地铁盾构隧道管片安全状态评价

为准确评价地铁盾构隧道管片安全性,基于对地铁盾构隧道管片结构病害的形成机制分析,从管片变形、渗漏水、裂缝、拱顶脱落、材料劣化5个方面建立评价指标体系,划分管片结构安全状态评价等级,构建未确知测度函数,通过基于熵值改进的G2法确定权重,根据置信度识别准则判断风险等级,并将模型应用于某地铁盾构隧道,对其管片结构进行安全状态评价。研究结果表明：采用未确知测度理论能够准确评价隧道管片的安全等级,结果准确,实用性强。     

盾构隧道已开裂管片的受力变形特性

结合广州地铁某已运营的盾构区间隧道现状,通过采用三维Goodman单元来模拟管片已存在的裂缝,对盾构区间隧道已开裂管片的裂缝深度变化对管片结构造成的影响进行了分析,同时也对侧向土压力、地基弹簧系数以及地下水位等几种重要因素对管片受力变形特性的影响进行了评估.研究表明,随着裂缝深度的增加,管片砼的拉应力、压应力虽然达到最大值,但变化幅度并不大.但当裂缝接近径向贯通的时候,钢筋的拉应力值会大大增加,有可能超过允许值.同时,在盾构管片存在既有裂缝的情况下,盾构管片的最大拉应力值、水平和竖向收敛值、竖向沉降值均随侧向土压力系数、地基弹簧系数的减少而增大,同时随地下水位埋深的增大而增大.根据研究结果,对该区间隧道盾构隧道的裂缝等病害采取了针对性修复措施,目前无新的裂缝出现,总体处于稳定及安全的状态.     

盾构隧道管片开裂原因及数值仿真

本文从地质原因、管片接头刚度、右线施工时对左线管片受力影响等方面分析了某地铁管片在使用中的开裂原因,并利用数值方法分析了管片接头刚度变化和右线施工时对左线管片受力的影响。分析结果表明:管片接头处的连接块和封顶块变形不相等,封顶块的变形比连接块的大,当外荷载增加时,连接块会承担更多的荷载,如果超过其开裂荷载就会产生裂缝;后施工的右线盾构掘进过程对先施工的左线隧道管片受力也有影响,后施工隧道所产生塌落拱拱脚作用在临近既有隧道斜上方,会引起既有线路管片环向拉应力发生改变。综合分析地质原因、管片接头刚度、右线施工时对左线管片受力影响,找到了裂缝隔片产生在连接块上的原因。研究成果对管片隧道工程在设计和施工中预防裂缝出现具有一定的指导意义,可为类似工程提供借鉴。     

盾构隧道管片衬砌内力计算方法对比分析

论述了盾构隧道管片衬砌内力计算的梁-弹簧法和弹性匀质圆环法。结合一工程实例,采用此两种方法对管片衬砌内力进行了计算,并对计算的结果进行了对比分析。结果表明,采用梁-弹簧法进行设计是安全的、经济的,值得推广应用。     

盾构管片结构的力学行为分析

基于弹性理论建立了管片结构环向刚度模型以及管片环向内力模型,并对管片接头部位的各相关参数进行了分析。研究结果表明,管片结构内力模型的理论计算结果与有限元计算结果相吻合,具有较高的精度。刚度计算模型能准确地揭示出管片结构环向变刚度的分布规律。环向最大正弯矩会随着管片接头处刚度的降低而增加。环向弯矩的分布状态也会随着接头数量和锲块位置的改变而改变。     

盾构隧道管片接头在内爆炸作用下的动力反应

为了研究盾构隧道管片接头在内爆炸作用下的动力反应特点,基于显式动力分析软件LS-DYNA程序,以典型地铁区间盾构隧道为例,建立了考虑管片-管片、管片-螺栓及管片与周围土体界面接触效应的三维计算模型,研究了盾构隧道在内爆炸冲击荷载作用下的破坏机理,揭示了管片和连接螺栓的破坏特征。计算结果表明,提高连接螺栓强度和延性可改善盾构隧道的抗爆特性。     

黄土地层中盾构隧道管片上浮机理与影响因素分析

盾构隧道掘进过程中的管片上浮是一种普遍存在且影响施工质量的重要问题.结合工程实例,对黄土地层中盾构管片的上浮原因进行了总结分析,提出为了平衡盾构机机体重力差,预先设置一个千斤顶推力的仰角,并通过有限元数值模拟,分析了不同埋深下的地层作用、浆液浮力、注浆压力差以及千斤顶推力对管片上浮量的影响,得出注浆压力差与千斤顶推力的大小是影响管片上浮的主要原因的结论,并提出合理控制千斤顶推力的大小可起到减轻管片上浮的作用.     

