黏土中隧道开挖引起的地表及地表以下土体长期 沉降计算方法

基于 Mair 提出的隧道开挖引起的土体瞬时沉降的理论以及进行的有限元数值模拟结果,推出地表及地表以下不同深度土体长期沉降的计算方法。首先模拟了 Ong 的离心机试验以验证数值模型的合理性,然后对隧道开挖引起的不同深度处土体长期沉降问题进行了模拟研究,建立了长期和瞬时情况下地层损失率之间的关系,并推导出长期情况下各深度处沉降槽宽度系数和最大沉降值的计算式,从而可确定沉降槽的形状。经与现场实测资料和数值模拟结果对比,验证了方法的合理性,可作为实际工程的借鉴。     

地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律研究

为探究地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律,以济南某城市交通区间盾构隧道为工程背景,分析管线沉降变形的5个阶段以及盾构施工引起管线沉降的主要因素,并基于Peck经验公式对盾构施工引起燃气管道周边地层移动情况进行理论计算,预测管道本身变形与三维有限元数值模型结果结合,共同揭示地铁盾构隧道引起邻近燃气管线变形规律。研究表明：盾构施工对燃气管线的影响因素主要为盾构掌子面平衡压力和盾尾注浆压力;引用Peck经验公式对盾构施工引起燃气管道周边地层移动情况理论计算结果为2.5～10.2 mm,可预测管线变形较小;在掌子面平衡压力150 kPa、注浆压力300 kPa情况下,发现燃气管道最大竖向沉降值出现在盾构工作面推过后13.5 m位置。     

厦门地区残积土层中施工降水沉降计算模拟

轨道交通工程矿山法开挖过程中,花岗岩残坡积地区降水与开挖分别导致的沉降常常难以区分和判定。本文利用厦门轨道交通1号线塘边～火炬园站区间降水与隧道开挖掘进过程引起的沉降变形进行数值模拟,并与现场监测结果进行对比分析,得到了降水与隧道开挖导致的地表沉降变形规律及水位变化规律,可为今后类似工程提供案例与参考。     

越江大直径泥水盾构地面沉降数值模拟研究

结合武汉市轨道交通12号线越江隧道的工程实际情况,运用大型有限元软件ABAQUS建立三维计算模型并进行数值模拟实验,得出分步开挖下的地表横向截面沉降结果,再与隧道开挖过程中实际监测沉降数据进行对比发现盾构隧道开挖边线范围内沉降最多,而一次开挖成功模型得出的地表沉降相对实际监测结果差别较大,分步开挖计算模型更符合实际地表沉降情况,能较准确地反应现场地表沉降结果。     

浅埋大跨度隧道施工过程地表沉降变形特征研究

 结合青州至临沭高速公路穆陵关隧道,对浅埋三车道大跨度隧道施工引起的地表沉降变形特征进行现场监测,探讨浅埋大跨度隧道的开挖方式,分析采用三台阶七步平行线流水开挖引起的隧道地表沉降变形特征。通过现场试验研究发现,在浅埋大跨度隧道管棚施过程中和开挖到达掌子面前方时,地表已经发生先行沉降位移。采用三台阶七步开挖法,影响隧道中心附近地表变形的关键步序分别为上、中台阶开挖以及下台阶和仰拱施做,处于左右洞之间的地表变形受到左右洞两次施工干扰,大于左右洞外侧变形。掌子面施工对地表沉降变形影响范围主要集中在掌子面之后的1倍洞径(D)范围内,距掌子面1D距离之后,其变形逐渐变缓,最终地表沉降变形分布呈现整体向优先开挖一侧的偏态性。采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟隧道的施工过程,研究隧道地表沉降变形特征,其结果与现场监测所得结果具有较好的拟合性,所得结论对其他类似工程具有重要的借鉴意义。     

地铁交叉隧道地层变形分析

以北京地铁五号线东单站近距离上穿既有线东单-王府井区间为例,采用FLAC3D非线性大变形程序对交叉隧道采用浅埋暗挖四步台阶法进行新隧道施工引起的地层变形进行了三维数值模拟,再现了土体随开挖位移及应力变化规律,对既有隧道开挖位移分布模式及受车站开挖变化规律、地表与拱顶沉降规律对比、各地层竖向沉降规律,并与现场试验断面的实测数据对比分析,验证了结果的可靠性.     

