流变岩体中既有隧道与新建平行隧道相互影响的理论解

在流变岩体中进行隧道施工时,既有隧道与新建隧道的相互作用将使围岩应力、位移分布与单隧道问题有明显不同,且与时间相关。针对黏弹性岩体中深埋双圆形隧洞考虑施工顺序问题,用复变函数方法、Laplace变换、黏弹性叠加关系导出两隧道周边开挖增量位移和应力场的求解方法和理论解答,并与有限元解进行了比对。根据解答分析了既有和新建隧道孔边增量位移与全应力分布特点;隧道周边增量位移随时间的变化;周边位移随隧道间距的变化规律。可用于黏弹性岩体中双圆形隧道顺序开挖的施工分析。相比数值方法,理论解可更方便地进行参数分析和初步设计。     

小净距隧道断面施工过程的数值分析

对浅埋小净距隧道施工过程进行数值模拟,研究了不同开挖顺序下施工力学数值模拟,分析了不同开挖顺序下的洞身沉降、地表沉降,并进行了比较。同时,研究了最终围岩应力、位移以及中墙岩体位移。研究结果表明:对于同一平面内两个断面尺寸大小不同的小间距隧道施工,先开挖大断面隧道后开挖小断面隧道,优于先开挖小断面隧道后开挖大断面隧道;拱顶、拱底和中墙岩体均是施工中应关注的部位。     

小间距大跨度隧道施工变形分析

小间距大跨度隧道由于其开挖断面大、间距小以及结构特殊等特点,在左右洞交错开挖和支护的同时,增加了隧道设计和施工的难度.采用某分析软件对某高速公路小间距大跨度隧道的施工全过程进行有限元模拟.得到双侧壁导坑开挖时的围岩内部位移变化规律,并将其与现场监控量测得到的围岩内部位移进行比较,所得到的结论对隧道设计和施工具有一定的指导意义.     

隧道临近下伏承压溶腔开挖稳定性施工工法比选

临近承压溶腔对隧道开挖不利影响显著,合理的施工工法对保证隧道开挖稳定性至关重要。以某3车道公路隧道为依托,对隧道临近下伏承压溶腔时,运用全断面法、上下台阶法等6种工法开挖进行模拟。监测隧道洞周位移、隧道与溶腔间围岩竖向位移及初期支护内力,分析不同施工工法对隧道开挖稳定性的影响。计算结果表明:工法不同,拱顶下沉、水平收敛增大趋势不同,出现小幅增大的次数也不同;当前溶腔尺寸及内压条件下,最终拱顶下沉与水平收敛量大小顺序为全断面法上下台阶法三台阶法侧壁导坑法弧形导坑法双侧壁导坑法;地层与隧道间距越大,隧道开挖对地层的影响越小,影响范围向左下、右下方扩散,隧道与溶腔间围岩的稳定性最差;双侧壁导坑法控制拱顶下沉、水平收敛、隧道与溶腔间地层竖向位移效果最好,且能降低仰拱处弯矩与初期支护偏心距,有利于洞周围岩及初支结构稳定性。     

三明铁路隧道三台阶法开挖施工围岩变形特征研究

结合三明铁路隧道工程,利用弹塑性理论和离散单元法的基本原理,建立了离散元程序UDEC数值计算模型,并通过实测数据对数值模型进行验证,三明隧道开挖施工过程数值模拟结果表明:1三台阶法开挖施工有效抑制了软岩隧道围岩的大变形,且竖向位移主要集中在隧道拱顶和拱底处,水平位移主要集中在隧道两侧拱脚处;2受节理分布和断层的影响,隧道不同方向的位移场变形并不对称,同时隧道两侧拱脚处围岩的稳定程度相对较差,因此在施工过程中应加强拱脚稳定措施。最后将模拟数据与相应规范进行比较,进而对软岩隧道施工过程中隧道围岩稳定性进行评价,从而为软岩隧道的安全施工提供了技术保障。     

