隧道岩体赋存地质特征及开挖过程描述

隧道开挖改变了围岩的原始地质环境（如原始地应力场,渗流场,温度场等）,为保持围岩的稳定性及工作环境要求,须采取适当的支护与防渗措施。作者从岩土体的赋存地质特征出发,给出了描述隧道开挖过程中力学与水力特征及表征方法。进行了隧道开挖卸荷的有限元模拟计算,讨论了开挖方法对围岩扰动带的影响。研究结果有助于合理地建立隧道开挖问题的流固耦合模型及指导隧道的设计与施工。     

基于开挖卸荷效应的地铁隧道施工过程数值分析

 在地铁隧道实际施工过程中,围岩处于加、卸载的复杂变化过程中。隧道的开挖与支护过程是一个多步骤的、且上一步开挖都会对随后的各次开挖产生影响的复杂过程。依据地下工程问题的特点,即“先受力,后开挖,再支护”,描述并模拟地铁隧道开挖卸荷效应下的真实施工过程。对地铁隧道施工中开挖卸荷效应进行详细分析,提出模拟地铁隧道开挖卸荷效应的四阶段模拟方法。以北京地铁8号线二期01标段西清区间隧道为工程背景,对地铁隧道盾构施工真实过程和开挖卸荷效应进行数值模拟与计算。分析开挖面支护力、支护时机、填充注浆以及考虑与不考虑开挖卸荷效应等因素对地铁隧道开挖与支护的影响,获得基于开挖卸荷效应的地铁隧道盾构施工的围岩–支护作用机制。     

基坑开挖对邻近隧道纵向位移影响的计算方法

基坑开挖卸荷会对邻近隧道产生影响,因此有必要对隧道的变形进行预测,确保隧道正常运行.针对目前计算模型的分析方法未考虑基坑壁应力卸荷对隧道位移的影响,以及有限元分析过程较为复杂繁琐,提出采用Mindlin解计算基坑壁与坑底卸荷的附加应力.然后将隧道结构视为弹性地基无限长梁,将开挖引起的附加应力施加于隧道结构上,建立隧道结构纵向变形方程,从而得到隧道位移及内力的计算公式.最后,将计算方法与数值模拟算例、工程实测进行对比分析,计算结果与其较为吻合.     

地铁上穿工程中既有隧道卸荷附加应力系数

推导了新建地铁上穿施工引起的既有隧道结构的卸荷附加应力系数解析解,利用Maple软件对卸荷面积、卸荷中心距既有隧道水平距离、卸荷平面至既有隧道顶部距离、卸荷宽长比等关键卸荷参数与附加应力系数的关系进行研究,旨从弹性卸荷理论的角度提出了地铁上穿工程中如何减小既有隧道结构卸荷效应的措施。研究表明:随着卸荷面积的增大,底板下方不同深度处的附加应力系数逐渐增大,应尽量减少一次卸荷面积,减少开挖进尺;当既有隧道处于卸荷面积边界附近时,卸荷附加应力系数急速衰减,应对开挖卸荷长度范围内的既有线结构周围土体进行重点加固;附加应力系数随着夹层土厚度的增加逐渐减小,应尽量加大新旧结构之间的距离;随着宽长比的增大,卸荷中心下的附加应力系数逐渐减小,建议采用长条形的土体开挖方式;在相同的卸荷面积条件下,泊松比对附加应力系数的影响较小。     

河道开挖卸荷对下方地铁隧道变形的影响

河道开挖卸荷会引起下卧土层内的应力重分布及发生隆起变形,而过大的隆起量会造成下方土体内部隧道结构的变形破坏.以宁波东部新城明湖北区涉轨河道开挖工程为背景,通过分析河道开挖和通水全过程的现场监测数据,系统研究上方河道开挖卸荷对下部运营地铁隧道结构的变形影响,结果表明采用三轴水泥土搅拌桩"门"式加固,并实施分段开挖方案后,河道开挖卸荷对下卧隧道结构水平位移和收敛影响较小,而在竖向主要表现为隆起变形,最大隆起量约为5 mm,基本可控,其加固方式可为类似工程提供参考.     

