城市地铁暗挖车站地表沉降控制研究

针对地铁车站暗挖施工穿越砂层容易造成地表变形过大问题,结合同类工程施工监测经验,采用有限元方法模拟了车站在各施工开挖步后产生的地表沉降、洞室收敛变化情况.结果表明,原设计方案车站地表沉降达32 mm左右,洞室仰拱角部收敛值较大,车站整体有塌陷的可能.采用深孔注浆方式加固暗挖车站拱顶及侧壁周边地层后,地表沉降明显变小,最大地表沉降为24 mm,能保证地表变形控制在允许安全范围内.表明深孔注浆措施对地表沉降起到了一定的控制作用.     

承压砂土地层桩洞法施工动态效应及其控制研究

以北京地铁7号线六标地铁车站为工程背景,采用FLAC3D有限差分软件对工程八导洞开挖、车站主体结构施工进行模拟,研究了桩洞法施工中八导洞施工工序和几种不同导洞开挖方案引起的地层沉降变化规律。研究表明,承压砂土地层中桩洞法先开挖上层导洞比先开挖下层导洞引起的地表沉降小;在车站施工的所有工序中,导洞是引起地表沉降的主要因素,进入扣拱阶段后,地层开始隆起,地表沉降逐步减小;基于以上认识,对比分析了六导洞方案与八导洞方案引起的变形特性,提出了承压砂土地层桩洞法施工地表沉降控制的施工建议。     

“洞柱法”地铁车站施工沉降数值及现场监测研究

北京地铁15号线清华东站为地下两层侧式站台车站,采用"洞柱法"施工,为北京地区采用"洞柱法"施工单跨跨度最大的车站。车站主体结构采用"CD法"扣拱,减小了扣拱施工风险和施工沉降。首先对车站施工过程中各阶段地表沉降监测结果进行了总结分析,进而建立数值计算模型,研究了"洞柱法"暗挖车站分别采用单柱双跨、双柱三跨的地层沉降。对小导洞开挖的群洞效应、单柱双跨大跨度"洞柱法"暗挖车站"CD法"扣拱地层沉降、双柱三跨"洞柱法"暗挖车站扣拱施工地层沉降均进行了计算分析。通过现场监测及数值计算结果表明,采用"CD法"扣拱施工的大跨度"洞柱法"暗挖车站,可以较好地控制施工风险和地层沉降。通过本文的研究,为北京地区"洞柱法"暗挖车站采用单柱双跨和双柱三跨断面形式时施工风险和沉降控制的判断有较好的借鉴和参考意义。     

立体交叉暗挖洞室群稳定性分析与应用

针对广州地铁小北站洞群具体情况,研究提出了城市密集建筑区明暗挖结合立体交叉洞室群地铁车站的合理施工顺序,并进行了数值模拟计算分析和现场监测.现场变形控制指标和现场测试数据表明,此方法在整个施工过程中是安全稳定的,对类似工程有一定借鉴意义.     

砂卵石地层中洞桩法施工对地表沉降的影响

地铁车站常采用PBA工法施工,但目前针对采用单层5导洞PBA工法进行地铁车站施工的研究还比较缺乏。依托某地铁车站工程,对施工过程引起的地表沉降值、沉降速率、不同施工阶段沉降占比及不同施工阶段转换过程对地表沉降的影响进行了研究,同时利用有限元软件ABAQUS进行了数值计算研究,最终得到采用单层5导洞PBA工法施工地铁车站过程中地表沉降发展情况、地表沉降槽成槽规律以及应严格监控的施工阶段,为今后类似工程的施工积累了一定的经验。     

