隧道施工参数对地表沉降的影响研究

隧道施工选取的敏感性参数对地表沉降的影响尤为重要,以哈尔滨地铁某区间隧道为依托,利 用大型通用岩土工程分析软件ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ建立隧道开挖的数值分析模型,对不同施工工况下的隧道开 挖过程进行模拟并对相应的地表沉降计算结果进行分析。分析结果表明:双线隧道施工时土体扰动范 围相对较大;隧道错距带来的土层变形的影响并不显著;随着隧道埋深的增大,双隧道开挖引起的土层 变形也随之增大。     

ＨＳ模型在基坑工程数值模拟中的适用性分析

在基坑开挖数值模拟计算中选择合适的土体本构模型非常重要。土体硬化模型（ＨＳ模型）凭借 其考虑土体剪胀性与基坑开挖过程中土体的加卸载特性等优点,在基坑工程数值分析中得到广泛的应 用。结合参考算例,通过ＰＬＡＸＩＳ2Ｄ数值模拟软件模拟了基坑开挖的过程,其中土体本构模型分别采用 土体硬化模型和摩尔－库仑模型来进行计算分析。结果表明:ＭＣ模型未考虑土体加卸载特性,模拟出 土体的地表沉降和地下连续墙的弯矩偏小,而地下连续墙体水平位移偏大;而ＨＳ模型考虑土体加卸载 特性,模拟得到的地表沉降,地下连续墙的弯矩和水平位移均较为合理。所以在基坑开挖,尤其是在敏 感环境下进行开挖时,数值模拟计算中建议采用土体硬化模型。     

砂土地区浅埋非对称近接平行隧道施工地层位移分析

基于隧道开挖引起地表沉降经典Peck公式,考虑砂土地区浅埋非对称近接平行隧道不同开挖步序,研究隧道周围土体横向水平位移及工后地表沉降规律。根据沉降叠加原理,建立考虑隧道内径均匀收敛非对称近接平行隧道修正Peck公式,并进行影响因素讨论。结果表明:土体横向水平位移集中在横通道转正洞及大直径断面拱脚处;隧道施工后地表沉降主要发生在小断面区域;地表横向沉降模拟值与计算值二者吻合较好,随着隧道圆心距L的增大,土体横向沉降量逐渐减小并由正态分布转变为马鞍形;隧道埋深H越大,沉降越大;非对称隧道施工时先开挖小断面隧道优于先开挖大断面隧道。     

双连拱隧道下穿既有地铁结构预加固方案及开挖工法比选研究

以暗挖双连拱隧道近距离下穿西安地铁５号线文教园—张旺渠区间既有地铁结构的特殊工况为背景，采用有限元软件ＭＩＤＡＳＧＴＳＮＸ建立三维数值模型，并对大跨度双连拱隧道近距离下穿地铁Ｕ型槽的预加固工法和开挖工法进行了比选研究，最终确定出双连拱隧道的最佳施工方案。具体为:（１）开挖工法:采用双侧壁导坑法对双连拱隧道左右导洞开挖，能控制隧道左洞拱顶最终沉降值为１０．４７ｍｍ，右洞拱顶最终沉降值为１０．３ｍｍ；（２）预加固方案:采用管幕旋喷桩组合加固方案使拱顶沉降减小７８．２％，能将轨道板最大沉降控制为０．３４ｍｍ，且掌子面水平位移峰值控制在１．５ｍｍ。此研究成果为本隧道的设计与开挖提供了理论依据，并可为之后类似工程提供参考。     

基坑工程桩降水对邻近双线隧道影响的数值模拟分析

基坑大面积降水会引起周边土体产生沉降,从而对邻近隧道的运营产生影响,在基坑降水过程 中,邻近既有隧道的应力变形特性仍有待了解。基于深圳某基坑坑底工程桩降水工程,采用有限元软件 ＰＬＡＸＩＳ,探讨了基坑开挖后工程桩降水对临近双向水平隧道的应力及变形的影响。结果表明:坑底工程 桩降水会引起基坑周边土体水位大幅度下降,靠近基坑开挖侧的隧道其水位下降程度要显著大于远侧 的隧道;邻近双线隧道竖向沉降受降水影响显著,左、右线隧道其最大变形值分别增长了91．5％、 144．6％;双线隧道其内力值均由于坑底工程桩降水施工而有所增大,远离基坑开挖侧隧道内力增长更 为显著。     

