盾构隧道下穿高铁路基变形分析及影响因素研究

为研究地铁盾构隧道下穿高铁路基时的变形规律及其影响因素,以西安市实际工程为背景,建立三维数值模型,分析地铁盾构隧道下穿既有高铁路基时高铁路基位移、道床位移等因素的变化规律。同时,利用正交试验研究隧道开挖间距、隧道下穿角度等因素对高铁路基的影响。结果表明：盾构隧道施工完成后,路基和道床的最大竖向位移分别为9.18、7.43 mm;路基土体横向最大位移不同方向分别为0.24、-0.29 mm;道床最大位移不同方向分别为0.17、-0.13 mm。此外,竖向净距对既有高铁路基与高铁路基道床竖向变形影响最大;下穿角度对既有高铁路基道床横向变形影响最大。     

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。     

沉降和位移观测在软土路基施工中的应用

在丹东至大连高速公路东港段水田区软土路基施工中,应用沉降和位移观测的实际操作,总结了利用沉降观测数据控制填筑速率、推算工后沉降量并计算沉降土方量的方法。实验表明,在路堤填筑之初,日沉降量和位移量受填筑速率影响较小,数值趋于均匀;在路基填筑高于4 m后,日沉降量和位移量受填筑速率影响较明显,在路基填至5.00 m处,由于填筑速率过高,日沉降量和位移量均超标,若控制填土速率在4.5 cm~7 cm/d之间,各项指标均达标,观测表明沉降变形线近似抛物线状。     

新建隧道下穿既有构筑物在偏压状态下的施工方法探析

分析3种不同工况下新隧道开挖对既有隧道的影响,得出3种不同工况对既有隧道围岩的位移与应力所产生的影响一致,都会使既有结构的特征点下沉且应力下降,当围岩应力与位移量比较小时,既有隧道处于一种稳定状态.根据分析结果决定一般地段的开挖方式为全断面法,且在交叉口位置前后不同洞泾范围内实施台阶法开挖,最后结合影响范围明确具体监控方案,以此指导设计以及施工.     

盾构施工引起土体位移的数值模拟分析

盾构施工不可避免地对周围土体造成影响,其影响主要表现为引起土体的隆起和沉降。利用FLAC^3D模拟盾构隧道施工对周围土体位移的影响,并计算出竖向位移。考虑了盾构施工过程中的开挖未支护和支护后对土体位移的影响,对比了各施工阶段对土体位移的影响。分析了土体最大位移发生的部位。结果表明,开挖未支护的竖向位移一般表现为土体沉降,开挖支护后的竖向位移一般表现为隆起。土体沉降的最大竖向位移,一般发生在拱顶位置,土体隆起的最大竖向位移,一般发生在拱底位置。     

大断面公路板岩隧道开挖与支护数值模拟研究

为了研究上下台阶法和CD法等不同施工工法及不同开挖步距下对大断面板岩隧道开挖围岩受力及变形的影响规律,基于有限元基本原理对各■隧道的施工工况进行模拟分析,得到了隧道开挖过程中软弱围岩的应力场和位移场,并对隧道围岩稳定性进行了探讨.研究结果表明:采用两台阶法模拟隧道开挖过程中整个施工过程中应力最大值为3.550 MPa,洞室周边的应力影响范围为5～20 m,在隧洞跨径的1.5倍以内;采用CD法模拟隧道施工时洞周发生的位移较小,拱顶下沉和水平收敛的位移量与两台阶法施工的位移量相比分别减少了27.8%和34.0%;模拟不同开挖步距下隧道拱顶沉降和水平收敛的位移变形大致表现出二次多项式的函数关系,为隧道施工期的安全稳定及控制技术提供数据支撑及理论依据.     

上软下硬地层大断面铁路隧道施工方案优选研究

为进一步提高复杂围岩条件下隧道开挖的安全稳定性,依托八苏木铁路隧道工程,通过数值模拟的方法研究了上软下硬复合地层下大断面铁路隧道施工方案优选,对比分析台阶法、三台阶临时仰拱法、CRD法和三台阶七步法的初支结构位移及内力.综合结构位移及内力考虑,使用三台阶七步法进行开挖为最优方案.     

