地铁隧道上部基坑施工监测与数值模拟研究

在已有地铁隧道顶部进行深基坑工程施工,支护结构及基坑的稳定会受到较大的影响。以武汉市光谷大道南延线的地铁隧道上某深基坑工程为例,对基坑的支护结构水平位移、钢支撑轴力等进行现场监测,结果表明:采用灌注桩组成的基坑支护结构相比分级放坡开挖更有利于基坑的稳定;随着基坑开挖的进行,钢支撑的轴力会先增大后减小,当开挖接近底部时支撑轴力趋于稳定;灌注桩支护结构的深层水平位移随着基坑开挖逐渐增大,总体呈两头小中间大的"弓"形。在此基础上采用midas/gts有限元对基坑开挖进行了数值模拟,对比分析模拟值与监测值变化规律,验证了数值模拟方法的可行性,为基坑支护方案设计、施工方法的选择和监测点布设提供依据。     

断层破碎带隧道围岩稳定性分析

为研究断层破碎带隧道开挖过程中围岩稳定性以及拱顶沉降变化规律,对某断层破碎带隧道施工过程实施了监控,并采用回归分析的方法预测了该隧道两个断面的最终沉降.以该隧道为原型,基于有限元原理与岩体的弹塑性本构关系,采用ADINA软件,建立了有限元模型并进行了隧道开挖过程的模拟计算并预测了最终沉降.模拟计算结果表明:隧道开挖过程中最大垂直位移始终位于拱顶,上台阶左侧及上台阶右侧土体开挖后,拱顶下沉及周边收敛速率增大.现场监测结果与有限元模拟结果都证实了在断层破碎带围岩中采用预留核心土的隧道开挖方法能够有效控制拱顶沉降并预防塌方、冒顶等事故的发生等.研究成果可为隧道围岩稳定性研究提供理论依据,为隧道施工提供技术支持.     

软弱破碎围岩隧道大变形施工力学行为及支护对策研究

围岩大变形是一种常见的、危害极大的施工地质灾害,为了减弱乃至消除此类灾害对工程的影响,首先,基于工程地质条件和地应力测试结果分析,揭示了典型地段软岩挤压大变形的成因;其次,采用有限差分程序研究了软岩段施工过程中围岩的受力和变形特征,分析了支护结构对围岩稳定性的影响,考虑支护有效抑制了围岩变形,将开挖造成围岩变形的影响范围由2倍洞径减至1倍洞径,较好地稳固了掌子面的挤压变形;最后,根据考虑支护的施工过程模拟结果分析,提出了该段软岩大变形控制措施及其变形过大造成侵限的具体处理对策,经开挖后监测数据验证,措施有效,确保了软弱破碎围岩隧道的顺利施工,对类似工程具有一定的借鉴意义。     

颗粒材料冲击破碎的二维数值模拟

通过移动元胞自动机法(MCA)对颗粒材料冲击破碎的二维数值模拟得到了不同时刻材料破碎的网格图和温度场,并与国外的相关数值模拟及光弹实验结果进行了比较,较好地反映出颗粒材料在冲击载荷作用下的破碎过程,解释了滑石块体、玻璃球在落锤冲击破碎实验中得到的部分实验现象.     

隧道围岩岩体变形破坏数值力学试验

该文通过对围岩岩体开展数值力学试验,在确定连续微元尺寸δc,并获取该围岩岩体各项基本力学参数的基础上,进一步研究了该围岩岩体的破裂过程,重点讨论了该围岩含单条横向节理和单条竖向节理岩体的变形破坏特征。     

