旋喷桩加固对控制盾构下穿铁路变形数值分析

针对上海市轨道交通9号线一期工程R413区间上、下行线和出入段盾构隧道下穿南新铁路环线工程,通过建立三维有限元模型,分析了旋喷桩加固对于控制既有铁路变形的效果.通过计算分析可知,旋喷桩的存在能够有效控制盾构隧道施工引起的既有铁路纵向和横向沉降及不均匀沉降,从而保证既有铁路安全运营不受影响.     

盾构隧道泥水劈裂三维数值模拟

泥水盾构法是一种重要的隧道施工方法,在复杂工程条件下易发生泥水劈裂破坏,目前国内外对泥水劈裂机理的研究还没有十分有效的方法.发展了基于弥散裂缝模型和流体体积法的泥水劈裂三维数值算法,自主研发了相应的有限元计算程序,开展了盾构隧道泥水劈裂的三维数值模拟,研究了盾构隧道泥水劈裂形态、劈裂过程及其引起的地层位移变化,对比分析...     

基于有限元模拟盾构隧道管片加载的研究综述

运营期间地铁盾构隧道受到各种复杂因素影响,容易导致管片破损和开裂,影响隧道的正常运营。采用有限元模拟盾构隧道衬砌受力与变形是一种常见的研究方法。对国内外采用有限元模拟盾构隧道管片的研究现状进行了阐述,根据研究方法将其分为地层-结构模型法(二维和三维计算模型)和荷载-结构模型法(多铰圆环法、梁-弹簧模型法、壳-弹簧模型法和三维实体精细化模型法)两大类,对研究进展进行了综述,指出目前研究存在的不足并作进一步的展望。     

双圆盾构隧道施工的有限元模拟与分析

采用三维非线性有限元法模拟了广州地铁某双圆盾构隧道试验段的实际施工过程,计算得到了地表沉降、土体内部变形、地基应力等结果,分析后得到了一些有益的结论,为完善盾构施工技术提供了计算依据,亦可为探索和完善广东软土地层中盾构隧道技术提供参考。     

卸载下超高性能混凝土加固盾构隧道数值模拟

为探究旁侧基坑开挖卸载扰动下超高性能混凝土（UHPC）加固盾构隧道的受力变形特征,采用MIDAS GTS NX软件构建盾构管片三维精细化有限元模型,通过管片加固前后的收敛变形、螺栓应力、管片塑性变形等依据来评估UHPC对管片的加固效果。研究表明UHPC加固对管片顶底收敛变形起有效限制作用,UHPC加固能够提高结构整体受力性能,且最大加固效率达50%;UHPC加固管片后,单环管片内邻接块与标准块间剪切作用的影响得到有效降低,管片接缝处变形受到限制;UHPC加固前后,管片塑性发展敏感区主要分布于左右腰部,可对这些位置采取局部加强措施。     

地铁盾构侧穿桥梁桩基数值模拟分析

文中依托广州地铁十四号线下穿北二环高速公路石湖特大桥工程,将隧道掘进分为4个施工阶段,即盾构机刀盘到达桩基前、盾体通过桩基后空隙未填充前(单侧有14cm空隙)、盾体通过后空隙用水泥砂浆填筑、盾构机刀盘远离后。采用有限元软件Midas/GTS分析各个施工阶段下桩基的位移响应。数值分析结果显示,全过程诱发的桩基最大水平位移为6.4mm,最大竖向位移为-3.4mm,均未超过桩基建筑物允许沉降值10mm;通过对各施工阶段的分析,桩基最大的位移响应为水平位移,竖向位移相对较小,应对桩基的水平位移进行重点监测,特别是盾构机刀盘即将到达桩基前,此时位移增量较大。     

盾构隧道开挖斜穿地裂缝的数值模拟分析

为探索地铁穿越地裂缝时隧道围岩与衬砌结构的变形和应力变化规律,本文以实际工程为基础,通过合理简化土层,采用理想弹塑性模型,通过控制生死单元的方法对盾构隧道进行分步开挖数值模拟。获得施工过程中围岩与衬砌的位移与应力。结果表明,地裂缝是隧道开挖时最危险的部位,对隧道的破坏起决定性作用。在裂缝处围岩洞室沉降出现了较大变化,易造成隧道的坍塌;在地裂缝处隧道两侧围岩与管片衬砌两侧均形成了应力集中,易使隧道洞室侧壁与管片衬砌发生剪切破坏。最后提出了保证地裂缝处围岩稳定性的处理方法,为同类工程提供参考。     