既有溶洞对隧道围岩位移特征影响的数值试验

隧道穿越既有溶洞岩体施工时,隧道围岩位移变化特性不同于一般隧道。结合山岭隧道新奥法施工现状,首次提出了隧道位移空间效应的“先期位移”、“开挖瞬时释放位移”、“前期位移”和“后期位移”的新概念。基于对位移空间效应特征的新认识,通过数值试验系统研究了既有水平溶洞对隧道位移空间效应的影响,研究表明：①水平溶洞的存在将导致隧道围岩径向位移在开挖前和开挖瞬间明显增大,位移释放率增加;②水平溶洞的存在使得溶洞附近围岩的整体性减弱,围岩先期变形主要集中在掌子面前2.0倍洞径以内,其后期变形在掌子面推进到1.5倍洞径后就基本完成。     

并排差时施工涉水隧道开挖变形影响模拟分析

并排差时施工涉水隧道开挖变形影响是一个值得关注的问题。文章通过建立有限元模型,分析并排差时施工涉水隧道开挖变形影响,结果表明：(1)右侧隧道(后施工隧道)施工后,右侧隧道上方土体出现沉降,且越靠近隧道顶部土体沉降越大。(2)由于左右侧隧道开挖时存在时差,右侧隧道的开挖导致左侧隧道同一位置沉降量略有增加,并且左侧隧道上方沉降无明显对称分布规律,这是左右侧隧道衬砌与土体相互作用的结果。(3)左右侧隧道上方共同作用区域出现了明显的土拱,该土拱区域土体表现出明显的隆起,即土拱的出现对对应位置上方土体的沉降起到了缓冲作用,进而减小了衬砌上部压应力。(4)差时隧道施工时,水平方向变形影响>竖直方向。     

小净距黄土隧道错距施工对既有隧道影响的数值模拟分析

近接工程中,新建隧道施工必然会引起既有隧道拱顶应力场和位移场的改变,合理选择并优化小净距双线隧道的施工方式及施工错距等参数,对既有隧道的安全稳定具有重要意义。以新桥双线公路隧道上穿蒙华铁路隧道为工程背景,采用ABAQUS有限元数值模拟方法,分析了新建隧道双线错距开挖施工对既有铁路隧道衬砌结构受力及变形的影响,对既有隧道拱顶沉降、横向位移、拱顶应力变化进行分析,并结合现场监测数据进行对比验证。结果表明,新建隧道采用同步开挖对既有隧道衬砌结构的拱顶沉降和应力增量影响最大,建议增大错距施工。     

近距平行双线盾构隧道地表沉降曲线分析

由于盾构隧道的修建过程极易造成周边土体变形,因此,准确预测盾构施工引起的地表沉降是盾构工程亟待解决的难点问题之一.依托西安地铁某区间双线平行隧道工程,采用数值模拟与现场监测的方法,分析了双线平行盾构隧道开挖对地表沉降造成的影响.研究的结果表明:在隧道埋深一定时,随着两隧道间距的增大,沉降曲线的最大沉降值逐渐减小,沉降曲...     

不同加固方案下富水黄土隧道地层变形规律分析

以西安地铁5号线暗挖隧道为工程背景,采用降水加固与注浆加固2种地层加固措施,建立渗流-应力耦合数值计算模型,对富水黄土隧道地表沉降、洞周土体变形及力学效应进行了研究,并结合现场监测资料进行了验证。结果表明:降水加固隧道施工最大地表沉降是注浆加固的13.7倍,2种加固方案洞周土体变形规律一致,开挖10 d内变形值均达到稳定值的70%~80%左右;注浆加固下洞周土体均为压应力,降水加固开挖过程中在中隔壁及中隔板处土层出现拉应力;注浆加固下衬砌各部位受力均大于降水加固;降水加固塑性区极值是注浆加固的11.3倍,主要分布在两侧拱肩、拱腰及拱脚处;2种加固方案下地表沉降以及洞周土体变形的模拟值与监测值相近且变化规律基本一致。     

