基于DEM的双线隧道地表沉降规律

为研究隧道开挖引起的地表沉降规律,运用PFC2D软件模拟Trapdoor试验,通过沉陷门下沉对双线隧道开挖引起的地表沉降规律及影响因素进行了系统研究。基于休止角试验和单Trapdoor模型试验得到数值模型的计算参数,通过开展单Trapdoor数值试验获取地表沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖引起的地面沉降Peck公式参数。开展同时开挖的双Trapdoor数值试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道开挖引起的地表沉降预测公式,并与简单叠加公式的拟合结果进行对比。最后进行先后开挖的双Trapdoor数值试验,揭示了隧道间距、埋深和双线隧道开挖顺序对地表沉降的影响规律。结果表明:随着隧道埋深的增加和隧道间距的减小,地表沉降曲线由"W"形态向"V"形态过渡;先后开挖工况下双线隧道引起的地表沉降曲线呈非对称分布,地表沉降量最大值出现在先行隧道一侧,且随着隧道埋深的增加,地表沉降曲线两侧最大值的差异有增加趋势;Peck公式拟合结果与离散单元法(DEM)数值模型和模型试验结果吻合较好,可用于双线隧道开挖引起的地表沉降预测,具有重要的理论指导和工程意义。     

大间距双线地铁隧道矿山法施工引发地表沉降的规律

目前绝大多数地铁区间隧道中,常常在同一埋深地层平行修建两条隧道。在两隧道开挖影响交叉区内,将导致较大的叠加地表沉降,沉降预测更加困难。文章利用数值模拟方法,结合实测数据及peck修正公式对大间距双线地铁隧道矿山法施工引起的地表沉降进行研究,得到一些规律：在两隧道开挖影响范围交叉区域内,地表沉降会相互叠加;大间距条件下隧道施工的先后顺序对地表最大沉降的影响很小,可以用peck公式来预测地表最大沉降,但预测地表沉降时,需对公式作出修正。     

软土灰岩复合地层盾构隧道施工地表沉降规律研究

以广州地铁8号线北延伸段石井站—亭岗站区间隧道施工为背景,基于现场实测数据,对上部软土下部灰岩复合地层地表横向沉降和隧道轴线上方地表纵向沉降随盾构开挖的变化规律进行了探究。对比了横向与纵向沉降预测公式与实际监测值,分析了沉降量值与沉降范围的控制因素。结果表明:除了施工因素影响外,该类复合地层中盾构隧道施工引起的地表横向沉降与修正Peck公式基本吻合,最大沉降量值受地层体积损失率影响,主要沉降影响范围的控制因素有隧道埋深、双线隧道间距、隧道穿越层的性质;纵向沉降发展规律与Sagaseta公式基本吻合,沉降快速发展区范围控制因素有隧道埋深、纵向地层不均匀性。     

地铁浅埋暗挖施工对地表沉降及邻近桥基的影响

针对地铁隧道开挖诱发地表下沉,致使已有桥基变位的问题,采取经验法的叠加原理预测双线隧道开挖对地表沉降曲线的影响。以西安地铁3#线某区间为工程背景,采用三维有限差分数值(FLAC3D)软件模拟浅埋暗挖不同工况对地表和邻近桩基沉降的影响。理论分析及数值模拟结果均表明:双线隧道引发的地表沉降呈"U"型曲线分布,且沉降槽宽度影响范围和地表沉降均较单线隧道大。环形开挖预留核心土法可作为该区间隧道的主要施工工法。现场监测分析表明:该施工工法能有效地降低地表沉降和桩基变形,对黄土地区该类隧道工程具有一定的指导意义和借鉴价值。     

上下叠线盾构掘进引起的地面沉降分析

文中以郑州某地铁叠线隧道工程为依托,建立有限元模型分析叠线隧道开挖对地表沉降的影响,以及后行线隧道施工对先行线隧道结构的影响,并探讨其影响因素。结果表明,受先行线对土层扰动影响,尽管后行线位于上方,其引起的地表沉降量比先行线引起的地表沉降量更大。在先行线隧道开挖完成后,后行线隧道的开挖会导致先行线呈现先横鸭蛋变形、后竖鸭蛋变形的趋势。随着地层损失率的增大,地表沉降值增大,后行线对先行线收敛变形逐渐增大。加固夹层土的措施可使后行线掘进时先行线收敛变形减少2/3。     

盾构隧道施工对柔性地下管线的影响预测及分析

基于修正三维Peck公式,以管线接头允许张开值为控制指标,建立了盾构施工上方柔性市政管线安全状态评估方法,并基于工程实例研究了地铁隧道埋深、平距等对市政管线的影响规律。当地铁隧道埋深确定后,随着两隧道间距的增大,上方市政管线(土体)的绝对沉降量单调减小,而上方管线计算接头张开值则呈勺形分布,当平距为17m时达到最大值。定义双线地铁隧道左右线水平间距系数C_Z,则当C_Z≤0.58时,上方市政管线沿轴线的沉降分布符合正态分布规律,沉降呈V形;当C_Z0.58时,沉降曲线不符合正态分布规律,沉降呈W形。     

