弹脆塑性岩体圆形隧道水力耦合分析

随着我国建设需求的不断上升,原有的交通运输已经很难满足预期要求,由此深埋隧道成为了受到广泛关注的领域,对于拓展运输能力有着重大意义。深埋隧道的施工面对着复杂的外部环境和影响因素,因此,技术人员需要对隧道结构展开深入研究,探究水力耦合行为的影响。从弹脆塑性岩体圆形隧道水力耦合分析的基本假定出发,研究了其计算流程及解的验证,以期为我国交通运输行业的持续发展提供可靠支持。     

双平行圆形隧道稳定的塑性极限分析上限解

从塑性极限分析上限法的基本原理出发，通过分析单圆形隧道4种类型垮落机制所获得的稳定率上限解，构建黏土层中双平行圆形隧道的垮落机制，阐述双平行圆形隧道稳定与垮落间的临界稳定分析过程，导出浅土层中双平行圆形隧道稳定率的上限方程。该方程根据隧道间不同距离，综合两隧道重叠（单隧道）、两隧道相接触、相互影响的双隧道以及互不影响的两单隧道的稳定特征。通过该方程进一步讨论土重对双隧道稳定率上限解的影响。最后，由离心模型试验结果证实其上限解的正确性。     

高速公路隧道施工对既有铁路隧道的影响分析

以重庆绕城高速公路施家梁隧道工程为例,通过模拟隧道的三维空间数值计算,分析了新建公路隧道施工对既有铁路隧道的影响,确定了铁路隧道的影响范围,并对影响范围内的结构进行了内力检算和安全度评估,结果表明：隧道结构安全系数满足规范要求。     

黏土中隧道垮落的塑性分析和数值模拟

~~黏土中隧道垮落的塑性分析和数值模拟@谢骏$伦敦南岸大学!伦敦~~     

竖向近距离卸载对既有隧道影响的数值分析

城市地下工程临近已有建筑物施工中,既有建(构)筑物的结构安全已成为关注的重要问题之一。有效控制既有建(构)筑物的变形成了设计和施工中考虑的重点。本文以上海外滩通道工程上穿运营中的延安东路隧道为背景,采用三维数值分析的方法,评价上方卸载对近距离既有隧道的影响,并分析比较了采用不同施工措施情况下既有隧道的变形量,为设计和施工提供有益的参考。     

大面积加卸载对软土地铁隧道的影响

选择HSS(Hardening Soil Small-Strain Model)本构,建立二维平面应变模型,进行既有软土地铁隧道上地表大面积加卸载情况下土体固结分析。研究结果显示:①大面积加载会增大衬砌结构的变形,并进而导致衬砌结构出现病害;②渗漏水会增大衬砌结构的内力;③回填土应及时卸除;④卸载后土体回弹,但有一部分变形无法得到恢复,回填土厚度越大,无法恢复的沉降越大;⑤在衬砌结构损伤的情况下,水平大直径卸载后无法恢复,最终表现为增长,根据曲线形态将沉降过程分为5个阶段。结合工程实例,对监测数据进行分析,验证上述结论。     

近距离基坑开挖对下方既有隧道的影响研究

随着城市交通网络的日渐完善,地下隧道交叉建设的情况越来越多.在保证既有隧道结构安全的前提下,建设新的隧道已成为关注的重要问题之一.文章分析了基坑卸栽坑底土体的回弹变形规律,以及隧道衬砌结构在近距离卸载条件下的变形特征,并以上海在建的某地下通道工程上穿运营中的既有公路隧道为背景,采用三雏数值分析的方法,评价上方基坑开挖对近距离既有隧道的影响.作者还分析比较了采用不同施工安全措施对既有隧道的变形的影响,可为设计和施工提供有益的参考.     

暗挖隧道上穿既有盾构隧道的影响研究

文章以成都地铁9号线一期工程5标为工程背景,利用数值模拟软件建立了三维实体数值模型,对暗挖隧道上穿既有盾构隧道的影响进行了研究。选取暗挖隧道上穿既有盾构隧道的重叠断面处作为监测断面,对隧道开挖所引起的地表位移、盾构隧道的位移及盾构隧道结构于重叠处的竖向应力进行了分析,研究结果表明:(1)地表沉降最大值为18.1 mm,位于重叠断面中间区域;(2)在上穿隧道开挖完成后,引起两侧较远的土体略向上隆起,而导致左线盾构隧道右侧和右线盾构隧道左侧拱腰位移稍比另一侧大;(3)矿山法隧道的开挖会导致两条已经开挖完毕的盾构隧道有所上浮,上浮最大距离为右线隧道的7.4 mm,两条盾构隧道的上浮最大位置都位于重叠断面处;(4)矿山法隧道贯通后,重叠断面处隧道结构均受压,最大不超过6.5 MPa。     

