盾构隧道施工地表变形分析的有限元数值模拟

以钱江通道过江隧道工程为背景，利用有限元方法对盾构隧道施工引起的地表变形进行数值模拟分析，与经验公式计算结果比较，验证了有限元数值分析模型的合理性，同时分析了隧道周围土体移动规律和地表沉降规律。     

盾构隧道下穿高铁桥梁安全影响分析

以郑州地铁盾构隧道下穿郑西高铁桥梁工程实例,通过数值模拟分析,对左右线隧道分别下穿桥梁后,隧道施工对桥梁承台变形、承台内力及桩侧摩阻力变化、桥墩及上部结构的影响以及下穿桥梁前后桥梁结构设计控制参数的变化进行分析,根据规范沉降控制标准,对比已有下穿高铁桥梁经验及现场监测结果,分析表明:隧道左右线分开各穿一桥跨能较好的拉开空间距离,净距约在２倍洞径情况下,对承台变形影响较小,仅加强洞内注浆措施能满足隧道下穿引起的桥梁沉降控制要求;由于隧道开挖卸载的影响,桩侧摩阻力、桩身轴力、承台内力以及桥梁结构设计控制参数均会有一定影响,但变化较小。     

重庆地铁盾构隧道地表沉降分析

近年我国盾构隧道修建数量随着需求不断增加,周围土体在盾构隧道施工时会受到一定程度的扰动,为了保证开挖时周围土体的稳定,地表沉降的研究是有必要的。针对重庆轨道交通27号线盾构隧道,利用ABAQUS有限元分析软件对盾构隧道施工模拟,结合数值模拟结果对影响地表沉降的因素进行讨论,总结关于不同地表埋深、等代层厚度、注浆层弹性模量这3个因素对地表沉降的影响规律,表明埋深深度越深,土体扰动越小,地表沉降值越小;等代层的厚度越厚,盾尾的缝隙填充越密实,地表沉降值越小;注浆层弹性模量越大,说明盾构施工注浆越及时,地表沉降值越小。     

双线平行地铁隧道盾构同向推进纵向安全间距研究

为加快双线地铁隧道施工,采用2台盾构机同时开挖,盾构横向间距不变情况下,纵向间距过近会加剧对土体的扰动,影响地表建(构)筑物安全。以武汉地铁三号线为工程背景,选取双线平行隧道盾构同向推进为研究对象,采用现场监测和数值模拟计算方法,综合分析盾构开挖时隧道横向、纵向地表变形特征,揭示双线平行隧道盾构同向推进时的纵向相互影响规律。结果表明:数值计算结果与现场监测数据相吻合;盾构通过后地表形成沉陷槽,隧道拱顶上方地表变形最大,距离隧道轴线越远,地表变形越小;开挖过程中盾首上方隆起值达到最大,盾构穿过后沉降迅速增加,最终趋于稳定;双线地铁隧道盾构同向推进中,盾构的二次扰动加剧了地表最终变形量,盾构纵向间距对地表最终变形量没有影响,随着盾构纵向间距增加,地表总体沉降速率减缓,当盾构纵向距离大于50 m时较为安全可靠。研究成果旨在为今后的地铁隧道安全快速的施工提供依据。     

双线盾构隧道穿越影响下的黄河堤防沉降监测研究

盾构隧道建设会引起大堤地层变形,危及堤防工程安全,特别是双线盾构掘进,对堤防工程安全影响更大。依托济南济泺路穿黄隧道工程,采用数值模拟方法 ,建立双线盾构隧道穿越黄河大堤的数值模型,与盾构穿越黄河大堤全过程的大堤表面沉降和深层沉降监测数据进行对比分析,研究双线盾构隧道穿越黄河大堤的沉降规律。结果表明：大堤沉降主要发生在双线盾构掘进完成后的工后阶段,沉降槽中心明显偏于先穿越完成的隧道一侧,双线盾构隧道穿越的叠加扰动对大堤沉降的影响较大,表面沉降变化略滞后于相应位置的深层沉降变化,但整体差异不大。     

盾构隧道穿越水工渠道安全影响模拟分析

针对TBM盾构隧道下穿水工渠道实际工况,考虑渠道、隧道、地层等影响因素,建立三维有限元数值模型进行分析。结果表明,隧道左线开挖时渠道的最大沉降变形为3.19 mm,地表竖向沉降量最大值为8.76 mm;隧道右线开挖时渠道的最大沉降变形为4.54 mm,地表竖向沉降量最大值为8.26 mm;隧道施工所致渠道结构的最大拉应力变化为0.20 MPa,根据相关技术要求中的沉降限值,得出分析结论。     

