大跨扁平连拱隧道施工时空效应试验

大跨扁平连拱隧道设计上具有开挖跨度大和断面扁平的特点,而在施工中,由于其施工工序较多,围岩将受到多次扰动,衬砌结构也将受开挖的多次影响。因此,其受力和变形极为复杂,施工过程中开挖时空效应与四车道连拱隧道或分离式隧道存在较大的差异。利用“公路隧道结构与围岩综合实验系统（CTSSSRH）”,对大跨扁平连拱隧道的施工动态全过程进行了三维物理模拟,分析了围岩位移、应力随开挖步的变化规律,提出了大跨扁平连拱隧道施工时空效应。     

基于开挖卸荷效应的地铁隧道施工过程数值分析

 在地铁隧道实际施工过程中,围岩处于加、卸载的复杂变化过程中。隧道的开挖与支护过程是一个多步骤的、且上一步开挖都会对随后的各次开挖产生影响的复杂过程。依据地下工程问题的特点,即“先受力,后开挖,再支护”,描述并模拟地铁隧道开挖卸荷效应下的真实施工过程。对地铁隧道施工中开挖卸荷效应进行详细分析,提出模拟地铁隧道开挖卸荷效应的四阶段模拟方法。以北京地铁8号线二期01标段西清区间隧道为工程背景,对地铁隧道盾构施工真实过程和开挖卸荷效应进行数值模拟与计算。分析开挖面支护力、支护时机、填充注浆以及考虑与不考虑开挖卸荷效应等因素对地铁隧道开挖与支护的影响,获得基于开挖卸荷效应的地铁隧道盾构施工的围岩–支护作用机制。     

卵砾石层浅埋公路隧道支护方案的优化研究

某公路隧道位于特殊残坡积卵砾石层斜坡之中,是一典型的大跨浅埋扁平公路隧道,其支护结构和施工方案的设计直接影响到隧道的安全性和经济性.采用弹塑性非线性有限元模拟分析了该隧道的开挖和支护全过程.引入释放系数模拟开挖围岩应力释放时空效应,以最能直观反映开挖围岩松动变形情况的拱顶下沉量为主要控制目标,对初期支护的施作时机进行优化研究,利用得到的最优施作时机进行初支厚度的优化分析,并对二衬设计的合理性进行评价.提出卵砾石层斜坡中浅埋大跨扁平公路隧道支护设计和施工的优化方案.采用的考虑开挖过程的系统优化方法和研究成果可以为类似地质条件下隧道工程的设计与施工提供参考意见.     

深部软岩隧道施工性态时空效应分析

随着我国交通事业的迅速发展,在深部岩体中修筑隧道工程已必不可少,随之而来的深部岩体所具有的特殊工程地质问题也更加突出。主要对深部软岩隧道工程中施工力学性态和变形时空效应进行三维非线性黏弹性数值模拟,并将计算结果与现场实测数据进行比较验证。研究结果表明,计入围岩流变效应,考虑深部软岩隧道时空效应影响,在作业面影响范围内,开挖面空间效应占主导因素,围岩应力随距作业面距离的加大而逐步释放;在此范围外,软弱岩体流变属性得以充分发挥。通过分析和施工实践证明,对于深埋软岩隧道应尽早施作衬护,以改善承载环范围内围岩受力,减少扰动,提高围岩自承能力;由于软岩流变效应显著,必须适时设置二次衬砌以承受来自围岩的后期流变压力,限制围岩大变形。研究成果丰富了地下工程施工力学理论,可应用于工程实践。     

软土地区盾构法隧道施工三维数值模拟

本文采用三维有限元方法,考虑软土的固结作用和隧道开挖与周边建筑物变形的相互作用,对隧道施工的全过程进行数值模拟,分析盾构法隧道施工对周边建筑物的影响。数值计算结果表明:在考虑流固耦合的条件下,盾构法隧道开挖时3~4倍洞径范围内的土体变形可能会超过土体位移的规范规定值,施工中应加强该距离范围内的土体和周边建筑物的监测;盾构法仅对开挖掌子面处附近局部区域的孔隙水压力有影响,说明软土地区盾构法隧道施工对地下水的扰动很小;通过监测数据与计算值的对比分析可以得出,典型监测点的变形规律与监测规律相同,说明在工程条件相似的软土地区采用数值模拟对盾构法隧道施工进行预测和仿真分析是可行的,具有一定的工程参考价值。     

