软土地区盾构隧道地表沉降数值模拟研究

结合京津城际延伸线解放路隧道工程实例,采用数值模拟和现场监测相结合方法,对软土地区盾构开挖对软黏土地层扰动的变化规律和盾构隧道地表沉降进行了研究。结果表明,地表沉降槽近似正态分布曲线。同时将数值计算所得盾构掘进过程中土体横、纵向地表沉降曲线与监测纵断面沉降曲线进行对比,证明了数值模拟技术在计算地表沉降中可行性,了解了实际施工过程中影响地表沉降因素,对指导天津地区盾构隧道的设计施工,以及安全防护都具有重要的意义。     

盾构施工引起的地表沉降分析

通过对由盾构施工引起的地表沉降进行了深入研究,对某地铁隧道盾构施工过程的数值模拟和经验公式计算,分析了盾构推进过程中地表处土体的位移和变形以及沉降分布规律,得出数值模拟的地铁隧道横向地面沉降分布曲线与实际沉降非常接近.     

地铁盾构隧道施工对邻近已有隧道的影响分析

采用有限元软件ABAQUS建立了盾构隧道三维有限元分析模型,模拟了盾构施工的整个过程。利用添加移除技术以及设置场变量等方法实现了开挖面土体卸荷、管片拼装以及注浆等施工过程,研究了盾构开挖过程中地表沉降的规律,分析了不同土仓压力对地表沉降的影响,探讨了盾构施工微扰动控制要点。计算结果表明,盾构开挖面前方地表出现隆起,且随着开挖面的前移而前移,隧道轴线地表在开挖结束后呈隆起趋势。地表横向沉降量随土仓压力的增大而增大,表现为隆起趋势,隧道轴线与两侧土体沉降量差值随着土仓压力的增大而减小。     

富水超厚砂卵石层浅埋泥水盾构隧道地表沉降因素分析

本文以广州轨道交通十四号线一期工程为背景,进行富水超厚砂卵石层浅埋泥水盾构隧道地表沉降因素分析。利用限元软件MidasNX建立盾构隧道开挖三维有限元模型,模型中综合考虑土体分层、土体的非线性、盾构的顶推力、盾构管片、盾构壁厚等因素,对盾构隧道开挖过程进行了数值模拟,研究盾构隧道施工对地表变形的影响,并对不同覆土厚度、注浆压力、注浆层厚度、掘进压力等主要施工因素进行了模拟分析,探讨了在富水超厚砂卵石层浅埋泥水盾构隧道中,以上因素与地表沉降变形关联的规律和原因,旨在起到优化设计、指导施工的作用。     

盾构隧道旁穿建筑物地层沉降的数值模拟分析

某双线盾构隧道近距离旁穿一幢12层高层建筑,为合理评估隧道施工对建筑物的影响,进行了考虑盾构动态施工及排桩加固的的远端(左线)、近端(右线)以及双线均开挖后隧道横断面及建筑物沉降的FLAC3D数值模拟分析,并对工程现场进行了沉降实测。数值模拟和实测结果表明:不采取加固措施,建筑物基础靠近隧道侧的最大沉降为5.2 mm,最大水平位移达25.8mm;基地土体出现拉剪破坏;数值模拟分析结果与现场实测结果较为一致;若采用排桩加固,建筑物基础靠近隧道侧的最大沉降为2.4 mm,最大水平位移不足10mm,基地土体未出现拉剪破坏;排桩加固能有效降低围岩变形及地表沉降,有利于建筑物的保护。     

地铁隧道开挖过程三维物理模型动态试验研究

据相似材料大比尺三维概念物理模型理论,高仿真度制作了成型盾构隧道地铁站厅隧道开挖试验物理模型。模拟了双盾构隧道之间开挖站厅隧道的全过程,研究了站厅隧道、横通道开挖过程中模型地表沉降,土体的变形,盾构隧道及站厅隧道洞周特征点的位移。模拟并研究了混凝土加固桩对土体位移的影响,总结出土体的动态力学特征和变形规律,得出一些有益的认识和结论。对指导地铁施工、研究在已建成双隧道间拓展开挖站厅空间具有十分重要的意义。     

