隧道盾构施工地表沉降规律模拟研究

隧道盾构施工引起的地层损失所导致的地表沉降变形预测和控制,是隧道工程领域重要的研究课题之一.为准确预测盾构隧道施工所引起的地表沉降,探求相应的沉降控制措施,采用150室内模型试验和FLAC3D数值分析软件,在模型隧道纵、横向设置位移监测点,监测地面沉降随开挖过程的变化规律.结果表明:沉降量随隧道深度的增加而减小,随掘进的进行而增加;横向沉降量在隧道正上方最大,沿两侧递减,深度越小收敛越快,沉降槽越小;纵向沉降量沿隧道开挖方向沉降值逐渐减小.两种试验模拟的结果较为接近,可以保证所获得的盾构隧道施工引起的地面沉降规律的正确性.     

曲线盾构隧道掘进地表沉降计算模型研究

盾构隧道掘进过程中产生的地层损失和施工荷载是引起地表沉降的主要因素,曲线盾构隧道的非对称性使得掘进引起地表沉降规律更加复杂。基于直线盾构隧道掘进引起地表沉降的研究成果,考虑实际工程中隧道会由于自重而沉降到土体边界底部和曲线盾构隧道地层损失的非对称特征,建立了曲线盾构隧道掘进引起地表沉降的地层损失模型,同时将建立的模型与已有曲线隧道地层损失模型进行对比研究。结果表明:本文建立的地层损失模型引起的地表沉降变形值更大,受转弯半径的大小影响,当隧道转弯半径大于1000米后,曲线隧道与直线隧道地层损失引起地表沉降值变化较小,而当隧道转弯半径小于300米时,此时地表沉降值对隧道转弯半径的敏感性较高,文章建立的计算模型可以很好的体现出小转弯半径隧道引起的地表沉降值的影响程度更大;通过将两种不同地层损失模型引起的地表变形与实际工程进行比较分析,验证了文章建立的计算模型与实际数据更接近,误差更小,显示该模型能够较好地反映实际情况,研究成果为曲线盾构隧道掘进引起地表沉降分析和预测提供参考。     

土岩复合地层隧道盾构开挖地表沉降Peck公式修正

为了准确预测土岩复合地层中隧道盾构开挖引起的地表沉降量,采用数理统计中的线性回归拟合方法,对青岛地铁8号线某区间隧道盾构掘进时的地表沉降监测数据进行拟合,并引入地表最大沉降修正系数α和沉降槽宽度修正系数β对Peck公式进行修正。结果表明,采用线性回归方法拟合隧道横断面地表沉降得到的曲线与实际数据吻合度高,修正系数α∈(0.2,0.5),β∈(1.0,1.4)时得到的修正Peck公式精度最高,对应回归常数项a∈(1.6,2.8),回归线性系数b∈(0.010,0.022)得到的线性拟合曲线吻合度高。研究成果成功了预测青岛地铁8号线开挖过程中地表沉降量,还可为类似土岩复合地层中隧道盾构施工提供一定的理论指导。     

盾构隧道下穿深圳滨海大道地表沉降监测与控制

以深圳地铁二号线后—科盾构区间下穿深圳滨海大道为例,利用有限差分软件FLAC3D对隧道开挖进行数值模拟预测,通过模拟预测的结果对引起地表沉降的隧道开挖变形和开挖应力场进行分析,提出严格控制土舱平衡压力和盾构推进速度、加强对盾构掘进姿态的控制、严格控制注浆压力和注浆量等措施。对滨海大道上布置的2个点位沉降观测断面表明,地表沉降各项指标均在理想的控制范围内,并得出地表累计沉降最大值均发生在中轴纵线,且距盾构隧道中线最远的点累计沉降量最小等沉降规律。     

双线隧道盾构推进过程引发地表沉降变化规律的数值模拟

应用FLAC3D软件,以某地铁双线隧道盾构推进过程为研究对象,通过双线隧道建模、盾构推进工况模拟、推进过程土层变位分析等研究,验证了地表横向沉降槽peck曲线的形态特征。研究得出了双线隧道先后推进过程诱发地表横向沉降的规律特征,即地表横向沉降槽曲线呈现中间大两边小的凹形形态,地表横向沉降槽曲线所反映的地表最大沉降量随盾构推进位置改变而表现逐步增大至稳定的趋势;地表横向沉降槽曲线对称轴位置也随右线隧道盾构推进施工的展开而发生由左向右转移调整的趋势。     

基于NNBR模型的隧道盾构施工地表沉降实测与计算分析

为了提高隧道盾构施工过程中沉降计算精度,提出基于NNBR模型的隧道盾构施工地表沉降实测与计算方法.以望京隧道盾构段穿越机场三元桥～T3区间为研究地区,对研究对象的工程大体情况进行了分析,并对其工程资料进行了调研,得到相关实际数据并做出了相应的分析.基于实测数据,结合最近邻抽样回归模型模型(NNBR),依据相似原因生成相...     