地铁区间极小间距下穿高铁盾构隧道施工方法分析

以北京１２号线地铁区间极小间距下穿京张高铁盾构隧道为工程背景,数值模拟了台阶法、临时仰拱台阶法、ＣＤ法以及ＣＲＤ法施工过程,揭示了下穿工程地层变形、地表沉降、盾构管片变形以及支护结构受力特征等规律。研究结果表明:地铁区间施工拱顶和仰拱围岩变形最大。地表最大沉降位于地铁双区间隧道中心截面,越靠近中心地层变形叠加效应越明显,距离超过２０ｍ的地层主要受单线隧道施工影响,且变形大幅降低;地铁施工引起盾构管片最大变形在双区间中心截面±１５ｍ范围内,为减小盾构隧道变形,可局部加固距地铁区间较近３０ｍ段管片;在台阶法基础上设置临时仰拱后,不仅减小了初支因弯矩产生的应力,还能充分利用锚管的锁脚作用,临时仰拱台阶法有效控制了地层变形。     

盾构隧道下穿铁路群的路基加固及沉降分析

以福州地铁二号线(上洋站—鼓山站区间)为依托工程,盾构隧道下穿段要求施工对铁路两轨造成的沉降差异应控制在5 mm以内,因此有必要通过建立三维有限元模型对盾构隧道下穿引起的铁路路基沉降进行数值分析。通过MIDAS/GTS有限元软件建立数值模型对下穿工况进行模拟,研究总结了铁路轨道走向以及隧道掘进方向地表沉降的规律。数值模拟结果表明,在对地铁下穿段范围内的土体采取注浆加固措施后,盾构隧道施工对既有铁路路基造成的不均匀沉降可以得到有效的控制;同时,计算得到的管片注浆参数及盾构机内土舱压力为相似盾构隧道下穿工程的设计、施工提供了重要的参考依据。     

地铁隧道盾构施工引起的地面沉降规律分析

该文对广州地铁2号线某区间盾构隧道施工过程的地面沉降监测数据进行分析,探讨了盾构施工过程地表沉降规律、沉降槽分布形式及其影响范围和程度。研究结果对今后类似工程施工过程的隧道周边建(构)筑物的保护、施工参数的优化以及工程的顺利实施具有参考价值。     

基坑开挖对既有盾构隧道与地层的影响分析

针对黄土地区基坑开挖对下伏既有盾构隧道影响及其安全评价,采用有限差分法数值软件,结合实际场地的水文地质和工程地质条件,建立三维数值模型,进行施工过程的数值模拟与既有线路安全评价。研究结果表明,基坑群开挖对盾构下伏既有隧道影响较大,基坑构筑物施作时既有隧道变形减小,基坑群采用不同步开挖将有利于减小对下伏既有隧道的影响,并针对不同施工阶段的既有盾构隧道变形进行安全评价分析,认为这种工法与加固措施满足既有盾构隧道变形控制要求。更多还原     

黏土盾构隧道开挖面被动破坏研究

盾构隧道施工中控制合理的开挖面支护压力是维持开挖面稳定安全的关键。为了研究黏土盾构隧道开挖面被动破坏的机理,通过采用考虑分段掘进和开挖卸荷引起土体强度折减的模拟方法分析黏土隧道开挖面由于支护压力过大引起的前部土体被动破坏模式、塑性区发展及相应地层位移,并探究隧道埋深、直径、土体性质等因素对开挖面被动极限支护压力的影响规律,结合离心模型试验确定开挖面被动极限支护压力合理控制范围。结果表明:①当开挖面支护压力逐步增大时,前部土体受挤压呈现铲形位移破坏模式,同时由于冲切作用在开挖面周围形成环状塑性区,开挖面前部纵向土体位移随着到开挖面距离的增加总体呈现先增大后减小至稳定的趋势,深层断面横向土体位移则近似符合正态分布曲线形式;②埋深和直径增大会不同程度地引起极限支护压力增大,土体性质对被动极限支护压力影响的敏感程度依次为弹性模量、内摩擦角、泊松比和黏聚力,建议被动极限支护压力控制范围为1~1.9倍的静止土压力。研究成果可供黏土盾构隧道施工控制参考。     

兰州地铁运行引起白衣寺塔振动响应特性研究

以兰州地铁1号线为背景,利用有限元分析软件Midas-GTS建立"隧道-浮置板轨道-地基土-白衣寺塔"三维整体有限元动力学模型,输入现有隧道设计参数、动力荷载以及各土层的静动力学参数,分析了不同地铁列车运行速度引起的振动对白衣寺塔的动力响应,为确保白衣寺塔的安全,考虑采用弹簧浮置道板减振措施,分别研究钢轨下扣件刚度、浮置板下弹簧刚度对减振效果的影响,结果表明:列车运行速度、钢轨扣件刚度和浮置板下支撑刚度均对各动力响应影响十分显著,并当轨道下扣件刚度和浮置板下支撑刚度取值合理时,减振效果显著。更多还原     