双线隧道不同布置方式下相互作用影响的地层位移解析

双线隧道开挖引起地层变形的既有理论研究,一般基于单线隧道计算结果直接采用线性叠加进行分析,而忽略了双线隧道之间的相互作用影响。为研究近距离地下工程开挖的相互影响,基于位移控制Schwarz交替法和复变函数理论,结合隧道洞周椭圆化收敛变形边界条件,提出了任意布置方式下双线盾构隧道开挖引起周围地层变形的计算方法。该方法以位移控制边界条件进行求解,体现了双线隧道开挖间的相互作用影响。通过离心试验和工程实例,将基于位移控制Schwarz交替法的复变函数理论解与线性叠加法解答以及实测数据进行了对比验证;针对双线隧道水平和斜交两种不同布置方式进行相关参数分析,获取了双线隧道间距变化引起的地层变形影响规律。结果表明:基于位移控制Schwarz交替法的复变函数方法求解得到的地表沉降曲线与实测值吻合较好,而直接线性叠加法解答存在较大误差。在地层等值线图规律分析中,水平与斜交布置下,两个隧道周围土体等值线图产生较为明显的相互"吸引"现象,隧道上方的土体沉降峰值线均向双线隧道中间倾斜,但随着双线隧道间距增加,"吸引"现象逐渐减弱。研究成果对于近距离双线盾构隧道开挖施工的现场保护措施制定提供一定的理论依据。     

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。     

西山隧道水平岩层围岩稳定性数值模拟研究

以太古高速公路西山隧道为研究对象,对水平岩层中隧道开挖后的围岩稳定性进行了研究。采用数值模拟的方法,建立了水平岩层隧道开挖数学模型,得到了隧道开挖后围岩水平方向和竖直方向的位移变形量,并根据计算结果对隧道施工方法进行了针对性的优化,以确保施工安全和施工质量。     

多工况施工条件下基坑群变形特性分析

多个基坑近邻施工越来越常见,彼此间不同施工工况对变形影响较大。以武汉市地铁青菱站近邻基坑群工程为例,针对不同开挖顺序对基坑群变形影响问题,采用数值模拟的方法对不同基坑围护结构深层位移和基坑周边土体沉降的变形特性进行了分析。研究结果表明：在基坑群开挖过程中,基坑坑间土体沉降叠加效应受坑间距影响较大;不同开挖顺序对基坑外边侧围护结构变形和周边土体沉降影响不大,但对基坑内边侧围护结构变形有一定影响。3个基坑同时开挖基坑内边侧围护结构位移量最大,基坑依次顺序开挖位移量最小,先开挖2个基坑再开挖另一个基坑位移量位于二者之间。相关结论可为基坑群开挖顺序的设计提供参考。     

地铁双线隧道开挖地表沉降规律及计算方法研究

应用数值模拟方法,结合现场实测数据,对上软下硬地层中,双线隧道施工诱发地表沉降规律及其计算方法进行了研究。研究结果显示:双线隧道施工完成后,地表横向沉降曲线呈非对称分布,先行隧道上方的地表沉降量大于后行隧道上方的地表沉降量;双线隧道错距施工过程中,地表沉降曲线最大值位置由先行隧道上方逐步向后行隧道上方移动,沉降变形主要发生在后行隧道穿越监测断面之前。数值模拟正交试验结果显示,隧道埋深和隧道间距对施工过程中地表沉降影响较大,设计过程中,应充分考虑隧道埋深及隧道间距对地表沉降产生的影响。正交试验结果的非线性拟合分析结果显示,双线隧道施工诱发地表沉降计算公式中的i值与隧道开挖顺序无关,最大沉降量比γ直随隧道间距增加而轻微减小,当开挖错距在隧道开挖纵向影响范围内时,γ值变化不大。引入参数γ对双线隧道开挖地表沉降计算公式进行改进,并将改进后的地表沉降计算结果与实测结果进行对比,验证了该计算公式的正确性。     

