.5～77.6％,沉降速率约达0.84～0.93 mm/d.建议应加强监测频率,增加现场巡视.现场测试结果与文克尔地表沉降计算模型相吻合,监测成果对大连地铁及类似的浅埋暗挖隧道建设有借鉴作用.