基于改进离散元强度折减法的堆积体边坡稳定性分析

针对开挖卸载对车峰坪堆积体边坡的不利影响,引入材料摩擦角和泊松比不等式改进离散元强度折减法,采用改进型离散元强度折减法计算车峰坪堆积体边坡各步开挖工况下的安全系数,模拟分析边坡开挖变形情况及边坡特征点的位移变化规律,评价边坡各步开挖工况下的稳定性,制定锚索支护的加固措施。结果表明:采用改进型离散元强度折减法计算的边坡安全系数略保守,计算结果偏安全;堆积体边坡开挖过程中出现滑塌、错台等不稳定现象;采用锚索支护的加固方法,堆积体边坡各工况安全系数均提高,减小了施工风险,前三步台阶特征点位移减少约90%,后两步台阶特征点位移减少约30%。     

地表倾角和埋深对浅埋偏压隧道塑性区的影响范围研究

浅埋偏压隧道施工安全是隧道施工的常见问题.采用FLAC3D有限差分软件,针对地表倾角和埋深对隧道塑性区范围的影响,分为两组不同工况的隧道开挖进行了数值分析.结果表明:随着地表倾角增加,左边墙和左拱脚的水平位移逐渐减小,当地表倾角为35°时位移值为负,出现了向左的位移,右拱腰的竖向位移增大趋势要大于左拱腰,随着隧道埋深的增加,位移的大小随埋深的增大均逐渐增加;剪应力主要集中在左右拱脚和左右边墙处,塑性区首先出现在这些区域,并随着剪应力的增加范围逐渐增大.     

某大断面水利导流洞工程台阶法开挖有限元数值分析

大断面洞室施工开挖时,常采用台阶法。文章采用数值计算方法,从位移和力学两方面,对施工开挖进行了数值模拟,揭示了洞室结构的位移和力学特性。在施工过程中衬砌的适时安装是控制洞室位移收敛的重要因素,故应加强监控量测,适时进行二次支护,以保证围岩的承载能力及自身的稳定性。     

大断面深埋软岩隧道开挖方法适应性研究

为研究大断面隧道在深埋软岩条件下采用不同工法开挖的适应性,依托郑万高铁巴东隧道项目,运用Midas GTS NX分别模拟了三台阶法、台阶法+临时仰拱与CD法在深埋软岩中的开挖过程,并对3种开挖方法力学效应进行分析。结果表明3种工法在深埋软岩隧道施工中,围岩的最小主应力、最大位移和塑性区均出现在仰拱部位,而仰拱变形是反应开挖时围岩稳定性的重要因素。台阶法+临时仰拱对收敛位移控制较好,适用于水平应力对支护结构影响较强的地层,建议在洞口等浅埋段采用。CD法支护结构应力较大,不利于围岩稳定。三台阶法支护结构受力较小,并对仰拱变形中超前位移控制最佳,为现场施工提供了指导。     

膨胀土路基施工过程中的变形观测及数值模拟

对膨胀土路基在施工过程中的变形特性进行现场监测以及有限元模拟分析,研究膨胀土路基竖向沉降和侧向位移随路基填土高度的变化情况,找出变形规律,用于指导今后膨胀土地段的路基施工。     

基坑开挖对既有隧道影响分析

基坑开挖势必导致下部隧道发生变形,威胁地铁隧道的安全。通过Midas/GTS有限元软件,对合肥地铁1号线上部基坑开挖过程中隧道的位移进行了数值模拟,分析了不同工况下隧道横向和纵向变形。结果表明:基坑中心下方的隧道拱顶产生最大竖向位移,且在基坑开挖范围内隧道竖向位移变化最大。隧道横向水平位移最大值发生在距离基坑中心8 m下的拱腰处,并不是在基坑中心位置。数值计算结果和隧道原位测试结果比较接近,说明数值模拟的边界和参数的选取是符合实际工况的,本文的方法可以为今后类似工程提供参考。     

下穿既有客运专线浅埋大跨双连拱隧道施工技术研究

在下穿既有线隧道施工过程中,核心目标是保证既有线的正常运营.石家庄隧道为下穿既有石太客运专线的浅埋大跨双连拱铁路隧道.本文从隧道支护机理出发,介绍了该隧道的施工方案,内容包括隧道支护机理认识、下穿既有线总体方案、具体方案、既有线加固、施工工序、技术措施和相应的技术参数确定等,并应用midas-gts对开挖步序进行了数值模拟.经过施工实践,获得成功,可供类似工程参考.     