盾构隧道开挖及补偿注浆对地层扰动影响的室内试验及数值模拟研究

针对盾构法施工过程中产生的土体损失,补偿注浆是一种应用广泛的沉降控制措施。通过模型试验及数值模拟,研究了盾构隧道开挖及补偿注浆对周围土体的扰动影响。将开挖和补偿注浆连续考虑,重点研究了既有土体损失情况下补偿注浆对地表沉降和周围土体应力的影响规律,研究结果表明,盾构隧道开挖过程中,地表沉降可以用Peck公式有效预测,且沉降最大值与土体损失率呈线性关系,隧道周围土体按照应力变化情况分为正拱区、卸荷区、塑性区。补偿注浆过程中,土体按应力变化情况分为抬升挤压区和正拱补偿区。应用小应变本构模型(HSS)进行数值模拟,模拟结果与试验规律对应良好,进一步验证了模型试验揭示的隧道开挖和补偿注浆对土体的扰动机理。     

大直径盾构下穿越导堤数值分析

以上海沿江通道隧道工程为背景,采用有限差分法模拟超大直径盾构隧道开挖对上海吴淞导堤的影响,评价堤身加固在控制导堤变形、沉降差、堤顶地表沉降等方面的效果;分析开挖面土体加固对控制地层损失的有利影响程度、及在泥水盾构隧道中谨慎采用土体加固的原因。结合现场实际施工情况与监测数据,得出穿越过程中盾构主要施工参数确定的原则及控制措施。     

重叠隧道施工数值分析

以佛山地铁莲塘-张槎盾构区间重叠隧道为工程依托,运用MIDAS/GTS有限元程序模拟盾构开挖的全过程,采用不加固和地面加固两种施工工况,分析不同工况下重叠隧道施工对地表沉降和盾构管片内力影响,结果表明:地层受盾构施工的影响范围都逐步扩展,地表沉降曲线符合Peck沉降槽规律。地面加固后地表最大沉降量约为18.8mm,未加固地表最大沉降量约为102.3mm。洞内注浆加固后能够减小盾构管片内力。     

大直径高铁跨海盾构隧道下穿典型建筑物研究分析

依托广湛高铁湛江湾海底隧道下穿典型建筑物工程,通过有限元软件MIDAS建立隧道—土体—建筑物精细化数值模型,研究盾构隧道动态施工过程中地表土体以及建筑物的纵向变形规律,并通过现场实测结果验证了模型的合理性。结果表明：刀盘前方地表土体以隆起变形为主,刀盘后方地表土体以沉降变形为主;地表建筑物隆起变形规律可分为缓慢隆起、快速上升、轻微沉降和轻微隆起四个阶段;盾构隧道施工对地表既有建筑物的轴力影响较小,其造成的土体变形是引起地表建筑物变形的主要因素。最后结合数值模拟结果与工程实际,提出实时监测、优化施工参数、土体加固与同步注浆四种地表建筑物变形控制措施。     

盾构隧道开挖引起的土体位移有限元分析

为了研究某地铁隧道过江段开挖施工引起的土体位移变化情况,建立了隧道盾构施工的有限元模型,基于生死单元法模拟了过江段盾构隧道开挖过程,计算了盾构施工不同阶段的土体表面沉降量及土体竖向和横向位移沿深度变化情况。研究表明土体位移随盾构开挖过程逐渐变化,竖向位移沿地表至隧道埋深处逐渐增加,隧道位置处的侧向位移量最大,且土体位移与盾构参数有密切关系。     

盾构掘进穿越民用建筑的沉降影响研究

盾构法施工不可避免地会对隧道周围岩体产生扰动,引发不同程度的土体变形和地表沉降,对地表结构造成不利影响。因此,以郑州市轨道交通5号线12标段西站街站—建设路站区间隧道工程为背景,利用ABAQUS有限元软件,建立三维盾构开挖模型,在考虑了盾构单元、管片单元、等代层单元、土体单元的协同作用后,分析了现场沉降监测结果和数据模拟结果,发现模拟出的沉降结果曲线与实测结果曲线走势相似。该研究结果可为盾构左线施工提供一定的理论指导。     