基于FLACK~(3D)的隧道监测数值模拟

基于西施坡隧道,按照隧道开挖与支护顺序,分析监测数据,采用FLAC3D软件对隧道开挖与支护全过程进行数值模拟。分析结果表明,数值模拟与信息化施工监测数据吻合较好,其土体计算参数选择合理,数值模拟方法正确,为类似隧道工程的变形预测及设计提供参考据。     

深埋软岩隧道台阶法施工过程力学效应研究及优化

文章以重庆渝北至长寿高速公路(渝长扩能)两江隧道为依托工程,通过现场监控量测、室内试验研究分析,再结合数值模拟的方法,对该隧道施工力学特性、初期支护及考虑时间效应的隧道开挖面空间约束效应进行分析.结果 表明,软岩段隧道采用台阶法开挖可有效地控制隧道变形,施工方案是合理可行的,数值模拟计算结果与现场测试结果基本吻合,可为...     

唐家山隧道施工特性及时空效应研究

以汶川灾后重建的唐家山公路隧道为背景,采用FLAC3D软件建立隧道三维模型,模拟了隧道在不同施工方式中围岩随时间和空间变形的过程,并结合现场实测数据,重点分析了拱顶沉降、水平收敛和掌子面的挤出位移.结果表明:软岩隧道围岩稳定很大程度上受到隧道的时空效应影响,施工中要综合选择开挖方式,既要考虑围岩先行变形,也要考虑掌子面的挤出变形,同时通过早期闭合支护来控制围岩的后方变形.     

盾构管片接头简化数值模拟方法

由管片组装的盾构隧道衬砌环刚度分布不均,其薄弱环节为管片接头处。管片接头刚度的合理确定对于盾构隧道施工全过程模拟的合理性、地表沉降槽的确定以及土体损失的准确估算至关重要。根据管片接头受力特点及其构造,考虑对管片接头及其附近区域进行刚度修正,而管片其余区域保持原刚度不变,提出管片接头简化数值模拟方法——局部刚度修正法。基于圣维南原理和变刚度梁理论,推导了确定接头刚度的公式,并给出了相关参数的确定方法。结合室内盾构管片接头足尺试验成果,对不同荷载作用下管片接头的变形情况进行了数值模拟及对比分析。研究成果为盾构三维施工全过程的精细化数值模拟分析奠定了基础。     

某地铁车站深基坑开挖监测及数值模拟分析

基于南昌市地铁1号线珠江路车站深基坑开挖时的时空效应以及土体非线性本构关系,按照基坑开挖与支护顺序,分析监测数据及选取能够正确反映土层与支护结构特性的本构模型和参数,采用FLAC3D软件对基坑开挖与支护全过程进行数值模拟.分析结果表明,数值模拟与信息化施工监测数据吻合较好,其土体计算参数选择合理,数值模拟方法正确.     

遮拦叠交效应下地铁盾构掘进引起地层沉降分析

 地铁隧道施工诱发的土体沉降以及临近地下构筑物变形是我国城市轨道交通施工安全控制和风险评估中较为关心的一类施工问题。目前,针对该领域地层沉降的简化理论研究还仅仅针对自由位移场,没有考虑临近既有构筑物的遮拦效应影响。依托上海在建地铁施工工程实践,采用简化理论方法、三维有限元数值模拟方法以及现场监测方法,分析考虑运营隧道遮拦效应影响的土压平衡盾构施工引起的周围土体沉降规律,并与自由位移场条件下盾构施工引起的地层变形进行对比分析;在此基础上,给出地铁盾构复杂叠交穿越引起的临近地铁隧道的变形规律。研究表明,本文提出的简化理论方法和三维有限元数值模拟方法可以较好地模拟遮拦叠交效应下地铁盾构掘进引起的地层沉降变形;临近既有建(构)筑物施工,盾构施工引起的周围土体沉降较大程度地受到遮拦效应影响,与自由位移场条件下的计算结果对比存在较大差别。最后,结合盾构施工监测数据,提出复杂遮拦叠交效应下的盾构叠交施工变形控制技术措施。成果可为合理制定施工场地存在复杂建(构)筑物工况条件的地铁隧道开挖对周围环境保护措施提供一定的理论依据。     