盾构隧道下穿管道施工引起的管道水平位移研究

采用两段法研究了盾构隧道下穿管道施工引起的管道水平变形特性,在第1阶段改进了Loganathan公式,求得盾构隧道以任意角度下穿管道施工引起的管道轴线处土体水平位移,第2阶段采用Vlasov模型模拟管土相互作用,并求得管道水平位移解析解。通过与工程监测数据及有限元计算结果的对比,验证了方法的正确性,并进一步分析了管道与隧道夹角、管道直径以及隧道埋深对管道变形的影响。结果表明：盾构隧道斜下穿管道施工时,隧道与管道相交角度的大小对管道水平位移造成的影响显著,随着夹角的减小,管道的水平位移逐渐增加;当管道与隧道相交角度较小时,盾构隧道开挖引起的管道水平位移相对管道竖向沉降不可被忽略;随着管道直径的增大、隧道埋深的增加,盾构隧道斜交下穿管道施工引起的邻近管道变形均减弱。     

地铁盾构隧道近距离下穿砖木结构建筑的变形控制研究

以天津地铁盾构区间隧道近距离下穿某砖木结构风貌建筑为背景,采用PKPM软件预判和现场监测相结合的方法,对新建隧道施工所引起的邻近砖木结构风貌建筑物的沉降进行深入研究.分析了盾构下穿建筑物前、下穿过程及离开后3个不同阶段的建筑物沉降变化情况,并提出了在盾构施工过程中控制结构沉降所采取的必要措施,为今后类似工程提供借鉴.     

基于声时和声幅的盾构管片预紧力的监测方法及应用

为准确掌握地铁隧道施工及营运期间盾构管片间的预紧力状态,根据盾构管片及止水条、螺栓垫片在隧道衬砌结构中的实际构造,分析这些构件在管片施工过程中的受力演变过程. 确定了管片间预紧力是通过预紧螺栓、压缩变形后的止水条及螺栓垫片来传递的. 随着预紧力增加,在管片间传递的超声波声时会逐渐减小. 然而,随着止水条压缩固结,其对超声波的衰减作用削弱,导致幅值逐步升高. 设计研制了管片预紧室内模拟装置,通过试验数据建立了不同等级预紧力与超声波声时、波幅之间的对应关系. 同时阐述超声波在管片间传递的机理及其影响因素. 依托市政工程（武汉市轨道交通3号线工程王家湾站—宗关站区间越江隧道）的盾构管片为实际测试对象,对拼装的盾构管片间的预紧力进行了监测. 经过分析测试数据结果符合管片环在预紧状态下的受力情况,最终探索出一种高效快捷的隧道管片预紧力监测方法.     

软土地铁盾构隧道环缝张开可靠度分析

软土地铁盾构隧道运营后,受各种内外部因素影响,隧道产生较大的不均匀沉降,进而产生不同程度的环缝张开,严重影响运营安全。在综合考虑隧道衬砌几何尺寸、纵向曲率半径及沿隧道纵向抗压抗拉刚度比基础上,同时考虑认识不确定性及随机不确定性,通过区间Monte Carlo抽样模拟计算环缝张开的失效概率区间。讨论了环缝失效概率随不同纵向曲率半径及衬砌环沿隧道纵向不同抗压抗拉刚度比的变化情况,定量化的得到两者在一定失效概率区间下的控制范围。为地铁运营养护决策的制定、优化结构和防水设计提供依据。     

考虑接头影响的地铁盾构隧道管环力学模型研究

针对接头对盾构隧道衬砌内力和位移的影响,提出了弹性铰管环结构力学改进模型.应用力法,推导出静水压力、水平及竖向地基抗力、土压力、管环自重4种荷载作用下管环内力和位移解析解.以北京地铁十号线为具体工程背景,研究了接头刚度、接头位置和接头数目对管环结构内力的影响规律,并与Lee的模型计算结果进行了对比分析,结果发现,接头刚度对管环弯矩、管环轴力的影响较大;接头数目和接头位置对管环弯矩、轴力的影响较小;两模型计算值差异主要体现在当160°≤φ≤180°时,改进模型计算弯矩呈下降趋势,而Lee的模型计算弯矩呈上升趋势.改进模型的计算结果与实际较为吻合.     