填海区复杂地层双盾构隧道地表沉降研究

盾构法是地铁隧道施工常用的工法之一,但对于填海地区盾构推进过程中引起复杂地层的地表沉降的机理,目前还缺乏足够的认识和工程实践经验积累,有待进一步深入研究。为此,本文以深圳地铁某区间地铁隧道开挖为例,利用三维非线性有限元软件Midas/GTS NX对地铁双盾构隧道开挖过程进行数值分析,计算得到由隧道开挖造成的地表沉降曲线,结合实际监测数据分析了隧道地表沉降随盾构推进时沿横向分布的变化规律,为本工程的后续施工及类似工程提供理论依据与指导。     

复杂地层隧道位移与应力变化规律研究

盾构隧道在不同地层中开挖,会改变其地表沉降规律。文章结合杭州地铁6号线穿复杂地层的工程实例,采用Flac3D软件进行数值模拟,研究盾构隧道穿越不同土层分布情况下的施工力学特性,对地表及管片位移、管片应力的变化规律进行分析,研究结果表明,盾构地表沉降符合peck沉降曲线规律,实际值比模拟值小12%。盾构在粘土层中地表沉降值比粉砂层大,盾构穿越观测面后18m范围内受扰动影响明显,开挖距离超过30m沉降趋于稳定。     

软土中盾构隧道开挖对邻近桩基影响研究

通过理论分析与有限元数值模拟相结合,研究盾构隧道开挖引起地表变形及对邻近桩基的扰动影响,得到不同情况下开挖面推进引起桩基顶部沉降、桩身水平位移的敏感距离。针对上海地区软黏土强度低、压缩大、渗透系数小等问题,在不考虑桩基时盾构隧道开挖引起的地表沉降,对比理论公式计算得到了相似的沉降曲线。利用有限元软件Midas GTS数值模拟分析桩基轴线距隧道中心线之间的距离对不同桩身长度的影响,通过改变相同桩长下桩基距隧道中心线距离,验证桩基顶部沉降、桩身水平位移的敏感距离,为实际工程施工提供一定的指导意义。     

盾构隧道近距离侧穿砌体结构建筑物施工技术

以呼和浩特市轨道交通2号线一期工程公主府站—内蒙古体育场站区间盾构隧道施工为背景,考虑隧道-土体-基础的共同作用,运用三维有限元软件MIDAS GTS对盾构隧道近距离侧穿砌体结构建筑物进行数值模拟,分析采用深孔注浆技术后,盾构施工引起地表沉降和砌体建筑物的差异沉降,并与现场实测数据进行对比分析。模拟结果表明:采用深孔注浆加固后,地表最大沉降为9. 66mm,砌体建筑物的最大沉降为7mm,基础最大局部倾斜为0. 27‰,满足施工控制标准,证明深孔注浆加固技术可较好地控制地表沉降,保证砌体建筑物安全和正常使用。     

浅埋暗挖地铁站厅洞室开挖过程物理模型试验及土体变形规律研究

 据相似材料大比尺三维概念物理模型理论,高仿真度制作了成型盾构隧道地铁站厅洞室开挖试验物理模型。模拟了双盾构隧道之间开挖站厅洞室的全过程,研究站厅洞室、横通道开挖过程中模型地表沉降,土体的变形,盾构隧道及站厅洞室周围特征点的位移。模拟并研究混凝土加固桩对土体位移的影响,总结出土体的动态力学特征和变形规律,得出一些有益的认识和结论。对研究在已建成地铁双隧道间拓展开挖站厅空间的施工具有重要的参考意义。     

盾构下穿施工三维数值模拟分析及施工建议

以北京市地铁十二号线为研究对象,根据场地工程地质和环境条件,利用有限元软件FLAC 3D建立三维数值模型并进行了施工模拟分析,得出十二号线盾构施工下穿既有建筑物开挖过程中土体及其地表发生的沉降规律,数值分析结果表明,加固后的盾构开挖可以使地表的变形均满足相应规范的要求,同时提出了施工中的注意事项和建议,所得相关数据可为现场下穿机场高速实际开挖提供信息反馈。     

中原地区某地铁联络通道的施工措施研究

以中原地区某地铁R4号线为工程实例,对盾构管片和周边土体的沉降时行了数值模拟,结果表明:联络通道及泵房开挖后盾构管片和周边土体均产生一定的沉降,其中盾构管片的最大沉降为1.2mm,地表土体的最大沉降为3.5mm。提出了针对性的小导管加固措施,并制定了详细的联络通道及泵房施工技术措施,为今后的类似工程提供了参考。     

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。