设抗震增强体的桩基础力学特性的原位试验研究

在过去的大地震中,许多桩基础因强烈振动和地基变形而遭受结构性破坏,因而提出一种既可以应用于新建桩基础,也可以应用于现有桩基础的抗震加固方法,即采用地基加固技术在桩基础中设置抗震增强体,以与桩基础的钢筋混凝土承台形成双层抗弯结构。采用等比例模型原位水平载荷试验和振动试验以及开挖检查等方法,对抗震加固的力学特性和构建质量进行加固前后的对比研究,进而证实了该加固方法的有效性和可行性,为同类工程起到了一定的参考意义。     

基于稳定系数法的盾构隧道开挖面失稳概率分析

基于B. B. Broms等提出的开挖面稳定系数的概念,结合概率分析方法,考虑了土性参数的空间变异性,将黏土参数不排水抗剪强度看作服从对数正态分布的随机变量,形成了盾构隧道开挖面稳定性概率分析法;并讨论了不排水抗剪强度的变异系数和其均值随深度线性增加的特征对开挖面失稳概率的影响规律。研究结果表明:黏土参数不排水抗剪强度的空间变异性对盾构隧道开挖面稳定性有着重要的影响,参数变异程度越高,开挖面发生失稳破坏的概率也就越大;开挖面失稳概率会随着线性系数的增大而逐渐降低。单一的开挖面稳定系数很难恰当地反映盾构隧道开挖面的稳定性状态,而采用失稳概率的表示方法更为合适。     

基于GRU算法的盾构掘进参数预测——以成都地铁19号线为例

刀盘扭矩和刀盘推力是保障盾构机正常掘进的关键参数,对其准确预测可有效指导设备运行。本项研究的数据来源于成都地铁19号线土压平衡(EPB)盾构机的掘进数据。深入剖析了EPB盾构掘进数据的特点,提出了一种包含数据分割、异常值处理、数据降噪和数据编译4个阶段的标准数据预处理算法。在Butterworth滤波器基础上,利用门控循环单元(GRU)建立了盾构掘进参数预测模型,基于RMSE和MAE指标综合评估预测模型的预测效果。结果表明：预测模型对不同地质条件下的刀盘扭矩和刀盘推力掘进参数均能实现良好预测;经过Butterworth滤波,预测模型的预测精度提高显著;砂岩地层中,预测模型对刀盘扭矩的预测误差最小,RMSE和MAE分别为4.91和3.86。基于GRU算法的掘进参数预测,可提高盾构机掘进状态的判断水平,利于施工参数优化调整。     

盾构下穿复杂区间隧道数值模拟及施工关键技术研究

在城市地铁网的建设过程中,经常出现盾构隧道下穿建筑物、小半径曲线及浅覆土等工程施工重难点。为确保盾构机在推进过程中的不间断运行和沿线风险源的安全,结合天津地铁1号线双林站—李楼站盾构区间的施工实践,针对风险源的特点,提出了盾构始发与接收端头加固方案、区间隧道盾构掘进施工方案等详细措施,并运用MIDAS/GTS有限元软件建立了盾构区间—土体—既有上地站的协同作用整体模型,模拟了盾构区间施工过程,得出协同作用整体模型下既有上地站站房及其独立基础应力及位移变化规律,保证盾构隧道下穿过程中各项风险源的安全。研究成果可为今后类似工程提供借鉴和参考。     

地铁联络通道冻结帷幕力学性能研究

为研究地铁联络通道施工安全性,结合地铁联络通道的实际受力特点,采用结构力学和ANSYS有限元软件对冻结帷幕进行计算,得到2种冻结帷幕的安全系数.结果表明,通道弯拉应力最大值为0.721 MPa,压应力最大值为0.779 MPa,剪应力最大值为0.617 MPa,最大位移为31.1 mm;泵站弯拉应力最大值为0.07 M...     

西霞院坝基粉细砂的动力特性研究

西霞院坝基为粉细砂和砂砾石层,为进行大坝动力安全性分析和液化评判,采用振动三轴仪对坝基粉细砂的动力特性进行了试验,分析了其动强度、动力变形、动孔压特性,结果表明：粉细砂的振动应力比值随振次的增加而减小,随固结比的增大而增大;剪切模量随剪应变的增大而减小,阻尼比随剪应变的增大而增大。