盾构二次下穿建筑物的数值模拟分析

天津市地铁2号线沿途需穿越较多重要建筑物,盾构施工对建筑物的沉降必然产生一定的影响,尤其是存在盾构二次穿越的情况,建筑物沉降控制就更为重要。文章针对天津地铁2号线某区间的实际地质情况,运用有限元模拟软件建立三维数值模型,分析单线盾构隧道掘进和双线隧道掘进对地表沉降的影响。分析表明,盾构二次穿越对地表的影响比一次穿越增加28.45%,施工过程中需要严格控制盾构二次穿越的各项参数并对比实际控制点的沉降数据,验证了有限元模型的可靠性。     

某盾构隧道工程开挖数值模拟分析

隧道工程是我国公共交通线的重要组成部分,盾构法由于施工速度快、对周边扰动小、安全性较高等原因被广泛应用于隧道工程。通过有限元建模,模拟了盾构隧道开挖全过程的变形情况并通过现场的实测数据对数值模拟的结果进行进一步的验证。研究发现在盾构机掘进完成后,隧道中部管片和地表土体发生沉降,而隧道两端的管片发生上抬,且地表亦产生隆起现象。而将实测数据与数值模拟结果进行对比后发现,在开挖中部,管片变形与地表沉降实测值与数值模拟的结果较为接近,但在开挖隧道两端,管片变形与地表沉降实测值与数值模拟的结果存在一些偏差。     

盾构隧道下穿既有隧道施工影响的三维数值模拟

地铁隧道的交叉穿越是地下工程领域前沿研究课题之一。隧道开挖施工引起地层位移进而会引起附近既有隧道或其他各类结构的变形,甚至造成灾害。结合广州地铁交叉隧道工程实例,利用三维有限元方法对新建隧道盾构施工进行建模分析,研究了交叉隧道盾构施工对既有隧道位移的影响。结果表明,由于既有隧道的存在,新建隧道盾构施工引起既有隧道产生不均匀沉降和水平位移,分布曲线均符合正态分布。     

基于Abaqus软件的盾构刀具切削有限元分析

研究盾构刀具的切削过程,有助于提前了解和分析盾构切削刀盘的扭矩、刀盘转速、刀具切入深度等盾构机基本参数的合理性及其对结果的影响。介绍了采用基于Abaqus软件的有限元数值方法,建立了刀具切削土体过程的三维分析模型,对盾构刀具的切削过程进行了动态仿真。土体采用Drucker-Prager塑性模型,通过CEL方法进行流固耦合计算,较好地反映了刀具切削土体的变化过程,并获得了以下结论:切削土层材料的屈服应力越大,切削所需的力越大,刀盘扭矩也越大;切削速度对切削力大小的影响较小,切削速度放慢,切削力的波动较小,刀具受力更为稳定;切削刀具上的切削力随插入土体深度增加而增大。     

盾构隧道施工对地下管线影响的数值模拟分析

针对武汉长江隧道盾构施工对地下管线的影响及保护,应用有限元软件ABAQUS模拟盾构施工过程,分析管线在不同刀盘推进力、不同注浆压力、管线与盾构开挖面不同距离、不同管线埋深情况下的位移、应力,预测管线的安全.模拟计算结果证明,注浆压力越大、管线埋深越深、距开挖面越近,土体扰动对管线位移影响越大.而刀盘推进力变化对管线位移影响与盾构是否已穿过管线下方有关系.而随注浆压力增大,管线最大应力增大.     