地下工程开挖卸荷既有桩基承载响应物理模拟及新进展

地下工程开挖卸荷引起的灾变问题一直是社会高度关注的问题之一,近年来中国多地发生了由基坑开挖或隧道建设诱发的地面变形、桩基倾斜偏位及建筑物垮塌等灾害事故,威胁人们的生命和财产安全。简要介绍传统地下工程开挖卸荷物理模拟存在的不足,对比概述了近20a间国内外有关基坑、隧道开挖对桩基影响的典型试验方法和试验装置(小比尺模型试验和离心机试验)。重点设计提出了一种地下工程开挖卸荷既有桩基承载响应室内综合模拟试验装置,并对模型设计原理及技术特点进行了分析,同时开展了邻近基坑开挖对既有工程桩水平承载力影响及工程阻隔物对地下水阻挡作用影响两类问题试验研究。最后,对卸荷桩未来的研究方向提出了一些建议和展望。     

基坑开挖对其下隧道影响的模拟

选取有代表性的计算参数,通过建立有限元模型,对基坑开挖正下方隧道的影响进行了数值模拟和分析,根据计算结果,分析了插入地下连续墙、开挖卸荷及支撑的设置对隧道顶部位移分布规律,分析结果表明：该模型能很好的模拟基坑开挖对其下隧道的影响,并能找出隧道的位移分布规律。     

考虑空间效应的基坑开挖对邻近隧道影响分析

基坑开挖引起的围护结构变形将引起周边土体的卸荷,而土体卸荷将会对邻近隧道附加变形及内力产生不利影响。考虑围护结构变形的空间效应,建立了基于基坑侧壁位移影响的三维土压力卸载计算模型,并借助Mindlin解得到了基坑开挖卸荷在隧道轴线处引起的附加应力。考虑地基土体变形连续性,将隧道视为置于Pasternak地基的Euler-Bernoulli梁,得到了隧道附加变形的受力响应。将基坑开挖引起的附加荷载施加于邻近隧道,得到了考虑空间效应的基坑开挖诱发邻近隧道附加变形的理论计算方法。通过与已有案例的对比分析,验证了本文方法的可靠性。进一步分析了围护墙最大变形、隧道与基坑边距离及地基模量等因素的影响规律,结果表明：围护墙最大变形的增大会进一步增加隧道的变形及内力,而隧道与基坑边距离及地基模量的增加,则会减小隧道的附加变形及内力。     

软土的卸荷模量

软土的室内应力路径试验研究表明，软土的卸荷模量不仅取决于土的物理性质，而且还和所经历的应力路径密切相关。本文根据大量的应力路径试验，特别是模拟基坑开挖和软土隧道施工过程中的应力路径，研究了上海地区的几种典型软土的卸荷变形模量与应力路径的关系表达式。对基坑开挖及支护结构设计计算、软土隧道施工研究及其它需要准确确定软土的卸荷模量的岩土工程问题的研究均有较大的实用价值     

基坑开挖卸荷-加载对下覆盾构隧道影响研究

为研究基坑开挖卸荷-加载过程对下覆盾构隧道的影响,以北京某近地铁建设项目为例,利用MIDAS GTS NX建立了地层-盾构隧道-基坑三维数值分析模型,并对其工程地质特征、岩土参数、基坑支护方式等进行了数值模拟试验。根据模型的计算结果,分析了在基坑开挖卸荷-加载施工过程中,基坑底部距隧道中心线距离与隧道直径的比值k对盾构隧道位移和应力的分布规律。计算结果表明：基坑开挖卸荷-加载施工对下覆盾构隧道的应力影响很小,对下覆盾构隧道顶部的变形影响较大,改变基坑底部到下覆盾构隧道水平轴线的距离,可以有效地减缓施工过程盾构隧道地变形,且当k值在4.0～4.5范围内基坑施工对隧道位移几乎没有影响。     

公路隧道衬砌渗漏水的防止

针对公路隧道防排水的重要性，提出了公路隧道防排水的设计原则，介绍了隧道的防排水措施、衬砌裂缝的防治措施及公路隧道的衬砌质量控制措施，以确保隧道衬砌质量，从而保证隧道的安全。     

浅析某公路工程隧道设计

结合贵州省汕头-昆明高速公路的隧道设计,从隧道设计的技术标准、隧道土建工程设计、隧道衬砌设计、隧道施工监控量测、隧道环境保护等方面介绍了当前隧道设计的一些方法和思路,旨在最终确保隧道施工的顺利进行.     

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。     

运营公路隧道纵向稳定性的长期监测研究

对影响隧道长期沉降的因素进行了分析,对隧道的纵向长期变形形态、纵向差异变形曲率、隧道纵向变形与隧道渗漏的关系等进行了研究,研究显示,隧道的长期纵向变形受隧道外部荷载、隧道自身的结构特点、隧道的渗漏水状态等条件的影响,总体上需要较长的时间才能趋于稳定,且对环境变化较为敏感。     