上界首隧道围岩稳定性分析

隧道开挖过程中围岩破坏容易引发隧道坍塌事故,为了保证上界首隧道的施工安全,根据本区工程地质特征,建立了FLAC3D数值模拟模型。采用FLAC 数值模拟方法对该隧道三台阶法施工全过程进行模拟分析,得到了上界首隧道的围岩变形规律。结果表明,竖向位移主要集中在拱顶和拱底处,拱顶最大位移为6．92mm ,拱底最大位移为4．71mm ;水平位移主要集中在隧道两肩和两腰处,最大水平位移为4．11mm。隧道开挖初期竖向位移与水平收敛速率都比较大,处于不稳定状态,而后变化速度慢慢减小,在施作仰拱支护闭合后,基本稳定下来,说明本段选用的施工方法和初期支护参数合理。     

临近基坑施工对地铁隧道影响的数值模拟分析

基坑开挖卸荷必然对临近软土地铁隧道产生影响,因此如何预测隧道变形并提出相应预防和保护措施显得尤为重要。结合上海地区一个临近地铁隧道的基坑工程,运用整体有限元分析方法对地铁隧道在基坑施工过程中所产生的影响进行弹塑性分析。分析结果与工程实测数据比较吻合,表明整体有限元方法可以较好地模拟此类工程问题,从而为实际工程的设计施工提供一定的理论和计算依据。     

泰安抽水蓄能水电站地下厂房围岩稳定性数值模拟及监测分析

应用快速三维拉格朗日差分法对泰安抽水蓄能水电站地下厂房进行了弹塑性数值模拟,准确的模拟了围岩的动态变化过程,对开挖前后围岩的位移场和应力场以及塑性区进行了比较分析.另外,还对该厂房围岩的变形监测资料进行了研究,得出在开挖和支护过程中围岩的变形特征和支护结构的受力特点;并将现场监测结果和位移计算结果进行比较,结果表明:模拟计算结果和监测结果规律基本一致,采用本计算方法模拟开挖大型地下洞室群具有较强的可行性,对今后的地下大型洞室群的稳定性分析具有参考意义.     

泰安抽水蓄能水电站地下厂房围岩稳定性数值模拟及监测分析

应用快速三维拉格朗日差分法对泰安抽水蓄能水电站地下厂房进行了弹塑性数值模拟,准确的模拟了围岩的动态变化过程,对开挖前后围岩的位移场和应力场以及塑性区进行了比较分析。另外,还对该厂房围岩的变形监测资料进行了研究,得出在开挖和支护过程中围岩的变形特征和支护结构的受力特点;并将现场监测结果和位移计算结果进行比较,结果表明：模拟计算结果和监测结果规律基本一致,采用本计算方法模拟开挖大型地下洞室群具有较强的可行性,对今后的地下大型洞室群的稳定性分析具有参考意义。     

软弱围岩隧道开挖的有限元模拟

采用非线性有限元数值模拟的方法，对软弱围岩隧道施工进行了数值分析．利用大型通用软件ANSYS提供的单元生死功能和隐式蠕变方程，就隧道上下台阶法施工作业方式进行了二维弹一粘塑性分析，并进行模拟，所揭示的规律能为工程施工提供依据和指导．     

隧道软弱围岩的改进BP神经网络位移反分析

基于一般BP神经网络特点,特别是在缺陷认识的基础上,采用改进BP神经网络对隧道软弱围岩进行位移反分析.通过增加神经元输出反馈量、运用二分法原理确定隐层单元数和改进惯性校正法、变步长算法、改进误差函数等方法,分别从BP神经网络结构和算法两个方面进行改进.并将现场监测数值和反分析计算位移值进行比较,其综合相对误差均控制在4%以内,取得了良好效果.成功将有限元数值仿真与BP神经网络原理结合,可为软弱围岩隧道设计和施工提供准确可靠的参数信息.     