基坑开挖卸载对下卧地铁隧道影响的数值分析

近年来,随着上海轨道交通建设快速发展,运营里程不断增长,不可避免的出现了需要在地铁隧道上方加、卸载施工的现象,给既有地铁线路的保护提出了诸多难题.难题之一是基坑开挖引起坑底隆起会带动下方地铁隧道同步隆起,对隧道使用功能和安全性构成严重威胁,因此,选择合理的基坑设计、施工工艺,控制地铁隧道变形,确保下方地铁隧道安全.成为必须解决的难题.以上海雅居乐广场浅基坑开挖为背景,采用数值方法分析了地基加固、抗拔桩以及考虑时空效应的分块、限时开挖等技术措施以减小下部隧道变形的效果.研究结果表明本工程采取的技术措施是有效的,而且数值模拟结果与现场实测数据基本吻合,可供今后类似工程参考.     

堆土加卸载与基坑开挖叠加对既有隧道变形的影响研究

针对堆土加卸载与基坑开挖叠加效应导致既有地铁隧道变形较大的问题,建立考虑加卸载叠加效应影响的三维空间分析模型,研究不同堆土加卸载叠加基坑开挖卸载模式对邻近地铁隧道变形规律的影响,探讨隧道在堆土加载、移土卸载再叠加基坑开挖下的变形规律。结果表明:正上方堆土加卸载对隧道的竖向位移影响较大,是侧向堆土加卸载的3倍～5倍; 在经历堆土加卸载后,隧道会残留不可忽视的变形,其残留竖向位移约为加载后位移的62%; 堆土加卸载叠加侧方基坑开挖时,隧道变形受基坑开挖深度的影响较大,大于隧道埋深的开挖阶段会加剧隧道变形; 4种叠加模式中,正上方堆土加卸载-侧方基坑开挖卸载隧道最终竖向位移最大,约17 mm,侧方堆土加卸载-异侧基坑开挖卸载隧道最终水平位移最大,约8 mm,邻近隧道施工时应充分考虑叠加效应的影响,尽量避免这两种情况。     

深埋圆形隧道的压力拱研究

针对压力拱存在概念不明确的问题,阐述了隧道中压力拱的概念,指出压力拱是一条受压的曲线,隧道开挖后会形成一次开挖压力拱,当围岩出现拉应力时会导致二次开挖压力拱出现。然后,在现有深埋圆形隧道解析解基础上,将地应力分为静水压力、双向常应力、与深度成正比三种情况进行压力拱分析。研究结果表明:对于地应力为静水压力情况,一次压力拱和隧道的轮廓线重合;对于地应力为双向常应力情况,一次压力拱和水平与竖向应力比有关,还和受拉判断标准有关,当竖向应力是水平应力的3倍以上时,拱顶将产生拉应力,且压力拱和隧道轮廓线间的受拉体随其值的增大而增大;对于地应力与深度成正比情况,一次压力拱的特性和地应力为双向常应力情况类似,隧道顶部受拉时的水平地应力与竖向地应力比值要小于0.2。从工程安全角度考虑,压力拱宜以最小主应力受拉为判断标准。     

圆形盾构隧道水土压力表示与计算半径取值分析

盾构隧道周围的水土压力有投影表示法与径向表示法,两种表示方法的比较分析表明:水压力宜采用径向表示法,当径向表示法转换为投影表示法时,任意点的投影荷载数值与径向表示法时的荷载数值完全相等;土压力宜采用竖向与水平的投影表示法。针对圆形盾构隧道周围的水土压力作用半径与盾构隧道横断面曲梁的中心半径不一致问题,对盾构隧道计算半径的取值方法进行了分析,结果表明:当隧道的计算半径取为外半径时,盾构隧道的内力与变形偏大;当隧道的计算半径取为中心半径时,盾构隧道的内力与变形偏小。从荷载作用效果的等效性角度,分别得到了盾构隧道计算半径不同取值方法对应的水土压力修正系数与曲梁刚度修正系数,并给出了不同荷载对应的盾构隧道计算半径的取值建议。     