基于时空关系的盾构开挖地表沉降规律

基于武汉地铁四号线某区间隧道盾构开挖引起的地表沉降数据分析,考虑地表沉降的时空关系,将地表沉降划分为无影响阶段、前期沉降阶段、通过阶段、盾尾空隙沉降阶段、工后沉降阶段,并给出了各个阶段的大致范围及其地表沉降占总沉降的比值。通过对Mindlin解引入时间参数,针对不同阶段地表沉降影响因素进行分析,在前影响距离范围内,盾构机与土体的摩擦力和地层损失对地表沉降的影响占优,在后影响距离范围内,地层损失对地表沉降起到了绝对的控制作用,前期沉降阶段的土层隆起与正面附加推力、摩擦力有关,而正面附加推力、摩擦力和注浆压力导致了工后沉降阶段的土体回弹,由此获得了实时地表沉降预测的理论公式。研究结果表明：理论预测值与实测值能较好的吻合,该公式能够较为准确地实时预测地表沉降。     

盾构下穿群桩引起的地表沉降和桩身受力规律研究

地铁建设中,盾构隧道下穿群桩时引起的地表沉降和桩身受力不可小觑。本文采用FLAC~(3D)软件模拟了合肥地铁2号线下穿五里墩立交桥的工况,研究了下穿群桩引起的地表沉降和桩身受力规律。研究表明:地表最大沉降量偏向桥墩荷载较大的一侧,其值为-1.31 mm;地表沉降曲线较明显的转折点均产生在桩与土的临界面处,且承台上方的地表沉降趋于直线;桩的水平位移和弯矩沿桩身分布曲线呈弓形,且上半部分变形较明显,两者的最大值均发生在桩基上部的1/3处,在以后工程实践中,可在此处加以钢套以提高桩基承载力。     

盾构施工对软土地层地表沉降及管片的影响分析

为了研究盾构施工对软土地层地表沉降及管片受力的影响,以无锡地铁2号线隧道穿越"软-流塑状淤泥质粉质黏土及粉砂地层"为工程案例,采用Peck法和有限元法进行计算分析,对盾构始发段施工的力学响应进行研究,准确分析了盾构施工对软土地层地表沉降及管片受力的影响.针对两条隧道由于施工顺序的不同,得出对地表沉降及管片受力均存在相互影响的结论,提出了软土地层地铁施工应先施工地质情况较差一侧的控制措施,为后续施工及类似工程提供帮助.     

盾构隧道施工引起纵向地表沉降的黏弹性分析

基于弹性力学的Mindlin解,采用三参量固体黏弹性模型,以盾构隧道施工为依据,利用Laplace变换和逆变换,推导了土体自重应力、正面附加推力、盾壳与周围土体摩擦力所引起的纵向地表沉降的计算公式,分析了引起纵向地表沉降各个因素占地表沉降的比例关系,以便更好地采取控制措施。在其他因素确定的基础上,引入时间和距离变量,构造三维沉降曲线图。计算结果表明:正面附加推力引起的纵向地表沉降较小,而盾壳与周围土体的摩擦力引起的沉降占纵向地表沉降的绝大部分。在考虑黏弹性的情况下,纵向地表沉降约占总体地表沉降的37%。研究成果对于隧道施工的沉降控制具有一定的应用价值。     

一侧有建筑物时盾构引起地表沉降的数值分析

本文利用有限元程序 Midas/GTS,综合考虑土体非线性、土体与盾构作用、注浆压力、千斤顶推力、密封舱土压力等要素,建立了隧道-土-桩基-建筑物三维非线性有限元模型,研究地表一侧存在建筑物时及盾构施工参数对地表沉降的影响。通过三维仿真数值模拟得出以下结论：地表存在建筑物时,地表沉降最大值比无建筑物时要小,且最大沉降值背离建筑物方向,偏离盾构中心轴线;盾构支护压力越接近侧向静止水土压力地表沉降越小,合理的控制盾构施工参数（注浆压力、盾构机千斤顶推力）可以有效减小地表沉降。     

小半径曲线隧道盾构施工地表沉降分析

以合肥轨道交通4号线天水路站-翠柏路站区间隧道为工程背景,采用数值模拟与现场监测的综合研究方法,探究小半径曲线隧道施工中不同地层损失率对地表沉降变化的影响。结果表明：超挖量越大,即地层损失率越高,所造成的地表沉降越大,变化速率也越快。     

平行双隧道盾构法施工地表沉降仿真计算研究

盾构法施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中非常关注的问题.以杭州地铁1号线某盾构区间的双线平行隧道为背景,采用三维快速拉格朗日法,对不同应力释放率及轴线间距下的隧道施工进行了仿真计算,预测与分析了先建隧道、后建隧道引起的横向地表沉降及总的横向地表沉降.将计算结果用Peck公式进行了拟合,并与实测值进行了对比,均较为吻合.仿真计算结论可供后期施工参考.     