软弱围岩浅埋隧道地表砂浆锚杆预加固施工分析

通过实例介绍软弱围岩浅埋隧道(尤其是洞口段)地表用砂浆锚杆进行预加固的施工方法、加固效果和经济效益。     

地震对隧道围岩稳定性影响的数值模拟分析

利用ANSYS软件的谱分析，研究了地震对隧道围岩稳定性的影响规律，得出在不同岩性、跨度、地震波的类型情况下地震作用对隧道围岩产生拉应力和位移的特征，指出围岩的位移差异是破坏衬砌的主要原因，提出隧道支护应注意的问题，定量解释了大量调查资料中地震破坏隧道现象的成因。     

含软弱夹层的某公路边坡开挖支护数值模拟分析

基于某含有软弱夹层的公路边坡工程,利用有限元软件对其开挖支护过程进行数值模拟分析,计算考虑了2种不同的开挖工况：1）只开挖不支护;2）开挖并及时支护。研究表明：在开挖未支护时,边坡开挖完成后安全系数小于1,边坡整体都发生很大位移,将沿着软弱夹层带发生破坏;在开挖并及时支护时,边坡位移明显减小,软弱夹层附近塑形变形区得到了有效控制,且开挖完成后安全系数为1．87,满足设计要求。     

含软弱夹层土坡稳定性的三维弹塑性数值模拟

分析了软弱夹层的存在对三维边坡稳定性和破坏模式的影响.对一个经典的三维边坡算例进行了数值计算,并将结果与极限平衡法进行了对比,以验证强度折减弹塑性有限元法的可靠性.然后对一个含软弱夹层三维边坡进行了分析,计算结果表明:强度折减弹塑性有限元法计算的椭球破坏面在纵向长度上比极限平衡法要大;与三维均质边坡相比,三维软夹层边坡安全系数要低很多,破坏面的范围更大,塑性应变区的集中现象更加明显,破坏模式有着明显的不同.     

Numerical Simulation of Rock Burst in Circular Tunnels Under Unloading Conditions

Rock burst in a circular tunnel under high in-situ stress conditions was investigated with a numerical method coupled the rock failure process theory (RFPA) and discontinuous deformation theory (DDA).Some numerical tests were carraied out to investigate the failuer patterns of circular tunnel under unloading conditions.Compared the results under loading conditions, the shapes of failure zones are more regular under the unloading conditions.The failure patterns in the same type of rock mass are clearly different because of non-homogeneity of the rock material.The extension of cracks shows some predictability with an increasing of in-situ stress.When the homogeneity index of rocks (m) is either relatively high or low and lateral pressure coefficients (λ) is high, the number of regular shear slide cracks decreases and the probability of a rock burst also becomes lower.Our numerical simulation results show that the stability of surface rock and the natural bedding stratification of rock material greatly affect rock bursts.Installing bolts with due diligence and suitably can effectively prevent rock bursts.However, it is not effective to control rock bursts by releasing the strain energy with normal pre-boreholes.     

预应力筋张拉过程的数值模拟与监测

预应力筋的张拉顺序及张拉控制,关系到预应力结构施工阶段和使用阶段的安全。针对华中科技大学中心体育馆看台斜梁的预应力筋张拉,利用AN SY S有限元软件对张拉过程进行数值模拟分析,研究张拉顺序对混凝土预压应力和反拱值的影响,并与现场实测结果进行了对比分析。有限元分析与实测表明,对预应力筋分束张拉工艺可行,周边梁的预应力筋张拉对已张拉梁的预压应力及反拱影响不大,实测结果比考虑损失的有限元结果约小10%~20%。     

水布垭电站尾水隧洞围岩变形监测与稳定分析

清江水布垭电站尾水隧洞开挖过程中，围岩稳定性是安全生产的关键技术问题，故在施工过程中进行了围岩收敛变形监测。介绍了隧洞收敛监测观测断面的布设、观测点的埋设、监测方案和数据处理，最后对围岩稳定位移和其达到基本稳定所需的时间进行了预测，同时对围岩及衬砌稳定性进行了分析和评价，并给出了监测所获得的结论。     

多柔体系统动力学的数值模拟及稳定性讨论

基于Lagrange 乘子法推导出任意连接方式的多柔体系统动力学方程,并进行了计算机数值模拟,得到一些有用结果,同时,对数值模拟的稳定性进行了探讨.