地铁车站洞桩法施工引起的地层变形及地表沉降预测

为了预测贵阳某地铁车站洞桩法施工引起的地表沉降,采用现场实测数据与数值模拟计算结果对比分析的方法,研究了不同导洞开挖顺序引起的地层变形规律,进一步根据现场实测数据及工程地质条件,依据洞桩法独特的结构形式优化了Peck公式,使其可用于预测砂层地质地铁车站洞桩法施工引起的地表沉降。研究结果表明：“先上后下,先边洞后中洞”开挖方案最优,对地表沉降影响最小;在洞桩法施工过程中,相邻导洞开挖表现出“群洞效应”,导洞开挖及扣拱施作引起的地表沉降量占总地表沉降量的比例为90.4%,其中导洞开挖对地表沉降影响最大;距车站中线-20～20 m范围为地层主要影响区,距车站中线-60～-20 m和20～60 m为地层次要影响区,需要对主要影响区土体采取加固措施;当最大地表沉降量修正系数α和沉降槽宽度修正系数β取值分布在0.44～0.66和1.38～1.69区间时,优化后的Peck公式预测地表沉降量与实测地表沉降量更加吻合。     

浅埋碎裂岩层暗挖地铁车站地表沉降规律研究

以青岛地铁3号线中山公园站为例,通过数值模拟结合现场监测的方法,研究了浅埋碎裂岩层暗挖地铁车站不同施工步下的地表沉降规律,确定了中导洞开挖及临时支撑拆除为控制地表沉降的关键工序,为青岛地区典型的厚强风化岩层地铁车站的沉降分析与变形控制提供了理论依据和借鉴经验。     

小转弯半径曲线盾构隧道开挖引发地表沉降计算

小转弯半径曲线盾构隧道施工引发的地表沉降变形规律极为复杂,但相应的变形预测解析公式仍未明确。依据前人研究成果,构建曲线段盾构隧道施工的地层损失模型,基于镜像法及Mindlin解,推导曲线盾构隧道开挖引发地表沉降的计算公式,并将其应用于工程实例计算,最后分析曲线盾构隧道施工引发地表变形规律及其影响因素。研究表明:构建的小转弯半径曲线段地层损失模型合理,推导所得公式适用于实际工程计算;地表纵向沉降在靠近刀盘3倍洞径范围内变化极大,刀盘前方3倍洞径范围内地表会产生轻微隆起,刀盘后方3~4倍洞径处出现最大沉降;地表横向沉降槽为非对称分布,最大沉降位置位于弯道内侧,距刀盘中心线约1倍洞径;地层损失引起的地表横向沉降大小主要受转弯半径及盾壳长度影响,地表横向沉降槽偏移程度主要由刀盘直径大小决定。     

暗挖地铁车站围岩稳定性分析与支护优化

针对青岛地铁中山公园暗挖岩石车站开挖出现地表变形过大问题,结合现场施工监测动态信息,采用有限元方法模拟了车站在各施工开挖步后产生的地表沉降、洞室收敛变化情况。结果表明,原设计方案车站地表沉降达50 mm左右,洞室直墙处收敛值较大,车站整体有塌陷的可能,实际监测地表最大沉降为45 mm,与模拟值较为吻合。施工中掌子面穿过断面一定距离后,该断面地表沉降速率变小,表明支护结构的施作对地表沉降起到了一定的控制作用。提出了加强支护控制过大变形方案优化方法,对修改后的支护设计方案数值模拟表明,采用新设计方案的车站地表沉降量减少44%,最大地表沉降为28 mm,且中导洞开挖引起的位移沉降量占总沉降的60%左右,能保证地表变形控制在允许安全范围内。     

洞桩法施工地铁车站导洞开挖方案优化分析

导洞开挖方案的选择在地铁车站洞桩法的施工中越来越受到关注。依托北京地铁6号线朝阳门车站工程,对洞桩法施工的导洞进洞方式、开挖顺序等方案进行优化。采用有限元法,建立三维"地层-结构"相互作用模型,模拟了不同方案下的导洞开挖过程,获得了施工横通道的变形与应力、地表的变形以及邻近管线的变形等数据。数值分析结果表明:分离施工通道方式可以有效地控制施工通道的变形和应力;相比于先开挖下导洞,先开挖上导洞可以更好地控制地表沉降槽的形状和管线的变形;导洞开挖宜采用跳挖错距的方法,开挖错开距离不应小于10 m。     