粉砂地层节制闸基坑注浆加固效果数值模拟研究

以某粉砂地层深基坑为研究对象，采用FLAC3D计算并分析水闸基坑底采用注浆加固的效果，并将模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明：(1)基坑在开挖过程中，坑内地下水位线迅速降低，而坑外保持不变，表明施工过程中所采用的地连墙止水效果良好，可以阻止坑外地下水向坑内渗流；(2)基坑开挖过程中，坑外地表最大沉降点在距坑壁10m左右范围内，开挖的影响范围为1倍开挖深度。此外，采用注浆加固可以显著减小坑外地表沉降变形；(3)地连墙的水平位移表现为中间大、两端小的抛物线形态，且地连墙位移随开挖深度增大而增大，最大位移出现在12m位置。注浆加固后，地连墙的水平位移大大减小，当加固土体弹性模量分别为50、100和200MPa时，地连墙最大水平位移为27、24和22mm。最大水平位移减小55%～65%。     

深埋公路隧道复杂断面十字交叉施工稳定性数值分析

以在建郑西高速伏牛山特长公路隧道为研究对象,采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳＮＸ有限元分析软件模拟 深埋隧道主洞、排风斜井及辅助横通道采用十字交叉的开挖方式,对交叉口围岩位移、初支结构与围岩 间的相互作用以及支护结构受力的影响情况。结果表明:主洞开挖对十字交叉口沉降影响距离为（１．８ ～２．２）Ｄ１（Ｄ１为主隧道洞跨）,横通道的开挖对交叉口沉降影响距离为（１．５～２．０）Ｄ２洞径（Ｄ２为辅助 通道洞跨）;随着横通道的开挖,交叉口各部位同时产生沿Ｘ轴正向的水平位移;辅助横通道的开挖使 σ３最小值增长９０．７％,最大剪应力τ值增长１３０．８％,应力集中区由斜井交叉口转至辅助横通道交叉口 两侧拱腰;交叉段初期支护应力存在偏压现象,交叉段斜井顶部应力最大。     

软土地区相邻基坑开挖的相互影响分析

以软土地区某相邻基坑工程为背景，采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳ软件建立三维有限元模型，通过对比单 基坑开挖和双基坑开挖施工工况，分析相邻基坑开挖对本体基坑围护墙侧移、坑外地表沉降及支撑轴力 的影响。结果表明:相邻基坑开挖将引起本体基坑向相邻侧的附加位移，且在同步施工时，靠近相邻基 坑一侧的围护墙附加位移大于另一侧墙体；本体基坑与相邻基坑之间夹心土的地表沉降存在明显的叠 加效应，相邻基坑的开挖将显著增加该部分土体的沉降量；相邻基坑开挖将引起本体基坑支撑轴力的非 对称分布，靠近相邻基坑一侧支撑轴力较小。     

FLAC3D正交试验在基坑工程中的应用

以上海某软土深基坑为研究对象,利用FLAC3D软件进行了9组正交试验,分析基坑开挖过程中隆起量、桩体位移和坑外土体沉降量。研究表明,基坑中间隆起量最大,基坑隆起量可以用指数模型y=AxB模拟,围护桩入土深度对隆起量影响最大;桩体左侧位移开始逐渐增加,当达到最大值18.91~35.58 mm后逐渐减小,桩径对桩体位移影响最大;土体沉降曲线呈现"勺子"状,坑外下侧土体沉降最大为40.76~51.68 mm,桩径对土体沉降影响最大。     