复杂地质条件下超深岩质基坑开挖对公路、地铁隧道影响分析

复杂地质条件下超深岩质基坑开挖往往采用逆作法施工,在不同开挖阶段下支护结构及锚杆(索)应力发挥不同,基坑变形不同,对相邻隧道结构的影响不同,具有一个动态的演变过程。通过数值分析能预测岩质基坑逆作法分步施工时,基坑侧壁水平位移变化趋势、隧道结构应力变化情况及隧道位移发展状况。本文结合具体工程实例,分析了受缓倾岩层层面控制的超深岩质基坑支护设计方案及逆作法分步开挖对相邻地铁、公路隧道的影响,通过将理论分析、数值计算和现场试验、监测相结合的研究模式,得出了基坑开挖工况对地铁隧道位移、内力影响较明显,建筑物加载工况对公路隧道位移、内力影响较明显的结论。数值模拟结果与现场监测结果较为吻合,该项目可为以后类似工程问题的基坑设计及安全性评估提供参考。     

大跨软岩隧道施工动态监测试验研究

以内蒙古金盆湾大跨软岩隧道为工程背景,通过现场监测及数值分析,探讨围岩拱顶沉降、钢支撑内力、围岩与初期支护之间的内力、初期支护与二衬之间的内力随时间及开挖距离的变化规律,并用现有的理论及方法对其进行围岩稳定性分析。研究结果表明:对拱顶沉降数据的拟合函数进行求导分析并判定出围岩的稳定状况良好;围岩和初期支护压力在距离上台阶开挖面65 m后逐渐稳定;钢支撑外侧应力平均值大于内侧应力,最大应力值小于钢拱架的屈服强度,开挖过程安全级别始终处于安全或者基本安全状态;初衬和二衬间的接触应力在二衬浇筑后2天左右达到最大值,随后减小趋于稳定,且稳定值都小于0.1 MPa;数值模拟的围岩变形规律和实测围岩的变形规律相同且沉降实测值与模拟值差别不大,证明了模型的合理性。研究结论可为类似条件下工程的设计、施工和监测提供指导。     

地铁车站基坑分步开挖空间特征的实测及数值分析

狭长型地铁深基坑不同开挖方式对围护结构变形和内力的分布存在空间影响。以某地铁车站深基坑工程为例,进行现场地表沉降、地连墙水平位移和内支撑轴力的实测与分析。然后通过数值模拟方法,模拟了整体分层开挖与分块、分层开挖两种开挖方式,对地表沉降、地连墙水平位移和内支撑内力3项指标在狭长基坑上的分布特征进行了数值模拟研究,验证了数值模拟方法的可行性。结果发现:狭长基坑支护结构的变形和内力在纵、横断面上均具有较明显的空间分布不均匀特征,地表沉降、水平位移总是中部大而两端小,在标准段和扩大段交界处,支撑轴力总是最大。为狭长车站基坑的设计和施工提供理论参考。     

基于MIDAS GTS/NX基坑开挖变形数值模拟分析

以某工程为案例,利用数值模拟软件模拟基坑开挖过程,得到基坑在不同工况下的水平沉降曲线,将得到的数值与现场监测数值进行对比分析。     

注浆大管棚在粉细砂大跨渡线隧道施工中的应用

北京地铁4号线土建施工9号合同段西单～灵境胡同站区间隧道,开挖断面大、跨度20m以上,且位于市区中心,需要对地表沉降进行严格控制.采用ANSYS对三联拱的开挖过程进行数值模拟,主要考察在不同加固措施下,隧道开挖所引起的地表沉降变化情况;通过注浆方案对比,最终确定注浆大管棚支护,并辅以小导管注浆加固方案;同时通过现场监测,检验施工效果.     

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。     

鸳鸯会隧道开挖变形分析及控制措施

山平高速公路鸳鸯会隧道左线进洞施工中,隧道顶部和邻近坡体产生了较大变形,现场监测发现隧道最大沉降达34 cm。依据对该隧道及邻近坡体现场监测数据,应用相关理论,分析探讨洞口开挖引起隧道及仰坡不利变形的诱因,并根据监测分析结果提出控制措施。最后应用有限元方法模拟了所提出控制措施下隧道进洞开挖的过程,结果表明所提出控制措施...     