盾构隧道壁后注浆对地表沉降影响数值模拟研究

论文针对上海地铁2号线工程,采用三维数值模拟软件FLA3D对盾构隧道开挖后壁后注浆对地表沉降影响进行了模拟计算与实测数据的对比分析研究.研究揭示了注浆长期强度和注浆浆液时间-强度变化对地表沉降的影响规律,所得结论可供盾构隧道设计与施工参考使用.     

基于弹塑性分析的浅埋盾构隧道地表沉降控制

目的为更准确地预测浅埋盾构隧道引起的地表沉降,探求相应的沉降控制措施．方法基于均质半无限空间假定,将浅埋单孔盾构隧道二向非等压初始地应力场分解为均匀应力场和单向应力场。利用弹塑性力学的Lame公式和Kiersch公式及摩尔一库仑屈服准则,定义了弹塑性解的位移边界条件．将控制地表沉降两大措施成功地应用于北京地铁十号线浅埋盾构隧道地表沉降预测及控制．结果得出适合浅埋隧道地表沉降预测的弹塑性计算式,对弹塑性计算式的分析显示,隧道围岩的弹性模量E和黏聚力c越大,地表沉降越小;泊松比纵内摩擦角φ和膨胀角沙越大,地表沉降也越大．提出通过减少围岩扰动和提高围岩性质两种控制盾构隧道地表沉降的方法．结论研究成果能较好地应用于浅埋盾构隧道的地表沉降预测及控制．     

盾构过地铁站施工对地表沉降影响的数值模拟

采用FLAC^3D软件，以拟建的广州地铁3^#线典型车站为例，对盾构过站，扩挖成站施工引起的地表沉降规律进行了数值模拟，研究了不同工况盾构双隧道过站施工对地面带来的影响；并在此基础上采取不同加固土体措施情况下，模拟了扩挖建站对地面变形的影响程度．研究结果对盾构直接过站方案是一种技术支持，作为盾构过站施工对地表沉降影响预测的方法，可为我国盾构法技术的扩大应用提供部分理论依据和参考．     

粉细砂地层双线盾构施工实测地表沉降规律分析与预测

依托南通地铁二号线某区间盾构隧道施工,针对盾构穿越典型粉细砂地层条件,对双线盾构隧道施工引起的地表沉降开展现场测试和规律分析,对经典Peck公式在南通地区粉细砂地层中双线盾构施工的适用性进行探讨,并研究先行线和后行线土体损失率和地表沉降槽宽度系数的取值及影响因素。研究结果表明,在粉细砂地层中,后行线隧道施工对地层的二次扰动效应会引起先行线轴线上方地表沉降的显著增加,且二次扰动效应明显强于其他软土地层,但弱于砂土地层;相较于淤泥质土地层,在粉细砂地层中盾构停机对地表沉降的影响更为显著;先行线和后行线施工引起土体损失率比值η₁/η₂在1~5倍范围内,平均值为2.3,先行线和后行线地表沉降槽宽度系数比值K₁/K₂在1~2倍范围内,平均值为1.4;砂土、粉细砂和粉土地层中土体损失率比值η₁/η₂均大于1,η₁/η₂和K₁/K₂与隧道覆土深度比（H/D）相关性较弱。     

软土地基基坑开挖地表沉降量的数值研究

本文用有限元法首先就软土地基基坑开挖过程中,影响周围地表最大沉降量的几个因素进行了系统的分析,接着还分析了基坑被动加固区深度和宽度变化对基坑变形的影响,得到了一些实用价值的结论,供工程实践参考。     

软土地层地铁叠交隧道施工加固技术研究

软土地层小净距叠交盾构施工风险较大,为了研究叠交盾构施工对隧道支护结构及地表沉降的影响,以无锡地铁3号线长-机区间隧道叠交下穿出入段线隧道为工程背景,采用FLAC3d有限差分程序进行了计算,结果表明叠交穿越段施工影响较大,地表沉降较大,必须进行洞内外联合加固,加固方案为洞内钢架支撑配合地层注浆加固,经过联合加固后,施工结束叠交段地表沉降量为6.59 mm,符合施工规范要求.