BIM技术在隧道衬砌病害信息可视化中的应用

对BIM技术在运营公路隧道衬砌结构病害检测结果信息可视化展示中的应用展开了研究,通过对AutoCAD和Revit的二次开发,实现隧道衬砌病害的三维可视化。所实施的方法为:将公路隧道的结构进行解构,以便在BIM软件中建立隧道各个构件的空间模型;结合隧道结构特征,推导出将CAD平面图形元素映射到三维隧道空间结构的转换公式;提取隧道病害展示图中特征点的关键参数,把提取的隧道病害的参数进行坐标换算,将隧道病害元素映射到隧道结构的空间模型上,实现了衬砌病害从二维向三维的转化。通过BIM技术展示衬砌病害的三维可视化,为公路隧道的维修养护工作提供便利。     

砂土中隧道施工引起近接隧道位移的试验研究

新建隧道施工对近接隧道的影响,一直是隧道设计和施工中必须考虑的问题,但现阶段对此还没有一致的认识。为了进一步研究新建隧道施工对近接隧道影响机理,设计了能够模拟隧道分步开挖的室内模型试验装置,并用该试验装置进行了砂土地层中新建隧道施工引起近接水平平行隧道位移的试验研究。试验重点研究了两平行隧道间净距、埋深对既有隧道位移的影响。通过对试验结果分析,得到了既有隧道拱顶和靠近新建隧道一侧拱腰部位的位移发展规律。试验结果分析表明,新建隧道开挖会对既有平行隧道结构产生侧向挤压效应,隧道埋深和净距对既有隧道的位移都有影响,但隧道间净距变化对位移量的影响更大。当隧道间净距大于2倍隧道直径时,新建隧道开挖对既有水平平行隧道位移的影响非常小。研究成果可为砂土地层中近距离平行隧道设计和施工提供参考。     

双圆盾构隧道土体地表沉降特性

介绍了双圆盾构隧道这种新型隧道形式,与圆形盾构隧道相比,双圆盾构隧道具有占用地下空间小、施工效率高、掘削土量少等优点,但双圆盾构隧道引起的土体位移相对较大,影响范围也比较广。基于双圆盾构隧道的施工特点,通过计算圆形盾构的土体地表沉降,运用土体位移叠加法,研究了双圆盾构隧道引起的土体地表沉降的特性,建立了双圆盾构隧道直径、埋深和地层损失等因素与土体地表沉降的关系。结果表明:双圆盾构隧道的地表沉降槽的形态与圆形盾构隧道相似;双圆盾构隧道的地表沉降量大,影响范围广;双圆盾构隧道的地表沉降与埋深和直径之比有关。     

连拱隧道施工技术

对连拱隧道进行了介绍,结合具体工程实例,从中导洞施工、中隔墙施工、中隔墙顶部防排水、正洞开挖等方面对连拱隧道的施工工艺进行了介绍,强调了隧道监控量测的重要性,从而完善连拱隧道施工技术,积累连拱隧道施工工艺。     

缆线型综合管廊设计要点探讨

地下综合管廊包括干线型综合管廊、支线型综合管廊和缆线型综合管廊(简称缆线管廊),其中缆线管廊主要负责将市区架空的电力、通信、广播电视等缆线容纳至埋地的管廊中。近几年,地下综合管廊迅速发展,而国内、外研究主要集中在干、支线型综合管廊,对于缆线管廊的研究很少。本文结合国内形势,提出了缆线管廊的优势和建设时机的选择,探讨了缆线管廊在我国的应用前景,并结合国内、外工程经验,介绍了缆线管廊的一般设计原则以及缆线管廊主通道、工作井的几种设计方案,并提出了每种设计方案的适用情况,可供同类工程参考。     

软土地层并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响

为了研究并行曲线隧道施工顺序对既有隧道的影响,以横琴杧洲隧道工程为依托,建立了并行曲线隧道三维有限元数值模型。在此基础上,研究了不同施工顺序和曲率半径r(r=500,800 m)下新建曲线盾构隧道开挖对既有隧道变形的影响。结果表明:施工顺序对既有隧道位移影响较小,曲率半径对既有隧道位移影响相对较大; 随着曲率半径(r=500～800 m)的增加,既有隧道位移增加约15%; 既有隧道的位移主要在盾构开挖面前方2D(D为隧道外径)、后方1D范围内产生; 施工顺序对既有隧道内力的影响与曲率半径有关; 隧道曲率半径为500 m时,施工顺序对既有隧道内力变化影响规律相似,即离盾构开挖面最近的既有隧道剖面产生的弯矩最大,且最大弯矩和最小弯矩均出现在靠近新隧道一侧; 内侧隧道先开挖时,既有隧道的弯矩(绝对值)更小,此时对于并行曲线隧道施工,内侧隧道先开挖更安全; 在盾构开挖面前方一定距离内既有隧道产生的轴力最大; 隧道曲率半径为800 m时,双线隧道近似于平行隧道,施工顺序对既有隧道内力变化和大小影响较小。