Analysis of the Dynamic Response of a Shield Tunnel in Soft Soil Under a Metro-Train Vibrating Load

1 Introduction In recent years, with the development of traffic on ringroads around cities, more and more attention has been paid to the impact of this metro traffic oper- ating on lining structures and the environment. With the structure of the tunnel lining as the critical carrier and barrier in transmitting the vibrating load waves, the analysis of dynamic responses of tunnels is quite important. Some scientists have already made some investigations in this field. Zhang[1] studied the dy- n…     

盾构隧道穿越铁路施工参数控制

盾构隧道穿越铁路时,地面沉降会对列车运行造成影响,因此控制施工参数、减小地面沉降尤为重要.研究分析了地铁隧道穿越铁路的现场试验数据,提出了影响地面沉降的几个施工参数,并选择几组不同的施工参数进行了现场模拟施工试验,最后通过分析模拟施工试验结果,得到了合理的施工参数.     

盾构隧道施工过程地表变形的数值模拟计算

为研究盾构隧道在掘进过程中地表不同点的位移变化,建立盾构隧道掘进的有限元模型,对盾构隧道的开挖进行了有限元数值模拟．结果表明：盾构隧道在掘进过程中,会导致地下土体应力释放,使地表土发生相应沉降,并且隧道纵向轴线正上方地表点的沉降变形最大．当掘进距离超过一定深度后,其后方较远地表点的沉降变形趋于稳定．盾构的顶推力会导致其前方一定范围的地表土发生向上隆起．在注浆层硬化前、后过程中,不论是拱脚、拱顶及对应地表点的沉降位移均会比注浆层硬化前要大．     

崇明长江隧道盾构管片衬砌结构的耐久性设计

为了研究盾构法隧道管片衬砌结构强度的历时老化和衰减及其服务寿命的预测问题,提出了对其进行耐久性设计的一种基本方法。主要讨论的内容有：钢筋混凝土管片结构的腐蚀机理;影响隧道混凝土结构耐久性的主要因素;管片接头螺栓和防水材料的耐久性;钢筋混凝土管片结构耐久性设计方法;隧道结构服务寿命预测,以及提高隧道管片衬砌耐久性的工程措施——综合防治。该研究成果已在崇明长江隧道工程中得到了初步应用。     

盾构隧道在不同施工工况中地表变形的模拟研究

为研究盾构隧道在不同施工工况中地表及自身的变形规律,本文建立了盾构隧道的有限元模型,对盾构隧道在不同施工工况下的开挖进行了模拟计算,即采用不同掘进顶推力施工时的地表沉降、隧道不同埋深情况下施工时地表沉降、开挖完成后地表作用大面积荷载情况下的地表沉降,以及隧道修建完成后地下水位变化后对盾构隧道变形等不同工况的模拟计算．结果表明：盾构的顶推力会导致其前方一定范围的地表土发生向上的隆起,并且顶推力越大,隆起变形和范围均较大．在相同顶推力作用下,埋深较大的隧道地表点的隆起变形和范围较小．地下水位上升会导致地表浅层土体发生回弹变形,并且下方有盾构隧道的地表的回弹值要比下方没有盾构隧道的地表的回弹值小;当地下水位从盾构隧道拱底逐渐升高到中心处和拱顶时,盾构隧道结构会出现竖向和侧向变形,并且水位越高,变形量也越大．     

盾构开挖对桩基内力和变形的影响

为研究盾构开挖对建筑物的影响,以某6层框架结构为研究对象,考虑上部结构-桩基-土体的共同作用。采用有限元软件ABAQUS6.14-1建立了盾构隧道、土体、桩基、上部框架的整体三维有限元模型,计算分析盾构下穿框架结构对桩基础变形和内力的影响。有限元计算结果表明:桩距盾构轴线的距离不同对桩底水平位移的影响比桩顶大,不同位置的桩的轴力受盾构开挖的影响各有不同,当开挖面推进到桩轴线并前进4倍洞径以内时桩的水平位移、弯矩和轴力的变化最为显著,桩上部所受弯矩较大且距地面0.2倍桩长处弯矩最大,应用采桩基础托换的方法减小该位置处的桩身弯矩。     

盾构隧道沉降影响因素分析与施工优化

以北京地铁10^#线某盾构法隧道施工为背景,分析了盾构施工中各因素对地表变形的影响.结果表明:地基变形模量的提高,能减小地面沉降和施工过程中的差异沉降;围岩应力释放率越小,地面沉降和施工过程中的差异沉降越小;盾构正面土压力越大,越容易引起前方土体隆起,减少最终沉降,同时,越容易增大施工过程中的差异沉降;等代层变形模量越大或者越小有利于减少沉降,居中时沉降最大.通过对施工参数优化,使得盾构推进过程中对周围地面和结构物的影响最小.