超大断面隧道不同工法引起软弱围岩变形机理分析

运用商用数值模拟软件模拟隧道开挖施工过程,通过对大断面隧道开挖引起塑性区分布、地层分层沉降的数值模拟成果的分析,得出了在同一围岩条件下,采用不同的施工方法开挖隧道引起地表变形、塑性区分布、地层分层沉降的特性和机理,在此基础上提出了相关的施工技术措施,使隧道在整个施工过程中都处于安全可靠控制范围之内。     

既有线顶进涵施工现场监测与数值模拟研究

为使铁路既有线顶进涵施工开挖过程更加顺利地完成,针对施工中可能出现的安全问题,采用现场监测与离散元数值模拟联合的方法研究分析桩侧土压力和支墩沉降变化规律。研究结果表明:现场监测桩侧土压力最终稳定值为6k Pa,支墩沉降量最终稳定值为0.15mm。二维离散元软件模拟结果总体反映了实测土压力和支墩沉降的发展趋势,计算结果与现场监测结果基本一致。离散法模拟铁路既有线顶进涵施工开挖过程是可行的,对施工中支墩沉降的控制有一定参考价值。     

某节理岩体隧道开挖引起地表沉降离散元数值分析

隧道开挖引起地表沉降的问题一直是隧道施工单位密切关注的问题之一。针对某隧道所处的节理岩体条件,通过现场监测和UDEC离散元数值模拟,对节理岩体隧道开挖引起地表沉降特征进行了分析。结果表明:节理岩体浅埋隧道开挖引起地表沉降曲线呈现偏态性,而非正态分布曲线;节理岩体隧道开挖变形首先由岩体节理弱面产生滑移,并不断向上方地表传递。     

软土地基浅埋暗挖隧道数值模拟分析

软土地基具有高压缩比、低力学性能、较强塑性,给浅埋暗挖隧道的施工带来诸多不利。本文拟采用数值模拟和现场监测对比的方法研究开挖过程中的位移沉降规律。文中以实际工程为背景,在给出工程地质条件、力学性质、相关参数的基础上,应用FLAC-3D软件对软土地基浅埋暗挖隧道的施工过程进行数值模拟。模型中,土体采用各向同性的弹塑性体,混凝土和锚杆采用弹性体,仅考虑自重应力,模拟得到了该条件下的变形云图。沿隧道中轴线两侧各20m范围内布置位移传感器监测其沉降值,并与数值模拟结果进行了对比。结果表明,二者的沉降曲线分布基本一致,数值模拟结果可以为类似工程的设计与施工提供借鉴和依据。     

桩锚支护基坑开挖对邻近浅基础建筑影响分析

为了研究桩锚支护深基坑开挖对邻近浅基础框架建筑结构变形和内力的影响,本文针对某基坑工程进行了现场地表沉降和支护结构位移的实测分析,并采用有限差分程序FLAC3D建立了考虑上部结构—基础—地基相互作用的三维数值模型。采用数值模拟对桩锚支护深基坑开挖影响下地层应力、围护结构变形以及邻近浅基础框架结构的附加内力演化进行了较为详细的分析,通过实测数据验证了数值模型的合理性。分析结果表明:本文采用的桩锚支护方案及施工参数能较好地控制地层变形并保障邻近既有浅基础建筑结构的安全。桩锚支护基坑开挖不仅导致浅基础结构产生差异沉降,还会引起基础水平位移。桩锚支护基坑开挖后结构柱附加弯矩趋向于集中在框架底层,建议类似工程中结构安全监测重点布置在紧临开挖侧的低楼层板柱连接处。     

深基坑开挖地下水位变化对周边沉降的影响分析

结合深圳某深基坑工程,采用数值模拟分析和现场监测的方法,对深基坑开挖过程中地下水位变化对周边沉降影响进行数值模拟分析和实时监测,分析了在已有支护方式的情况下深基坑开挖地下水位变化对工程周边沉降的影响。数值分析和实测结果表明:深基坑开过程中地下水位变化、基坑周边沉降以及地铁隧道的总位移均在控制范围内,周边建筑物均是安全的,并且该预测结果可用来指导施工。     

洞桩法施工对地表沉降影响的数值模拟及实测研究

以北京地铁6号线西延工程廖公庄站的洞桩法(PBA工法)施工为工程背景,利用FLAC 3D数值模拟软件对车站PBA工法施工过程中引起的地表沉降进行了数值模拟分析,同时选用具有高精度、自动化程度高的精密仪器静力水准实时监测系统进行监测,并把模拟数据与基于静力水准实时监测技术得到的监测数据进行对比分析。研究表明:数值模拟结果和实测数据大体相似,即在车站的整个开挖过程中,地层沉降主要发生在导洞开挖过程,大约占总沉降的71%;在导洞开挖过程中对地表沉降影响最大的阶段是在上导洞开挖阶段,沉降值达到了31mm;扣拱阶段是导致地表沉降加大的另一个重要工序。