新建墩承台施工对邻近既有高铁线路基的影响研究

轨道交通的发展使得轨道线路密度显著提高，靠近既有高铁线近距离施工情况增多。为了研究新建墩承台对邻近既有高铁线路基的影响，建立ＰＬＡＸＩＳ2Ｄ模型，计算不同施工工况下邻近既有高铁线路基土体、挡土墙以及桩基水平位移和沉降，并探究施工距离对路基位移的影响。研究结果表明:既有高铁线路基段土体和挡土墙有相似的位移趋势，位移最大值发生在路基靠近基坑一侧最上部顶点，向基坑方向水平移动并伴随着一定的沉降。在施工工况中，激活钻孔灌注桩、基坑降水开挖对水平位移和沉降影响较大；钢板桩插拔以及新建桥墩浇筑加载分别对水平位移和沉降也有明显影响。除此之外，墩承台施工距离越近，对既有高铁线的影响越大，尤其是距离在1．8ｍ以内时影响极大，60ｍ以外则几乎没有影响。     

新建隧道爆破施工对临近既有隧道的稳定性影响分析

新建隧道的爆破施工对邻近既有隧道稳定性的影响是现阶段的研究热点和难点之一。基于阳明山新建隧道上跨和并行于既有赣瑞龙铁路阳明山隧道的两种工况下既而对新建隧道爆破施工条件对临近既有隧道的稳定性进行分析。在精准设计爆破点位条件下,通过现场监测既有隧道的爆破振速、沉降量以及应力变化与ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡ有限元动力学模型的计算结果和理论计算值进行对比研究,分析在该条件下既有隧道的动力学响应规律和应力－应变特征。研究结果表明:新建隧道爆破施工所产生的振动速度与邻近既有隧道的应力、应变以及沉降值均在理论计算所给出的安全允许范围内;模型计算结果更接近于现场监测值,且小于理论计算值,该模型能够较好的实现立体交叉和并行隧道爆破施工对既有隧道稳定性影响的精确模拟,因此该模型具有极高的实用性和准确性。     

大断面矩形小净距顶管隧道群施工地层变形规律研究

超浅埋小净距大断面顶管隧道群工程顶推施工的背土效应会加剧周边地层变形,而采用减阻泥浆可有效缓解顶推施工对地层的扰动影响。为了研究超浅埋、小净距大断面矩形顶管隧道群工程顶推施工过程中减阻泥浆对地层土体变形规律的影响,采用三维有限元数值模拟方法,对隧道顶推施工过程中地层变形规律进行了研究,并将模拟结果与现场实测数据进行对比,得到如下结论:群洞隧道由于先后施工的影响,背土效应补充前方地层产生地表隆起变形;背土效应和土层应力共同影响下,在隧道高度范围和上覆土层范围,单洞隧道深层水平位移分别呈现偏离隧道和指向隧道的规律;地层位移影响分区决定了群洞隧道深层土体水平位移变形规律,后续开挖的隧道使得先行开挖隧道外边线以外土体全部产生背离隧道方向的水平位移。研究成果可用于帮助大断面矩形顶管等类似工程的设计施工,具有一定的推广意义。     

基坑开挖对既有小净距隧道应力变形的影响分析

采用有限元分析方法,对基坑开挖时既有小净距隧道应力变形的演化规律进行研究.结果表明,基坑开挖完成时,不同深度土体均发生侧向变形,邻近基坑侧隧道的侧向位移值最大;隧道A洞顶及左侧边墙为沉降变形,底部及右侧边墙为上浮,隧道B整体产生了向上的上浮,且右侧边墙上浮值最大;随着基坑开挖深度增大,隧道A洞顶沉降量逐渐增大,隧道B洞顶最大竖向位移呈先上升后下降的趋势,小净距隧道的洞身收敛值逐渐增大;隧道的拉应力随开挖深度增大逐渐增大,隧道A压应力增长幅度较小,隧道B压应力先增大后趋于稳定.     

基于FLAC的复合土钉墙支护深基坑数值模拟

基于FLAC-3D建立了某深基坑复合土钉墙支护形式的数值模型,对开挖过程进行了三维动态模拟,并与现场监测数据作了对比分析,力求为深基坑复合土钉墙支护的设计和施工提出合理的建议。分析表明,土体地表位移随着开挖深度的变化而变化,土体最大沉降量发生在距基坑坡顶开挖边线一定距离的地表;沿深度方向,土体水平位移向坑内偏移,且水平位移最大值位于基坑坑壁中部偏下位置。     

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。