盾构下穿铁路路基钢轨变形及路基沉降分析

为研究地铁盾构下穿铁路路基过程中钢轨变形与路基沉降的变化规律,分析路基深孔注浆的加固效果,基于天津地铁7号线盾构施工下穿某铁路工程,采用有限元软件Midas-NX对盾构下穿既有铁路过程进行动态模拟,分析了盾构穿越过程中有无深孔注浆时钢轨的水平与竖直变形,以及盾构施工完成后铁路路基竖向位移的分布规律.结果表明,钢轨的横向变形经历了两次先增后减的过程,并沿轨身呈对称分布;钢轨变形在盾构两次到达铁路正下方时达到极值,沿轨身沉降槽中心随施工步骤逐渐向工程中心移动;土层经深孔注浆加固后,钢轨的横、竖向位移以及路基沉降分别减小了85.1%、76.7%和74.1%,有利于保证铁路在地铁盾构过程中的安全性.     

大断面双连拱隧道施工过程中不同工法的数值模拟

以张石高速公路二期工程岔道一号隧道为实例,对三导洞法和中导洞法两种施工方法进行了数值模拟,分析比较了这两种施工方法在不同施工工序下的围岩位移场、围岩竖向应力场以及中隔墙竖向应力的变化,从而得出了在相同支护条件下,采用三导洞方案进行岔道一号双连拱隧道施工时,与中导洞方案相比围岩位移值小,竖向应力和中墙所受偏压力低,因而优于中导洞方案．     

新建道路下穿运营高铁对桥墩位移影响的分析

随着铁路和公路网络的完善,新建道路下穿运营高铁的工程越来越多,会使高铁桥墩产生过大位移,为了评价新建道路下穿运营高铁的安全性,以某新建道路下穿某铁路作为实例,采用有限元软件ABAQUS对高铁桥墩受力变形进行数值模拟分析,得出在原状土开挖、回填、路基土回填和公路运行四种工况下桥墩墩顶的位移值,结果表明桥墩墩顶的竖向沉降和水平位移最大值发生在公路运行阶段,且均小于1mm,符合规范要求。     

路基换填对正下方地铁隧道影响的数值分析

采用平面应变有限元分析方法,结合工程实例,研究深圳地区路基换填对正下方地铁隧道的影响。一方面,通过数值模拟路基换填开挖、回填碾压,分析加、卸载过程隧道沉降及地基竖向应力的变化规律,提出了优化设计和施工方案的方法;另一方面,分析隧道内同步沉降监测数据,验证了数值计算的可靠性。     

暗挖地铁隧道对南水北调管廊影响分析

北京地铁14号线郭庄子站—大井站区间暗挖段下穿南水北调管廊,在台阶法控制隧道施工影响的基础上,提出了洞内深孔注浆保护措施。分别建立了不注浆加固和注浆加固的三维有限元分析模型,对管廊竖向位移进行了施工全过程分析,计算结果与现场监测进行了对比。主要研究结论:通过三维数值计算,采取注浆加固措施后,南水北调管廊竖向位移相对于不注浆加固减小了53.3%,满足管廊唯一控制标准,管廊处于安全状态;右线施工引起的竖向位移最大,左线施工次之,二衬施工引起的竖向位移最小,3个主要施工阶段管廊竖向位移占总位移比分别为52.5%、37.7%、9.8%;右线上台阶和左线上台阶引起的管廊竖向位移较其他工序要大,为管廊位移控制关键工序。研究结论可为类似工程提供一定的借鉴与参考。     

浅埋偏压段大断面隧道施工方案及施工工序优化

采用FLAC5．0有限差分数值计算软件,对大断面、软岩、浅埋、偏压段隧道——包西铁路洞子岩隧道进行了三台阶、CRD和双侧壁导坑法的施工力学行为模拟分析,确定了采用双侧壁导坑法施工方案较优。分析了双侧壁导坑法不同施工工序时的围岩位移、支护内力、地表沉降以及塑性区的变化,得出了先开挖浅埋侧侧导坑后再开挖深埋侧侧导坑施工工序较优,且能有效地控制隧道围岩周边位移。数值模拟计算结果与现场监控量测值基本吻合。