惠州地下水封油库三维非恒定渗流场研究

水封地下油库渗流场的分布是油库区地下水管理和油库运行方案的基本依据之一。为了解惠州水封地下油库区地下水在施工期和运行期的变化情况,应用三维非恒定流数值方法对复杂水文条件下的洞库区渗流场进行模拟,分析了不同初始地下水位条件对洞库区围岩渗流场的影响,探讨了施工期水幕系统不注水条件对油库运行的影响。研究表明:储油主洞开挖期间,水幕系统不注水将导致洞库围岩出现大范围的非饱和区,从而影响洞库多品种油品的储存。运行期水幕注水时的水封效果良好,洞库区围岩在进行灌浆处理后的涌水量较小。     

特大型圆筒式尾水调压室穹顶施工通风技术

施工通风是影响地下洞室开挖施工安全和设备效率的重要因素。白鹤滩水电站特大型圆筒式尾水调压室规模大,埋深深,无通风竖井,穹顶施工通风十分困难。为确定穹顶施工通风关键因素,制定针对性的通风方案,采用流体数值软件构建了地下洞室三维非稳态湍流模型,分析了压入、压出和混合式通风的特点,提出了一套适用于穹顶施工期的高效循环置换通风技术;研究了穹顶开挖爆破污染物时空分布特点和逸散规律,并进行了现场污染物测试。数值计算和测试结果证明:洞室群内气流组织顺畅,污染物能及时排至排风洞内,通风10 min后污染物浓度可达到规范要求,循环置换通风技术高效可行。     

大跨度隧道CRD法穿越含水软弱层沉降变形控制

 正在施工的厦门翔安海底隧道两端陆域段采用CRD法长距离穿越含水软弱层,为保证施工安全快速的通过,施工中通过差分软件计算分析及结合现场监控量测数据,探讨CRD法隧道拱顶下沉量及其在各个导坑开挖过程中的分配比例以及导坑施工顺序对沉降的影响。计算及现场量测结果都表明,CRD1开挖产生的拱顶沉降所占整体沉降的比例约为40%,拱顶下沉通常为最后收于一稳定值的台阶状上升曲线,初期支护全封闭后,结构整体仍有一定量的下沉,一般小于10%,尽快闭合仰拱对减小拱顶下沉有很大帮助。施工时应控制施工进尺,相邻导坑间距不大于10～15 m,并尽早设置临时仰拱,使支护结构成环。     

高地应力下大型地下洞室群开挖顺序 与支护参数组合优化的智能方法

 针对高地应力下围岩变形破坏的特殊性以及大型地下洞室群开挖支护优化计算量大的特点,在三维弹塑性数值计算的基础上,采用反映高地应力下脆性岩石变形破坏特点的新本构模型,提出基于弹性释放能、塑性区体积、洞室周边位移与支护费用的地下洞室群开挖顺序与支护参数组合方案的综合优化新指标,综合集成粒子群与支持向量机的智能技术,提出高地应力下地下洞室群开挖顺序与支护参数的智能优化新方法。该方法通过典型施工方案的数值计算构建学习样本,采用支持向量机方法对样本进行学习与预测,建立起施工方案与综合优化指标之间的非线性映射关系,在具有一定约束条件的全局空间下,通过粒子群优化算法搜索出开挖顺序与支护参数的全局最优组合方案。将该方法应用于高地应力区黄河拉西瓦水电站地下厂房洞室群的开挖顺序和支护参数优化分析,结果表明该方法的可行性。     