小净距长距离重叠隧道的施工顺序影响分析

文章依托深圳地铁7号线长距离小净距重叠隧道工程实践,采用数值分析软件计算了不同施工顺序时的地层位移及隧道衬砌应力,分析施工顺序对于隧道施工的影响。研究结果表明:由于隧道的开挖卸荷,导致一定范围的地层产生位移,其中隧道顶部发生沉降,隧道底部发生隆起;衬砌所受应力均为压力,最大应力出现在隧道拱底和两侧边墙位置;"先下后上"施工顺序对地层的扰动更弱,地表沉降更小。     

盾构双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对管线的影响研究

在离心模型试验中同时考虑隧道开挖所致地层损失效应和质量损失效应,研究不同开挖顺序及不同布置形式下双隧道开挖对管线的影响规律。同时采用基于地层损失比的位移控制有限单元法对离心模型试验及其他4组拓展工况进行分析,其中土体本构模型采用考虑土体小应变特性的HP(Hypoplasticity model)模型,并将试验结果与已有的解析方法进行对比。研究结果表明,双隧道不同开挖顺序及不同布置形式对地表沉降、管线沉降、管线弯曲应变的影响显著;管线存在所产生的"遮拦"效应对管线正上方地表沉降的影响程度随着自由场最大地表沉降的增加而逐渐加剧;双隧道开挖所致管线沉降的主要影响区域为-1.2D_T~1.2D_T;实际工程中应加强浅埋后继隧道开挖时管线工作性状的监测工作,且不应简单采用叠加原理对不同施工工序及不同布置形式的双隧道开挖所致地表沉降、管线沉降及管线弯曲应变进行预测,应合理考虑后继隧道开挖所致土体的累计剪切应变及上覆隧道的遮拦效应对管–土相对刚度的影响。     

大跨度小净距群洞隧道施工方案优化研究

上海国际航运中心洋山深水港区小洋山隧道工程为国内第一座小净距大跨度群洞隧道,对其进行施工方案优化分析有重大理论与实际意义.作者选择了三种不同施工顺序工况进行有限元数值模拟分析,对比各工况屈服度云图、最危险阶段受影响最大的隧道衬砌上的弯矩和竖直位移的增量值,以此为准则,得出最合理的施工顺序,并在这基础上计算了隧道不同间距对群洞隧道的影响.从施工顺序和合理间距两方面进行数值分析,从而使得实际隧道施工方案得到优化.     

城市复杂环境下浅埋非对称小净距隧道施工方法研究

为了研究非对称小净距隧道下穿城市中心区的优化施工方法,依托重庆某地铁隧道工程,通过工程类比,确定了非对称小净距隧道施工方法分别为CD法和双侧壁导坑法。利用有限元软件对不同施工顺序下隧道围岩塑性区发展、围岩变形和地表构筑物沉降进行对比。结果表明,非对称小净距隧道中间岩柱受力复杂,大部分处以塑性区,施工应重点关注;大洞开挖后小洞应力、变形发生较大变化,发生偏压;先开挖小洞比先开挖大洞对围岩的扰动和建筑物影响更小,对施工更为有利;采用CD法和双侧壁导坑法施工,隧道围岩位移、地表构筑物沉降均小于允许值,施工偏安全。     

隧道施工工序对地层变形的影响研究

基于随机介质理论,考虑隧道施工过程中周边地层变形的时间–空间发展过程,研究了隧道不同位置多工作面同时施工条件下地层变形的计算方法,推导了相应的计算公式,进一步讨论了隧道对向施工、背向施工、纵向施工分部前后间距等施工因素影响下隧道周边地层变形的变化规律。在双向对向施工条件下,地表上方出现的正曲率和拉伸变形比单向施工时约大一倍,对地表建筑设施不利,隧道施工中应避免在有重要建筑设施地段交会贯通;隧道不同开挖分部纵向间距应大于一倍的开挖影响半径。研究成果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。     