基于HSS模型的双线地铁隧道下穿高压燃气管道的影响分析

以北京某地铁盾构施工区间为研究对象,基于土体HSS本构模型,在砂土地层中,利用Plaxis 3D有限元软件,通过模拟结果与监测数据的对比分析,分析了双线隧道地表沉降变形规律以及开挖过程对管道的影响。结果表明,土体HSS本构模型在北京区域比较适用;后线隧道的开挖对先行隧道有较大影响,地表最大沉降出现在先行隧道上方;管道处沉降受双线盾构施工二次扰动的影响较其他部位地表大,施工时应格外关注。     

软弱围岩小净距隧道动态施工力学行为分析

基于新奥法施工理念,结合某大跨度、小净距隧道工程浅埋段施工过程,根据采取的双侧壁施工方法,建立了数值模型,对其施工过程进行了三维有限元弹塑性模拟。分析了施工过程中随着各部的开挖,隧道周边各点竖向位移的变化;通过对开挖后地表沉降、支护受力和塑性区的模拟计算以及隧道拱顶沉降监测值与计算值的对比分析,进而对施工过程中隧道结构的安全性及围岩稳定性作出评价。数值计算结果表明,在软岩浅埋隧道中,超前小导管的设置可起到加固围岩和抑制隧道变形的作用,有效控制双线隧道开挖引起的反复扰动是小净距隧道施工成败的关键。     

黏质黄土地层高铁隧道变形控制基准研究

黄土隧道具有埋深浅、开挖时变形量大、稳定性差的问题,下穿既有建构筑物时,给地表建构筑物的安全带来巨大的影响,需保证开挖过程中变形在规范规定的范围内。针对黏质黄土地层高铁隧道开挖过程中的拱顶及地表变形规律进行分析,结合现场实测数据的分析,得出黏质黄土地层中隧道的沉降量与埋深及开挖方法有直接关系,相同的埋深下地表沉降与拱顶沉降有着显著的线性关系,其比值与施工方法的相关性不大。进一步得出了基于地表沉降控制要求的黏质黄土地层高铁隧道施工变形控制基准：S_v=[δ]/i_H,可供类似工程进行变形控制提供依据。     

双行隧道盾构施工因素引起地表变位的影响分析

通过分析上海某双线平行隧道引起地表变位,并与单线隧道对比,发现双线平行隧道引起地表变位的施工因素的影响研究非常重要.基于本工程,就同向异步平行隧道的隧道间距、开挖面支护压力、土体弹性模量、土层损失率、隧道埋深等不同施工因素对地表变位的影响通过数值模拟进行了参数敏感性分析,以指导安全设计施工.     

基于Trapdoor试验的双线隧道地表沉降预测公式探讨

城市隧道开挖引起的地层扰动不可避免。为了探讨双线隧道间相互影响以及可靠的地表沉降预测方法,利用课题组开发的多沉陷门(Multi-trapdoor)模型试验装置和钢棒相似土构建二维试验条件,通过沉陷门下沉模拟隧道开挖变形。先通过单Trapdoor试验获取表面沉降曲线,拟合得到单线隧道开挖地面沉降Peck公式参数。再进行双Trapdoor试验,利用单Trapdoor参数叠加得到双线隧道地表变形,并与双Trapdoor模型试验结果进行对比。结果反映,在埋深较大、隧道间距较小的情况下,沉降曲线较早的由双峰形态过渡到单峰形态,从而利用模型试验数据划分了两种形态的大致范围。引入了峰值修正系数和间距影响系数对叠加公式进行修正,建立了基于模型试验数据的双线隧道地表沉降叠加修正公式。     

重叠盾构施工引起土体变形的随机介质理论计算

对现有的随机介质理论进行拓展,引入适用范围更广的沉降槽宽度系数取值方法,通过对上线和下线盾构隧道分别计算再叠加的方法,建立重叠盾构隧道施工引起的土体变形计算方法,可以计算地表沉降、深层土体沉降和水平位移,将实测数据与计算结果进行对比。结果表明文中方法计算结果与实测数据比较吻合,具有可靠性;重叠盾构隧道施工引起的地表沉降呈V形;重叠盾构隧道施工引起的土体变形都在隧道轴线处达到最大值;随着深度增加,在隧道上方处的土体变形增大;盾构机在离开开挖面1.5倍上线隧道埋深后,沉降基本稳定,离开开挖面2倍上线隧道埋深后沉降不再增加;由于重叠盾构隧道上下线隧道埋深不同,两条隧道的关键参数取值也不同。     

小净距隧道断面施工过程的数值分析

对浅埋小净距隧道施工过程进行数值模拟,研究了不同开挖顺序下施工力学数值模拟,分析了不同开挖顺序下的洞身沉降、地表沉降,并进行了比较。同时,研究了最终围岩应力、位移以及中墙岩体位移。研究结果表明:对于同一平面内两个断面尺寸大小不同的小间距隧道施工,先开挖大断面隧道后开挖小断面隧道,优于先开挖小断面隧道后开挖大断面隧道;拱顶、拱底和中墙岩体均是施工中应关注的部位。     