盾构隧道钢板加固衬砌管片环缝抗剪性能数值模拟研究

盾构隧道环缝相邻管片之间的错台变形,加剧了运营隧道结构所面临的风险。采用外置钢板对已经发生错台变形的环缝处相邻管片进行加固是一种可取的错台变形控制措施。采用有限元数值模拟的方法,建立了盾构隧道管片环缝钢板加固的三维数值分析模型,在此基础上设计并开展了钢板加固管片环缝数值模拟试验。根据数值模拟试验结果,首先分析了外荷载作用下管片接缝错台变形的发展规律,通过螺栓与管片内的应力分布及发展模式解释现象发生的原因;然后,通过对比未加固与钢板加固接缝管片错台变形随荷载增大的发展情况,对该加固方法对错台变形的控制效果进行量化讨论;最后,分析了当接缝发生错台变形时钢板与管片间连接界面的应力分布规律,揭示了加固钢板与管片之间的传力机制,据此对实际盾构隧道加固工程提出指导性建议。     

盾构隧道下穿变电站建筑物沉降数值模拟分析

变电站建筑物稳定性是电力设备可靠安全运行的关键,而变电站建筑结构附近的隧道开挖施工产生不均匀沉降造成建筑结构开裂破坏是影响变电站土建结构稳定性的重要原因。通过采用数值模拟方法,探讨了隧道开挖对既有变电站结构沉降的影响,研究了隧道埋深、隧道与变电站距离等影响因素下变电站及其下部土层的沉降特征。结果表明在没有变电站建筑物影响下,盾构隧道开挖引起的地表沉降基本呈现出正态分布,随着隧道埋深的增加,地表沉降影响范围逐渐增大,沉降值也逐渐增大,但增大的幅度有所收窄。当建筑物位于隧道轴线正上方时,土建结构沉降值较大但不均匀沉降差却可以忽略不计,呈现出整体下沉趋势;当建筑中心与隧道轴线相距1D(洞径)时,沉降大且不均匀明显;而当建筑中心相距4D时,变电站的沉降值和不均匀沉降均较小,更有利于变电站的保护。     

盾构隧道通缝拼装管片上浮的数值模拟分析

盾构隧道在施工阶段拼装管片的上浮问题一直是困扰地铁隧道施工的技术问题.应用有限元数值方法,模拟分析盾构管片结构设置和衬砌背后注浆造成管片结构和周围地层的位移变化特征,探讨盾构隧道上浮的变化规律.模拟结果表明,盾构隧道管片在壁后浆液的浮力作用和土体应力的共同影响下,应力相对集中的区域出现在与X轴夹角约45°的位置,模拟管片的上浮量约38mm,与现场实测结果比较接近.     

盾构两次下穿护城河拱桥沉降数值模拟分析

结合西安地铁四号线盾构隧道两次下穿和平门外护城河拱桥工程,利用有限元软件建立了三维模型,计算研究了地层、拱桥沉降及受力情况,制定了拱桥加固措施和保护方案,提出了拱桥保护的沉降控制标准,并分析了实际施工过程中沉降监测数据,验证了拱桥沉降控制标准的合理性。     

基于数值模拟的混凝土结构火灾损害分析

以一个混凝土建筑结构为例,介绍了一种基于数值模拟和有限元分析的混凝土结构火灾损害分析方法,模拟计算了火灾条件下混凝土结构内部温度场和应力—应变变化情况,说明了该方法可以有效进行混凝土火灾损害评估。     

盾构下穿道路和铁路的数值模拟对比分析

以天津市津滨轻轨西段地下线工程为背景,对盾构穿越道路和铁路施工中引起的地表沉降进行了二维数值模拟,将数值模拟结果与监测数据作了对比研究,阐述了盾构过道路和铁路时引起周围环境变化的异同点,提出了控制地表沉降的措施,研究成果对类似的施工问题有指导意义。     

盾构管片接头简化数值模拟方法

由管片组装的盾构隧道衬砌环刚度分布不均,其薄弱环节为管片接头处。管片接头刚度的合理确定对于盾构隧道施工全过程模拟的合理性、地表沉降槽的确定以及土体损失的准确估算至关重要。根据管片接头受力特点及其构造,考虑对管片接头及其附近区域进行刚度修正,而管片其余区域保持原刚度不变,提出管片接头简化数值模拟方法——局部刚度修正法。基于圣维南原理和变刚度梁理论,推导了确定接头刚度的公式,并给出了相关参数的确定方法。结合室内盾构管片接头足尺试验成果,对不同荷载作用下管片接头的变形情况进行了数值模拟及对比分析。研究成果为盾构三维施工全过程的精细化数值模拟分析奠定了基础。     

盾构隧道上穿已建隧道三维数值模拟分析

某地铁工程出入段线盾构隧道上穿先建的正线盾构隧道,针对4种不同工况下,盾构下穿掘进中造成的地表沉降、盾构周围土体变形及正线盾构上浮进行了分析。