洞桩法施工地下车站的有限元分析

采用土工有限元程序Plaxis按照分步开挖的施工过程进行了计算,分析了洞桩法施工时周边土体的变形及地面的沉降,最后对计算结果进行了分析,并与施工完成的结果比较,表明采用有限元模拟分步开挖的计算结果是可靠的。     

An excavation method for large vertical cylindrical caverns

Construction of underground storage chambers in rock has traditionally adopted a construction-oriented approach; the cavern design and the method of excavation have been governed by the capabilities of the equipment available. One example is oil storage in unlined horizontal caverns. Today, however, equipment is no longer a limiting factor. The time has come to integrate the construction and operational aspects in the design process. This paper presents a construction concept developed for large vertical rock caverns with a circular or elliptical horizontal cross-section. The method of excavation, called PBM (Pillar Blasting Method), is condensed into a few main operations which are geometrically separated but overlapping in time. PBM is characterized by two main working sites per cavern, and by long-hole bench-drilling, massive blasting rounds, continuous loading and easy ventilation. Recent developments in drilling and blasting techniques are incorporated, such as the water-driven in-the-hole hammer and the electronic ignition system. PBM enables a high rate of excavation and provides a satisfactory working environment with respect to labour safety and human health (a limited exposure to large openings, no exposure to oil mist and to combustion and explosive fumes, etc). Considerable construction cost savings and time savings may thus be achieved compared to conventional methods of excavation for vertical and horizontal caverns of equal storage volume. A preliminary PCT patent (application No PCT/SE95/00324) has been granted. Examples of applications are fresh-water reservoirs, natural gas reservoirs, subsurface hydroelectric pump power plants, and similar objects which require a large underground storage space in preferably unlined rock caverns.     

层状岩石铰接拱全程力学性质试验研究

用模型试验方法研究不同初始纵向载荷、跨厚比条件下铰接拱变形和破坏全过程,得到铰接拱全程纵向载荷、横向载荷、力臂系数与挠度关系曲线。3条曲线都具有峰值前、后2个变形阶段,表明铰接拱破坏是一个渐进过程。初始纵向载荷较低时,3条曲线中力臂系数首先取得峰值,其次是横向载荷曲线,最后是纵向载荷曲线,说明力臂系数对铰接拱破坏最为敏感;初始纵向载荷较高时,3条曲线同时达到峰值。随跨厚比增大,纵向载荷、力臂系数峰值基本不变,横向载荷峰值减小,初始纵向载荷和跨厚比对铰接拱力学性质有重要影响。     

南宁圆砾地层m值位移反分析研究

随着南宁市轨道交通的建设及城市的发展,大量的圆砾地层深基坑工程将涌现.圆砾地层具有鲜明的地域性、特殊性,圆砾地层的力学参数问题将会成为基坑围护结构设计计算的关键,其中最重要的就是m值的选取.国内现有的规程规范及基坑工程经验并没有专门针对于圆砾地层m值的研究.本文将基于弹性地基梁法,结合最优化理论,根据南宁大量的基坑围护...     

三维初始地应力场反分析的变差函数法

 在大型地下洞室的建设中,高地应力已然成为洞室开挖后影响围岩稳定的关键因素。为保证围岩稳定和评价支护设计的效果,需要对初始地应力场进行反分析。通过对初始地应力场分布规律和计算方法的研究,认识到初始地应力场分布受空间位置和边界条件影响规律与变差函数的区域化变量理论高度契合,由此提出一种基于变差函数概率统计理论的初始地应力场反分析方法。该方法从空间距离和埋深2个基本因子出发,研究区域化变量的合理表达,并运用最小二乘法原理拟合出适合地下工程初始地应力场反分析的球状模型参数。运用球状模型函数对有限的实测点插值,获得工程设计所需的初始地应力场数据,并能反映地形地貌的影响。进一步采用增量变塑性刚度理论模拟地下厂房开挖过程,求得的围岩变形及塑性破坏区分布与监测规律相符。