基于MIADS/GTS浅埋暗挖管棚超前预支护地表沉降分析

管廊施工过程中一般采用浅埋深挖施工法,在浅埋深挖法中地表的沉降一直是研究的重点。文章以西安市地下综合管廊建设锦堤三路段浅埋暗挖工程为背景,采用有限差分软件MIDAS/GTS建模,进行管廊实际开挖工况的数值模拟计算,并结合实际监测数据进行对比分析,结果显示,地表沉降变化曲线基本吻合,模拟最大值为6.75mm,比实测数值偏大了12%。然后研究超前支护的注浆区的沉降值,进而确定模拟开挖的沉降值能否满足实际施工要求的标准。     

浅埋隧道近接施工地表沉降有限元分析

结合浅埋隧道工程地质和支护设计特点，应用大型有限元软件(ANSYS7．0)模拟了浅埋隧道近接施工的地表沉降曲线，并与现场实测资料进行了对比分析，得出了多洞室施工的地表沉降量是单洞室沉降量的2～3倍。尤其是隧道上台阶的开挖对地表土体的扰动更为严重，从而证明了地表深层注浆的必要性。同时，通过对实测资料的回归分析，得出了地表沉降与时间的关系曲线，对现场施工有着很重要的指导意义。     

平行隧道开挖引起场地沉降的透明土模型试验研究（英文）

为了便捷现代城市交通,地铁系统普遍采用平行隧道模式。平行隧道开挖引起的场地沉降预测一般基于单一隧道工况,利用简化叠加法生成变形剖面,而没有考虑两个隧道之间的相互作用。采用透明土模型试验技术,自主研发平行隧道模型试验装置及试验方法,研究了在砂质场地上开挖平行隧道引起的地表和地层沉降特性。通过模型试验探索了平行隧道间距、土体损失率、埋深等要素对地表和地表沉降的影响规律。在此基础上,量化了土体损失率和场地沉降值间的数值关系。此数值关系可为砂质场地中平行隧道施工与设计提供参考依据,也为隧道间距初选以及埋深的初步确定提供理论支撑。     

双线盾构隧道施工过程相互影响的数值研究

首先针对双线盾构隧道施工特点,建立了考虑切口水压、土体的扰动、盾尾释放位移、盾尾注浆体的硬化效应,能够进行动态模拟的三维弹塑性有限元模型.然后采用该模型进行双线盾构隧道施工过程的数值模拟分析,计算结果与现场监控量测数据做了对比分析,验证了作者所建立的双线盾构隧道施工过程数值模型的适用性,并总结得出近间距隧道的施工中,后建隧道对先建隧道的影响规律,以及后建隧道自身相对与单条隧道时的变化规律.通过对平行隧道盾构法施工不同参数的对比研究表明,隧道间距是控制两隧道相互影响的最主要因素,地层损失率次之,然后是土体弹性模量.而隧道埋深、切口水压、盾尾注浆压力对两隧道相互影响的作用较小.通过对重叠隧道盾构法施工不同参数的对比研究,分别得出了两种开挖类型的重叠隧道相互影响的规律.从减小隧道间相互影响出发,证明了下伏隧道先行开挖优于上覆隧道先行开挖的情况.     

某节理岩体隧道开挖引起地表沉降离散元数值分析

隧道开挖引起地表沉降的问题一直是隧道施工单位密切关注的问题之一。针对某隧道所处的节理岩体条件,通过现场监测和UDEC离散元数值模拟,对节理岩体隧道开挖引起地表沉降特征进行了分析。结果表明:节理岩体浅埋隧道开挖引起地表沉降曲线呈现偏态性,而非正态分布曲线;节理岩体隧道开挖变形首先由岩体节理弱面产生滑移,并不断向上方地表传递。     

浅埋暗挖过街通道施工的三维数值模拟

人行过街通道施工不可避免对周边环境造成不利的影响,通过对隧道开挖施工过程的研究分析,对施工安全具有重要的工程指导意义。应用Midas GTS建立浅埋暗挖施工的三维数值模型,模拟浅埋暗挖台阶法开挖施工过程,分析开挖工程中拱顶沉降和地表沉降情况。结果表明:上台阶开挖对地表沉降量影响较大,及时支护可以很好的控制地表沉降;交通荷载作用下的地表沉降和拱顶沉降会影响工程的安全施工,数值模拟对施工过程和安全有指导作用。     

双线平行隧道地表沉降曲线形状预测分析

通过利用土木工程FLAC^3D软件，对浅埋暗挖双线平行隧道在不同的围岩、不同的间距与埋深比值L／H的情况下，地表沉降曲线的形状及形状预测方式进行了相关的研究，得出双线地表沉降槽形状受L／H影响较大的结论。