软弱围岩隧道二次支护施作时机的数值模拟

结合软弱围岩铁路隧道工程,运用三维有限元数值分析方法,对软弱围岩中隧道采用双侧壁导坑开挖法的施工全过程进行了数值模拟与分析,重点研究了大断面隧道施工中二次支护与掌子面的距离对隧道稳定性的影响,以期寻找隧道二次支护的最佳施作时机.     

超大断面地铁车站洞桩法施工稳定性分析

以广州市轨道交通十一号线流花路站超大断面隧道施工为研究背景,采用数值模拟技术对超大断面隧道洞桩法施工全过程进行了分析.模拟结果表明,采用洞桩法,通过多个分离小导洞和桩、梁相结合在地下形成桩、柱和梁联合受力的框架支护体系能保证流花路站隧道施工的稳定性.     

地铁盾构隧道下穿建筑基础诱发地层变形研究

城市繁华地区地铁盾构隧道施工常需从建筑基础下穿越,如何确保上部建筑与隧道结构安全是施工中的难题。基于沉降预测理论及FLAC3D进行了地铁施工诱发地层环境损伤评估与控制设计STEAD系统的开发,以广州地铁区间隧道下穿某7层框架结构建筑为例,采用数值模拟研究了地铁盾构隧道穿越建筑基础诱发地层变形的空间效应问题,考虑了不同工况下隧道施工引起地层沉降对该建筑物的影响,采用本研究建议,盾构隧道成功穿越该建筑物,实测证实了变形空间效应研究的科学性与有效性。     

深基坑施工引起运营隧道变形的数值分析

以某具体工程为背景,采用有限元数值模拟分析软件ANSYS,对明挖法施工方案从基坑开挖施工全过程来研究基坑开挖对下方盾构隧道变形的影响。经实测,采用三维数值模拟能很好地模拟基坑开挖过程,所得结果与实测结果吻合较好。     

临近地铁隧道的软土深基坑施工影响分析

以杭州某临近地铁隧道的软土深基坑工程为背景,运用有限元方法动态模拟基坑开挖过程,分析基坑变形以及对地铁隧道的影响,并对不同计算模型进行对比分析.研究结果表明:HSS模型考虑了地下水及时空效应的影响,较HS硬化模型能更好地模拟基坑施工过程;为控制基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,需辅助其他措施,如分块开挖、基坑降水等;地下连续墙成槽过程无法模拟,施工中应尽量减小成槽对周边土体和隧道的影响.研究结论可为类似工程提供借鉴与参考.     

穿越既有露天采区隧道施工技术研究

以明清堂隧道为背景,开展了穿越既有露天采区隧道施工技术研究,通过数值模拟和对比分析,揭示了明清堂隧道穿越露天采区区段隧道施工效应规律,结合现场实际,形成了穿越既有露天采区的隧道施工综合技术体系,确保了后续施工的安全。     

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.     

隧道施工过程的解析与数值结合方法

将解析与数值方法相结合，对双孔平行隧道施工过程这样一个单连通体与多连通体共存与转化的相互作用问题构造合理的半解析函数，从而使隧道施工的三维结构－介质相互作用时空问题在微机上的模拟得以实现。最后对双线盾构同向推进施工过程进行了数值模拟，旨在为今后的盾构施工提供参考。     

高层钢管混凝土结构施工全过程数值模拟

基于CEB-FIP MC90的混凝土时变模型,建立了按主从节点约束考虑钢管与混凝土共同工作的钢管混凝土时变分析模型,提出了高层钢管混凝土结构施工全过程的数值模拟方法.对某高层钢管混凝土结构进行了数值计算,计算中考虑了混凝土的收缩徐变效应和施工工序影响,与施工过程的监测结果做了对比分析.研究表明,施工过程和收缩徐变对高层钢管混凝土结构影响很大,实际结构在设计和施工中必须予以考虑.