深基坑开挖对邻近既有地铁隧道及轨道结构的影响研究

新建基坑工程施工过程中,在确保基坑自身安全的同时,也要控制由于基坑施工引起的土体位移,保证邻近地铁的安全和正常运营。以北京某深基坑工程为例,应用数值模拟方法研究了深基坑开挖施工对既有地铁区间隧道及轨道结构的影响,研究结果表明:受基坑与隧道位置关系影响,基坑开挖对邻近地铁隧道及轨道结构的影响主要以朝向基坑方向的水平位移为主,对轨道几何形位的影响较小;隧道及轨道结构的水平及竖向位移、轨道的轨距及水平变化沿隧道轴线方向呈"一"字形均匀分布,随着施工步序变化的时程曲线呈勺状分布;当基坑侧壁与盾构隧道水平净距l2h(h为基坑开挖深度)时,基坑开挖对邻近地铁隧道及轨道结构的影响较小,可以2h为界限将基坑施工邻域分为强影响区和弱影响区;基坑支护结构采用双排桩时,较单排桩而言可明显降低基坑开挖对地铁隧道及轨道结构的影响,尤其可抑制隧道结构水平位移的发展。     

软弱围岩偏压连拱隧道正洞合理施工布局研究

浅埋偏压连拱隧道左右洞的施工顺序和布局对围岩稳定和支护受力影响较大,为了明确浅埋偏压连拱隧道合理施工顺序,本文依托广东省南山路连拱隧道工程,结合现场监测以及数值模拟方法,研究了软弱围岩浅埋偏压连拱隧道左右正洞不同开挖布局时初期支护受力变形规律。通过建立数值模型对先开挖浅埋侧正洞和先开挖深埋侧正洞两种分案下的拱顶沉降、初期支护受力、塑性区分布、中隔墙水平侧向位移及受力等模拟结果的分析,得出:(1)不管采用哪种开挖顺序,先行洞的拱顶沉降均小于后行洞的拱顶沉降;(2)后行洞上台阶开挖后为中隔墙倾斜最为严重阶段,隧道施工完成后中隔墙向浅埋侧倾斜;(3)先行洞的初期支护整体受力较大,后行洞的初期支护受力较小;受力较大的部位一般在先行洞上台阶与中隔墙连接处以及靠近中隔墙侧拱腰处;(4)先开挖浅埋侧正洞方案较优,该方案支护受力变形较小,有利于支护结构的稳定。研究结果指导了现场工程施工,现场监测数据与计算结果较为吻合,研究结论可为类似工程提供参考。     

左右不对称小净距隧道的施工顺序优化

左右不对称小净距隧道合理的开挖顺序对隧道围岩稳定和支护措施优化有很大影响,本文通过数值模拟方法,对比分析了沈阳市地铁十号线长安路站至万泉公园站区间大小不等的两个水平并行小净距隧道施工顺序对夹岩受力、拱顶沉降和地表沉降的影响规律,结果表明,先开挖大洞后开挖小洞对夹岩受力和地表沉降相对更为有利。     

超前开挖距离对大跨度小净距隧道稳定性影响的有限元分析

小净距双孔隧道开挖过程中两孔之间的相互耦合作用是施工过程十分关心的问题,其相互影响与围岩类别、隧道跨度、隧道间距、开挖和支护方式有关.利用ANSYS有限元软件对重庆花土岗隧道开挖过程进行了数值模拟,计算了在两孔开挖方向上相距分别为10 m,30 m,50 m时,开挖对地表沉降、围岩变形和围岩应力的影响.研究表明,先行洞超前开挖距离的增大有利于隧道围岩的稳定,对本隧道采用超前开挖30 m的施工方案是可行的;基于ANSYS有限元对开挖过程的数值分析结果,指出小净距双孔隧道施工过程中重点监控与关注的位置.本文的分析方法和计算结果对小净距隧道设计、施工具有一定的参考价值.     

仰拱一次性开挖长度对黄土连拱隧道稳定性影响研究

为了研究合理的黄土连拱隧道仰拱一次性开挖长度,减少工程灾害和加快施工进度,先从力学机理上分析了仰拱一次性开挖长度对隧道稳定的影响。然后利用有限元方法模拟和自行设计的隧道试验系统进行模型试验,分析了不同的仰拱一次性开挖长度对地表沉降、洞周附加水平位移和中隔墙的受力影响。最后提出了最佳的黄土仰拱一次性开挖长度,并应用于黄土连拱隧道的施工。