对轴对称荷载作用圆巷围岩理想弹塑性分析解的讨论

对轴对称荷载作用圆巷围岩理想弹塑性分析解——Kastner解适用于软岩和小变形情况,若用于非软岩和大变形情况,从Kastner方程会导得:不论巷道围岩塑性变形多大,巷道周边切应力恒等于岩体峰值强度;围岩所承受的地应力可以随围岩塑性区半径增大而持续增大,随巷道周边位移增大而持续增大;此外,Kastner解中切应力分布曲线在围岩弹、塑性区交界处有尖峰向上的应力集中.采用符合岩石实际的弹性、非线性硬化和软化光滑连接的应力-应变关系得到的巷道围岩分析解,可以弥补以上三点不足,恰当地反映巷道临界深度和巷道围岩自承地应力极限问题;所绘出的切应力分布曲线在围岩弹、塑性区交界处光滑连接,因而有更广的适用性和精确性,对巷、隧道围岩大变形支护设计有参考作用.     

连拱隧道初支结构稳定性评价及施工方法探讨

连拱隧道结构形式复杂,开挖与支护工序转换频繁,围岩受多次扰动,施工风险高,直接影响隧道围岩与支护结构体系的安全性。依托某浅埋偏压连拱隧道工程,采用数值分析方法评价了连拱隧道初期支护结构的安全性。结果表明,受地形偏压影响,左、右侧主洞初支结构内力和变形存在明显的不对称性,深埋侧主洞贯通而未施作二衬情况下开挖浅埋侧主洞,初支结构多个典型特征点处的安全系数均小于规范规定限值,是导致连拱隧道发生大型塌方的主要原因。浅埋偏压连拱隧道主洞开挖时应采取“先外后内”的施工工法,并保持合理的安全步距,相关结论可为相关工程提供参考。     

衬砌压力隧洞的弹塑性分析

基于岩体应变非线性软化本构模型,考虑中间主应力的影响,对衬砌圆形压力隧洞在等压荷载下进行弹塑性分析,对弹塑性边界位置在村砌范围内和围岩范围内分别进行了讨论,指出根据弹塑性边界位置的不同应采用不同的计算公式,并得到了由隧洞开挖卸荷引起的、围岩开始屈服时的极限压力以及内压力作用下分别使衬砌、围岩开始屈服时的极限压力。     

基坑开挖引起下方隧道的变形控制

在上海东方路下立交工程中,进行大面积深基坑开挖期间,严格控制地铁隧道由于上方基坑开挖卸载引起的变形量,保证下方地铁二号线的正常运营,施工难度极大。作者从施工工艺上分析了开挖卸载对下卧隧道的影响,提出了减小隧道变形的施工控制措施,采用了考虑时空效应的施工方法进行开挖,取得了很大的成功。     

基于隧道窑窑车装卸作业的方案开发

针对隧道窑窑车砖块装卸车作业存在的自动化程度低下,劳动力投入大,劳动强度高,成本高,生产效率低下问题,提出了一种装卸车辅助装置,以便于企业提高砖块装卸车效率,降低装卸工劳动强度,降低生产成本。     

土质隧道深浅埋分界的理论解析

为了从理论上确定土质隧道深浅埋的分界深度并阐明其与影响因素、经验值的关系,以卸荷拱为研究对象,通过引入卸荷拱跨中法向压力极限值为Rankine被动土压力的假定,建立了粘性土隧道和砂性土隧道深浅埋划分的定量判据和求解方程。理论分析表明,粘性土隧道中n值(深浅埋分界深度与压力拱高度的比值)与土体粘聚力、内摩擦角及隧道宽度有关,而砂性土隧道中n值仅与内摩擦角有关。n的理论取值范围为1.0～3.3,经验值在该取值范围内。通过与《人民防空工程设计规范》的对比表明,静荷载作用下的深浅埋分界深度比动荷载作用下的深浅埋分界深度更大。最后通过郑州-西安高速铁路客运专线的大断面黄土隧道工程实例验证了本文方法的可靠性。     

城市地下综合管廊入廊费测算方法研究

综合管廊费用如何分摊是管廊建设运营中较为重要且备受关注的问题。本文在对国内外综合管廊入廊收费情况进行梳理总结的基础上,采用三种测算方法对某市综合管廊案例的入廊费分摊进行分析研究,并提出测算方法的使用建议,以期为其他城市综合管廊入廊费测算及分摊提供参考。